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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目 刀桿式手動壓機(jī)設(shè)計
一、選題的依據(jù)及意義：
機(jī)械行業(yè)是典型的制造業(yè)，主要為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供所需的各種機(jī)械裝備或設(shè)備。根據(jù)國家統(tǒng)計局口徑，其包括六個一級子行業(yè)：金屬制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、儀器儀表業(yè)、交運(yùn)設(shè)備制造業(yè)和電氣機(jī)械制造業(yè)，典型的機(jī)械產(chǎn)品如汽車、船舶、發(fā)電機(jī)組、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、集裝箱等。
我國機(jī)械行業(yè)門類齊全，規(guī)模大，2008年整體銷售收入接近9萬億元，僅次于日本居世界第二位，占到全球機(jī)械銷售額的15%左右;出口額達(dá)到2,425億美元，躍居世界第四;工業(yè)增加值超過2萬億元，約占當(dāng)年我國GDP的8%;機(jī)械行業(yè)是對全國工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)最大的行業(yè)，經(jīng)濟(jì)總量占整個裝備制造業(yè)2/3以上。因此機(jī)械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分，堪稱中國工業(yè)的“脊梁”。
總體而言，我們的投資思路是先根據(jù)下游需求的景氣度、產(chǎn)品的發(fā)展空間和市場的進(jìn)入壁壘確定適合投資的子行業(yè)，再選擇行業(yè)內(nèi)激勵機(jī)制、研發(fā)實力、盈利水平和銷售策略等方面表現(xiàn)出色的上市公司作為投資標(biāo)的，以期獲得超額收益。
隨著生活和工廠對壓力機(jī)的需要，刀桿式手動壓力機(jī)已成為日常生活中不可缺少的設(shè)備，它的需求量也隨之增大。因此，機(jī)械行業(yè)的日益發(fā)展為大批量生產(chǎn)壓力機(jī)提供了技術(shù)保證。作為一名在校大學(xué)生，我能有這一機(jī)會接觸如何設(shè)計和制造裝備，理應(yīng)珍惜，并為此達(dá)到以下要求：
1）能較好的培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練自己綜合運(yùn)用機(jī)械和其他先修課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實際進(jìn)行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展自己有關(guān)機(jī)械設(shè)計方面的知識。
2）通過對機(jī)械設(shè)計過程的理解，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計的能力。
3）在畢業(yè)設(shè)計的實踐中對自己進(jìn)行設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)自己查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計算機(jī)輔助設(shè)計等方面的能力。
4）培養(yǎng)自己對一門機(jī)械設(shè)計軟件的自學(xué)能力，并熟練掌握它。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：
1、機(jī)械行業(yè)的國內(nèi)外研究概況
我國機(jī)械行業(yè)門類齊全，規(guī)模大，2008年整體銷售收入接近9萬億元，僅次于日本居世界第二位，占到全球機(jī)械銷售額的15%左右;出口額達(dá)到2,425億美元，躍居世界第四;工業(yè)增加值超過2萬億元，約占當(dāng)年我國GDP的8%;機(jī)械行業(yè)是對全國工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)最大的行業(yè)，經(jīng)濟(jì)總量占整個裝備制造業(yè)2/3以上。因此機(jī)械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分，堪稱中國工業(yè)的“脊梁”。
經(jīng)濟(jì)的重化工化和人口的城鎮(zhèn)化是驅(qū)動我國機(jī)械行業(yè)發(fā)展的內(nèi)在因素：2008年我國工業(yè)增加值中重工業(yè)占比超過60%，城鎮(zhèn)化率達(dá)到46%，已連續(xù)多年保持上升趨勢。在此過程中，我國工業(yè)結(jié)構(gòu)將由加工組裝工業(yè)向技術(shù)密集型工業(yè)轉(zhuǎn)變，從而拉動對機(jī)械產(chǎn)品的大量需求。
全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移是驅(qū)動我國機(jī)械行業(yè)發(fā)展的外在因素：由于中國的機(jī)械行業(yè)擁有發(fā)展中國家中最完善的設(shè)計和制造產(chǎn)業(yè)鏈，具有綜合的人力和原材料成本比較優(yōu)勢，因此近年來海外的機(jī)械制造紛紛向國內(nèi)轉(zhuǎn)移，體現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品的進(jìn)出口額快速增加，外貿(mào)順差不斷擴(kuò)大。
2、鑄造業(yè)的發(fā)展趨勢
2005年全國鑄件總量達(dá)到1800萬噸左右,球墨鑄件在總產(chǎn)量中的比重提高到20%-25%,即320萬400萬噸;隨著轎車產(chǎn)量的增加,有色鑄造件產(chǎn)量接近200萬噸;今后國際市場需求也將保持高速增長態(tài)勢,全球?qū)χ袊T件的年需求量約為4000萬噸左右,其中球墨鑄鐵和有色合金鑄件需求量增長迅速,鑄造模具產(chǎn)值將超過百億元人民幣。
一、國內(nèi)外鑄造模具企業(yè)比較
全國鑄造模具生產(chǎn)企業(yè),大體可以分成以下幾類:第一類為鑄造模具專業(yè)廠(包括合資和獨資企業(yè)),這些企業(yè)設(shè)備先進(jìn),技術(shù)優(yōu)良,是鑄造模具行業(yè)的主力;第二類是鑄造專業(yè)廠的模具車間;第三類是近年來發(fā)展迅速的私營和民營模具廠,這類企業(yè)規(guī)模不大,數(shù)量眾多,各有分工,協(xié)同作戰(zhàn),分布在江浙、廣東一帶,其中有些廠已經(jīng)具備了一定的實力;第四類是兼做鑄造模具的其他一些模具廠?？傊?
鑄造模具生產(chǎn)企業(yè)呈多元化,并向高水平發(fā)展,這也是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的必然趨勢。國外發(fā)達(dá)國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團(tuán)公司的模具廠,一般規(guī)模都不大,但專業(yè)化程度高,技術(shù)水平高,生產(chǎn)效率極高。國外模具企業(yè)一般不超過100人,多數(shù)在50人以下。在
人員結(jié)構(gòu)上,設(shè)計、質(zhì)量控制、營銷人員超過30%,管理人員在5%以下。年人均產(chǎn)值超過100萬元人民幣,最高能達(dá)到200多萬元人民幣。國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不多,但一些國企的人員結(jié)構(gòu)還不盡合理,在年人均產(chǎn)值上差距還很大,多數(shù)在10—20萬元人民幣,少數(shù)能達(dá)到40萬元人民幣。國外模具企業(yè)對人員素質(zhì)要求較高,技術(shù)人員一專多能,一般能獨立完成從工藝到工裝的設(shè)計;操作人員具備多種操作技能;營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內(nèi)模具企業(yè)分工較細(xì),缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。國外模具企業(yè)CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具使用也比較多。國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經(jīng)不大,有些已經(jīng)達(dá)到國外水平,但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大。不過在模具材料方面,隨著國外技術(shù)的引進(jìn)和中國自身研發(fā)能力的提高,差距在逐漸縮小。在模具的價格和制造周期上,國外模具價格一般是國內(nèi)模具的5～10倍,制造周期是2～3倍(一般把模具的調(diào)試時間也算在制造周期之內(nèi)),在這兩方面應(yīng)該說國內(nèi)模具企業(yè)還是具有一定競爭優(yōu)勢的。
二、鑄造模具的設(shè)計與制造技術(shù)
中國雖然是鑄造大國,但遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國,中國鑄造工藝水平、鑄件質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等較之先進(jìn)國家還有很大差距。鑄造工藝方法以砂型鑄造為主,其中手工、半機(jī)械化造型仍占很大比例,但近年來中國壓鑄工業(yè)發(fā)展迅速,每年保持7%～10%的增長速度。中國的汽車工業(yè)也正在成長過程中,為了減輕汽車重量,轎車的鋁、鎂輕金屬用量將進(jìn)一步增長,這就對壓鑄件提出了更高的質(zhì)量要求。中國鑄造工藝裝備同先進(jìn)國家相比還有一定差距。20世紀(jì)90年代以前,鑄造模具的設(shè)計使用計算機(jī)的很少,制造也主要以普通萬能設(shè)備為主。進(jìn)入90年代,巨大的市場需求,特別是汽車、摩托車業(yè)的快速發(fā)展,極大地推進(jìn)了中國鑄造模具業(yè)的發(fā)展。同時隨著合資和獨資企業(yè)的介入,國外先進(jìn)的模具設(shè)備和制造技術(shù)的引進(jìn),促使國產(chǎn)鑄造模具設(shè)計和制造技術(shù)水平逐步提高,一些企業(yè)經(jīng)具備設(shè)計和制造大型精密模具的能力,如一汽鑄造有限公司鑄造模具廠設(shè)計制造的一套3400t壓鑄機(jī)用的壓鑄模具,總重達(dá)33.5t,是目前國產(chǎn)壓鑄模中最大的模具。20世紀(jì)90年代以來,鑄造模具業(yè)在設(shè)計和制造方面的主要變化有:
(1)模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平提高,高新技術(shù)在模具的設(shè)計和制造中的應(yīng)用,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。CAD/CAM/CAE的應(yīng)用,顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)性,CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。CAD/CAM一體化技術(shù)已在鑄造模具業(yè)中廣泛使用,目前二維設(shè)計使用的軟件主要是AutoCAD,三維設(shè)計使用的軟件比較多,主要有Pro/E、UG、Cima-tron等。目前一汽鑄造模具廠的3D設(shè)計已達(dá)到95%以上,在三維設(shè)計后使用三維虛擬裝配檢測技術(shù)對裝配干涉進(jìn)行檢查,保證了模具設(shè)計質(zhì)量,確保了設(shè)計和工藝的合理性。三維數(shù)據(jù)經(jīng)過CAM軟件編輯,NC代碼直接傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備上進(jìn)行模具加工。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用,保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量,大大提高了模具的準(zhǔn)確率和生產(chǎn)效率。CAE技術(shù)也在逐步運(yùn)用到實際設(shè)計、生產(chǎn)中,運(yùn)用CAE技術(shù)模擬金屬的充填過程、分析冷卻過程、預(yù)測成形過程中可能發(fā)生的缺陷以及產(chǎn)品開發(fā)前期的凝固模擬,大
大優(yōu)化了工藝設(shè)計,縮短了試驗時間。一汽鑄造有限公司鑄造模具廠在一些大型復(fù)雜模具,如發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、變速箱殼體模具的設(shè)計中已經(jīng)開始應(yīng)用CAE技術(shù)對流場、溫度場進(jìn)行模擬分析,工藝成品率得到極大提高。
(2)銑削加工是型腔模具加工的重要手段。高速加工(High Speed Machining,簡稱HSM)是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特徵的加工技術(shù),具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(可達(dá)60HRC)等諸多優(yōu)點,因而在模具加工中日益受到重視。高速加工技術(shù)引入模具工業(yè),提高了模具精度,大大縮短了模具制造時間。研究表明,對于一般復(fù)雜程度的模具,HSM加工時間可減少30%以上。目前,模具企業(yè)為了縮短制模周期、提高市場競爭力,采用高速切削加工技術(shù)越來越多。HSM一般主要用于大、中型模具加工,如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料模具等曲面加工,其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。在生產(chǎn)中采用數(shù)控高速銑削技術(shù),可大大縮短制模時間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面,僅需略加拋光便可使用,節(jié)省了大量修磨、拋光時間。增加數(shù)控高速銑床,是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點之一。
(3)電火花加工在鑄造模具制造中是不可缺少的工藝方法。電火花加工對于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案。日本沙迪克公司的直線電動機(jī)伺服驅(qū)動的數(shù)控電火花成型機(jī)床具有驅(qū)動反應(yīng)快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的電火花成型機(jī)
具有的P-E3自適應(yīng)控制系統(tǒng)、PCE能量控制系統(tǒng)及自動編程專家系統(tǒng),在鑄造模具制造中有其不可替代的作用。
(4)精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展,對檢測設(shè)備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2～3μm,鑄造模具的精度要求也達(dá)到10～20μm。目前國內(nèi)廠家使用較多的檢測設(shè)備有意大利、美國、德國等具有數(shù)字化掃描功能的三坐標(biāo)測量機(jī)。如一汽鑄造有限公司鑄造模具設(shè)備廠擁有德國生產(chǎn)的1600mm×1200mm坐標(biāo)測量機(jī),具有數(shù)字化掃描功能,可以實現(xiàn)從測量實物到建立數(shù)學(xué)模型,輸出
NC代碼,最終實現(xiàn)模具制造的全過程,成功地實現(xiàn)逆向工程技術(shù)在模具制造中的開發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括:英國雷尼紹公司的高速掃描儀(CYCLONSERIES2),該掃描儀可實現(xiàn)激光測頭和接觸式測頭優(yōu)勢互補(bǔ),激光掃描精度為0.05mm,接觸式測頭掃描精度達(dá)0.02mm。利用逆向工程制作模具,具有制作周期短、精度高、一致性好及價格低等許
多優(yōu)點。
(5)快速原型制造鑄造模具已進(jìn)入實用階段,LOM、SLS等方法應(yīng)用的可靠性和技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。
(6)模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實型鑄造、負(fù)壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造等技術(shù)。
(7)用戶要求模具交付期越來越短、模具價格越來越低。為了保證按期交貨,有效地管理和控制成本已成為模具企業(yè)生存和發(fā)展的主要因素。采用先進(jìn)的管理信息系統(tǒng),實現(xiàn)集成化管理,對于模具企業(yè),特別是規(guī)模較大的模具企業(yè),已是一項極待解決的任務(wù)。如一汽鑄造模具廠基本上實現(xiàn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理,從生產(chǎn)計劃、工藝制定,到質(zhì)檢、庫存、統(tǒng)計、核算等,普遍使了計算機(jī)管理系統(tǒng),廠內(nèi)各部門可通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享信息。利用信息技術(shù)等高新技術(shù)改造模具企業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)已成為必然。
三、鑄造模具用材料鑄造模具用材料可分別選用木材、可加工塑料、鋁合金、鑄鐵、鋼材等。
木模目前仍廣泛應(yīng)用于手工造型或單件小批量生產(chǎn)中,但隨著環(huán)境保護(hù)要求和木材加工性能差的限制,取而代之的將是實型鑄造。實型鑄造以泡沫塑料板材為材料,裁減粘貼成模樣,然后澆注而成鑄件,該方法較之用木模,周期短、費用低。塑料模的應(yīng)用呈上升趨勢,尤其是可加工塑料的應(yīng)用日益廣泛。
鋁合金模由于重量輕尺寸精度較高,因此應(yīng)用較廣泛。但近來應(yīng)用有減少趨勢,部分已被塑料模和鑄鐵模所取代。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
1、研究內(nèi)容：刀桿式手動壓力機(jī)運(yùn)動分析、總體強(qiáng)度受力分析設(shè)計、計算成本核算、復(fù)雜零件工藝規(guī)程設(shè)計。
所有框架結(jié)構(gòu)鑄造成型,并法蘭樣式設(shè)計,增加壓機(jī)強(qiáng)度使其堅固可靠. 手動壓機(jī)的底座是經(jīng)過機(jī)加工穩(wěn)定性好并鉆孔適于臺式或基座安裝.采用硬質(zhì)鋼, 獨特方形設(shè)計和精確齒條加工,使用大軸承以增加接觸面確保使用壽命.
2、實驗方案：
本課題研究的是一個刀桿式手動壓力機(jī)，關(guān)鍵是壓力機(jī)的設(shè)計。利用CAD強(qiáng)大的模具設(shè)計功能可方便快捷地進(jìn)行此項設(shè)計。先要在模具設(shè)計模塊中構(gòu)造出手機(jī)外殼模型，然后生成對應(yīng)的型腔，通過鑄造成型加工出成品，然后經(jīng)過法蘭式設(shè)計，增加壓機(jī)強(qiáng)度使其堅固可靠。
在設(shè)計前的準(zhǔn)備工作也是及其重要和必不可少的。
1）、收集、分析、消化原始資料
收集整理有關(guān)刀桿式手動壓力機(jī)設(shè)計、成型工藝、成型設(shè)備、機(jī)械加工和特殊資料，以備設(shè)計模具是使用。
2）、消化制件圖，分析制件的工藝性，尺寸精度等技術(shù)要求。
例如塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、嵌件等情況，熔接焊、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂狀、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑件的尺寸精度最高的尺寸進(jìn)行分析，看看估計成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及工藝參數(shù)。
3）、選擇成型材料。
成型材料應(yīng)當(dāng)滿足塑料制件的強(qiáng)度要求，具有好的流動性、均勻性和各向同性，熱穩(wěn)定性。成型材料應(yīng)當(dāng)滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑性、透明性或者相反的反射性能、膠接性或者焊接性等要求。
4）、選擇成型設(shè)備。
必須熟知各種成型設(shè)備的性能、規(guī)格、特點。對于注射機(jī)來說應(yīng)當(dāng)了解它的各種參數(shù)。要初步估計模具外形尺寸，判斷模具能否在所選擇的注射機(jī)上使用。
5）、確定鑄件類型的主要結(jié)構(gòu)。
A）型腔布置。 B）確定分型面。C）、確定澆注系統(tǒng)。D）、選擇頂出方式。E）、決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。F）、根據(jù)模具材料、強(qiáng)度計算或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外行尺寸，外形結(jié)構(gòu)及所有連接、定位、導(dǎo)向件位置。G）、確定主要成型零件、結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。H）考慮模具各部分的強(qiáng)度,計算成型零件工作尺寸.
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目標(biāo)
這次畢業(yè)設(shè)計，可以系統(tǒng)的把大學(xué)里的專業(yè)知識復(fù)習(xí)應(yīng)用到實際設(shè)計和生產(chǎn)中去，提高自己的動手能力和創(chuàng)新能力，掌握造型軟件，鍛煉自己的自主能力和查閱資料的能力，以此提高自己的綜合素質(zhì)來適應(yīng)社會發(fā)展的需求。
2、主要特色
本次零件的設(shè)計采用MASTER CAM軟件來完成模具型面進(jìn)行CAD造型，快速而精確。
3、工作進(jìn)度
1、開題報告 2周
2、總體方案設(shè)計 2周
3、常規(guī)設(shè)計 7周
4、成本核算 1周
5、工藝規(guī)程設(shè)計 2周
6、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 2周
7、外文資料翻譯 1周
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