0246-某軸蓋零件沖壓成形工藝及復合模具設計,某軸蓋,零件,沖壓,成形,工藝,復合,模具設計
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 某軸蓋零件復合模設計
一、選題的依據(jù)及意義：
模具制造在機電產(chǎn)品制造行業(yè)中應用廣泛，而沖模是實現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在制造行業(yè)中占有重要的地位。
改革開放以來，通過技術(shù)引進和合資經(jīng)營，我國的模具制造技術(shù)有了長足的進步，少數(shù)單位在沖模技術(shù)領(lǐng)域采用了CAD,CAM,CAE技術(shù)和先進制造技術(shù)，顯著地縮短了模具設計和制造周期，提高了模具質(zhì)量，實現(xiàn)了模具工作零件的互換。
雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，隨著科學技術(shù)的進步、社會經(jīng)濟的快速發(fā)張，模具制造技術(shù)的應用越來越廣泛，模具成形技術(shù)及模具設計與制造已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。因此社會上迫切需要各種模具設計師、模具技師等技術(shù)人才，未來的中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展空間是巨大的。
模具制造在現(xiàn)在制造業(yè)中所產(chǎn)生意義是重大的，它作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展方向，在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重大作用。通過模具進行產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點，因而在汽車、機械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航天等領(lǐng)域的產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了廣泛應用，而且由于模具制造有以下的優(yōu)點：
1模具制造所用的原材料多是表面質(zhì)量奧得板料或帶料，沖件的尺寸由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好。
2模具加工不像切削加工那樣大量切除金屬，因而節(jié)省能源，節(jié)省原材料。
3模具沖壓生產(chǎn)便于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高，操作簡便，對工人的技術(shù)等級要求也不高。普通壓力機每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件沖壓件，而高速沖床每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至上千件沖壓件。
4可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的薄壁、質(zhì)量輕、剛度好、表面質(zhì)量高、形狀復雜的零件，小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等。
所以它不僅得到了人們普遍的認識，同時，模具設計制造水平的高低，關(guān)系現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展與進步，關(guān)系到經(jīng)濟建設的速度。
因為模具制造對制造業(yè)的重大作用，激勵我趁此畢業(yè)設計的良機，選擇此課題，希望能夠掌握各種模具制造方法的基本原理和特點，在設計、制造模具時，根據(jù)實際情況，學習如何充分考慮它們的特點，選用最佳的工藝方案；掌握各種制造方法對模具結(jié)構(gòu)的要求，具有分析模具結(jié)構(gòu)工藝性的能力，能夠設計出工藝性能良好的模具結(jié)構(gòu)；了解國內(nèi)先進的模具制造技術(shù)，盡量采用新工藝、新技術(shù)。并且鞏固和加深已經(jīng)學過的理論知識，提高自己的綜合分析和解決工程實際問題的能力，為以后的工作奠定良好的基礎。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一國產(chǎn)品制造水平的重要標志和發(fā)展程度的標志之一。
目前，我國的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度、復雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術(shù)得到廣泛應用，高速加工、復合加工等先進的加工技術(shù)也得到進一步推廣；快速原型進展很快；模具的標準化程度也有一定提高。
但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在： 產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對模具的需求越來越大。無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要，只達到70％左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標準化程度低，生產(chǎn)周期長。另外，設計和制造工藝水平還不能完全適應發(fā)展的需要。
企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理：我國很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機廠的模具分廠或車間內(nèi)，模具的商品化程度低，而國外70％以上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益俱佳。
產(chǎn)品水平：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項指標與國外相比的差距都十分明顯。
此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強。
針對不足和模具市場巨大的潛力，國家制定了模具行業(yè)的“十五”發(fā)展規(guī)劃。一方面要繼續(xù)推廣新技術(shù)的應用，提高大型、精密、復雜模具的制造水平；另一方面要針對不同模具市場的需求，有針對性的發(fā)展。希望在模具企業(yè)的整體實力有進一步提升，重點、骨干企業(yè)可以達到50%。2003年是“十五”關(guān)鍵的一年，如果做不到60%任務的完成，那么計劃就會失敗，而模具失敗了，對整個工業(yè)都會有影響。
近年來，外企進入中國加劇了競爭，也出現(xiàn)一些價格方面的惡性競爭。為了避免因為暫時的利益而損失長遠和整體的發(fā)展，未來一年中，行業(yè)協(xié)會也將加強模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價格水平。同時，研究國際模具價格水平，以對行業(yè)進行指導和信息溝通。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。
例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。
二、未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢
模具技術(shù)的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓和技術(shù)服務的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應用。預計這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5)提高模具標準化程度
我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用相應的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7)模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。
(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
研究內(nèi)容：
1. 熟悉沖壓模具的工作原理以及了解沖壓模具的發(fā)展方向；
2. 完成工藝參數(shù)的計算，結(jié)構(gòu)設計等工作。模具主要零件結(jié)構(gòu)設計的分析；
3. 完成軸蓋裝配圖的設計和所有非標零件圖設計，并編寫說明書。
設計方案：
1.工藝分析
由工件圖看，該工件需要內(nèi)外緣同時翻邊，翻邊高度為4mm，由計算可知最大翻邊高度為Hmax=5.93mm,由此可知設計翻邊時可一次翻邊完成，無需拉深。由于產(chǎn)品批量較大，不宜采用單一工序生產(chǎn)，且不易保證內(nèi)外緣的同心度。而用級進模結(jié)構(gòu)復雜。采用復合?？梢淮瓮瓿陕淞?、沖孔、內(nèi)外緣翻邊。
因為該工件是軸對稱件，材料厚度僅為1.0mm，沖裁性能較好。為了減少工序數(shù)經(jīng)對該工件進行詳細分析，并查閱有關(guān)資料后，可采用復合模一次壓制成形。該工藝特點是首先進行落料，再沖孔，最后翻邊成形 。采用這種方法加工的工件外觀乎整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量較高，而且大大提高了生產(chǎn)效率。所以經(jīng)分析，決定設計復合摸來完成此工件的加工
2.工藝參數(shù)的計算及方案的確定
計算翻邊前是否需要進行拉深，這要核算翻邊的變形程度，由模具設計手冊查的極限翻邊系數(shù)：Kmin=0.62,則可只允許的最大翻邊高度Hmax為：
式中 Hmax—最大翻邊高度
D—翻邊直徑
r—圓角半徑
t—材料厚度
則
=5.93mm
零件豎直高度H=4mm
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