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数控冲床模具设计开题报告.doc

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数控冲床模具设计开题报告.doc

毕业设计用纸共6页第1页数控冲床模具的设计开题报告数控冲床模具的设计一、前言模具是一种技术密集、资金密集型产品,在我国国民经济的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业,并在十五中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展,促使模具技术不断进步,对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。现代工业的发展,对模具技术的要求越来越高。综观现代模具技术,其集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科,是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着如下的方向发展趋势(1)高精度现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级。(2)长寿命现代模具的寿命比传统模具的寿命要高出5~10倍。如现代模具一般均可达到500万次以上,最高可达6亿次之多。(3)高生产率由于采用多工位的级进模、多能模、多腔注塑模和层叠注塑模等先进模具,可以极大地提高生产率,从而带来显著的经济效益。如用四工位的注塑模生产塑料汽水瓶,每小时可生产8000件以上。(4)结构复杂随着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用,对现代模具的结构形式和型腔要求也日益复杂。若采用传统的模具制造方法,不仅成本高、生产率低,而且很难保证模具的质量要求。传统模具设计制造技术,根本不能满足市场对模具的要求。因此,研制和开发新的模具设计、制造技术势在必行。模具CAD/CAM和RTRapidTooling技术正是在这种形势下被开发出来的,并在现代模具的生产中发挥了重要作用。因此模具产品的技术含量不断提高,模具制造周期不断缩短,模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展,模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。基于此,合理的设计模具有着极为重要和深远的意义。二、研究目的和意义工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度加快,对模具的要求越来越高,尽管改革开放以来,模具工业有了较大发展,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,目前满足率只能达到70左右。造成产需矛盾突出的原因,一是专业化、标准化程度低,除少量标准件外购外,大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束,造成模具制造周期长,不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后,如模具CAD/CAM技术采用不普遍,加工设备数控化率低等,亦造成模具生产效率不高、周期长。总之,是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。毕业设计用纸共6页第2页因此我们必须意识到,对模具设计的研究的目的和意义在于能够跟好的认识模具工业在国民经济中的地位的重要性。因为利用模具成型零件的方法,实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法,采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺,可以提高生产效率,保证零件质量,节约材料,降低生产成本,从而取得很高的经济效益。利用模具生产零件的方法已经成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段,它对保证制品质量,缩短试用周期,进而争先占领市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性的意义。因此德国把模具称为金属加工中的帝王,把模具工业视为关键工业,美国把模具称为美国工业的基石,把模具工业视为不可估量其力量的工业,日本把模具说成是促进社会富裕繁荣的动力,把模具视为整个工业发展的秘密。因此,要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用。三、国内外现状和发展趋势、学术动态1、我国模具工业发展主要成就我国模具工业起步较晚,基础薄弱,长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方,因此发展缓慢。1984年,我国成立了中国模具工业协会,1987年模具首次被列入机电产品目录,当时全国共有模具生产厂点约6000家,总产值约30亿元。随着我国改革开放的日益深化,市场经济进程的加快,独立于产品制造企业的模具及其标准件、配套件企业大量出现,模具产业得到快速发展,在市场竞争中,模具企业生产技术不断提高和规模不断扩大,模具行业得到很快发展。目前,我国模具产值已排名世界第三,2005年达到500亿元。1988年~1992年,由原国家经贸委下达计划,由机械部和中国模具工业协会实施,在全国范围内组织了上百个模具企业和有关科研单位、大专院校,共同进行模具技术攻关,取得了丰硕成果。这些成果主要有冲压模具的设计制造技术、塑料模具的设计制造技术、铸压模具的设计制造技术、锻造模具的设计制造技术、模具表面处理技术、模具材料、模具计算机辅助设计与制造CAD/CAM技术、模具标准件、模具加工关键设备、模具寿命研究等方面。由于这些成果的取得及推广应用,使我国模具技术前进了一大步。七五后期和八五期间,国家对模具工业加大了投入,分批分期改造了一批具有特色专长的专业模具厂和模具标准件厂,引进了一大批模具加工关键设备及精密塑料模、级进模、精冲模等设计制造技术,对提高我国模具生产技术水平起到了推动作用。同时,许多大专院校开始设立模具专业,由前联邦德国、日本援建及我国自己投资兴办的模具技术培训中心也陆续建立,模具技术人员及技术工人的培养开始步入轨道。1989年3月,国务院颁布了关于当前产业政策要点的决定,在机械工业中,模具被列为技术改造序列的第一位,极大地促进了模具技术的发展。20世纪90年代以来,在国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范厂,由华中理工大学作为技术依托单位,开发了汽车车身与覆盖件模具CAD/CAM软件系统,在模具和设计制造中实际应用,取得显著效益。毕业设计用纸共6页第3页2、我国模具技术与国外的差距2.1.1产品结构、企业结构等方面模具按国家标准分为十大类,其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计,我国目前冲压占5060,塑料模占2530。国外先进国家对发展塑料模很重视,塑料模比例一般占3040。国内模具中,大型、精密、复杂、长寿命模具比较低,约占20左右,国外为50以上。我国模具生产企业结构不合理,主要生产模具能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内,模具商品化率低,模具自产自用比例高达70以上。国外,70以上是商品化的。2.1.2产品水平衡量模具产品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度模具的使用寿命和制造周期等。2.1.3工艺装备水平我国机床工具行业已可提供比较成套的高精度模具加工设备,如加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床、三座标测量机等。但在加工和定位精度,加工表面粗糙度,机床刚性,稳定性,可靠性,刀具和附件的配套性方面,和国外相比,仍有较大差距。模具的发展趋势3模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展3.1.1模具软件功能集成化模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全,同时各功能模块采用同一数据模型,以实现信息的综合管理与共享,从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程,达到实现最佳效益的目的。如英国Delcam公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。集成化程度较高的软件还包括Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模CAD/CAM系统北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列软件吉林金网格模具工程研究中心的冲压模CAD/CAE/CAM系统等。3.1.2模具设计、分析及制造的三维化传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具,所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点,从而使模具并行工程成为可能。另外,Cimatran公司的Moldexpert,Delcam公司的Psmold及日立造船的SpaceE/mold均是3D专业注塑模设计软件,可进行交互式3D型腔、型芯设计、模架配置及典型结构设计。澳大利亚Moldflow公司的三维真实感流动模拟软件MoldflowAdvisers已经受到用户广泛的好评和应用。国内有华中理工大学研制的同类软件HSC3D4.5F及郑州工业大学的Zmold软件。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。如Cimatron公司的注塑模专家软件能根据脱模方向自动产生分型线和分型面,生成与制品相对应的型芯和型腔,实现模架零件的全相关,自动产生材料明细表和供NC加工的钻孔表格,并能进行智能化加工参数设定、加工结果校验等。毕业设计用纸共6页第4页3.1.3模具软件应用的网络化趋势随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化,以及计算机软硬件技术的迅速发展,网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要,也有可能。美国在其21世纪制造企业战略中指出,到2006年要实现汽车工业敏捷生产/虚拟工程方案,使汽车开发周期从40个月缩短到4个月。3.2模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展3.2.1模具检测设备的日益精密、高效精密、复杂、大型模具的发展,对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达2~3μm,目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机,并具有数字化扫描功能。3.2.2数控电火花加工机床日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动的AQ325L、AQ550LLSWEDM具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的NCEDM具有PE3自适应控制、PCE能量控制及自动编程专家系统。另外有些EDM还采用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制FC等技术。3.2.3高速铣削机床HSM铣削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高为普通铣削加工的5~10倍及可加工硬材料60HRC等诸多优点。因而在模具加工中日益受到重视。3.3快速经济制模技术缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段之一。与传统模具加工技术相比,快速经济制模技术具有制模周期短、成本较低的特点,精度和寿命又能满足生产需求,是综合经济效益比较显著的模具制造技术。3.4模具材料及表面处理技术发展迅速模具工业要上水平,材料应用是关键。因选材和用材不当,致使模具过早失效,大约占失效模具的45以上。在模具材料方面,常用冷作模具钢有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2,火焰淬火钢如日本的AUX2、SX105V7CrSiMnMoV等常用新型热作模具钢有美国H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等常用塑料模具用钢有预硬钢如美国P20、时效硬化型钢如美国P21、日本NAK55等、热处理硬化型钢如美国D2,日本PD613、PD555、瑞典一胜白136等、粉末模具钢如日本KAD18和KAS440等覆盖件拉延模常用HT300、QT602、MoCr、MoV铸铁等,大型模架用HT250。多工位精密冲模常采用钢结硬质合金及硬质合金YG20等。在模具表面处理方面,其主要趋势是由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗如TD法发展由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展可采用的镀膜有TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等,同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外,目前对激光强化、辉光离子氮化技术及电镀刷镀防腐强化等技术也日益受到重视。3.5模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同在成形工艺方面,主要有冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形技术等。另一方面,随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高,在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。具体主要有适应模具单件生产特点的柔性制造技术创造最佳管理和效益的团队精神,精益生产提高快

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