毕业论文：车身左前悬架下支架的冲压工艺分析及模具设计

毕业设计（论文）

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题 目

车身左前悬架下支架的冲压工艺分析及模具设计


摘 要
本课题为车身左前悬架下支架的落料冲孔模和压弯模三维设计，经制件工艺分析和计算，确定了该设计工艺流程及冲模结构。该工艺分为落料冲孔、冲孔、压弯、翻边成形四道工序.本设计主要围绕落料冲孔、压弯模具采用UG软件及其功能进行三维设计。从而满足现代模具制造的需求，降低成本，提高生产效率。

关键词：UG； 三维设计；落料冲孔模；压弯模

ABSTRACT
The topic for the body under the left front suspension bracket blanking punching die and bending die 3D design, process analysis and calculation by the workpiece to determine the design process and die structure. The process is divided into blanking punching, punching, bending, flanging four processes. The design centers around the blanking punching, ben
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在压力机上的安装 25
5.5 弯曲模爆炸视图 25
5.6 冲压设备的选择 25
5.6.1 冲压设备的校核 26
结 束 语 27
致 谢 28
参 考 文 献 29


第1章 概 论
1.1 课题背景及意义
该课题源自于十堰先锋模具股份有限公司,做车身左前悬架下支架的模具设计。
汽车悬架是车身与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车身，缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车身上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。
1.2冲压工艺及相关领域的国内外现状
1.2.1冲压工艺和CAE分析技术
冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率很高，操作方便。冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节省能源、节省原材料的无（或少）切削加工方法。由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公差由冲模来保证，所以产品尺寸稳定，互换性好。冷冲压产品壁薄、质量轻、刚度好，可以加工成形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁、覆盖件等。
汽车模具设计制造的核心技术是冲压工艺技术，冲压工艺技术主要包括工序的设计、冲压方向和工艺补充的确定、刃口设计等所有涉及到产品成形的技术。覆盖件冲压工序的设计目前还高度依赖于工程师的经验。随着汽车和模具行业竞争的愈来愈激烈，采用更少的工序完成更多的工作内容成为工艺的发展趋势。目前许多国际汽车公司在车身开发的过程中，主动考虑产品的可成形性和工艺性，在保证产品功能和质量的前提下，借助模具工艺工程师将产品制造的工序降低到最少，这在产品设计的早期就减少了对冲压设备和模具数量的需求，从而节省了大量制造成本。日本汽车公司在这方面走在了前列。以汽车侧围成形为例，最初有6—7工序左右，后来逐步降到5工序，目前日本的汽车公司开始将其工序减到4工序甚至更少来生产。在汽车内外覆盖件中，如车门内外板，轮罩等，更多企业采用一模两件的工艺方案，以提高生产效率，降低成本。
CAE技术早在20世纪80年代就开始应用于汽车板料成形领域。由于当时受计算机速度和板料成形相关理论的限制，其还主要处于研究领域，并不能广泛地用于指导生产。随着高性能计算等软硬件技术的发展和板料成形有限元理论的逐步成熟，基于已有的工程经验，CAE技术开始迅速在各大汽车厂指导工艺设计和模具制造。初期世界各大汽车公司都在开发自己的CAE技术，随后逐步转向专用的商业板料成形有限元分析软件。目前CAE技术可以帮助解决传统方法难以解决的模具设计和冲压工艺设计难题，如板料收缩线、应力应变、残余应力、可能的缺陷如起皱、破裂和回弹等。通过观察成形极限图(FLD)，可以直观预测产品的成形裕度，图1为对车门内板成形性的预测。在工艺设计方面，CAE技术不仅具备了冲压方向的自动和辅助确定，而且具有快速生成和修改工艺补充面、确定坯料尺寸、修边线展开等功能，其精度远大于人工手段获得的结果。目前各大主要软件在多工序分析方面的功能逐渐延伸，实现了对拉延、修边、整形和翻边等功能的一次设置，大大提高了效率。在发达国家，CAE软件对拉延模拟的准确率在95％左右，可使试模次数减少50％以上。美国三大汽车公司从1996年就规定新设计的车身冲压模具在没有通过有限元分析的情况下不准进行模具加工。CAE软件本身的算法已经达到相当的精度，关键在于CAE工程师的工程经验，包括冲压工艺和调试的经验、有限元和材料等相关知识的结合能力。

图1 车门内板的成形性分析
CAE技术不仅在冲压过程的模拟中发挥了重要作用，而且逐渐拓展到车身零部件制造的其它领域。图2为模具在冲压过程中受力的拓扑优化计算结果。CAE技术在车身结构分析、包边分析和机构运动分析当中的应用如图3所示。

图2 CAE技术在模具结构优化中的应用

图3 CAE技术在零部件相关技术中的应用
1.2.2国内外研究现状
当今世界各国都将汽车工业作为国民经济的支柱产业之一，竞争日趋激烈。衡量汽车工业特别是轿车工业发展水平的重要标志是车型的自主开发与设计能力。克莱斯勒公司在1987年选择了法国Dassault Sys2ftem公司开发由IBM公司销售的CATia软件，作为设计开发新车型的基本CAD工具，后来又购买了Parameltc Technology公司的Pro/Engineer系统作为补充，在工厂布置设计方面，使用AutoCAD及integraph的软件，在CAM方面，克莱斯勒使用CATia以及Dassault开发的数字制造过程系统 (DMAPS)程序美国通用公司的模具CAD／CAM系统包括CSG系统，GMFORM系统，TRACS系统，PACS系统。此外，其它的汽车公司也都开发应用了CAD／CAM系统，如马自达公司，富士重工业公司、Au2TODIE公司和富士铁工所等都采用了模具CAD／CAM，以增加市场竞争力。
国内的CAD／CAM技术近几年也有所发展。如华中科技大学目前正致力于多工位精密级进模CAD／CAM项目的研究；中科院软件工程研制中心于93年开发出冲模CAD系统PICAD；北航的PANDA系统；清华的GEMs系统；浙大的MESSAGE系统等。
1.2.3发展趋势
伴随计算机技术、智能技术和电子信息技术的飞速发展，汽车覆盖件冲压工艺设计技术的发展应与先进制造技术、智能技术、电子信息及计算机集成技术等众多学科相互交叉、紧密结合，这代表着该领域21世纪的科技发展方向，具有经济性、前沿性和战略性。在可以预见的未来，汽车覆盖件冲压工艺设计将会在以下方 ……（未完，全文共13460字，当前仅显示3202字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：车身左前悬架下支架的冲压工艺分析及模具设计》）