开题报告-华航HKHT外罩冲压工艺及模具设计.doc

毕业设计(论文)开题报告题 目： 华航HKHT外罩冲压工艺及模具设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制 学生姓名： 学 号： 指导老师： 2012年3月20日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文 献 综 述0 绪言模具是现代工业生产的重要工艺装备。国民经济的各个部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。目前，模具已成为衡量一个国家、一个地区、一家企业制造水平的重要标志之一。显然，如果模具设计及制造水平落后，产品质量低劣，制造周期长，必然影响产品的更新换代，是产品失去竞争能力，阻碍生产和经济的发展1。冷冲压模具是其中相当重要的一部分。冷冲压模具历史悠久，用途广泛，技术成熟，在各种模具中所占比例最大。1 冷冲压的定义冷冲压是建立在金属塑性变形的基础上，在常温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的一种压力加工方法2。2 冷冲压生产的特点一、节省材料。冷冲压生产属于无切削加工，不仅能做到少废料和无废料生产，而且。即使在某些情况下有边角余料，也可以充分利用，制成其他形态的零件3。二、制品具有良好的互换性5。冷冲压件的尺寸公差由模具保证，具有“一模一样”的特征，且一般无需做进一步机械加工，故同一产品的加工尺寸具有较高的精度和较好的一致性，因而具有较好的互换性3。三、冷冲压可以加工壁薄、重量轻、形状复杂、表面质量好、刚性好的零件3。四、生产效率高。用普通压力机进行冲压加工，每分钟可达几十件；用高速压力机生产，每分钟可达数百件或千件以上，适用于大批量的生产3。五、操作简单。冷冲压能用简单的生产技术，通过压力机和模具完成加工过程，其生产率高，操作简单，便于组织生产，易于实现机械化和自动化3。六、制品成本低。由于冷冲压生产效率高，材料利用率高，故生产的制品成本较低。鉴于冷冲压加工具有上述突出特点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，在汽车、电视、电器、仪表和日用品生产中，已占据十分重要的地位，占整个模具市场的60%以上。有资料统计，在汽车、农业机械、电视、仪器仪表、玩具制造等机械和民用产品的生产方面，冷冲压件比例占零件总数的60%70%；在电视机、计算机等电子产品中占80%以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱等日用家电行业占85%以上3。3 冷冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，直接或间接地促进了冲压技术的不断革新和发展。主要体现在一下四个方面：一、冲压成形理论及冲压工艺方面近年来，国内外已开始应用塑形成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性形成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计6。研究推广能提高劳动生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压新工艺，也是冲压技术的发展之一17。目前，国内外相继涌现出了精密冲压工艺；高能成形工艺；超塑性成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围。目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT6-IT7级11。而用液体、橡胶、聚氨酯等来作柔性凸模或凹模的软模来代替刚性凸模或凹模的软模成形工艺，加工出普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件将是未来发展的趋势。利用金属的超塑性进行超塑性成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序；另外，无模多点成形工艺是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形。这些都是先进的冲压工艺技术9。二、冲模设计和制造方面在冲模的设计和制造基础上，目前正朝着以下两个方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多动能方向发展12；另一方面，为了适应产品更新换代的试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及制造技术也得到迅速发展6。目前，50个工位以上的连续模进距精度可达2um，我国已能自行设计、制造出达到国际水平的精密多工位连续模，例如某机电一体化的铁芯精密自动化连续模，其主要零件的制造精度可达2-5um，进距精度可达2-3um，总寿命达1亿次14。我国主要的模具企业已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量精度制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距7。模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术15。随着强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维造形为基础、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM的技术正成为发展方向，它能实现制造和装配的设计、成形过程的模拟和数控加工过程的仿真，还可对模具可制造性进行评价，使模具设计与制造一体化、智能化8。三、冲压设备和冲压自动化方面为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械手乃至机器人的大量使用，是冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动生产线和高速自动压力机纷纷投入使用。在多功能压力机方面，日本会田公司生产的2000kN“冲压中心”采用了CNC控制，只需5分钟时间及可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作6。为了适应市场的激烈竞争，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年在国外已经发展起来、国内已开始使用的冲压柔性制造单元和冲压柔性制造系统代表了冲压生产新的发展趋势6。四、冲模标准化与专业化生产方面目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%-80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准厂购买，是生产效率大幅提高。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大进展，除标准件专业化生产厂家有较多的增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高，标准间的品种和规格较多，大多数标准件厂家尚未形成规模化生产，标准件的质量也存在许多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高16。4 结束语我国模具工业虽然有了很大的发展， 但总体看来， 技术水平仍比工业发达国家要落后1520年，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大。为了推进社会主义现代化建设，适应国民经济各部门发展的需要，模具工业需要进行进一步技术结构和加速国产化。因此，应立足国情，着重发展模具行业中的关键、共性技术，不断加大新技术的开发和推广应用力度，不断提高行业的自主创新能力， 用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，积极采用高新技术和先进适用技术来提高行业的总体水平， 使我国模具行业向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展，推动我国模具工业技术进步再上新台阶，将是我国模具行业发展的一个重要任务。在国家产业政策和相关配套措施提供的良好发展环境下，我国模具行业应提高自主创新能力，调整组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构，从量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样，我国模具行业的质量与水平才能真正得到提升，拥有全球市场竞争力，使模具产品出口量的增加与质的提升相结合。参 考 文 献1 刘明. 模具制造工艺学M 北京：机械工业出版社 2008.92 陈剑鹤,于云程. 冷冲压工艺与模具设计M 北京：机械工业出版社 2009.23 马朝兴. 冲压工艺与模具设计M 北京：化学工业出版社 2007.94 戴亚春. 现代模具成形设备M 北京：机械工业出版社 2009.85 金涤尘,宋放之. 现代模具制造技术M 北京：机械工业出版社 2001.76 李发致. 模具先进制造技术M 北京：机械工业出版社 2003.47 陈培里. 模具工入门M 杭州：浙江科学技术出版社 2001.18 虞耀君,马明亮,丁志华. 汽车模具先进制造技术现状与行业发展趋势J制造技术与机床 2010.59 李焕芳. 冷冲压模具发展现状J中国高新技术企业 2010.1010 刘全坤,王成勇,刘传经. 模具技术的现状与未来发展的重点J模具工业2011.511 苑保腾. 我国模具工业发展情况分析冲压技术的应用与发展J魅力中国 2011.512 李文军. 我国模具行业的现状及发展趋势J中国科技财富 2011.813 温灿华. 汽车工业与模具工业的发展J模具制造 2005.0214 李德群. 模具的CAD/CAE/CAM技术J电加工与模具 200615 刘慧颖，刘浔江. 中国模具工业述评J邵阳学院学报 2007.1216 蒋桂之，王丽. 我国模具技术的发展现状及发展趋势J机电产品开发与创新2008.717 王家昆, 李琦等. 汽车覆盖件冲压成型的数值模拟J模具工业 2006.2 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告一、课题的目的与意义该课题华航HKHT外罩零件的冲压工艺及模具设计，在对外罩零件成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用冲压成形方案；根据零件的形状、尺寸精度要求，设计过程中综合考虑排样方法，成形过程中零件的定位方法，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，提高了材料的利用率和劳动生产率。零件二维图、三维图如下： 该零件所用的材料是Q235，厚度t=2mm，生产批量为大批量生产。Q235具有良好的塑性和韧性，很容易进行冷加工，适合冲裁。工件整体结构比较复杂，尺寸全部为自由尺寸，作为普通冲裁，其经济精度选择IT12级。通过本课题的设计，培养了我们分析问题和独立解决问题的能力；模具设计环节，能让我们全面理解和掌握冲压工艺、模具设计、模具制造工艺等内容,并且提高了我们查阅资料的能力；掌握冲压工艺、模具设计的基本方法和步骤、模具零件的常用加工方法及加工工艺规程编制；独立解决在制定冲压工艺规程、设计模具结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题；同时也是从事本专业技术工作人员在模具设计与制造方面所必须具备的基本能力的一项综合训练。此外，还熟练掌握了相关专业的二维和三维软件的应用，提高了我们的分析和设计能力。二、课题的发展现状和前景展望在现代工业生产中，以模具为基本工具是制件获得所需的尺寸和形状已成为工业生产的重要基础和关键环节。目前，人们普遍认识到，研究和开发模具技术，对促进国民经济的发展有特别重要的意义。可以断言，模具工业在国民经济中的地位将会日益提高，模具技术也会得到不断发展，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。用模具生产的各种制品具有很多特点：塑性成形时，移动材料单位体积的速度比切削加工快，生产效率高；塑性成形不仅能改善材料内部的结构和缺陷，还能充分利用纤维组织的方向性，大大提高零件的力学性能；一般的冲压件、塑料件或压铸件一经成形即为成品，无需再进行切削加工或只需少量的切削加工，材料利用率高；一个设计好的塑料件，往往可以替代数个传统的结构件，并可利用非弹性和韧性设计为卡装结构，使各种紧固件成倍减少，大大降低了金属消耗量和加工、装配工时；成形生产制件精度稳定，特别适合于大批量生产。我国政府对模具工业和模具技术发展非常重视，特别是在改革开放以来，充分肯定了模具工业和技术在制造业和国民经济中的重要基础地位。1984年成立了中国模具工业协会，并在“六五”“七五”计划中专项支持，“八五”科技开发计划中，先进制造技术列在第一位。而模具设计制造技术又列在先进制造技术的第一位。在此期间，国家投入数千万元的研发费用(加上地方和企业自筹，研发经费超过1亿元)，形成近百项技术成果，大大缩短了我国与世界发达国家的技术差距。改革开放以来，在模具产业发展上我国政府也给与政策方面的优惠支持，我国模具工业的面貌发生了根本性的变化。概括起来：一、我国模具工业从基本上是以企业内部自产自配为主的、附属于产品生产的工装行业，发展成了有相当规模的，具有高技术行业特征的资金密集型、技术密集型装备制造产业。二、模具的生产从主要以传统的、钳工师傅为主导的技艺型手工生产方式，进入到了普遍采用数字化、信息化设计生产技术的现代化工业生产的时代。三、我国模具行业已从单一的公有制企业形式，发展成为以民营企业为主、多种所有制企业形式共存的新格局。四、制造业的发展拉动了模具工业的发展，模具业的发展给予制造业以有力的支撑。现在，我国已成为制造业的大国，又是模具生产大国，2010年销售额已接近1000亿元(2008年950亿元)。模具进口已近20亿美元，仍保持连续四年20个亿美元的进口水平；模具出口接近19亿美元，也是与2008年基本持平。模具出口目的地最多的国家地区依次为香港、美国、日本、德国、印度，出口模具以出口货源地分主要来自广东、浙江和江苏，其次为上海、山东、天津、福建、辽宁、北京和吉林；模具进口货源地最多的国家地区依次为日本、韩国、德国、台湾省、美国，进口目的地最多的是广东、江苏和上海，其次是天津、北京、辽宁、吉林、福建、山东和浙江。全国模具生产企业、厂点达3万家，从业人员接近100万人。五、模具产品结构更趋合理。按照产品的材料的不同，成形的方法也不同。模具分为10大类，主要的有冲压模、注塑模、铸造模、压铸模、锻模、橡胶轮胎模、玻璃模等。我国模具目前的结构比例：冲压模所占比例约37，塑料模约占43，铸造模(包含压铸模)约为10，锻模、轮胎模、玻璃模等等其他类模具占10。与工业发达国家的模具类别比例一致。三、课题主要内容和要求1、课题主要内容（1）根据图纸及实际生产技术要求绘制出零件的二维图和三维造型图。（2）查找与设计过程的相关的中、外文献资料，国内外冲压件的成型工艺与方法进行分析、探讨，对该外罩零件的成型方案进行论证，并写出文献综述、开题报告各一份。（3）对该外罩零件进行成形工艺性分析，确定最佳成形工艺方案，并进行必要的工艺设计计算。（4）根据该外罩零件结构所确定的成形方案设计其中两副模具，并绘制模具其总装配图、零部件图。（5）对设计过程进行总结、对所设计的模具进行可行性分析并撰写设计说明书。2、课题主要要求（1）对该外罩壳体进行成形工艺性分析，确定成形方案；进行各个工序参数计算，选择冲压设备。（2）熟练使用CAD软件对模具进行设计，并绘制其中两副模具的结构图和零件图。（3) 要求零件图视图正确，结构工艺性好，标注齐全。（4）撰写毕业设计说明书，完成全部研究工作和毕业论文。四、研究方法、步骤和措施1. 完成课题的方法利用已具备的初步设计基础，工程制图与AutoCAD，冲压工艺及冲模设计，工程材料及热处理等知识，与查阅图书馆丰富的设计资料及其他相关资料书籍，对成形外罩进行初步的工艺分析并确定加工方案。再利用AutoCAD、UG等已学过的二维、三维绘图软件绘制出零件的二维图和三维造型图。这样可以快速直观地描述出产品的外形、结构、大小等。设计的产品性能较为有保障、外性更为美观。采用多次拉深成型产品，为了满足尺寸精度要求，提高生产效率、大幅度降低产品单件的生产成本，减轻了冲压操作工的劳动强度，增强了生产之安全系数，同时考虑生产成本，采用复合模与单工序的组合模进行加工。2、设计步骤（1）对冲压件进行冲压工艺性分析分析制件可知，本制件外形较简单，属于小型冲压零件，尺寸精度要求为IT13级。材料板厚为2mm，属于适合冲压生产的厚度范围。制件相对弯曲角度不大，无尖锐突出部分和细长悬臂，成型工艺性好。（2）排样设计排样设计是复合模设计的重要内容，是模具结构设计的依据之一。排样是否合理，将影响到材料的利用率、冲压成形规律、冲压件质量、模具结构、模具强度、模具成本和寿命等问题。经过分析，毛坯形状为圆形，故采用单排，搭边值为3mm。（3）工艺方案的确定通过本零件的设计要求和图纸分析，完成此工件需要经过落料拉深、多次拉伸、翻边、翻孔、冲孔、切边成形等主要工序。基本工序为：冲孔落料多次锥形拉深冲孔切边翻边翻孔。图A：落料拉伸图：翻边翻孔1、材料的利用率设计排样时，在保证条料能顺利送进和稳定生产的前提下，应尽量减小料宽和步距，以降低生产的成本、节约材料。 根据材料合理的利用情况决定排样方式。 根据零件在条料上的布置方式决定排样方式。 确定定距方式： 由于落料模具简单并且尺寸精度要求也不是很高,所以采用挡料销即可决定载体的形式、精定位零件的尺寸和搭边值2、冲压成形规律 根据材料的流动规律确定工序的性质、数量和顺序； 根据材料的流动规律确定拉深级进模的切口形式； 根据弱区先变形、变形区必为弱区的原则和工件形状的特点确定压边力、工艺面、孔、槽； 根据前工序为后工序定位准备，后工序不破坏前工序已经成形的形状的原则确定工序的顺序。例如：在进行冲孔落料时，如果将孔冲得太大，则在后续的拉深过程中把孔拉得更大，甚至拉变形。3、冲压件质量 为了提高工艺稳定性，拉深、成形等工序在一个工位上变形程度宜小些； 对于平面度要求高或成形中易形成翘曲的产品，应增加校平、整形工位来保证平面度； 工序顺序的安排：为了保证孔的尺寸和精度，原则上先完成落料，拉深、成形等工序，最后完成翻边工序。 工序安排必须保证零件形状和尺寸的准确性。位置精度要求高的部位应尽量安排在同一个或相邻工位上冲出； 毛刺方向一般最好要一致，对于弯曲部分毛刺最好在弯曲的内侧； 弯曲线应尽量与材料的碾压纹向垂直或成一个角度； 对于折弯和成形等工序，则应考虑是否能一次成形，如果没有把握，应增加一步校正成形或空步，以方便模具调整； 切除余料过程连接方式选择： 冲裁轮廓形状分解时的前、后连接方式应避免出现错位、不平直、不圆滑、毛刺等.4、模具结构设计排样图的过程，就是确定模具结构的过程，在进行排样设计时，要从全局进行详尽的考虑，不能受限于局部结构，而且还要多注意细节。 工序的设置应根据产量、零件形状及尺寸、模具制造与维修水平、材料利用率等因素而定，也可以采用连续复合排样法减少工序； 对于冲裁工序，应主要考虑冲裁力如何分布均匀合理使冲压力平衡。压力中心偏移不能超过凹模1/6，为了调节压力中心，可以加定位装置。 在分配每一步工序时，不但要考虑哪冲裁，哪一工位折弯，哪一工位成形，还要考虑各个工序间之间有没有相互影响。 成形的方向问题：最好设计成形向上、下方向，使模具结构简单； 侧向冲压问题：需要侧向冲压时，应力求将凸模的侧向运动方向垂至于