摘 要

在现在制造业中，模具是使用的最广泛的工具。高精度、高生产率的模具对我们生产尤其重要。冲压是建立在金属属性变形上的一种先进的加工方法，并且冲压模具是使用最普及的模具。冲压制造模具的模具在日常生活中，尤其在大批量生产中都得到了广泛的应用。

本次毕业设计的题目为空调蒸发器左端板的冲压模具设计。其中有落料、冲孔、翻边、弯曲等工序。而其中重中之重是冲裁的部分。用仿真软件进行分析，对凸凹模刃口尺寸进行计算及校核，对冲裁力进行计算，对各个部分零件进行选取等。

在做完了上述所说之后，我们最后需要用动画制作软件对模具的工作原理和安装方式（爆炸图）进行动画制作，以便我们可以方便的了解模具的工作方式。

关键词：冲压模具设计；空调蒸发器左端板；强度校核；动画仿真

Abstract

Mold is the most widely used tool in the manufacturing industry. High precision, high productivity of the mold is particularly important for us. Stamping is a kind of advanced processing method based on the deformation of metal properties, and stamping die is the most widely used tool. Stamping dies in daily life, especially in mass production has been widely used.

The topic of this graduation design for stamping die design of air conditioning evaporator left plate. The blanking and punching, flanging and bending processes. Which is the most important part of the cutting. Using software simulation analysis, the punch and die cutting edge size calculation, blanking force calculation, the parts are selected.

The way in the work finished mentioned above after, we finally animation making die on the working principle of the software and installation (explosion) for the animation so that we can easily know the mold.

Key Words: Stamping design; Air conditioning evaporator left end plate; Intensity; Animation simulation

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 冲压工艺的特点及其应用 1

1.2 国内外的研究现状和发展 1

1.3 课题研究的目的意义 1

1.4 课题基本内容和方案设计 2

1.4.1 课题基本内容 2

1.4.2 方案设计 2

1.4.3 最佳方案的确定 6

第2章 零件仿真分析过程 7

2.1 零件仿真的目的与意义 7

2.2 零件弯曲过程的仿真分析 7

第3章冲裁模成型零部件设计 12

3.1 冲裁分析 12

3.1.1 冲裁件的工艺分析 12

3.1.2 冲裁件的变形过程分析 12

3.1.2.1 冲裁过程 12

3.1.2.2 冲裁变形过程力学分析 13

3.1.3 冲裁件的精度与粗糙度 14

3.2 确定冲裁模间隙 15

3.3 冲裁模刃口尺寸的计算 16

3.3.1 刃口尺寸确定的原则 16

3.3.2 刃口尺寸的计算 17

3.3.2.1凸模与凹模分别加工 17

3.3.2.2 凸模与凹模配合加工 17

3.4冲裁工艺中力学的计算 19

3.4.1冲裁力的计算 19

3.4.2 卸料力和推件力的计算 20

3.4.3 总压力的计算 21

3.4.4 冲压模压力中心的确定 21

3.4.5 冲裁压力机的选取 22

3.5凸模设计 22

3.5.1 凸模的结构形式 22

3.5.2 凸模长度的确定 22

3.5.3 凸模的强度校核 24

3.5.4 凸模的固定方式 25

3.6凹模设计 25

3.6.1 凹模刃口形式 25

3.6.2 凹模的外形尺寸 25

3.6.3 凹模的固定方式 27

3.7 定位零件 27

3.8 卸料装置 27

3.8.1 常见的卸料装置 27

3.8.2 弹性体的选择 28

3.8.3 顶件装置 28

3.9 连接零件 28

3.9.1 模柄 28

3.9.2 模架的选择 29

3.9.3 固定板、垫板 29

3.10 螺钉、销钉、导柱及导套的选择 31

3.10.1 螺钉的选择 31

3.10.2 销钉的选择 31

3.10.3 导柱、导套的选择 31

3.11 绘制模具图 31

第4章 工作原理及动画的制作 32

4.1 工作原理 32

4.2 动画制作 33

第5章 模具价格估算 34

5.1 冲压模具价格的构成 34

5.2 冲压模具价格计算 34

第6章 总 结 36

第1章 绪论

1.1 冲压工艺的特点及其应用

冲压是建立在金属属性变形上的一种先进的加工方法。我们根据想要得到的零件的形状和尺寸，在冲压设备上对板料进行加工，使其产生分离或者塑性变形。由于冲压大多是在常温下进行的，我们又可以称之为冷冲压。冷冲压与普通的切削加工比较，具有生产效率高、材料利用率高、产品尺寸精度稳定、机械化自动化、操作简单等优点。适用于大批量生产。

由于其板料零件具有强度高、刚度高、重量轻等特点，可以根据我们的需求，加工成不同用途的各种尺寸形状的零件。因而在拖拉机、汽车、电器、仪表等各种民用产品中，大多都使用了冲压产品。在国防方面，比如飞机、枪弹、炮弹等使用的冲压零件也是相当多的。

1.2 国内外的研究现状和发展

与国际冲压技术的先进国家相比较，我国依然有着很大的差距：精度差距大，交货周期长，模具寿命低等。我们大多数的精密冲压件都需要话大量的资金从国外进口。

不过，自从21世纪以来，随着制造业的飞速发展，我国在冲压技术水平已经有了很大的提高。在大型冲压模具上我们已经可以制造出重达50多吨的模具。在轿车覆盖件上，一汽、二汽、东风等都能大规模机械化生产。多工位的级进模和多功能模具已经成为我国重点发展的精密模具品种。我国研制的单机连线自动化冲压生产线生产进度高、速度快，在许多汽车制造厂都获得了广泛的应用。UG、ProE、CATIA等模型制作软件已经在我国有了广泛的应用。而且近年来我国自主研发的CAD/CAE/CAM系统有了飞速的发展，并且和发达国家之间的差距正在缩小。模具也朝着高精度、高寿命、高效率、大型化的方向发展。

1.3 课题研究的目的意义

本次毕业设计我研究的是空调蒸发器左端板的冲压模具设计。通过对这个模具的分析与设计，我们需要把平时上课所学到的东西运用到实际中来，熟悉并掌握这个冲压模具的设计过程。这样我们就会对未来工作后在公司里的设计流程有了一个初步的了解。在以后的工作中，所被需求的产品不仅要求质量好而且成本要低，还要求我们拥有对市场需求的变化做出随机应变的能力。而我们这个毕设正式来培养我们这些能力的。

我们可以通过研究某些产品的模具设计过程，去深入了了解我们所遇到的问题以及解决方案。与此同时，我们还可以对以前的设计方法进行深入探讨，以便提出新的设计方案。

1.4 课题基本内容和方案设计

1.4.1 课题基本内容

本次设计（论文）题目是空调蒸发器左端板冲压模具设计及运动仿真。该零件的材料为08A（碳素钢），材料厚度为0.8mm，抗剪强度为295MPa，抗拉强度为275-380MPa，塑性、韧性好，从其材料的力学性能可知该材料有利于各种工序的加工。

根据零件结构特点分析得到该零件比较复杂，该零件总体属于长窄落料弯曲件，其中在主弯曲面上有许多冲孔，部分孔有翻边工序。零件如图1.1和图1.2。

图1.1 零件图

图1.2 零件图一部分

1.4.2 方案设计

根据零件的结构形状分析可知，成形该零件所需基本工序包括落料、冲孔、翻边、弯曲和整形5种，对应上述列出的5种单工序，进行可行性组合，得到以下3种工艺方案：

A方案：冲孔（所有孔）→落料→正向和反向翻边（部分孔）→弯曲（先对90°角进行一次弯曲，然后对30°角进行两次弯曲）→整形；

B方案：落料→弯曲（先对90°角进行一次弯曲，然后对30°角进行两次弯曲）→冲孔及侧冲孔→正向和反向翻边（部分孔）→整形；

C方案：落料→弯曲（对90°角进行弯曲）→冲孔及侧冲孔→正向和反向翻边（部分孔）→弯曲（对30°角进行弯曲）→整形；

由于零件很长并且有很高的重复性，所以图示只取其中一部分以便清晰的表明制造流程。

对于方案A：

①冲孔 落料

图1.3 方案A第一步

②正向和反向翻边

图1.4 方案A第二步

③弯曲 整形

图1.5 方案A第三步

对于方案B

①落料 弯曲

图1.6 方案B第一步

②冲孔及侧冲孔

图1.7 方案B第二步

③正向和反向翻边 整形

图1.8 方案B第三步

对于方案C

①落料 90°弯曲

图1.9 方案C第一步

②冲孔及侧冲孔

图1.10 方案C第二步

③正向和反向翻边

图1.11 方案C第三步

④30°弯曲 整形

图1.12 方案C第四步

1.4.3 最佳方案的确定

A方案中冲孔落料可以在同一套复合模上进行，翻边孔可以用已经打好的空进行定位进行翻边，同样，两次弯曲可以在同一套弯曲模具上分两次完成。可是在先冲孔后，由于孔离工件边缘太近，在之后的弯曲过程中容易使孔或工件变形，因此该方案否决。

B方案中，落料和弯曲可以一起在复合模上进行，而且接下来的冲孔和翻边也可以在同一个复合模上进行，既使工序简便也满足制造要求，因此可以选择该方案。

C方案中，为了使冲孔时定位简单工件形状不那么复杂，因而使90°和30°弯曲分开进行。落料和90°弯曲可以一起在复合模上进行，接下来的冲孔和翻边也可以在同一个复合模上进行，最后用一个弯曲模进行30°的弯曲。总体来说虽然制造过程变简单了但是多了一个模具让制造流程变的复杂了，因而不适合选择。

因此，最终确定为B方案。

后来在B方案弯曲的分析上，发现如果落料后的零件直接弯曲会造成的变形比较大，因此在B方案上进行优化：第一步落料改成冲孔 落料（复合模）。具体是在落料的零件上冲3个定位孔，孔与零件孔重合因而不影响后面的冲孔侧冲孔工序，这样在有了定位孔后在弯曲的工序上可以稳定的弯曲而几乎不产生变形。

即优化后的B方案：落料 冲孔（冲3个定位孔）→弯曲（先对90°角进行一次弯曲，然后对30°角进行两次弯曲）→冲孔及侧冲孔→正向和反向翻边（部分孔）→整形；

综上所述，零件的公差比较高，且比较复杂，生产率要求高，所以采用单工序模与复合模进行加工。B方案中，改进后的落料 冲孔作工艺孔采用复合模，弯曲采用单工序模，冲孔 翻边采用复合模。

第2章 零件仿真分析过程

2.1 零件仿真的目的与意义

从零件各个工序的仿真模拟中我们可以清楚的看出来，在哪个工序，哪个步骤，哪个时间段所产生的应力以及应变分布还有变形情况。这样方便我们在设计时可以对这些关键的部位进行有效的分析和校核，从而达到设计高质量模具的目的。

这里选用AutoForm对零件进行成型分析。

2.2 零件弯曲过程的仿真分析

这里用Autoform对零件进行分析。分析的方法如下：

1. 读入零件几何模型。
2. 工艺规划。
3. 模面设计。
4. 定义毛坯料。
5. 模具设计。
6. 仿真模拟。
7. 结果分析。

由于零件的工艺流程分为许多步：冲孔 落料，弯曲，冲孔，翻边。在做完了所有工序的分析后，我发现除了弯曲部分有一定的变形外，其他工序基本没有变形。所以我把其中最容易产生变形的是弯曲工序，因此我把弯曲分析拿出来做分析典型。