盖板冲裁模设计及工作零件的工艺分析

盖板冲裁模设计及工作零件的工艺分析内容摘要：

on of the molding tool profession and technique trend. Keyword: Molding tool Blunt press a craft Material. 无锡职业技术学院毕业设计说明书 1 第一章 引言 、课题简介： 冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。 它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。 冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。 冲压加工时，板料在模具的作用下，于其 内部产生使之变形的内力。 当内力的作用达到一定程度时，板料的某一部分便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。 、选题依据（来源）、背景及其目的意义 ： 选题的依据（来源） 模具作为一种特定结构的机械产品，进行模块化设计时，既与传统模块化机械产品设计有许多共同 之处，又具有自身的特殊性。 模块的正确划分是模板制作的关键，要兼顾两个方面：一是模具的结构，二是是否有利于实现参数化。 下面具体结合压形模阐述一下模块的划分。 在深刻分析压形模具结构特点的基础上，抽象出所有压形模具的共同特征，要将上述两个方面统一起来对模板划分模块。 从结构上看，压形模具结构简单，可分为二个模块：上模、下模，没有压边圈。 从是否有利于实现参数化的角度看，压形模具可分为模架模块和专用型面模块。 模架模块是指结构相对规则的上下模架部分，主要起定位和支撑等作用。 专用型面模块是指型面结构变化部分，不易实现设计参 数化，是覆盖件成形的关键部分。 考虑到模具要固定在机床上，专用型面模块的外形直接受型面的控制，所以将压形模板分成 6 个模块：上模基座、下模基座、上模型体、下模型体、机床和型面。 这样划分的优点有： U 将上、下模划分为基座和型体，因为基座是少变化和稳定的，结构相对规则，易于实现参数化；而型体外形则是多变的，不规则，不易于实现参数化；当型体由于突变失效时，不至于牵连基座； 2)不同的产品，要求不同的模具型面，所以相对于模具其他部分来说，型面的多变和复杂性最突出，将型面单独作为一个文件，便于对它的操纵和控制； 3)机床的加入 是为了保证机床和模具基座压板槽的吻合。 模板是将一个事物的结构按照其内在的规律予以固定化、标准化的结果，它是结构标无锡职业技术学院毕业设计说明书 2 准化的具体体现。 参数化模板技术利用帜 D 设计的参数化技术，将模板的尺寸进行全关联，用主要参数来对其他参数进行驱动。 参数化模板技术的应用必须建立在特征建模的基础之上。 在此以 UG 为开发平台，运用 UG 完善的参数化机制和强大的 CAD 功能进行特征建模，尤其 UG 所提供的装配功能和 WAvE 技术使参数化模板技术具有更广泛的适应性和更强大的生命力。 选题的背景 模具快速响应制造 (BapidRgpnse Manufacturing， RRM)，最初是由福特汽车公司提出的，其目的是建立集成环境同时使工程技术人员有效地使用计算机仿真和处理技术进行产品的开发、设计和制造，缩短产品的市场响应时间，提高质量和可靠性，同时降低成本。 参数化模板技术的设计思想是为快速模具结构设计服务的，缩短模具结构生成和出固的耗时，减少冲压工艺分析设计和依据图纸进行模具制造中间的时间间隔，从而更好的满足MzM 的要求。 模板的设计和创建参数化模板技术应用方法研究 模板是结构标准化的具体体现，那么模板中的每一个标准化结构都可以看作 是一个模块。 将各个模块建模，然后利用 UC 的装配功能把模块拼装，便完成模板。 同时，模板的设计中应该融入一定实际生产经验，这样模板才具有权威性。 针对模板中使用的标准件 (模柄、螺栓、螺钉、导校导套等 )，最好建立标准件库，这样在由模板生成具体模具时，当标准件的规格需要变换时，能够直接从标准件库中提出，方便省时。 标准件库的建立工作量大，内容复杂，当然工作环境仍然是 UG。 根据零件的形状和尺寸，首先在计算机中以工程草图的形式画出，尺寸以参数形式表示，然后对这些参数赋以不同的值，就能够建立起一组形状相同、规格不同 的标准件。 压形模板的创建基于上述参数化模板技术在汽车覆盖件压形模板设计中应用方法的分析，根据对压形模板的模块划分，对各个模块在 UC 中建模，然后装配成为压形模板。 参数化特征建模参数化模板要求其中的曲线、曲面、实体的形状、尺寸和空间位置都是可变的。 在 UC 中，只有作为特征，其形状和空间参数才是可以改变的，同时在参数之间建立关联。 参数化关联机制在压形模板中建立方法将生成模板的所有参数分成 2 种即控制参数和受控参数。 受控参数的值通过公式由控制参数决定，在 UC 中是通过表达式 (Epp 哪 i 哪 )功能来创建参 数之间的公式关系。 但由于装配部件也较多，这样所有的控制参数总共也较多，所以又将控制参数分成主控参数和非主控参数。 非主控参数的值也是通过公式由主控无锡职业技术学院毕业设计说明书 3 参数决定。 这样模板的所有参数将全由主控参数来决定，减少了需要修改的参数个数，增强了模板的实用性。 经过不断修改，目前压形模板的主控参数有总装文件的模具闭合高度、送料高度和下模基座文件的四角平台长、四角平台宽、筋板宽、模具长度、模具宽度、模具高度和基准高度等。 除了使用公式在参数之间建立起关联，还可以在草图中通过几何定位确定参数的关系。 草图是 UC 中实现参数化的最 强大工具，草图实际上就已经决定了其后要生成实体的方法，它实际上就是对所描述对象建立数学模型，其后面的三维造型工作只是将它所表达的思想实现出来。 以下模基座草图为例说明使用草图的方法。 在头脑中先构思出下模基座的大体结构，有四角平台、压板槽、底板加强筋、侧加强筋、导腿。 选择下模基座的底面为草图附着面，初步生成的草图如图 1 所示。 其中 1 是用于生成底板加强筋，先生成一长方体，然后使用自定义特征 (事先已经做好，存在自定义特征库中 )。 2 是用于生成导腿，关于 YC 方向做镜像，便得到两个导腿。 3 是用于生成四角平台， 4 是 在四角平台中挖空，用于减重。 5 是用于生成侧加强筋，然后在 xC 方向做阵列，再关于 xC 做镜像。 6 是用于生成压板槽 (使用自定义特征 )，然后方法同侧加强筋。 7 是用于生成侧加强筋附着面。 经过镜像和填补最后得到草图形状。 装配和 WAW 技术 模块造形完毕需要装配成模板。 UC 为建模提供了强大而有效的装配功能，为了完美地实现参数化模板的目标，模块之间的装配定位应当使用约束定位 (Mte)，而且应当尽可能地使用 WAW 技术， WAVE 技术的突出特点是它的相关拷贝功能。 在压形模板的设计中，上模基座就是通过下模基座 WAVE 生成， 秉着求同存异的原则，上模基座除导腿外，与下模基座相同，所以建立上模基座时，应用 WAVE 技术，将下模基座的草图抽取过来。 这样设计工作不仅简便，而且避免了大量的参数关联。 压形模板的装配树和约束关系。 选择课题目的意义 一、系统结构 系统由系统总控模块、标准件图形绘制、标准件尺寸确定、工艺过程生成、工艺卡片输出等五部分组成。 工艺过程生成是系统的核心。 系统以数据库为基础，实现系统内部间数据的共享和集成。 系统总控模块是通过程序模块按需调用把标准件清单、模具标准件库、标无锡职业技术学院毕业设计说明书 4 准件 尺寸确定模块、工艺过程生成模块、标准件绘制模块以及工艺卡输出模块联接起来 .形成一个整体。 它从模具标准件清单数据库中读入各标准件的零件号，依次进行每个标准件的设计。 首先显示“选择模具标准件号”对话框，在该对话框中，每一个标准件号都对应一个位图 (或幻灯片 )，以便用户使用。 接着是“型号及规格选择”对话框，通过选择或输入型号及规格等主参数，然后调用标准件尺寸确定模块，确定标准件的其他尺寸。 如果不能唯一地确定标准件的其他尺寸，则说明标准件的型号或规格参数有误。 否则就可以按标准件型号及规格尺寸进行工艺过程的生成，一旦工 艺过程设计成功并保存在工艺数据库中，就可随时调用标准件图形绘制和工艺卡输出模块，打印出实用的标准件工艺卡。 二 .模具标准件图库 模具标准件库是以《汽车冲模标准汇编》为依据，在 AotuCAD 下绘制完成的各标准件的图块 (Block)。 因为一个标准件号对应多个形状相似，而尺寸不同的零件，所以把图中的尺寸变量定义成属性，它与尺寸数据确定模块相连，可自动将各标准件的尺寸代号替换成具体的尺寸值，从而形成可指导生产加工的模具标准件工程图。 有时，一个标准件号对应几个零件图，必须把它分成几个图形来画。 在生成工艺卡时 ，通过主参数来判断该标准件对应的模具标准件图。 三 ..尺寸确定模块 该模块包括了整个系统的所有标准件系列，用来输出不同标准件的各型号和规格主参数所对应的具体图形尺寸。 它将原来工艺卡上的多维数据表格转换成 C++程序的逻辑分支形式，保证了一组型号和规格主参数，能唯一地得到一组完整的标准件尺寸数据，从而可有效地避免型号和规格主参数的输入错误以及人工查表造成的尺寸看错而致废品的情况。 四 .工艺过程生成模块 工艺过程生成模块根据标准件号及其型号和规格参数生成相应的工艺过程并存放于工艺数据库中，供随时调 出打印。 工艺过程生成包括工艺路线确定和工序内容安排。 工序内容包括工种代号、加工说明、工具及机床型号名称、定额工时等内容。 因为一种标准件组成一个功能相同、形状相同或相似、而尺寸按序列变化的零件组 (族 )，其工艺路线和各工序的内容是相同或相似的，因此很容易按变异式的方法用程序自动生成工艺路线和各工序的内容。 该模块的重无锡职业技术学院毕业设计说明书 5 点是各工序的加工说明和定额工时的计算。 因为工序内容与具体尺寸密切相关，因而必须把尺寸数据确定模块所确定的实际尺寸插入工序内容说明之中。 定额工时是按平均水平完成各工序所需的时间。 定额工时的确定必须根据生 产批量、尺寸大小做出相应的调整。 用程序完成不但减少了工艺员的计算工作量，而且准确可靠，避免工时纠纷。 五 .工艺卡输出模块 工艺卡输出是将标准件图形与工艺过程绘制输出在 AutoCAD 屏幕上，并通过 AutoCAD 的打印命令输出标准件工艺卡片的过程。 在工艺卡输出模块中，还需解决两个问题。 其一是相同标准件号但型号及规格不同，对应的零件形状改变，如不同型号及规格的冲模导板，其上的螺纹连接孔的个数和分布差别较大，必须用多图块来表达，图形绘制输出时再根据不同型号及规格将不同的图块插入标准件工艺卡。 其二是工序内容中 尺寸上、下偏差和粗糙度的表达。 由于工序内容必须以文本字符存贮在数据库记录中，因此，用如φ 16(+， + )和 的形式来表达上、下偏差和粗糙度，输出到标准件工艺卡时再通过程序处理自动转换成符合机械制图标准的图形表达方式。 六、系统的实现与应用 结合工厂的实际情况，并考虑到软件的通用性和易操作性，笔者将系统设计成标准的 Windows 图形界面。 系统软件分为支承层和应用层、支承软件包括SQL Serer 数据库管理系统和 Autodesk 公司推出的 AutoCAD 图形软件；应用层的软件主要为 自行开发的程序，由 AutoCAD 的二次开发工具 ARX 开发的在AutoCAD 环境下运行的 Windows 应用程序，共同完成人机界面，数值计算、逻辑推理、图形输入、输出、数据库管理等工作、系统采用 Visual C++编程语言、利用 AutoCAD 提供的 ObjectARX 工具对 AutoCAD 进行二次开发，能过AutoCAD 的弹出式菜单调用，以对话框的形式完成标准件号的选择、标准件型号及规格的输入与检查、工艺过程生成与编辑审定、标准件工艺卡的批量打印等任务、汽车模具标准件工艺自动设计系统已居工厂实际应用，效果良好。 由于 实现了一个标准件，一种规格对应一张工艺卡、其零件图形、尺寸以及工艺内容、工时定额都唯一地确定下来，提高了工艺卡的现场指导作用、同时又不增加工艺员负担，达到了提高工艺设计质量和效率的目的，深受工艺员和工人的欢迎。 汽车是重要的运输工具，是科学技术发展水平的标志。 汽车工业是资金密集、无锡职业技术学院毕业设计说明书 6 技术密集、人才密集、综合性强、经济效益高的产业。 世界各工业发达国家几乎无．例外地把汽车下业做为国民经济的支柱产业。 汽车的研制、生产、销售、营运，与国民经济许多部门都息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起重要推动作用。 我国汽车制造告业的迅速崛起，不仅使自身在国民经济发展中完成了从“配角”到“主角”的转变，同时也为中国确立了世界汽车制造大国的地位。 从全球汽车产量排名表看． 2020 年的世界 10 大产车国分别是美国、日本、德国、法国、韩国、西班牙、加拿大、意大利、巴西和墨四哥，中国紧随其后排在第 11 位。 到 2Q03 年，我国汽午产量超过意大利，巴西、墨西哥、韩国、西班牙和加拿大等 6 个国家，一举跃居世界第 5，估计 2020 年已超过法国，成为世界上第 4 大汽车生产回；国家统计局还大胆预测：到 2020 年，中国汽车产量将超过德国，成为全 球第 3 大汽车制造国。 目前我国汽车产业发展迅速，对被称为“汽车工业之母”的汽车模具业来说，无疑是一个利好消息。 在美国，日本等汽车制造业发达的国家，模具产业超过 50％的产品是汽车棋具，而在我国，仅有约 1／ 3 的模且产品足在。