汽车发动机罩铰链板冲孔弯曲级进模毕业设计

汽车发动机罩铰链板冲孔弯曲级进模毕业设计内容摘要：

，我国模具工业已经走过了半个多世纪。 改革开放后，我国模具工业发展迅猛，截至 2020 年底已拥有 3 万家 模具生产企业。 近年来，我国模具工业以年均 200k 的速度持续快速增长。 2020 年全国模具工业总产值达 300 亿元人民币，我国模具年产值位居世界第四。 至 2020 年，我国模具销售额达 610 亿元，同比增长 25%，已桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 47 页 2 跃居世界第三，仅次于日本和美国。 2020 年，我国模具销售额 720 亿元，直接带动实现工业产值 万亿元。 当前，中国模具市场容量已达 800 亿元人民币左右，下一个五年计划，中国模具业市场份额将达 1200 亿元。 （ 1）行业创新能力薄弱整体效率低 我国模具行业产需矛盾突出，无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要 ，只达到 70%左右。 模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人异常短缺。 我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。 由于不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。 我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右，而模具工业发达国家大多是 15 一 20 万美元，有的甚至达到 25 一 30万美元。 （ 2）企业组织结构、产品结构、技术结构不合理 我国模具生产许多是在各主机厂的模具分厂或车间内，其中一半以上是自产自用，模具的商品化程度低，而国外 70%以上都是专业模具厂，且走的是“小而精 ”的道路。 国内模具总量中，属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有 30%左右。 欧、美等国家的模具企业，大部分也是 30 一 50 人的小企业，但 CAD/CAE/CAM 的应用水平高，数控加工设备多，模具零部件的精度靠先进的加工设备保证，工人严格按工艺操作，每个模具零件的加工都很到位，最后钳工的装修工作量很小，一个 50 人左右的模具厂，装配钳工一般只有 2～ 3 人。 （ 3）产品水平和生产工艺水平低 产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低，而模具生产周期却要比国际先进水平长。 产品水平低主要表现在尺寸精度、型腔表面粗糙度、 寿命及模具的复杂程度上，这几项指标与国外先进水平相比差距十分明显。 工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面，模具工业的整体装备水平相对落后、利用率低。 （ 4）模具材料技术落后 模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比还有较大差距。 塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 47 页 3 1 课题资料收集 论文的选题背景和意义 随着我国汽车集团的快速发展，围绕主机厂的汽车零部件产业集群也得以快速发展。 按地区划分，现已基本形成东北、京津、华中、西南 、长三角、珠三角六大零部件产业集群。 汽车零部件生产企业脱离整车企业并形成专业化零部件集团，正成为一种全球化趋势。 国际著名的汽车及零部件企业，几乎都在中国建立了合资或独资企业，引进技术合资企业已超过 1000 家。 国内一批科技含量高、效益好、规模大的汽车及零部件企业逐步成长起来。 随着国际上汽车行业开始实行零部件 “ 全球化采购 ” 策略及国际跨国汽车企业推行本土化策略，国内市场将出现巨大的零部件配件缺口。 到 2020 年，中国汽车零部件国内产值将达到 7000 亿元左右。 从 2020 年 1— 10 月份的行业运行情况看，汽车零部件行业 利润总额仍在增长，但增速放缓；进出口额也双双增长，但进口产品以变速箱及发动机零件等高利润、高附加值、高科技的产品为主，出口产品以轮胎、电子仪器仪表等进入壁垒低、利润薄的劳动密集型和资源消耗型为主。 下游整车行业目前产能过剩，虽然 2020 年在国家的各项刺激政策下出现了非常规的高速增长，但 2020 年产销增速放缓、产能过剩压力加大，受其影响，零部件行业下半年可能会承受较大利润的压力。 行业面临的主要问题上下游两头受挤，行业面临双重压力零部件行业是两头受挤的行业，对上下游缺乏议价能力。 上游原材料主要是钢材、橡胶、塑料、 织物等，其价格最终由钢铁、石油、天然橡胶等大宗商品价格决定，汽车零部件企业只能通过对上游商品价格走势的判断规避风险。 同时，下游整车制造商多为大企业大集团，在与零部件厂商的利益博弈中处于强势地位，谈判能力强，能将成本压力转嫁给汽车零部件行业，因此，零部件实际上处于两头受挤的 “ 三明治 ” 夹心地位。 汽车零部件产业集群化，使信息更精细、更专业化、更容易实现规模化，经济效益明显提高。 零部件产业是汽车产业发展的基础，是汽车行业中的重要组成部分，无论从应对全球采购挑战还是从壮大汽车工业本身来看，汽车零部件都应该得到更快的发 展。 论文的主要研究内容 冷冲压模具设计制造难度较大，虽然有许多三维软件、 CAD/CAM 软件可以利用，但传统的冲压模设计方法和经验，仍然具有决定性的作用。 本课题来源企业实际生产，内容基于工厂的生产工程实践，以大量的冲压模设计制造为基础，研究汽车配件冲压模具的设计制造。 文章从模具的整体结构设计，到排样设计、卸料机构设计，详细探讨了实际设计制造的方法和关键点，以及实际生产中制件可能出现缺陷的原因和解决方案。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 47 页 4 2 产品分析 冲压成形 冲压成形工艺特点 冲压是利用冲模在冲压设备上对 板料施加压力或拉力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的制件的加工方法。 冲压加工的对象一般为金属板料、薄壁管、薄型材等，板厚方向的变形一般不侧重考虑，因此也称为板料冲压，且通常是在温室下进行，故也称为冷冲压。 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。 在实际生产中 ,常常是多种工序综合应用于一个工件。 冲裁 、 弯曲 、剪切、 拉深 、胀形 、 旋压 、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压成形的特点有： （ 1）能冲出其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件。 例如，从仪器仪表小型零件到汽车覆盖件，纵梁等大型零件，均由冲压加工完成。 （ 2）冲压件质量稳定，尺寸精度高。 由于冲压加工是靠模具完成，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。 尺寸精度一般可达 IT10～ IT14级，最高可达 IT6 级，有的制件不需再机械加工，就可以满足装配和使用要求。 （ 3）冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗造度小等特点。 （ 4）生产率高。 例如，汽车覆盖件这 样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，每分钟可达上千件。 （ 5）材料利用率高。 一般为 70%～ 85%，因此冲压加工能实现少废料，甚至无废料生产。 在某些情况下，边角余料也可以充分利用。 （ 6）操作简单，便于组织管理。 （ 7）易于实现机械化与自动化生产。 由于冲压加工所用毛坯多为条料或带料，又是冷态加工，大批量生产时易于实现机械化和自动化。 弯曲变形工艺特点 用网格法分析弯曲变形的特点，弯曲变形前后： （ 1）圆角部分的正方形网格变成扇形，而远离圆角的两直边处的网格没有变化，紧邻区域略 受影响，弯曲变形主要发生在弯曲角中心 ψ 范围内。 （ 2）变形区内，外侧纵向金属纤维层受拉而伸长，内侧纵向金属纤维层受压而缩短，其间必有一金属纤维层变形前后长度不变，这一金属纤维层称为应变中性层。 （ 3）坯料内区材料受压缩，因此厚度应增加，但由于凸模紧压坯料，抑制了厚度方向的增加；而外区材料受拉，厚度要变薄。 因此整个坯料厚度方向，增加量少于变薄量，厚度在变形区内有变薄现象，使在弹性变形时位于坯料厚度中间的中性层发生内移。 （ 4）板料弯曲时，分宽板和窄板两种情况，宽板的横截面几乎保持不变，而窄板的横截面则变成扇形。 （ 5）坯料的弯曲变形程度可以用相对弯曲半径 r/t 来表示，相对弯曲半径越小，表桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 47 页 5 明弯曲变形程度越大。 弯曲件工艺分析 弯曲件材料 弯曲件材料要求具有足够的塑性和较小的屈弹比，以保证弯曲时不开裂，还要具有较小的屈强比，能使弯曲件的形状和尺寸准确。 该 冲压制件为一汽配 Z 形弯曲件，其工作条件要求具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，由于该制件作为其它零部件的连接件，要求制件具有一定的强度、韧性。 该制件的材料选用 Q235， 是一种 钢材 的材质。 Q 代表的是这种材质的屈服度，后面的 235，就是指这种材质的屈服值，在 235MPa 左右。 并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。 由于含碳适中，综合性能较好， 强度 、塑性和 焊接 等性能 得到较好配合， 有较好的可冲压性能， 用途最广泛 ， 大量用作对性能要求不太高的机械零件。 工件生产批量 零件的生产对冲压加工的经济性起着决定性的作用，该 Z 形弯曲件采用模具冲压成形加工，其生产批量为大批量生产。 冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。 所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 弯曲件结构形状 零件材料主要参数查表（参考文献 [11] 548 页）可 得：经退火后，抗剪强度 τ=280～400 MPa，抗拉强度 σb＝ 360～ 510MPa，屈服强度 σs=250MPa，拉伸率 δs=25%，因此，取 τ=330 MPa， σb＝ 390 MPa。 该材料具有较高的弹性和良好的塑性，其可成形性性能较好。 冲裁加工性能好，易于裁切和拉伸成形。 该制件形状比较简单，且结构均为对称分布，冲压成形工艺性好，比较适合弯曲。 制件图如下图 所示： 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 6 页 共 47 页 6 图 a 实体零件 图 b 零件图 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 7 页 共 47 页 7 弯曲件尺寸精度 弯曲件的精度受坯料的定位、偏移、回弹和翘曲等 因素的影响，弯曲的工序数目越多精度越低。 一般弯曲件的长度精度尺寸公差等级在 IT13 级以下，角度公差大于 15180。 查文献【 2】弯曲件长度尺寸公差如下表 1 所示： 表 1 弯曲件尺寸公差表 板料厚度 t(mm) 制件尺寸 (mm) ≤3 3～ 10 10～ 25 25～ 63 63～ 160 160～ 400 ≤ ～ 1 1～ 3 3～ 6 — ﹥ 6 — — 由分析 Z 形弯曲件的厚度为 2mm，总体尺寸长度为 105mm，孔中心距为 70mm，孔径 ψ8mm。 根据表 1 可以确定各尺寸的公差： 105177。 ,70177。 ， ψ 8177。 零件图上所有未注公差的尺寸，为自由公差，可按 IT14 级确定工件尺寸的公差。 弯曲件工艺性分析 弯曲件结构形状、尺寸、材料性能对弯曲工艺的适应性称为弯曲件的工艺性。 对弯曲件的工艺性分析应遵循弯曲过程变形规律，通常 从以下几个方面进行分析： （ 1）弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不宜过大或者过小，过大因受回弹影响，弯曲件的精度不易保证；过小则会产生弯裂。 一般要求 r/t＞ rmin/t。 经查表，材料 Q235 最小相对弯曲半径 rmin/t=，Z 形弯曲件 r/t=，所以，弯曲件满足 r/t＞ rmin/t 的工艺要求。 （ 2）直边高度 弯曲件的直边高度不宜过小，一般 h＞ r+2t,直边高度过小时，弯曲成形时在模具上的支持长度过小，不易形成足够的弯矩，很难得到精确形状的制件。 Z形弯曲件 h为 6mm，r 为 ， t 为 2mm。 满足 h＞ r+2t 的工艺要求。 （ 3）孔边距离 孔边到弯曲中心的距离 L 要保证当 t＜ 2mm时， L≥ t；当 t≥ 2mm 时， L≥ 2t。 分析Z 形件，厚度为 t=2mm， L=， L≥ 2t，弯曲件符合工艺要求。 （ 4）弯曲线与板材扎制方向 工件弯曲线与板材扎制方向垂直。 可以预防弯裂、减少弯曲件的回弹，弯曲件的工艺达到最佳。 （ 5）工艺分析 分析工件的结构形状，该 Z 形件结构形状简单，且属于对称形状，竖直边高度 h≤3t，桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 8 页 共 47 页 8 可以一次弯曲成形。 对零件图进行分析，可以确定 Z 形弯曲件的工序数目和工序顺序为冲孔、去除废料、 切断前边、弯曲、切断落料五个工序。 3 确定工艺方案 拟定工艺方案 确定弯曲件的工艺方案就是确定多工序的弯曲工序安排及各工序的模具结构，要合理确定弯曲工艺方案，必须先掌握常用弯曲模结构及工作原理，再根据模具结构、工作原理及特点确定工序安排及工艺方案。 通过对冲压件的工艺分析，确定了工件的冲压加工的工序种类和工序数目。 该 Z 形弯曲件由冲孔、去废料、切断前边、弯曲、切断落料五个基本冲压工序完成，可以拟定以下三种工艺方案： 方案一：先冲孔，再去废料，最后弯曲切。