机械毕业设计（论文）开题报告-汽车离合器压盘盖的冲压工艺分析及模具设计.doc

汽车离合器压盘盖的冲压工艺分析及模具设计一课题来源及研究的目的和意义国民经济的5大支柱产业分别为：机械、电子、汽车、石化、建筑。五大产业的发展无一不是要求模具产业的发展与之相适应。模具是被专家称为“效益放大器”，由模具产业创造的价值往往是其本身价值的几十倍，几百倍，甚至是几千倍，几万倍。其生产水平的高低是衡量一个国家制造业水平高低的重要标准，他也在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。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。我研究的课题是汽车离合器压盘盖的冲压工艺分析及模具设计。汽车离合器压盘盖（如图3.1）用来保证离合器可靠地安装在发动机与变速器之间，灵活接合与分离，以传递和切断发动机输出到变速器的动力，使汽车起步及换档时工作平稳，且在汽车急刹车时防止传动系统过载。此零件外观要求较高，圆角处，圆孤处要明显，压印要清晰，表面无皱折及明显伤痕，毛刺要少，凸缘处要平整，凸台成型要到位，因此汽车离合器压盘盖成型质量对汽车的性能有关键性的影响，设计合理的模具更是成型高质量零件的关键。通过对本课题的研究可以使我很好的将大学所学的专业知识系统的穿插起来，对所学知识做个系统的总结，使得自己专业知识进一步的强化，为自己以后的工作实践打下良好的理论基础。二国内外现状和发展趋势、学术动态21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。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。“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。特别是近几年，在国家一系列优惠政策的扶持下，通过技术引进和技术改造以及广大从业人员的共同努力，我国模具工业的生产能力和技术水平有了很大提高，“九五”期间，国内模具工业以年均13%左右的速度增长，“十五”期间，国内模具工业年均增长率更达到17.1%。模具行业销售额由1985年的近2亿元增长到2005年的610 亿元。经过十一五的发展，我国模具行业已有很大的进步。现已进入生产总量世界前列位置。国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出，模具工业的发展，除了种种其他必须具备的条件之外，装备的改善与进步是十分关键的。主要表现在：三资企业蓬勃发展，使我国模具生产规模和产品水平有了一个很快的发展;非国有经济如雨后春笋般地拔地而起，使我国模具生产规模迅速扩大，产品水平也有较快提高。在港资、台资及外资特别集中的珠三角和长三角地区，随着机械、电子、轻工、建材、通讯及办公设备等企业的兴起，用于企业内部配套的自产自用模具生产也随之大量发展，这一部分模具生产规模约有500至800亿元。全国模具生产总规模，预计到2015年模具产值将达到2500亿元。22我国模具技术与国外的差距1、国内自配率不足80%。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。 2、企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”，“小而精”；模具自产自配比例高达50%以上，国外70%以上是商品模具。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右。国外在50%以上。进出口之比2003年为4.1：1；进出口相抵后净进口为10.3亿美元，为净进口量最大的国家。 3、模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度；工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。 4、开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而模具工业发达国家大多是15-20万美元，有的甚至达到25-30万美元。由此而来的是我国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。 5、模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，国内模具标准件使用覆盖率只有45%左右。 6、与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式。真正实现现代化企业管理的还不多 23模具的发展趋势1模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 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。 2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模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展 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23m，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。 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、AQ550LLS-WEDM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P-E3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）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510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。4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。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、SX105V(7CrSiMnMoV)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、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V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。三、课题的主要内容及关键问题31课题考查的主要内容汽车离合器压盘盖如图3.1所示 图3.1 零件图此零件材料为08F，厚度为4mm，内外形状极其复杂，为空间曲面，成型与分离工序极多，而且精度较高。本零件成型及分离工序多，且相互联系，得到合格制件较困难，完整的工序如下：剪料，落料，整形，拉深，冲中心孔，切边，翻边，整形，冲孔，打标记，表面处理。对中间的冲压工艺进行组合，可得到多种方案：方案1：全部采用简单模即落料整形拉深冲中心孔切边翻边整形冲孔。.方案2：选其中的两道或三道工序进行复合即落料整形拉深冲中心孔切边冲孔翻边整形方案3：采用简单模与复合模结合即落料整形拉深冲孔切边翻边整形冲孔。对于方案1），完全采用单工序简单模，增加了模具制造成本，同时生产效率也不高。对于方案2），完全采用复合模，虽然提高了生产效率，但由于零件尺寸较大，选用三道工序复合时，模具结构复杂，同时模具材料消耗增大。故采用方案3），采用简单模与复合模结合的方案。即降低了制造成本，又提高了生产效率。对于初步拟定的方案，由于设计时间的限制，我主要进行拉深和冲孔切边模设计。l 根据零件进行冲压工艺分析，考虑完整的冲压工序，并确定冲压方案。l 分析拉深工艺性，并设计拉深模具。l 确定冲孔切边方案，并进行模具设计。l 模具结构形式论证，确定模具总体结构方案。l 具体结构及零部件的工艺设计计算。l 合理选择冲压设备,绘制装配图及零件图，并对关键零件进行必要的刚度和强度校核。32课题可能存在的问题及解决措施结合零件图，通过查阅相关资料，设计过程中有如下问题需要注意：可能存在的问题：l 起皱l 拉裂l 在分离工序中，冲头多而小，易折断，且同时保证各孔的位置精度较困难。解决措施：l 对于起皱可采用压边圈l 对于拉裂通过控制压边力，拉深速度，和适当的润滑l 采用带小导柱和弹性卸料板的冲孔模在这四年里的专业学习及实习，使我对这课题有了一定的认识。由于还处于学生阶段，理论和实践不能够很好的统一起来，同时专业水平也不是很高，我必须不断的复习和查阅相关资料，听取指导老师的批评和建议，按部就班的完成各个阶段的任务，尽自己最大的能力完成毕业设计。四、最终目标及完成时间毕业论文是结合大学四年所学的专业课程理论知识，有针对性地完成对某个课题的设计任务。在完成这设计过程中，加深和强化自己的专业理论知识，提高自己的分析问题的能力、理论设计能力、及实践创作能力，使自身的能力得以提高。为自己以后的工作实践打下良好的基础。毕业论文的完成是一个漫长的过程，在这个过程当中我将尽自己最大的能力，用端正的态度完成自己大学最后一份答卷，为自己的大学画上圆满的句号。五、工作的主要阶段、速度和技术指标表5.1 课题研究进度一览表序 号设计（论文）各阶段名称时间安排1模具结构型式论证，确定模具总体结构方案第34周2总体方案设计、工艺计算第56周3详细设计、计算、绘图第78周4中期检查第9周5改进设计、撰写毕业设计论文第1011周6工艺审查、图纸改进设计、论文完善及资格审查第1213周7毕业答辩第14周参考文献1 李硕本主编.冲压工艺学， 北京：机械工业出版社，19822 张鼎承主编.冲模设计手册，北京： 机械工业出版社，19883 肖景容，姜奎华主编.冲压工艺学，北京：机械工业出版社，2000.54 王芳主编.冷冲压模具设计指导，北京：机械工业出版社，1999.105 王孝培主编.冲压设计资料，北京：机械工业出版社，1985.126 冲模设计手册编写组.冲模设计手册，北京：机械工业出版社，20007 王孝培主编.冲压手册，北京：机械工业出版社，2000.98 肖景容，周士能主编.板料冲压，武昌：华中工学院出版社，19869 史