模具设计开题报告.doc

一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1、 国内外模具行业现状现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在每年600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率。 目前, 电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中60%80%的零部件,都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗。是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。据第十一届中国国际模具技术和设备展览会主办方之一的中国模具工业协会透露，我国模具行业的生产企业和职工总数在世界上的排名已跃居第一，生产销量排名世界第三。2005年中国模具行业模具销售额610亿元，比上年增长25%，加上20多亿美元的进口份额，中国模具市场容量已达800亿元人民币左右。“十一五”期间，世界制造业生产基地加速向中国转移，中国制造业快速升级带动模具工业加快发展，2010年中国模具业销售额已超出1120亿元，全球经济进一步回升，模具工业仍将处于稳定发展之中，优质精密模具的需求将不断上升，预计“十二五”期间，中国模具产值可能突破2500亿。在模具工业的总产值中，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%1。而对于国外模具行业的发展态势，高新技术在欧美模具企业得到广泛应用, 欧美许多模具企业的生产技术水平, 在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造, 已成为快速制造优质模具的有力保证。主要特点如下：(1) CAD/CAE/CAM的广泛应用, 显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美, CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD 的应用方面, 已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段, 目前3D 设计已达到了70%89%。(2) 为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在1.5 万3 万r/min。(3) 快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。由于市场竞争日益激烈，产品更新换代不断加快, 快速成型和快速制模技术应运而生,并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上, 快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置, 不仅有SLA、SLS、FDM和LOM等各种类型的快速成型设备，也有专门提供原型制造服务的机构和公司2。2、模具设计的选题的意义现代产品生产中，由于模具的加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到了广泛的应用。现代工业产品的零件广泛采用冲压、锻造成形、压铸成形、挤压成形、注塑成形或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或坯料成形加工成符合产品要求的零件，或成为精加工前的半成品件3。冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。它是利用安装在压力机上的模具，在常温或加热的条件下对板材施加压力使其变形和分解，从而获得一定形状、尺寸的零件的加工方法。因为它主要用于加工板料零件，所以又称板料冲压。 冲压加工的特点如下：(1) 借助压力机的压力。利用模具能获得壁薄、质量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其他的方法难以加工甚至无法加工。(2) 冲压加工的零件精度高、尺寸稳定具有良好的互换性。(3) 冲压加工是少、无切削加工的一种，部分零件冲压直接成形，大部分无需任何再加工材料利用率高达85%以上。(4) 生产效率高，生产过程容易实现机械化和自动化，适合于大批大量生产。(5) 操作简单，便于组织生产和管4。冲压加工的应用十分广泛，不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。在现代制造业，比如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生产方面都占有十分重要的地位。而现如今，利用计算机辅助设计(CAD)系统来完成冲模设计是提高冲压模具设计效率和设计质量的一种技术方法。目前，CADCAECAM技术已在我国模具行业得到普遍应用，大部分企业采用了三维模具设计，并实现了模具的数控加工5。此外，不少企业还进行了CAD软件的二次开发，一汽模具、天汽模具、东风模具、成飞和比亚迪等公司都在这方面开展了卓有成效的工作。例如，比亚迪研发了冲压模具知识模板，实现了拉延模的模块化设计和参数化设计，并建立了模具标准件库，实现了模具的三维设计：而AutoForm等CAE技术分析软件在许多厂家得到广泛应用，在冲压成形过程、预测成形缺陷、优化冲压工艺和模具结构，以及缩短模具的开发周期方面取得了良好效果。CAD/CAM技术的发展历程及其在模具工业中的应用现状，阐明了模具CAD/CAM技术的重要意义。在分析国内外模具CAD/CAM技术的研究和应用状况的基础上，提出了将冲压模具设计资源数字化，建立冲压模具设计资源与三维图库系统，为广大工程技术人员提供一种应用于CAD技术上的辅助模具设计新型软件系统的思想6。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题1、研究的基本内容（1） 冲压工艺成形方案分析；（2） 冲压模具的设计；（3） 冲压模具的运动仿真；（4） 模具典型零件的加工工艺分析；（5） 模具的装配工艺分析；（6） 冲压设备的选定。2、拟解决主要问题：（1） 冲压工艺方案的优化；（2） 冲压模具的整体设计方案确定；（3） 冲压力的计算；（4） 凹、凸模的设计计算及其优化；（5） 典型模具零件加工方案的确定。三、研究步骤、方法及措施1、 前期准备工作（1） 翻阅相关书籍，了解冲压模具的设计方法及相关知识；（2） 上网查找相关文献，了解国内外冲压模具发展现状及趋势；（3） 参考冲压模具设计实例，进一步掌握模具的设计方法。2、 中期具体设计（1） 对冲压件进行工艺分析；（2） 确定冲压成形工艺方案；（3） 确定冲压模具整体设计方案；（4） 选定模架，对凹模和凸模进行设计和计算；（5） 用计算和分析出来的数据用SolidWorks及AutoCAD进行绘图，将绘出的部件进行组装；（6） 进行仿真运动。3、 后期优化改良（1） 对仿真运动中出现的问题进行修改；（2） 对整体设计方案进行优化设计；（3） 对典型零件进行加工工艺优化设计。 研究和设计的方法主要将理论上的设计和经验的类比相结合，要大量参阅相关资料，尤其是模具设计实例，充分掌握相关设计方法步骤，然后再根据本课题的结构与工艺方面的要求进行综合考虑，拟定具体结构，确定具体的参数变量。设计研究过程中在保证独立自主的前提下注意和导师的联系沟通，使设计方案更加合理可行。四、研究工作进度序号时间内容12012.11.30-2012.12.30查阅文献22012.12.31-2013.1.10撰写开题报告、文献综述32013.01.09-2013.1.31 文献翻译、绘制图纸42013.2.1-2013.4.28系统开发、撰写论文52013.4.29-2013.5.20修改内容，完成毕业设计62013.5.21-2013.6.1准备毕业设计答辩五、主要参考文献：1 郑涌模具行业现状及其发展趋势J科技信息，2007(4):33-342 孟宇国内汽车模具行业发展状况与趋势JCAD/CAM与制造业信息化，2012(4):25-273 Heng-Kuang Tsai, Chien-Chin Liao, Fuh-Kuo Chen. Die design for stamping a notebook case with magnesium alloy sheetsJ. Journal of Materials Processing Technology. 2008, 201(1-3): 247-251.4 Michael P. Pereira, John L. Duncan, Wenyi Yan, Bernard F. Rolfe. Contact pressure evolution at the die radius in sheet metal stampingJ. Journal of Materials Processing Technology. 2009, 209(7): 3532-3541.5 汤忠