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南京工程學院 畢業(yè)設計開題報告 課 題 名 稱 壓蓋沖壓工藝與模具設計 學 生 姓 名 馮詩棋 指 導 教 師 柯旭貴 所 在 學 院 材料工程學院 專 業(yè) 名 稱 模具設計與制造 南京工程學院 2012 年 12 月 26 日 說 明 1 根據(jù)教育部對畢業(yè)設計 論文 的評估標準 學生必須撰寫 畢 業(yè)設計 論文 開題報告 由指導教師簽署意見 教研室審查 系教學 主任批準后實施 2 開題報告是畢業(yè)設計 論文 答辯委員會對學生答辯資格審查的 依據(jù)材料之一 學生應當在畢業(yè)設計 論文 工作前期內(nèi)完成 開題報告 不合格者不得參加答辯 3 畢業(yè)設計開題報告各項內(nèi)容要實事求是 逐條認真填寫 其中的 文字表達要明確 嚴謹 語言通順 外來語要同時用原文和中文表達 第 一次出現(xiàn)縮寫詞 須注出全稱 4 本報告中 由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述 應不少于 2000 字 沒有經(jīng)過整理歸納 缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材 料拼湊而成的開題報告按不合格論 5 開題報告檢查原則上在第 4 周完成 各系完成畢業(yè)設計開題檢查 后 應寫一份開題情況總結(jié)報告 學士學位畢業(yè)設計 論文 開題報告 學生姓名 馮詩棋 學 號 018806400005 專 業(yè) 模具設計與制造 指導教師 姓 名 柯旭貴 職 稱 教授 所在學院 材料工程學院 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程設計 課題名稱 壓蓋沖壓工藝與模具設計 畢業(yè)設計的 內(nèi)容和意義 1 主要內(nèi)容 本次畢業(yè)設計主要是針對圖 1 所示的產(chǎn)品完成其成形工藝及模具設計 具體地 說需要完成如下各項任務 1 繪制產(chǎn)品零件圖 二維和三維 2 查閱資料并就自己承當?shù)恼n題方向?qū)懗鲩_題報告 3 完成產(chǎn)品的工藝設計及模具設計并繪制模具及模具零件的工程圖 4 按規(guī)定格式和要求用 Word 打印畢業(yè)設計 論文 一份 5 用 PowerPoint 或其它軟件制作答辯提綱一份 圖 1 壓蓋三維圖 2 意義 畢業(yè)設計是對即將步入社會的我們設計能力的一次全面考核 是從學習書本知 識向?qū)嶋H操作過渡的一個重要階段 目的在于培養(yǎng)我們獨立思考 動手以及解決問 題的能力 從選定的課題入手 首先要仔細分析產(chǎn)品零件圖 只有對產(chǎn)品結(jié)構 材 料性能有了透徹的了解 才能進行初步設計 并逐層展開 最重要的我們能夠獨立 思考與設計 在老師的指導與工具資料的幫助下 能夠有更多的創(chuàng)造 更多屬于自 己的成果 四年中我們所學的一切專業(yè)知識都將在這里得到運用 這將是我們踏上 工作道路的最后一次演練 更是理論與實際相結(jié)合的實戰(zhàn)演練 文獻綜述 沖 壓 模 水 平 狀 況 近 年 來 我 國 沖 壓 模 水 平 已 有 很 大 提 高 大 型 沖 壓 模 已 能 生 產(chǎn) 單 套 重 量 達 50 多 噸 的 模 具 為 中 檔 轎 車 配 套 的 覆 蓋 件 模 具 國 內(nèi) 也 能 生 產(chǎn) 了 精 度 達 到 1 2 m 壽 命 2 億 次 左 右 的 多 工 位 級 進 模 國 內(nèi) 已 有 多 家 企 業(yè) 能 夠 生 產(chǎn) 表 面 粗 糙 度 達 到 Ra 1 5 m 的 精 沖 模 大 尺 寸 300mm 精 沖 模 及 中 厚 板 精 沖 模 國 內(nèi) 也 已 達 到 相 當 高 的 水 平 1 模 具 CAD CAM 技 術 狀 況 我 國 模 具 CAD CAM 技 術 的 發(fā) 展 已 有 20 多 年 歷 史 由 原 華 中 工 學 院 和 武 漢 733 廠 于 1984 年 共 同 完 成 的 精 沖 模 CAD CAM 系 統(tǒng) 是 我 國 第 一 個 自 行 開 發(fā) 的 模 具 CAD CAM 系 統(tǒng) 由 華 中 工 學 院 和 北 京 模 具 廠 等 于 1986 年 共 同 完 成 的 冷 沖 模 CAD CAM 系 統(tǒng) 是 我 國 自 行 開 發(fā) 的 第 一 個 沖 裁 模 CAD CAM 系 統(tǒng) 上 海 交 通 大 學 開 發(fā) 的 冷 沖 模 CAD CAM 系 統(tǒng) 也 于 同 年 完 成 20 世 紀 90 年 代 以 來 國 內(nèi) 汽 車 行 業(yè) 的 模 具 設 計 制 造 中 開 始 采 用 CAD CAM 技 術 國 家 科 委 863 計 劃 將 東 風 汽 車 公 司 作 為 CIMS 應 用 示 范 工 廠 由 華 中 理 工 大 學 作 為 技 術 依 托 單 位 開 發(fā) 的 汽 車 車 身 與 覆 蓋 件 模 具 CAD CAPP CAM 集 成 系 統(tǒng) 于 1996 年 初 通 過 鑒 定 在 此 期 間 一 汽 和 成 飛 汽 車 模 具 中 心 引 進 了 工 作 站 和 CAD CAM 軟 件 系 統(tǒng) 并 在 模 具 設 計 制 造 中 實 際 應 用 取 得 了 顯 著 效 益 1997 年 一 汽 引 進 了 板 料 成 型 過 程 計 算 機 模 擬 CAE 軟 件 并 開 始 用 于 生 產(chǎn) 21 世 紀 開 始 CAD CAM 技 術 逐 漸 普 及 現(xiàn) 在 具 有 一 定 生 產(chǎn) 能 力 的 沖 壓 模 企 業(yè) 基 本 都 有 了 CAD CAM 技 術 其 中 部 分 骨 干 重 點 企 業(yè) 還 具 備 各 CAE 能 力 模 具 CAD CAM 技 術 能 顯 著 縮 短 模 具 設 計 與 制 造 周 期 降 低 生 產(chǎn) 成 本 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 已 成 為 人 們 的 共 識 在 八 五 九 五 期 間 已 有 一 大 批 模 具 企 業(yè) 推 廣 普 及 了 計 算 機 繪 圖 技 術 數(shù) 控 加 工 的 使 用 率 也 越 來 越 高 并 陸 續(xù) 引 進 了 相 當 數(shù) 量 的 CAD CAM 系 統(tǒng) 如 美 國 EDS 的 UG 美 國 Parametric Technology 公 司 的 Pro Engineer 美 國 CV 公 司 的 CADS5 英 國 DELCAM 公 司 的 DOCT5 日 本 HZS 公 司 的 CRADE 及 space E 以 色 列 公 司 的 Cimatron 還 引 進 了 AutoCAD CATIA 等 軟 件 及 法 國 Marta Daravision 公 司 用 于 汽 車 及 覆 蓋 件 模 具 的 Euclid IS 等 專 用 軟 件 國 內(nèi) 汽 車 覆 蓋 件 模 具 生 產(chǎn) 企 業(yè) 普 遍 采 用 了 CAD CA M 技 術 DL 圖 的 設 計 和 模 具 結(jié) 構 圖 的 設 計 均 已 實 現(xiàn) 二 維 CAD 多 數(shù) 企 業(yè) 已 經(jīng) 向 三 維 過 渡 總 圖 生 產(chǎn) 逐 步 代 替 零 件 圖 生 產(chǎn) 且 模 具 的 參 數(shù) 化 設 計 也 開 始 走 向 少 數(shù) 模 具 廠 家 技 術 開 發(fā) 的 領 域 在 沖 壓 成 型 CAE 軟 件 方 面 除 了 引 進 的 軟 件 外 華 中 科 技 大 學 吉 林 大 學 湖 南 大 學 等 都 已 研 發(fā) 了 較 高 水 平 的 具 有 自 主 知 識 產(chǎn) 權 的 軟 件 并 已 在 生 產(chǎn) 實 踐 中 得 到 成 功 應 用 產(chǎn) 生 了 良 好 的 效 益 快 速 原 型 RP 與 傳 統(tǒng) 的 快 速 經(jīng) 濟 模 具 相 結(jié) 合 快 速 制 造 大 型 汽 車 覆 蓋 件 模 具 解 決 了 原 來 低 熔 點 合 金 模 具 靠 樣 件 澆 鑄 模 具 模 具 精 度 低 制 件 精 度 低 文獻綜述 樣 件 制 作 難 等 問 題 實 現(xiàn) 了 以 三 維 CAD 模 型 作 為 制 模 依 據(jù) 的 快 速 模 具 制 造 并 且 保 證 了 制 件 的 精 度 為 汽 車 行 業(yè) 新 車 型 的 開 發(fā) 車 身 快 速 試 制 提 供 了 覆 蓋 件 制 作 的 保 證 它 標 志 著 RPM 應 用 于 汽 車 車 身 大 型 覆 蓋 件 試 制 模 具 已 取 得 了 成 功 圍 繞 著 汽 車 車 身 試 制 大 型 覆 蓋 件 模 具 的 快 速 制 造 近 年 來 也 涌 現(xiàn) 出 一 些 新 的 快 速 成 型 方 法 例 如 目 前 已 開 始 在 生 產(chǎn) 中 應 用 的 無 模 多 點 成 型 及 激 光 沖 擊 和 電 磁 成 型 等 技 術 它 們 都 表 現(xiàn) 出 了 降 低 成 本 提 高 效 率 等 優(yōu) 點 2 模 具 設 計 與 制 造 能 力 狀 況 在 國 家 產(chǎn) 業(yè) 政 策 的 正 確 引 導 下 經(jīng) 過 幾 十 年 努 力 現(xiàn) 在 我 國 沖 壓 模 的 設 計 與 制 造 能 力 已 達 到 較 高 水 平 包 括 信 息 工 程 和 虛 擬 技 術 等 許 多 現(xiàn) 代 設 計 制 造 技 術 已 在 很 多 模 具 企 業(yè) 得 到 應 用 雖 然 如 此 我 國 的 沖 壓 模 設 計 制 造 能 力 與 市 場 需 要 和 國 際 先 進 水 平 相 比 仍 有 較 大 差 距 這 些 主 要 表 現(xiàn) 在 高 檔 轎 車 和 大 中 型 汽 車 覆 蓋 件 模 具 及 高 精 度 沖 模 方 面 無 論 在 設 計 還 是 加 工 工 藝 和 能 力 方 面 都 有 較 大 差 距 轎 車 覆 蓋 件 模 具 具 有 設 計 和 制 造 難 度 大 質(zhì) 量 和 精 度 要 求 高 的 特 點 可 代 表 覆 蓋 件 模 具 的 水 平 雖 然 在 設 計 制 造 方 法 和 手 段 方 面 已 基 本 達 到 了 國 際 水 平 模 具 結(jié) 構 功 能 方 面 也 接 近 國 際 水 平 在 轎 車 模 具 國 產(chǎn) 化 進 程 中 前 進 了 一 大 步 但 在 制 造 質(zhì) 量 精 度 制 造 周 期 等 方 面 與 國 外 相 比 還 存 在 一 定 的 差 距 標 志 沖 模 技 術 先 進 水 平 的 多 工 位 級 進 模 和 多 功 能 模 具 是 我 國 重 點 發(fā) 展 的 精 密 模 具 品 種 有 代 表 性 的 是 集 機 電 一 體 化 的 鐵 芯 精 密 自 動 閥 片 多 功 能 模 具 已 基 本 達 到 國 際 水 平 但 總 體 上 和 國 外 多 工 位 級 進 模 相 比 在 制 造 精 度 使 用 壽 命 模 具 結(jié) 構 和 功 能 上 仍 存 在 一 定 差 距 汽 車 覆 蓋 件 模 具 制 造 技 術 正 在 不 斷 地 提 高 和 完 善 高 精 度 高 效 益 加 工 設 備 的 使 用 越 來 越 廣 泛 高 性 能 的 五 軸 高 速 銑 床 和 三 軸 的 高 速 銑 床 的 應 用 已 越 來 越 多 NC DNC 技 術 的 應 用 越 來 越 成 熟 可 以 進 行 傾 角 加 工 和 超 精 加 工 這 些 都 提 高 了 模 具 型 面 加 工 精 度 提 高 了 模 具 的 質(zhì) 量 縮 短 了 模 具 的 制 造 周 期 模 具 表 面 強 化 技 術 也 得 到 廣 泛 應 用 工 藝 成 熟 無 污 染 成 本 適 中 的 離 子 滲 氮 技 術 越 來 越 被 認 可 碳 化 物 被 覆 處 理 TD 處 理 及 許 多 鍍 涂 層 技 術 在 沖 壓 模 上 的 應 用 日 益 增 多 真 空 處 理 技 術 實 型 鑄 造 技 術 刃 口 堆 焊 技 術 等 日 趨 成 熟 激 光 切 割 和 激 光 焊 接 技 術 也 得 到 了 應 用 3 專 業(yè) 化 程 度 及 分 布 狀 況 我 國 模 具 行 業(yè) 專 業(yè) 化 程 度 還 比 較 低 模 具 自 產(chǎn) 自 配 比 例 過 高 國 外 模 具 自 產(chǎn) 自 配 比 例 一 般 為 30 我 國 沖 壓 模 自 產(chǎn) 自 配 比 例 為 60 這 就 對 專 業(yè) 化 產(chǎn) 生 了 很 多 不 利 影 響 現(xiàn) 在 技 術 要 求 高 投 入 大 的 模 具 其 專 業(yè) 化 程 度 較 高 例 如 覆 蓋 件 模 具 多 工 位 級 進 模 和 精 沖 模 等 而 一 般 沖 模 專 業(yè) 化 程 度 就 較 低 由 文獻綜述 于 自 配 比 例 高 所 以 沖 壓 模 生 產(chǎn) 能 力 的 分 布 基 本 上 跟 隨 沖 壓 件 生 產(chǎn) 能 力 的 分 布 但 是 專 業(yè) 化 程 度 較 高 的 汽 車 覆 蓋 件 模 具 和 多 工 位 多 功 能 精 密 沖 模 的 專 業(yè) 生 產(chǎn) 企 業(yè) 的 分 布 有 不 少 并 不 跟 隨 沖 壓 件 能 力 分 布 而 分 布 而 往 往 取 決 于 主 要 投 資 者 的 決 策 參 考 文 獻 1 李 志 剛 模 具 大 典 M 南 昌 江 西 科 學 技 術 出 版 社 2003 52 97 2 高錦張 塑性成形工藝與模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 15 215 3 王孝培 沖壓手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 122 201 4 郝濱海 沖壓模具簡明設計手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2005 215 278 5 許發(fā)樾 沖模設計應用實例 M 北京 機械工業(yè)出版社 2007 47 99 6 中國模具設計大典 第三卷 沖壓模具設計 M 南昌 江西科學技術出版社 2004 410 540 7 李 光 華 多 工 位 級 進 模 設 計 高 速 沖 壓 時 存 在 的 問 題 及 其 對 策 J 模 具 工 業(yè) 2000 5 30 35 8 中 國 機 械 工 程 學 會 中 國 機 械 設 計 大 典 M 南 昌 江 西 科 學 技 術 出 版 社 2002 305 364 9 許 發(fā) 樾 模 具 標 準 應 用 手 冊 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 2001 254 332 10 張 文 林 王 世 富 沖 壓 加 工 潤 滑 技 術 M 北 京 中 國 石 化 出 版 社 2003 50 82 11 David A Smith Die Design Handbook American Society of Manufacturing Engineers 2002 177 230 12 J Hartman and T Brown Integration and Qualification of the HH500 Hand Operated Electromagnetic Riveting System on the 747 Section 11 SAE Transactions 2005 43 96 研究內(nèi)容 1 設計 研究思路 本次設計按照工藝分析 工藝方案確定 模具結(jié)構設計的思路進行 2 課題研究的主要內(nèi)容 該零件的材料為 08 鋼 為極軟的碳素鋼 強度 硬度很低 而韌性和塑性極高 具有良好的深沖 拉延 彎曲和鐓粗等冷加工性能 焊接性能 且該零件形狀簡單 彎曲半徑大于材料允許的最小彎曲半徑 可以考慮采用復合沖壓的形式 該零件尺 寸較小 因此加工精度較高 但一般沖壓都能滿足其尺寸精度的要求 綜合以上分 析 得出的結(jié)論是 該零件工藝性能較好 適于沖壓 壓蓋零件圖如圖 2 所示 圖 2 壓蓋零件圖 1 方案對比 該工件包括拉深 沖孔 修邊 彎曲 整形五個基本工序可以采用以下三種工 藝方案 方案一 落料拉深復合 整形 切邊沖底孔復合 彎曲 側(cè)沖孔 彎曲整 形 方案二 落料拉深復合 切邊沖底孔復合 彎曲 側(cè)沖孔 方案三 落料拉深復合 切邊沖底孔復合 整形 彎曲 側(cè)沖孔 彎曲整 形 2 方案分析 方案一 該方案工序合理 步驟符合工件形狀要求 生產(chǎn)效率高 適用于中批 量生產(chǎn) 方案二 該方案缺少整形工序 會導致零件形狀不符 尺寸達不到要求 整形 工 序在大多數(shù)方案里都是不可或缺的 目的不僅是為達到形狀要求 更為達到一定的 尺寸精度要求 方案三 該方案在首次落料拉深復合后就切邊沖底孔復合 在后來的拉深工序 中 將會導致孔 邊變形 因此沖孔切邊應放在最后 3 方案確定 比較上述三種工藝方案 方案一最佳 方案二 三均不能達到零件要求 研究內(nèi)容 3 解決的關鍵問題 本課題采用 UG 進行三維造型 用 AutoCAD 進行二維繪圖 通過對零件結(jié)構 尺寸 材料性能的深入了解 確定了初步的工藝方案 通過計算得出該零件只需一 次拉深 并考慮到彎曲帶來的影響 決定了不同位置的孔的沖裁順序 由此確定了 完整的工藝方案 在零件結(jié)構尺寸設計中 由產(chǎn)品結(jié)構決定了凸模 凹模 固定板 墊板等零件形狀均采用圓形 模架采用中間導柱模架 4 預期成果 1 產(chǎn)品零件二維圖 三維造型圖 2 開題報告一份 畢業(yè)設計的內(nèi)容和意義 文獻綜述 研究內(nèi)容 研究計 劃 特色與創(chuàng)新 3 模具裝配圖及各零件圖 4 設計說明書一份及光盤 研究計劃 第一周 1 熟悉課題 查閱并收集有關資料 為寫開題報告做準備 2 繪制產(chǎn)品零件圖 3 完成工藝性分析 提出設計方案 第二周 1 寫出開題報告初稿 第三周 2 完成工藝計算 3 完成模具零件結(jié)構形式確定及設計 選擇設備 第四周 1 第 4 周完成開題報告的最后定稿 第五周 2 繪制模具草圖 第六周 繪制模具裝配圖及各設計件零件圖 第七周 第八周 編寫設計說明書 打印并準備答辯 特色與創(chuàng)新 模具設計中應用了大量的二維繪圖軟件 使產(chǎn)品更具直觀性 便于設計和制造 由產(chǎn)品結(jié)構 尺寸及材料性能確定了工藝方案 指導教師 意 見 指導教師簽名 2012 年 12 月 28 日 教研室 意 見 主任簽名 2012 年 12 月 28 日 學院意見 教學院長簽名 2012 年 12 月 28 日