开题报告-华航HKHT内壳体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内壳体冲压工艺及模具设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 学生姓名： 学 号： 指导老师： 2012年3月20日 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、前言模具作为工业生产的基础工艺装备，在汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活用品的生产中被广泛应用。据统计，75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成形；家用电器行业的80%零件、机电行业的70%以上零件也要靠模具加工。因此，模具又被称为“百业之母”。模具制造工艺和科技含量的高低，成为衡量一个国家科技与产品制造水平高低的主要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力1目前，中17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。在模具工的产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%2。此次我的毕业设计就选择了冲压模具中的拉深与弯曲模设计。21世纪前20年是我国经济社会发展的重要战略机遇期。在这样一个关键历史时期，制造业扮演着重要的角色。制造业中的冲压成型行业是发展汽车制造业、航空航天业、金属制品业、仪器仪表电器及化工工业等等的基础，是现阶段我国最具商机，既有大好发展机遇，又面临严峻市场挑战的行业。因此，依靠技术进步，大力发展先进成形技术，振兴我国冲压行业是历史性战略任务。世纪之初，制造业全球化进程的加快及信息技术、材料技术的迅猛发展，必将给冲压成形技术和行业带来一系列新的深刻的变化；尤其面对汽车工业高速发展的局面，冲压行业必须转变观念，改变机制，加速信息技术、数字化技术与冲压成形技术的融合，改变传统冲压行业的面貌。只有这样，才能满足我国国民经济快速发展的需要，提升国际竞争力，把中国的冲压成形行业做大做强3。一、模具在现代生产中的作用材料冲压加工工艺属于少无切削加工工艺，该类成形工艺方法与切削加工相比，具有生产效率与材料利用率高、产品质量与稳定性好、能耗与成本低等特点，因而在电子信息、仪器仪表、轻工、航天、等行业中得到广泛的应用4。上述各项成形工艺是通过模具实现材料成形并获得所需形状的半成品或成品零件。在这些工业部门中，冲压件所占比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高了生产率，降低了成本。因此，模具是现代加工制造业规模生产不可或缺的工艺装备，材料成型与模具在产品生产的各行各业中发挥着极其重要的作用5。二、冲压模具的发展现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中6。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距.例如,精密加工设备在冷冲压模具加工设备中的比重还比较低,CAD/CAE/CAM技术的普及率不高,许多先进的冷冲压模具技术应用还不够广泛等等.特别在大型、精密、复杂和长寿命冷冲压模具技术上存在明显差距,这些类型冷冲压模具的生产能力也不能满足国内需求,因而需要大量从国外进口.三、冲压成形技术的发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：全面推广CAD/CAM/CAE技术，高速铣削加工 ，模具扫描及数字化系统，电火花铣削加工，提高模具标准化程度，优质材料及先进表面处理技术，模具研磨抛光将自动化、智能化，模具自动加工系统的发展7。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压及模具技术也在不断革新与发展，主要表现在以下几个方面：2.1冲压行业的数字化、信息化先进冲压技术是指信息技术、新材料、新工艺与传统冲压成形技术的结合。当前，冲压行业的技术水平和先进性，主要表现在以CAD/CAE/CAPP/CAM技术为代表的数字化、信息化程度，以及企业中信息集成和管理网络化程度8。目前，国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术；CAPP和CAE技术在国外模具厂广泛采用，我国的部分模具生产厂家也已开始采用9。2.2先进的模具加工技术2.2.1液压成形液压成形技术属于柔性模成形的一种，它仅需一个凸模或凹模，直接以流体作为传力介质，可节省模具费30%，分板材和管材液压成形两类。在我国，液压成形技术多用于航空航天、电器仪表等领域，进行小批量、多品种的复杂零件生产。随着成形设备和相关控制技术的发展，液压成形技术在汽车工业中迅速发展，可以制造出其他方法难以加工成形的复杂工件，对提高汽车结构的整体性和减重节能有十分重要的意义，因此，成为先进汽车结构制造的支柱技术之一。2.2.2多点成形板料多点成形时柔性加工技术的一种。利用计算机技术及柔性工装进行板料无模、数字化、快速成形时现代板料成形技术的重要发展趋势。2.2.3电磁成形电磁成形时利用磁场力是金属坯料变形的告诉率成形方法，又称磁脉冲成形。电磁成形作为一种特点鲜明的加工技术，将会得到越来越广泛的应用，尤其在管件加工、校形、连接装配，密闭容器的封存，复合材料及难成形材料的加工，铝合金结构件的复合加工等方面具有广阔的应用前景10。2.2.4激光拼焊毛坯成形激光拼焊毛坯成形活“定制板坯”成形是指将不同厚度、形状、性能和不同表面状况的钢板或铝板拼焊在一起，行程冲压成形前的毛坯，然后经冲压成形获得结构整体性高的冲压件，如侧围、底板、内门板等。其优点是减少零件数量，减少结构重量，提高结构的质量和可靠性。2.2.5渐进成形技术渐进成形技术是将复杂板件的三维形状分解成一系列二维层，并以工具头走等高线的方式，在二维层上进行由点到面的渐进的塑性加工，实现了金属板料的无模数字化成形，是一项值得重视的新技术。其特点是引入快速原型制造技术的“分层制造”思想，将复杂的三维形状沿深度方向离散化，实现设计与制造一体化的柔性快速制造。2.3模具材料及表面处理技术因选材和用材不当，致使模具过早报废，大约占模具是小的50%左右。在整个模具价格构成中，材料所占比例不大，一般占总成本的20-30%，所以，选用优质模具刚和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于优质模具刚来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密性和均匀性有特殊性等的模具刚。热处理和表面处理是能否充分发挥磨具钢性能的关键环节。模具热处理的主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗发展；由一般扩散向CAD、PVD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、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，目前的激光强化、辉光离子氮化技术及电镀防腐强化等技术也日益受到重视11。近年来，我国研制了一些新型冷作模具钢，这类钢的主要特点是公益性好、淬火温度低、热处理畸变小、强韧性好，并有适当的耐磨性12。例如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析的问题，从而影响材质的质量。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此，它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、常年使用尺寸稳定等特点，特跌对形状复杂的冲压件及告诉冲压的模具，其优越性更加突出，是一种很有发展前途四拉深工艺分析拉深是利用专用模具将冲裁或剪裁后所得到的平板坯料制成开口的空心件的一种冲压工艺方法。拉深工序，在冲压生产中占据有很重要的地位。用拉深工艺，可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、方盒形和其他不规则形状的薄板工件。如果拉深与其他冲压成形工艺配合，还可以制造形状极为复杂的冲压件13。拉深件的可加工尺寸范围也是相当广泛的，小至几毫米的钟表零件，大至23m轮廓的汽车及拖拉机壳体的零件，都可以用拉深方法制成。因此，拉深工艺在电子、电器、仪器仪表、汽车、拖拉机、飞机等工业部门以及日常生活用品制造中，都得到广泛地应用14。五.结束语中国冲压模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展15。 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 付建军. 模具制造工艺M，北京：机械工业出版社，2004.82 周贤宾，严致和. 中国冲压成形业的发展R.20053 钟佩思. 模具先进制造技术发展趋势综述J模具制造.2005，（3）4 李发致. 模具先进制造技术M北京：机械工业出版社，2002.4 5 佘银柱，赵越文冲压工艺及模具设计M北京：北京大学出版社， 2005.116 秦珂. 我国模具工业特点、基本状况及有关情况J. 航空制造技术, 2005, (06) . 7王高潮. 模具CAD-UG NX应用M. 北京：机械工业出版社, 2007.2 8 Eduard, Lorinc. Computer aided manufacturing; CAM Systems; NC - Numeric Control; CNC - Computer Numeric Control. May 17, 2007： 8. 9李名尧. 模具CAD/CAMM，北京：机械工业出版社，2004.710王润孝. 先进制造系统M，西安：西北工业大学出版社，2001.811高为国. 模具材料M，北京：机械工业出版社，2004.212高为国 机械工程材料基础M， 长沙：中南大学出版社，2004.113 吴诗淳. 冲压工艺及模具设计M. 西安：西北工业大学出版社，2002.714 翁其金，徐新成. 冲压工艺及模具设计M北京：机械工业出版社，2002.415 我国模具工业发展概述及展望黄荣学，范洪远2007.11 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、课题的目的和意义本课题的产品是内壳体零件，首先，对此产品进行测绘，需要运用互换性与技术测量技术相关知识测出零件的实际尺寸以及相关尺寸精度；运用CAXA/AutoCAD/UG/Solidworks等三维绘图软件正确的绘出零件的二维图和三维造型图，并给出合适的技术要求；运用仿真软件需要对零件进行成形工艺性分析，运用所学的知识对零件进行必要的工艺计算，对弯曲变形区进行应力应变分析，考虑弯曲回弹，并且要考虑到弯曲工艺和冲裁工艺的质量问题。同时结合自己所学知识并查阅有关文献，对国内外的薄板拉深成形工艺和方法进行分析、比较，得出一个适合该零件成形的较佳方案，最后确定最佳成型方案。方案确定后，要设计出相应的模具并用模拟软件进行仿真，只有在仿真成功的条件下，才能确定此方案为最终成形方案，反之要对成形方案进行修改、优化。所以，研究本课题目的在于能够巩固我们所学的知识，锻炼我们精益求精的学习态度，培养我们查阅资料并进行分析比较的能力，让我们掌握模具设计的方法和步骤，培养学生的实际动手能力和独立完成工作的能力。本产品属于小型冲压件，成形该产品要运用拉深、弯曲、冲孔（包括冲顶孔、冲斜孔、冲侧孔）、切边等多种成形工艺，工序较为复杂。零件生产成本较高，这就需要模具设计者找到新的方法，改变新产品的设计流程和组织方式，从而缩短新产品的开发周期，降低生产成本，适应市场的需求。所以，研究本课题具有重要的意义。零件三维实体图如图 二、课题的发展现状和前景展望 据统计，2003年我国生产汽车冲压件约240万吨/8亿件，摩托车冲压件约28万吨/19亿件，拖拉机、农用车冲压件约96万吨/7.1亿件，家用空调和冰箱冲压件约100万吨/12.8亿件。业内专家统计，随着冲压成形行业最大用户市场汽车行业今后迅猛发展，冲压行业已迎来了一个快速发展机遇期，但能否抓住机遇获得新的更快发展，前进的道路上尚有许多阻力和障碍需要克服与突破。这些障碍主要表现在以下方面：（1） 机械化、自动化程度低；（2） 生产集中度低；（3） 冲压板材自给率不足，品种规格不配套；（4） 科技成果转化慢先进工艺推广慢；（5） 大、精模具依赖进口；（6） 专业人才缺乏； 冲压成形用户市场的迅猛发展为冲压行业带来了全新的发展机遇，虽然在冲压业的道路上还存在着各种各样的阻力与障碍，但我们始终相信，这些障碍挡不了冲压行业前进的步伐。 科学技术的迅猛发展，尤其是在现有资源及环境不可过分乐观的形势下，对冲压加工乃至整个塑性加工业都提出了严重的挑战。减轻重量，节省材料，降低能耗，开拓创新已成为塑性加工业等面临的一个极其重要的课题。面对严重挑战，冲压加工正以新的姿态，向铸造、锻压、焊接和机械加工等领域开拓，已经并正在生产出许多具有时代特点的产品，展现了冲压加工广阔的天地。例如冲压发动机壳体、冷压摇臂、冲压摇臂座、冲压排气管、冲压托架、冲压焊接成形的汽车后轿壳、冲压离合器壳体等等，所有这些不仅一改过去工件有铸造焊接生产而呈现的粗苯外表，许多冲压件的精度也丝毫不逊色与机加工产品，起结构合理性甚至要超过某些机械加工产品，尤其是起生产效率又远非机械加工所能比拟。而复合冲压、微细冲压、智能冲压、绿色冲压等高新技术又向我们展示了冲压加工极具魅力的新领域可以说冲压加工不论从深度还是从广度上都大有作为，前景美好。三、课题主要内容和要求1.本课题的主要内容（1）对内壳体零件进行测绘并绘制相应的二维图和三维造型图。（2）对内壳体零件进行成形工艺性分析，确定最佳成形工艺方案，进行必要的工艺计算。（3）根据零件的尺寸形状和成型方案，确定模具的类型及结构形式。（4）根据模具的结构和冲裁力的大小，选择合适的冲压设备。（5）根据所确定的成形方案设计模具，并绘制模具总装配图、零件图、用电脑绘出所有图纸，并且图纸规范、图面清晰。（6）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）对内壳体冲压件的要求：尺寸、形状符合图纸要求；冲压件平整、形状无明显翘曲、畸形、扭曲、歪斜等形状缺陷； 冲压件无起皱、裂纹、显著变薄现象；制件必须不能被模具的伤痕、划痕、表面块陷所影响；成形部分平整、光滑，无起皱、裂纹、显著变薄、明显的刮痕现象；（2）对内壳体冲压模设计要求：用该模具所冲出的零件应该满足产品质量要求； 优化排样设计，使材料材料的利用率尽可能高；镶块、凸模安装方便，正确可靠，冲裁凸模修模后，高度调节要方便； 模具安装平稳性好，调整方便，工作安全；模具结构应便于制造与维修； 上模座沿导柱上、下移动平稳、无滞住现象。 各工作系统坚固可靠，活动部分灵活平稳，动作互相协调。定位起止正确，卸料板、顶块无倾斜，有足够的卸料、顶出件力，卸料安全可靠。保证稳定正常工作；选择合理的间隙。四、研究方法、步骤和措施1、研究方法 该零件形状较为复杂，拉深深度较高，所以采用多次拉深成形方法来成形，这样能更好的满足尺寸精度要求，兼之该零件还包括弯曲成形，冲顶孔，冲斜孔，冲侧孔等多道工序，采用级进模生产时，虽然生产效率高，可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题，但模具结构复杂，且模具制造成本高。所以成形该零件采用复合冲裁和单工序模相结合，冲出的零件精度和平直度较好，生产效率也较高，生产成本低。2、研究步骤测绘启动电机固定支架，并绘制出启动电机固定支架的三维造型图及二维图（如下图所示） 三维图二维图冲压件的工艺性分析此工件结构较复杂，有落料、冲孔、弯曲、拉深等多道工序，材料为10号钢，具有较好的塑性，很容易进行冷加工，适合冲裁。工件节后比较复杂，尺寸全部为自由尺寸，作为不同冲裁，其精度等级适宜选用IT12级。确定排样方式排样设计是多工位级进模设计的重要内容，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。通过对该零件进行工艺分析，考虑材料的利用率和搭边值，采用单排排样，不但能使材料得到很好的利用，还能使模具结构最简单，所以采用单排排样方式。确定模具结构类型及结构形式 由以上分析可得采用复合模和单工序模。然后根据零件特征确定定位方式，卸料、出件方式，导向方式，工作零件结构。确定冲压设备根据有关计算冲压力的公式和计算方法，分别确定各工序所需总压力，然后根据工厂冲压设备的实际情况，确定各工序用的冲压设备类型和规格。有关计算方法如下：a、 毛坯尺寸的确定b、 冲压合力c、 预选冲床d、 压力中心e、 刃口尺寸编写工艺工序卡选择和确定模具主要零部件的结构和尺寸校核所选冲压设备效核压力机的闭合高度、滑块的行程、工作台尺寸、确定模柄尺寸。编写工作零件机械加工工艺；编写设计说明书。3、研究措施（1）减小回弹的几种措施.从工件设计上 a.改进结构,增强工件刚度以减小弹性回跳,如加强筋,边翼等; b.在产品许可的条件下,先用屈服点小,弹性模数大的材料;.从工艺上 a.硬材料(冷作硬化材料)弯曲前进行退火处理,降低其硬度,弯曲后在淬火. b.增加附加拉伸力减小弹性变形区,这种方法适用于材料弹性大,弯曲半径r(10-15) t的工件.从模具设计方面 a.在凸凹模上,预先减去回弹角度; b.弯单角工件时,可在凸模及顶板上做倾斜度,