支座拉深模的设计——工艺设计

青岛工学院毕业论文（设计）附件青 岛 工 学 院 毕 业 论 文（设 计）开题报告题 目 支座模具设计工艺设计 1学 院 机电工程学院 1年 级 2012级 1专 业 机械设计制造及其自动化 1姓 名 XX 1学 号 XX 指导教师 XX 1报告日期 2016.3.12 1 青岛工学院教务处制表一、选题依据课题来源、选题依据和背景情况；课题研究目的、学术价值或实际应用价值。 课题来源：生活实践和导师给定。 选题依据和背景情况：模具工业已成为先进制造技术的重要组成部分。模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品创新能力。模具工艺设计是国民经济的基础产业，是模具产业的核心部分，工艺设计不仅要设计出华丽的外表，而且应适合现阶段的发展和人们的需求水平，工艺的好坏决定着产品的供给，工艺设计被誉为“模具的心脏”。其中，冲压是模具工业中最重要的加工方法之一。冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的成形加工方法。 冲压的应用范围十分广泛，据概率统计，在电子工业产品中，冲压件约占零件总数的85%，在全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械等机械工业和国防工业以及日常生活用品的生产方面，占据着十分重要的地位。研究目的及学术价值或实际应用价值：冲压模具设计是十分重要的，冲压模具的设计好坏，直接影响到模具的寿命和产品的质量，比如尺寸精度公差，外观表面的质量。所以一个模具不能老按以前的方法去做，要仔细设计，有新的思路，选择最好的方案。压铸模的结构图模具CAD技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。快速原型(RP)与传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具、制件精度低，样件制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，并且了解制件的精度。为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。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，可以培养我的综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能来分析、解决实际问题的能力和进行科学研究的初步能力，培养我的独立工作能力、创新能力以及理论联系实际和严谨求实的工作作风。通过支座拉深模的工艺设计，我接触到了典型的模具结构，同时还可以知道工厂里冲压常用的设备，为我将来从事冲压模的相关技术打下了基础，我也明白了一个冲压件往往可以有多种冲压方案，应从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造难易程度和寿命的高低、操作方便与安全程度等诸多方面进行综合分析比较，最终确定最佳的工艺设计方案。2、 文献综述国内外研究现状、发展动态；查阅的主要文献。 全球主要模具生产国包括亚洲地区的日本、韩国与大陆，以及美洲地区的美国、欧洲地区的德国。技术先进国家如日本、美国、德国等，对于高精度与复合性模具开发，不论在设计能力或制造技术上，均有领先的地位，同时也拥有训练精良的技术研发人才。 日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈，因此日本模具业也在努力降低生产成本。模具行业是人力成本较高的行业，日本的人力成本是中国及东南亚地区的十几倍，而人力成本中有70%以上是非核心技术人员。 目前，欧洲模具业已越来越感受到来自中国同行所带来的影响和压力，预计到2018年，中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一。据相关研究部门调查得知，欧洲模具设计和生产的时间要分别比中国快44%和61%左右，但中国模具设计和生产的成本却只有欧洲同行的91%，因为中国的劳动力成本低廉，对部分国外客户有着很强的吸引力。同时，欧洲及世界各国之间的模具竞争也相应加剧，像德国近两年半内的模具整体价格就下降了25%左右。据统计,前些年全球58%的模具是由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家的比例只占到1%，但今后东欧国家的模具将会有较大幅度的增长，而亚洲国家的生产比例将提高至22%左右。所以鉴于中国廉价劳动力成本的优势和整体经济持续快速发展的良好势头，中国模具发展的前景将十分广阔。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技术发展，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。近年来随着汽车工业以超过20%的增幅发展，进入汽车领域的模具企业和模具产品比上年有大幅增加。汽车企业也对模具产品的质量提出了更高要求，促使模具企业加紧改进，不断提高水平。同时，由于模具出口大幅增长，也在很大程度上带动了模具水平的提升自20世纪90年代至今，中国模具工业突飞猛进地发展，模具产值平均增幅达18%左右，在数量发展的同时，模具的技术水平也有很大的提升，即使这样的发展速度仍满足不了市场的需求。长三角的模具市场在中国占有约四成份额，具有举足轻重的地位。综述，我国模具业规模仅次于日本和美国，但大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低。据中国模具工业协会提供的数据，我国制造业急需的精密、复杂冲压模具、塑料模具、轿车覆盖件模具和电子接插件等电子产品模具，仍然大量依靠进口，模具产品的进出口逆差超过10多亿美元。1） 板料拉深成形作为一种十分重要的制造技术,在汽车制造、航天航空、电子仪器和兵器工业等制造业中都有广泛的应用,而拉深模具的设计是拉深成形的重要内容,基于传统的模具设计方法很难完全满足生产的需要。近些年来,随着计算机技术和有限元方法的发展,板料拉深成形数值模拟已经成为金属塑性加工领域的重要课题之一,并且国内外已经开始采用计算机模拟技术来指导模具设计。通过对板料拉深成形过程进行数值模拟,可以全面地了解板料在拉深变形过程中的应力、应变分布,预测成形缺陷的出现,为设计者提供进行工艺分析和模具设计的科学依据,从而可以提高模具的设计水平、缩短模具的设计周期、提高产品生产质量。论文针对厚板拉深,分析了圆筒件拉深成形工艺的参数,确定了本课题的拉深工艺参数,采用UG软件设计出了拉深圆筒件的模具。1钛合金钣金件由于轻质、高比强度、高低温力学性能好、耐腐蚀,而被广泛应用于航空航天、汽车、舰船等领域。钛合金板材室温下塑性变形范围窄小,成形困难,回弹严重,一般需要采用热成形加工。钛合金板材的热冲压成形是目前钛合金钣金件成形的主要方法,钛合金板材在一定高温条件下,成形性能显著提高,利用传统的冲压工艺可以成形,但热冲压加工的模具和工艺要比冷冲压复杂。本文利用数值模拟和试验相结合的方式,研究了TC4板材的热拉深成形机理和工艺,为实际生产提供了有力的指导和参考。首先通过高温单向拉伸试验,测试了TC4板材在不同条件下的主要力学性质,分析了温度和应变速率对TC4板材的应力应变关系以及各向异性特性等力学性质的影响。2结果表明，多道次有限元模拟中异形件厚度变化与试验相差较小，可以通过有限元模拟预测多道次成形件厚度；通过回转体形件模拟与试验的分析，不同的中间构型对最终的成形效果有一定的影响。多道次有限元模拟中应变分布与试验相差较小，可以通过有限元模拟预测多道次成形件成形性；采用多道次连续成形方法可以解决多道次成形中不同道次间材料属性变化难处理的问题。为以后拉深形件多道次成形分析提供了有利依据。3随着微机电系统的高速发展,对微型零件的需求越来越迫切。微塑性成形技术作为微加工的一种,在微型零件的精确、高效和批量成形中发挥着非常重要的作用。本文通过单向拉伸试验研究了3003铝合金箔板微小试样机械性能的尺寸效应,并且通过模拟和实验相结合方法研究了3003铝合金箔板微圆筒拉深成形工艺,得到了最小直径为1mm的成形质量良好的微圆筒拉深件。通过单向拉伸试验研究了3003铝合金箔板微小试样的试样宽度和晶粒尺寸对抗拉强度、各向异性系数和拉伸件表面质量的影响规律。4随着试样宽度的减小,抗拉强度、厚向异性系数减小,板平面方向性系数增大;随着退火温度的升高,晶粒尺寸减小,抗拉强度减小;当材料退火发生再结晶后,由于晶粒的变形不均匀造成了拉伸件的表面质量变得很差。采用商业软件DYNAFORM对3003铝合金箔板微圆筒拉深成形进行了数值模拟,分析了应力和厚度在拉深成形过程中的变化规律和微圆筒拉深成形中的失效形式,研究了凸凹模圆角半径对极限拉深比的影响。5只有普通中小型标准冲模模架和塑料模模架、导柱、导套、推杆、模具弹簧、气动元件等产品，商品化程度较高，可基本满足国内市场的需求，并有部分出口。而那些技术含量高、结构先进、性能优异、质量上乘、更换便捷的具有个性化的产品，如球锁式快换凸模及固定板、固体润滑导板和导套、斜楔机构及其零部件，高档塑料模具标准件和氮气主弹簧等在国内的生产厂家甚少，且由于资金缺乏，技改项目难以实施，生产效率低，交货周期长，供需矛盾日益突出.6每年尚需从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3-8%。国产模具标准件在技术标准、科技开发、产品质量等方面，还存在不少问题。诸如，产品标准混乱，功能元件少且技术含量低，适用性差；技改力度小、设备陈旧、工艺落后、专业化水平低、产品质量不稳定需要铸造缺陷修补机来修补；专业人才缺乏，管理跟不上、生产效率低、交货周期长；生产销售网点分布不均，经营品种规格少，供应不足；某些单位为了争夺市场，不讲质量，以次充好，伪劣商品充斥市场。在近几年来，冲压模具成本、盲目降价、扰乱市场的现象，是需要认真研究，丞待解决的。7随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使模具的设计和应用更为方便，计算机技术与模具技术的完美结合，模具计算机的技术（CAD、CAM,辅助工程CAE)是20世纪70年代出现发展起来，到80年代已经进入了实用化，大大减少了模具设计与制造人员重复劳动，使设计人员把主要的精力值发挥在创新和开发上，特别是pro/E,UG等软件的应用，数控技术的发展，以及电火花焊接技术的推广更多推动了模具产业的发展。8模具标准化，目前发达国家拿模具标准化程度达到模具加工工作量的30%以上，并且有完美的标准化体系列，包括零件标准和模具标准，国际化已经崛起制定了模具系列标准，标准件的产品多，规格全，质量高，而且均已商品化，特别是对一些通用件的使用越来越多，其大大提高了他们的互换性，加强了各个地区的合作，对整个模具行业水平的提高也起到了重要的作用。注：本部分是开题报告的重要组成部分。要求学生在检索、阅读文献的基础上完成。要求学生必须阅读该领域与研究选题相关的著作、学术论文或研究报告等文献，其中要有一定数量的外文文献。文献综述字数应在1000字左右。综述之后，列出主要的参考文献。一定要注意参考文献的格式要求。该部分主要内容包括：文献综述和参考文献两部分。参考文献1党根茂,骆志斌.模具设计与制造M.西安:西安电子科技大学出版社，1995，12-16.2王孝培.冲压手册（第二版）M.北京:机械工业出版社,2000，73-76.3王新华,袁联富.冲模结构图册M.北京:机械工业出版社,2003，34-46.4吕广庶,张远明.工程材料及成型技术基础M.北京:高等教育出版社,2001，22-24.5程培源.模具寿命与材料M.北京:机械工业出版社,1999，33-35.6模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例M.北京:机械工业出版社,1999，6-9.7肖景容,姜奎华.冲压工艺学M.北京:机械工业出版社,1988，13-17.8周大隽.冲模结构设计要领与范例M.北京:机械工业出版社,2006，67-68.9R. Pilani; Narasimhan; Maiti.A Hybrid Intelligent Systems Approach for Die Design in Sheet Metal FormingM.USA Mochine Process,2000,45-49. 10Patrick Ulysse; Robert; Johnson.A die design model for thin section extrusionsM. International Journal of Mechanical Sciences Process,1998,55-62.651. 学术构想与思路；主要研究内容及拟解决的关键问题（或技术） 下图为工件图，通过阅读拉深件的产品图，分析拉深件的工艺，了解拉深模的生产状况，确定拉深模的方案，进行拉深模的工艺计算，设计模具总装结构，完成模具装配图，编写设计说明书。 2. 拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析 拟采取的研究方法如下。 1.实地调查考察法：到相关的厂区进行实地调查,从而得出相关的结论。 2.问卷调查法：根据本设计的情况和自己要了解的内容设置一些问题,以问卷的形式向相关人员调查的方法。3.文献法：通过查阅各类资料、图表等,分析、比较得出结论。 技术路线、实施方案如下。 1.分析冲压件的工艺性。 2.冲压工艺方案的拟定。 3.必要的工艺计算。 4.选择冲压设备。 5.模具的总装设计。 可行性分析：利用国内外的理论论述基础上，运用丰富的资源以及所学的机械设计、材料力学模具设计等课程专业知识和基础理论，系统进行了分析和整体结构的设计，同时时刻关注国