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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目 中頁板零件沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 學(xué) 號(hào)
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
填 表 日 期 2011 年 3 月 29 日
一、選題的依據(jù)及意義：
設(shè)計(jì)的主要目的是：通過對(duì)產(chǎn)品的分析設(shè)計(jì)適合的模具，利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)金屬板材進(jìn)行塑性變形加工以得到符合設(shè)計(jì)要求和使用要求的產(chǎn)品零件；檢驗(yàn)對(duì)所學(xué)相關(guān)課程理論、技能的理解程度；培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的良好作風(fēng)。
設(shè)計(jì)的主要意義是：通過此次設(shè)計(jì)了解設(shè)計(jì)沖壓模的一般程序，了解相關(guān)的理論知識(shí)并加以應(yīng)用和鞏固；熟練的運(yùn)用有關(guān)技術(shù)資料，如《冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)》、《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊(cè)》、《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)》及其他有關(guān)規(guī)范等；初步的掌握設(shè)計(jì)冷沖壓模具的能力，為將來的工作打下初步的基礎(chǔ)。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：
隨著制造行業(yè)的發(fā)展，材料加工方法也隨著發(fā)展，其中冷沖壓加工方法在制造行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展，特別在汽車制造行業(yè)。隨著冷沖壓加工方法的應(yīng)用，許多汽車零件的外形和精度得到了改善。側(cè)減震片的加工方法也得到了發(fā)展，最后由冷沖壓加工而成。最近的幾年里，冷沖壓加工方法得到了廣泛的發(fā)展。
冷沖壓（cold pressing）是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，在常溫下利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的一種加工方法。
在冷加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。冷沖模在實(shí)現(xiàn)冷沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，沒有先進(jìn)的模具技術(shù)，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、沖壓技術(shù)的發(fā)展和新型模具材料的不斷研究開發(fā)，市場對(duì)模具的需求量不斷增長，模具的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一定的變化，對(duì)模具的制造，裝配等都有了很大的影響。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。中國模具的“珠江三角洲、長江三角洲和以成都/重慶為代表的西部模具”三足鼎立局面已經(jīng)基本形成，然而與國際先進(jìn)水平相比,中國的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長等方面,模具壽命也只有國際先進(jìn)水平的50%左右,大型、精密、技術(shù)含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具,每年都需要花費(fèi)大量資金進(jìn)口。
一、經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國的沖壓模具行業(yè)獲得了飛速發(fā)展,具體體現(xiàn)在：
(1)輔助設(shè)計(jì)/加工/工程技術(shù)得到廣泛使用,模具總量名列世界第三位。
(2)大型模具企業(yè)擁有高速數(shù)控加工/加工中心/數(shù)控機(jī)床等先進(jìn)的加工工藝與裝備,可以開展RP/RT或模具逆向工程工作,硬件裝備已經(jīng)站在了與世界基本同步的水平線上。
(3)在沖模的表面精整加工技術(shù)方面,開展了積極探索、積累了一些經(jīng)驗(yàn)。
（4）以汽車覆蓋件為代表的大型、復(fù)雜、精密沖壓模具,采用CAD /CAM /CAE軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和模擬,減少試模時(shí)間和縮短周期。借助高速、精密的加工設(shè)備加工生產(chǎn),獲得良好的尺寸精度和表面粗糙度,用新型的研磨或拋光方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質(zhì)量[1]。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢(shì)。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)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。
二、國際模具制造業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)如下：
（1）產(chǎn)品專業(yè)化車身模具企業(yè)向?qū)I(yè)化發(fā)展，如德國大眾公司模具廠、奧迪公司模具廠、SCHULLER公司，意大利COMAU公司，美國AUTODIE、SECKLY，日本豐田公司模具廠、荻原公司、富士公司，韓國現(xiàn)代汽車模具中心等。有的專業(yè)制造整體側(cè)圍模具，有的專業(yè)生產(chǎn)四門模具，有的專門生產(chǎn)地板及結(jié)構(gòu)件模具。模具向多工位自動(dòng)化以及級(jí)進(jìn)模方向發(fā)展。
（2）制造數(shù)字化三維實(shí)體設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用于模具制造中，二維DL圖轉(zhuǎn)為三維DL圖后可直接用于有限元分析和數(shù)控編程，百分之百采用CAE分析。模具設(shè)計(jì)采用3D參數(shù)化設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了不等厚板成形模具設(shè)計(jì)，將同模模具推向生產(chǎn)。模具數(shù)控加工技術(shù)包括實(shí)型鑄造技術(shù)、精細(xì)化編程、高速加工技術(shù)、型面數(shù)控強(qiáng)化和修補(bǔ)技術(shù)[2]。
三、沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：
（1）制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。
? （2）精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì)。其中精密沖裁技術(shù)得到了較快發(fā)展，精密沖裁是一種先進(jìn)制造技術(shù)，可取代某些零件的切削加工，具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、應(yīng)用廣的特點(diǎn)。以齒圈壓板精沖而論，在普通液壓機(jī)上進(jìn)行精沖，工藝裝備簡單而工件精密[3]。它以金屬板材為原料，采用少無切削的塑性加工方法，一次成形即可得到尺寸精度高、剪切面粗糙度低的零件，采用精沖技術(shù)生產(chǎn)的零件稱為精沖、件[4]。
(3) 隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展成熟，近年來在沖壓成形領(lǐng)域興起了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)。該技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)沖壓技術(shù)的變革產(chǎn)生了重要的影響。尤其是板料成形數(shù)值模擬技術(shù)的出現(xiàn)，使板料沖壓成形技術(shù)徹底擺脫了“經(jīng)驗(yàn)”和“定性”的水平，進(jìn)入了“科學(xué)”和“定量”的發(fā)展階段。采用這一技術(shù)進(jìn)行板材沖壓成形工藝過程的模擬，可以預(yù)知沖壓成形過程中金屬的流動(dòng)、應(yīng)力應(yīng)變及厚度場的分布、模具受力及皺曲、破裂、沖擊線等可能的缺陷及失效形式。這為優(yōu)化工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)提供了極為有效的工具，在減少甚至取消試模過程，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本方面發(fā)揮著越來越重要的作用，已逐漸成為指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)和優(yōu)化的重要手段[5]。
(4)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(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)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。
(5)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)，高速掃描機(jī)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(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)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(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)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(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積、等離子噴涂等技術(shù)。
四、沖壓在機(jī)械制造中的地位及特點(diǎn)：
沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級(jí)和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級(jí)）和復(fù)雜形狀的零件。占全世界鋼產(chǎn)60%～70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。沖壓在汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。
??? 沖壓件的重量輕、厚度薄、剛度好。它的尺寸公差是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)機(jī)械切削即可使用。冷沖壓件的金屬組織與力學(xué)性能優(yōu)于原始坯料，表面光滑美觀。冷沖壓件的公差等級(jí)和表面狀態(tài)優(yōu)于熱沖壓件[6]。
??? 沖壓生產(chǎn)的工藝和設(shè)備正在不斷發(fā)展，除傳統(tǒng)的使用壓力機(jī)和鋼制模具制造沖壓件外，液壓成形以及旋壓成形、超塑成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形等各種特種沖壓成形工藝亦迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新的高度。特種沖壓成形工藝尤其適合多品種的中小批量（甚至是數(shù)十件）零件的生產(chǎn)。對(duì)于普通沖壓工藝，可采用簡易模具、低熔點(diǎn)合金模具、成組模具和沖壓柔性制造系統(tǒng)等，組織多品種的中小批量零件的沖壓加工。
??? 總之，沖壓模具具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡單、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。采用沖壓與焊接、膠接等復(fù)合工藝，使零件結(jié)構(gòu)更趨合理，加工更為方便，可以用較簡單的工藝制造出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。
三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：
研究內(nèi)容：
1了解模具的工作過程；
2懂得利用工具手冊(cè)查找模具的標(biāo)準(zhǔn)；
3自主設(shè)計(jì)中頁板卷圓成型模具；
4擬寫設(shè)計(jì)說明明書；
采用的設(shè)計(jì)方案及技術(shù)路線有：
1、根據(jù)圖紙對(duì)“中頁板”進(jìn)行工藝分析；
2、對(duì)零件材料進(jìn)行彎曲性能分析并確定毛坯形狀，尺寸和下料方式；
3、審查制件是否符合沖壓結(jié)構(gòu)工藝性以及沖壓的經(jīng)濟(jì)性；
4、擬定工藝方案，在分析工藝性的基礎(chǔ)上，確定沖壓件的總體工藝方案，然后確定沖壓加工工藝方案；
5、根據(jù)零件在生產(chǎn)中的具體要求合理地確定沖裁間隙；
6、沖壓工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)：（1）排樣及材料利用率的計(jì)算，選擇合理的排樣方式，決定出搭邊值，并確定出條料的寬度，并力求取得最佳的材料利用率；（2）沖壓力，沖壓中心計(jì)算及沖壓設(shè)備初步選擇；
7、分析沖壓工序所的沖壓件的沖壓成形的工藝性能并在此基礎(chǔ)上制定沖壓成形工藝方案；
8、進(jìn)行主要參數(shù)計(jì)算：（1）毛坯尺寸計(jì)算；（2）壓力中心計(jì)算；（3）彎曲力計(jì)算；
9、彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）確定模具類型；（2）工作零件設(shè)計(jì)；（3）定位零件設(shè)計(jì)；（4）卸料，出件及壓料零，部件設(shè)計(jì)；（5）彈簧和橡膠零件設(shè)計(jì)；（6）導(dǎo)向及支承固定零件設(shè)計(jì)；（7）確定模具的閉合高度；（8）對(duì)以上設(shè)計(jì)零件進(jìn)行組裝并檢驗(yàn)和修改零，部件結(jié)構(gòu)；（9）最后確定模具的整體結(jié)構(gòu)；
13、繪制彎曲模裝配圖；
14、繪制彎曲模零件圖
15、編寫技術(shù)文件及說明書。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
工作內(nèi)容及完成時(shí)間：
1. 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報(bào)告。
第1周—第2周
2. 繪制中葉板沖件圖，分析沖件成形工藝及坯料展開 第3周—第6周
3. 編制中葉板沖壓成形工藝規(guī)程； 第7周—第8周
4. 繪制吊中葉板卷圓成形?？傃b圖及零件圖； 第9周—第13周
5. 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第14周—第16周
6. 畢業(yè)設(shè)計(jì)審查，畢業(yè)答辯。 第17周
模具的設(shè)計(jì)中可能存在的問題：
1、沖壓模的間隙選擇不當(dāng)，進(jìn)而影響沖裁件斷面質(zhì)量，沖裁件尺寸精度，沖裁力，卸料力，推料力，頂料力，模具的壽命；
2、模具壓力中心確定不當(dāng)，模具在工作中產(chǎn)生偏彎距，使沖模發(fā)生歪斜，從而會(huì)加速模具磨損，影響模具的壽命；
3、沖裁件的質(zhì)量及影響因素；
4、排樣方式選擇不當(dāng)，影響材料利用率；
5、沖裁尺寸的計(jì)算和確定的誤差分析；
6、模邊值確定不當(dāng)，進(jìn)而影響制件的合格性；
7、彎曲力不適當(dāng)，進(jìn)而造成彎曲變形的回彈或出彎曲缺陷；
8、沖裁件與彎曲件之間計(jì)算不當(dāng)造成尺寸精度低。
五、參考文獻(xiàn)
[1]、劉勝國，《我國沖壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展》，黃石理工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007年1期；
[2]、朱偉成，《沖壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)》，中國第一汽車集團(tuán)公司，汽車工藝與材料，2007年1期；
[3]、《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)，1995
[4]、陳為國. 鉸鏈卷圓成形工藝及模具設(shè)計(jì).模具工業(yè)，1998.7
[5]、王新華，袁聯(lián)富編.沖模結(jié)構(gòu)圖冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
[6]、羅益旋.沖壓新工藝新技術(shù)及模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè). 銀聲音像出版社，2004
[7]、GB2851～2875《冷沖模》國家標(biāo)準(zhǔn)