MJC02-011@前板连续模设计及冲压工艺分析
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机械毕业设计全套
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MJC02-011@前板连续模设计及冲压工艺分析,机械毕业设计全套
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河北建筑工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题 名称 前板连续模 设计 及冲压工艺分析 院 别： 机械工程 学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 094 学生姓名： 刘 松 学 号： 2009307408 指导教师： 孙 长 山 nts 1 课题来源 导师课题 课题类 别 毕 业 论文 一、论文资料的准备 1、研究现状和发展趋势 1.1 冲压技术的发展现状 随着科学技术的不断进步，工业产品生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冷冲压技术提出了更高的要求。冲压技术自身也在不断地创新和发展。冲压技术的发展现状主要可以归纳为以下几个方面： (1)冲压加工自动化与柔性化 为了适应大批量高、高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。对于大型冲压件，例如汽车覆盖件，专门配置了机械手或机器人。这不仅仅大大提高了冲压件的生产品质和生产率，而且也增加了 冲压工作的安全性。在中、小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级模、多工位压力机或高速压力机。在中、小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统。为了适应多品种生产时不断更换模具的需要，已成功地开发出快速换模系统。 (2)塑性成形的基础理论已基本形成 冲压成形工艺近年来有很多新的发展，在精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等方面取得很大的进展。冲压件的成形精度、生产率越来越高。精密冲压的范围越来广，由平板零件精密冲裁拓宽到精密弯曲、精密拉深及立方体精密成形等。 计算 机辅助工程在冲压领域得到较好的应用，可进行应力、应变等的分析，排样、毛坯的优化设计及工艺过程的模拟与分析等，实现冲压过程的优化设计。 此外，冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形已从原来的经验、实验分析开始走上由冲压理论指导的科学联系使冲压成形趱计算机辅助工程化和智能化的发展道路。 (3)以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟 ,为人们认识成形过程的本质规律提供了新途径。 以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术可以用于冲压成形过程的分析、优化和模具设计 ，能显著减少模具和调试周期，降低生产成本提高产品质量。在国外已得到广泛的应用，在我国随着产品更新换代的频繁化，模具设计与制造工作量急剧加大，对冲压成形的分析及模具 CAD/CAE/CAM 现代化设计手段的需求也急剧增加， CAE 技术正在得到普遍重视并将得到更广泛的应用。冲压企业要从整体上提高效率、改进技术、优化管理、降低成本，还必须将计算机辅助技术集成运用。企业信息集成系统的推广应用，将从根本上改变现有企业生产管理的低效率，促进企业的技术进步及人员素质的提高，会产生明显的社会效益。进入 20 世纪 90 年代以来，高新技 术全面促进了传统成形技术的改进及先进成形技术的形成与发展，同时冲压技术也取得了长足的发展。 nts 2 (4)CAD/CAE/CAM 等技术的不断深入应用 ,使模具质量提高、制造周期下降。 先进冲压技术是指导信息技术 新材料 新工艺与传统冲压成形技术的结合。前 ,冲压行业的技术水平和先进性，要表现在以 CAD/CAE/CAPP/CAM 技术为代表的数字化与信息化程度，及企业中信息集成和管理网络程度。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 和技术也已开始使用。 随着计算机的深入应用，我国不少企业已 经在尝试或开展计算机辅助冲压工艺设计CAPP 系统的应用。冲压 CAPP 系统已从工艺设计发展到工艺信息的管理，设计方法也从派生式、创成式、混合式三种 CAPP 系统并举的局面向智能化的混合式 CAPP 系统方向发展。但很多地方仍需要设计人员的决策与经验，真正实用的基于知识的大型复杂冲压件 CAPP系统尚未建立。由于冲压工艺设计过程的复杂性和模糊性，要想全面有效地解决问题，需要一种新型智能型工程设计方法，即基于知识的工程的 KBE 技术及信息管理技术综合应用到冲压件工艺设计中，建立智能型的优化 CAPP 系统，并实现与 CAK/CAE/CAM 及管理的集成化，将是该领域未来发展的方向。 (5)新的成形方法不断出现并得到成功应用。 随着计算机技术的发展和普及，冲压模具也基本实现了计算机化，其中有代表性的是计算机辅助设计（ CAD）、计算机辅助制造（ CAM）和计算机辅助工程（ CAE），有些企业还在 AutoCAD 平台上进行了二次开发，形成了具有自己特色的、针对性非常强的冲压模 CAD 软件。目前，我国以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。几大汽车模具厂由于采用了国际上先进的模具加工设备、制造技术和软件，实现了 CAD/CAE/CAM 一体化，如今的国内冲压模具企业几乎全部甩掉了传统的绘图板，摒弃了落后的手工绘图方式，大大提高了冲压模具的设计开发和制造能力，缩短了模具的生产周期。例如捷达、富康、夏利等轿车的大型件模具均为国内设计制造，再如一汽模具公司和美国福特汽车公司联合设计了大红旗轿车发动机罩的内外板和左右前翼子板等高档模具。近年来，我国冲压模具行业结构调整取得不小的成绩，无论是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构，都在向着合理化的方向发展。目前全世界模具总产值约为 680 亿美元，中国只占 8%左右，为更新和提高装备水平，冲压 模具企业每年都需进口设备。在创新开发方向的投入仍显不足，冲压模具行业内综合开发能力的提升已严重滞后于生产能力的提高，主要问题体现在以下几个方面： (1)各层次的冲压模具技术人才资源不足，尤其是高级模具设计人员、 CNC 数控机床操作工等，需求缺口较大。 (2)模具标准化程度不高，模具及其零件部件的商品率偏低。 (3)模具制造的专业化程度和集中化程度待进一步提高。 (4)模具修理机制不健全，因拖延修理期影响生产的事时有发生。 (5)模具寿命偏低，使模具费占产品成本比率过高且长期居高不下。 (6)模具及零部件市场价 偏低，模具修理费用更低，而且没有市场指导价，完全靠购销双方 “ 议价 ” ，地区与厂际之间价差悬殊。 (7)模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢，特别是国内自行开发的模具新材料大多至今未能推广应用。 nts 3 上述一系列问题表明，中国目前的模具结构还需要进一步调整，增长方式也需要进一步转变，必须从量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样，我国模具产品的质量与水平才能真正提升，才能的拥有国际市场的竞争力，才能使模具产品的出口量的增长与质的提升相结合。 1.2 冲压技术的发展趋势 21 世纪的今天 ,中国凭借丰富且廉 价的人力资源、庞大的市场及其它许多有利条件，已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越业越重要。据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面： (1)模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高。由于成型零件日趋大型及高效率生产所要求的一模多腔，使模具日趋大型化；随着零件微型化和模具结构发展的要求，今后模具加工的精度将更小，这必将促进超精密加 工的发展。 (2)CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用。在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计的制造系统 (CAD/CAE/CAM)，发展高精度、高寿命模具和简易模具 (软模、低熔点合金模具等 )制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具 CAD/CAE/CAM 技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供 NC 程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型过程的目的，改善模具结构。从 CAD/CAE/CAM 一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现 CAD/CAE/CAM 协同作业，以充分发挥各单元的优势和功效。因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。 (3)快速经济模具技术的推广应用。快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、 成本特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模具制造商投入了很大的人力和物力，对各种模具的快速制造工艺进行研发，对传统的快速模具制造技术进行改造，嫁接了先进的 RP 及 NC 技术，有效满足一些高精度、高寿命模具的生产需求。 (4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件 。 (5)开发优质模具材料和先进的表面处理技术。模具材料是模具工业的基础，制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用不足，每年所需约 70 万吨模具钢还要有相当一分进口。 nts 4 (6)冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。科学化主要体现深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理 念、失稳理论与变形程度等对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程序。数字化主要体现在应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压方案。 (7)成形过程的数值模拟技术将在实用化方向取得很大的发展，并与化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂开关零件成形，从而真正进入实用阶段。 (8)注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命 期的系统整体发展。 (9)对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便宜从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。 (10)冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统 (FMS)、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。 二、本 课 题的目的 （ 重点及 拟解决的关键问题） 本课题 要求对给定零件 前板 进行落料、冲孔、翻边、成形复合冲压模设计，通过对零件进行详细的工艺分析确定零件的冲压工艺方案并制定部分零件的制造工艺，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。通过该课题能够让学生 了解并 掌握中等复杂程度零件冲压模具设计与制造的一般方法，对零件冲压工艺方案的制定、工艺计算及模具设计有了更深层次的认识，并学会对模具设 计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，该实践性课题 也 对学生了解和掌握连续模冲压成型这种金属板材的重要成型方法及模具设计，既可 以适应就业市场的需要，也为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。 三、 主要 内容 、 研究方法、研究思路 (1)通过对 前板 工件的工艺分析，确定工作的重点主要集中在模具工作部分零件的设计（比如：凸模、凹模、凸凹模），各种固定板的设计和相关尺寸计算和校核。 (2)设计时前后工序的关联性以及模具的关联性，合理安排工序，尽量使模具的结构更紧密。同时在设计的过程中还要考虑到所设计零件的可加工性，要尽可能多的选用标准零件，达到规范化设计的要求成为此毕业设计的难点。 (3)针对此次模具设计工作量大，工作难度大的特点，拟 采用计算机辅助设计AutoCAD、 UG 等相关专业软件来完成模具的设计，从而来节省时间和精力；收集相关文献、期刊论文来加以辅助设计；针对自身理论方面的不足，将更多地向指导老师请教学习；当然，在具体的设计中也要不断地去实践设计的模具的实用性与经济性，使设计更趋于精确化，规范化，系统化。 nts 5 四、 总体安排和进度（包括 阶段 性工作 内容及 完成日期） 2013.3.11-2013.3.22 熟悉整理资料 （ 12 天） 2013.3.23-2013.4.06 方案选择及总体设计计算（ 15 天） 2013.4.07-2013.4.19 确定计算草图（ 12 天） 2013.4.20-2013.5.10 完成相关的分析、计算（ 20 天） 2013.5.11-2013.5.25 完成设计图纸（ 15 天） 2013.5.26-2013.6.08 完成毕业设计说明书（ 14 天） 2013.6.09-2013.6.15 准备论文及答辩（ 7 天） 2013.6.16-2013.6.21 成果修改上交（ 6 天） 五、主要参考文献 【 1】 王嘉 .冷冲模设计与制造实例 北京：机械工业出版社， 2009. 【 2】 柯旭贵
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