开题报告-卡环冷冲压复合模具设计.doc

学生用表1广东海洋大学 2011 届本科生毕业论文（设计）开题报告学院：工程学院 系:机械系 专业：机械设计制造及其自动化 学号姓名班名机制1113毕业论文（设计）题目卡环冷冲压复合模具设计指导教师所在单位、部门职称教授1.1 研究课题的目的和意义近年来，由于模具技术的迅速发展，模具设计与制造已成为一个行业越来越来引起人们的重视。模具是现代工业生产中重要的工艺装备，他在各种生产行业,特别是冲压和塑料成形加工中，应用极为广泛。我国模具工业总产值中，冲压模具的产值约为50。现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化的程度，优质模具材料的研究，先进的模具设计和制造技术，专用的机床设备及高水平的生产技术管理等等，但其中模具设计是至关重要的一个方面。利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品质量，缩短试制周期,进而争先进入市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。因此德国把模具成为”金属加工中的帝王”，把模具工业视为”关键 工业”,美国把模具成为”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”促进社会富裕繁荣的动力”把模具工业视为”整个工业发展的秘密”。由于模具工业的重要性，模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用,使得模具行业的产值已经大大超过机床刀具工业的产值。这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中，在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,越多越多地采用模具来进行生产，模具工业明显地成为技术 经济和国力发展的关键。从我国的情况来看,不少工业产品质量上不 去,新产品开发不出来,老产品更新速度慢,能源消耗指标高,材料消耗量大,这些都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的 先进的模具工业密切相关。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的作用。冲压生产靠模具和压力机完成加工过程,与其他机械加工方法相比,其在技术和经济方面有如下特点:冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化和自动化.普通压力机每分钟可以生产十几个零件,高速压力机每分钟可生产几百甚至上千件零件.所以它是一种高效率的加工方法。冲压件的尺寸精度由模具来保证,所以质量稳定,互换性好。冲压可加工出尺寸范围较大 形状较复杂的零件,小到仪表零件,大到汽车覆盖件,还可获得其他加工方法难以制造的壁薄 、 质量轻、 刚性好 、 表面质量高 、 形状复杂的零件。冲压加工一般不需要加热毛坯,也不像切削加工那样,需大量切削金属,所以它不但节能,而且节约金属,故冲压件的成本较低。由于冲压工艺具有上述突出的特点,因此在国民经济各个领域广泛应用.例如,航空航天、机械、电子通信 、交通 、兵器 、日用电器及轻工等产业都有冲压加工,不但在工业生产中广泛才用冲压工艺,而且可以说每个人每天都直接与冲压产品发生联系。冲压在现代工业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛.相当多的工业部门 越来越多地才用冲压加工方法加工零件部件,如汽车 、农机、仪表 、仪器 、电子、航空 、航天 、军工 、家电及轻工等行业.在这些工业部门中,冲压件所占比例相当大,少则60以上,多则90以上.不少过去用锻造 铸造 和切削加工方法制造的零件,现在大多也被质量轻 刚度好的冲压件所代替.因此可以说,如果生产中不广泛才用冲压工艺,许多工业部门要提高生产效率和产品质量 、 降低生产成本 、快速进行产品更新换代是难以实现的。1.2 国内外研究概况及发展趋势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，促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。 冲压成型理论及冲压工艺方面 冲压成型理论的研究是提高冲压技术的基础。目前国内外对冲压成型理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成型过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面取得了较大进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成型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成型过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成型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。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制造模具的周期。目前国内外相继涌现出了精密冲压工艺；高能、高速成型工艺；超塑性成型工艺及无模多点成型工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。冲模设计与制造方面冲模是实现生产的基本条件。在冲模的设计和制造基础上，目前正朝着以下两方面发展：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、多功能方向发展，与此相适应的新型模具材料及其表面热处理技术与表面处理，各种高效、精密、数控、自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也正在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和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其制造技术也得到了迅速发展。冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备匹配。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且更新换代的周期大为缩短，冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成型机、CNC折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年在国内外已经发展起来、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的新的发展趋势。 模具是工业生产的基础工业装备，模具的应用体现在我们日常生活的方方面面，在大量、反复生产相同产品时需要使用模具。简单地说，模具就是一个样件的负面影响，使用模具可以重复生产与原始样件形状、尺寸相同的零件，就像冲洗照片一样。利用模具成形零件的方法，实质上就是利用材料的塑性进行的一中少切削、无切削、多工序重合的生产方法，采用模具成形的方法加工零件，可以提高生产效率，保证零件质量，减少材料消耗，降低生产成本，因而广泛应用于家用电器、汽车、建筑、机械、电子、五金、农业及航空航天等领域的大批量零件的生产。模具生产因技术含量和精度要求高、生产数量少、制作难度大，所以，造价比较高。这在一定程度上影响和加重了产品的成本费用。所以，模具主要适用与批量很大的产品生产。目前，在国内工位间步距精度可控制在之内，工位已达几十个，多的已有70多个。例如，空调器翅片级进模级进模制造精度达2，具有18个工位；集成电路引线框架级进模的制造精度达2微米，引线框架已经有4排24列，管脚64只，最小间隙尺寸为0.13mm。其冲压次数也大大提高，由原来的每分钟冲几十次，提高到每分钟几百次，对于纯冲裁高达1500次/min。当然这速度和冲床及周边设备的性能有关。冲压方式由早期的手动送料，手工低速操作，发展到如今的自动、高速、安全生产。模具的总寿命由于新材料的应用，加工精度的提高和一些容易磨损的零件具有互换性，也不是早先几十万次，而是几千万次，上亿次。如汽车零件级进模的寿命至少达100万冲次；电机铁芯自动片级进模的寿命可达1亿冲次；空调器翅片级进模的寿命可达3亿冲次级进模结构与精度正朝着两方面发展。一方面为了适应高效、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展；另一方面，为适应市场上产品更新换代迅速的要求，各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造业得到迅速发展。其中模具CAD、CAM技术向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。因此本课题研究是对该制件进行工艺性分析，然后进行排样设计和工资计算，最后根据相关理论完成多模具的设计。1.3 本文主要研究内容本课题来源于工厂中的一个实际项目，零件在冲压成形的过程中定位较为困难，且工序较多。本次设计欲结合所掌握的复合模设计的基本理论，设计一套冲压模具，然后通过PRO/E三维设计软件进行模具的三维设计，并使用AutoCAD二维绘图软件设计模具的非标准零件二维图，具体研究内容如下：1 概述板料的冲压成形及其在工业生产中的地位，简要介绍冲压技术的发展历史以及国内外相关技术的研究状况，指出使用三维设计是现代五金模具设计的一种有效方法。2 主要介绍板料的冲压成形理论及若干关键技术。系统的阐述了冲压成形的概念，特点及相关领域中的重要应用，并提出使用三维软件与二维软件相结合进行模具设计进行本零件模具的规划工作。3 以零件为例，利用 PRO/E 软件进行模具的三维设计。首先对零件进行工艺性分析和材料参数分析，确定冲压方向，毛坯展开计算，进行排样设计，并用 PRO/E 钣金模块快速预测坯料的形状。4 重点研究相关模具设计的相关准则，结合设计标准进行了模具总体结构的规划和关键零部件的设计。总体规划阶段确定了模具的模架和导向等结构。关键零件设计主要涵盖了凹模，凸模等冲压部件。并在此基础上进行了材料的选择和关键部件的工艺确定，最后进行了模具的三维装配和二维出图的工作。参考文献1朱江峰. 冲压模具设计M.安徽：合肥工业大学出版社，2012.82肖祥芷. 中国模具设计大典第三卷M. 江西：科学技术出版社，2008.13钟翔山. 冲压模具设计技巧、经验及实例M. 北京：机械工业出版社，2011.84朱文荣. 打造模具企业的核心竞争力J. 上海企业，2014.15廖念钊等. 互换性与技术测量M. 北京：中国计量出版社，2012.66牟林、胡建华.冲压工艺与模具设计M.北京:中国林业出版社；北京大学出版社，2006.87曲祥. 基于UG的模具三维建模与装配设计D.北京：华北电力大学，2010.128郝海滨.冲压模具简明设计手册M. 华北电力大学，2010.129周树银. 冲压模具设计及主要零部件加工M.北京：北京理工大学出社，2013.810李长青. UG在汽车模具结构设计中的应用J.模具制造，2011.211Wilson, F.W. Die design handbook McGraw J. 2002.612王同海、孙胜等.实用冲压设计技术M.模具制造，2011.214 意达得. 冲压模具设计与制造过程仿真M.北京：化学工业出版社，2007.615 张弘斌. 直齿锥齿轮精锻模具CAD/CAE技术研究D.山东大学，2011.416 童永华. 冲压模具精度控制分析J. 科协论坛，2013.1117 李占辉. 关于冲压模具设计中的机械运动分析J. 科技致富向导，工作计划进程表时 间工 作 内 容3.94.134.144.194.204.305.15.145.155.255.26-5.316月初了解课题，收集查阅资料，仔细阅读有关书籍，寻找设计灵感，毕业实习。整理设计思路，初步拟定设计方案，确定最佳设计方案、完成开题报告。利用学校和外面工厂的条件，到校内实习工厂、校外应用压力加工的实习基地和实验室了解研究冲压模具的结构原理和特点。对冲压模具的有关零部件获取感性和理性的认识，为下一步的设计工作做准备。根据冲压模具的有关