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畢業(yè)設計 論文 開題報告 題目 某型錐形蓋沖壓工藝及其模具設計 專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 078105106 學 生 姓 名 桂瑤堃 指 導 教 師 賀紅林 填 表 日 期 2011 年 03 月 01 日 一 選題的依據(jù)及意義 根據(jù)學生所學專業(yè)及教學大綱要求 結(jié)合相關企業(yè)實際生產(chǎn)需要及設計模 式 促使學生將所學專業(yè)基礎知識及專業(yè)知識具體應用到實踐中 培養(yǎng)其理論 聯(lián)系實際的能力 本課題是學習模具設計的核心內(nèi)容 專業(yè)主干內(nèi)容 在學習應用模具設計 中 占有重要地位 模具設計的學生的核心能力主要分為沖壓模具設計與制造 等能力 而本課題主要學習沖壓模具的設計能力 在模具技術更新與企業(yè)的發(fā) 展中占據(jù)著舉足輕重的地位 其要求對給定零件錐形蓋進行落料 沖孔 翻邊 成形復合沖壓模設計 通過對零件進行詳細的工藝分析確定零件的沖壓工藝方 案并制定部分零件的制造工藝 如 凸模 凹模 凸凹模 凸模固定板 墊板 凹模固定板 卸料板 導尺 擋料銷 導正銷等 通過該課題能夠讓學生掌握 中等復雜程度零件沖壓模具設計與制造的一般方法 對零件沖壓工藝方案的制 定 工藝計算及模具設計有了更深層次的認識 并學會對模具設計資料的檢索 與整合以及對已有資料的充分合理的使用 該實踐性課題是對學生理論學習水 平的實踐和檢驗 可對以后從事類似的工作有一定的指導性與實踐性意義 二 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 含文獻綜述 沖壓技術已經(jīng)有一百多年的歷史 其生產(chǎn)的作業(yè)形式及發(fā)展過程可以概括 為 手工 機械 自動 無人 古代的沖壓加工是依靠手工制作 現(xiàn)代 沖壓加工的標志是機械化 如今的沖壓加工已有很大程度的自動化 并已開始 向無人化水平發(fā)展 目前 國外沖壓生產(chǎn)的水平及發(fā)展趨勢如下 1 沖壓生產(chǎn)的自動化 無人化 精密化 1 自動化 a 單機自動 比如日本 AIDA 公司的高速沖床 每分鐘可以進行一千多次的沖裁 b 多機聯(lián)合生產(chǎn)線 比如生產(chǎn)汽車門板零件 由 5 臺大噸位沖床組合 從板料 自動送進到各道工序的加工到最后產(chǎn)品檢驗 全由計算機控制 c 沖壓自動線 不僅有小型薄帶料零件的沖壓自動線 而且有大型厚板料零件 的沖壓自動線 有的工廠安裝厚板零件自動沖壓生產(chǎn)線 板料從開卷 反垂 送進 沖壓到卷走廢料 取出工件全部自動化 d 小型沖壓系統(tǒng) 沖壓設備不斷推陳出新 比如日本推出的第三次沖床革命的 新產(chǎn)品 MP210 壓力機 可以直列式放置 10 副模具 并改機械傳動為液壓驅(qū)動的 帶料連續(xù)沖壓設備 就是一個典型的例子 2 無人化 a 沖壓柔性加工系統(tǒng) 美國 德國 英國 日本等發(fā)達國家均有這種系統(tǒng) 比 如 日本 TOYOTA 公司的柔性加工系統(tǒng)是通過數(shù)控使一組沖壓設備實行自動協(xié) 調(diào)加工 b 沖壓加工中心 日本的 AIDA 公司很早就開始了沖壓加工中心的研制 不過 對其研制進展緩慢 說明難度較大 所需人力 才力投資很大 可能要道 1 世 紀前期才會開始普遍起來 3 精密化 精密化是針對沖壓產(chǎn)品特別是小型零件精密化要求而發(fā)展的相應生產(chǎn)技術 例如彩色顯像管電子槍用膜片零件 僅從上面三個直徑為 0 57mm 小孔的孔徑 孔的不圓度 孔間距精度均小于 0 10mm 來看 足見其精度要求之高 日立公 司用 14 道沖壓工序 22 個工步的級進模加工出來 顯然該產(chǎn)品的精度是由模 具的精度來保證的 4 塑性成形的基礎理論已基本形成 沖壓成形工藝近年來有很多新的發(fā)展 在精密沖裁 精密成形 精密剪切 復合材料成形 超塑性成形 軟模成形以及電磁成形等方面取得很大的進展 沖壓件的成形精度 生產(chǎn)率越來越高 精密沖壓的范圍越來廣 由平板零件精 密沖裁拓寬到精密彎曲 精密拉深及立方體精密成形等 可加工的工件的厚度 也不斷提高 并可對高強度合金材料進行精密沖裁 計算機輔助工程在沖壓領域得到較好的應用 可進行應力 應變等的分析 排樣 毛坯的優(yōu)化設計及工藝過程的模擬與分析等 實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設計 此外 沖壓成形性能和成形極限的研究 沖壓件成形難度的判定以及成形 預報等技術的發(fā)展 均標志著沖壓成形已從原來的經(jīng)驗 實驗分析開始走上由 沖壓理論指導的科學聯(lián)系使沖壓成形趲計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路 2 開發(fā)和發(fā)展沖壓新理論 新工藝 具體表現(xiàn)在以下 8 個方面 1 集成化技術 現(xiàn)代模具設計制造系統(tǒng)不僅應強調(diào)信息的集成 更應強調(diào)技術 人和管理的 集成 在開發(fā)模具制造系統(tǒng)時強調(diào) 多集成 的概念 即信息集成 智能集成 串并行工作機制集成及人員集成 這更適合未來制造系統(tǒng)的需求 2 智能化技術 應用人工智能技術實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)的智能化 實現(xiàn)生產(chǎn)過程各個環(huán) 節(jié)的智能化 以及模具設備的智能化 也要實現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智 能的充分發(fā)揮 3 網(wǎng)絡技術的應用 網(wǎng)絡技術包括硬件和軟件的集成實現(xiàn) 各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議 信息通訊接口系統(tǒng)操作控制策略等 是實現(xiàn)跨國模具的成功例子 4 多學科多功能綜合產(chǎn)品設計技術 未來產(chǎn)品的開發(fā)設計不僅用網(wǎng)絡技術的應用為我國模具企業(yè)實現(xiàn)敏捷制造和 動態(tài)聯(lián)盟奠定了技術基礎 到機械科學的理論知識 還用到電磁學 光學 控 制理論等 甚至需考慮到經(jīng)濟 心理 環(huán)境 衛(wèi)生及社會等各方面的因素 產(chǎn) 品的開發(fā)要進行多目標 全性能的優(yōu)化設計 以求模具產(chǎn)品動態(tài)特性 效率 精度 使用壽命 可靠性 制造成本與制造周期的最佳組合 5 虛擬現(xiàn)實與多媒體技術的應用 虛擬現(xiàn)實 UR 是人造的計算機環(huán)境 人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺 并強調(diào)人的介入與操作 這項技術在 21 世紀整個制造中都將有廣泛的應用 可 以用于培訓 制造系統(tǒng)仿真 實現(xiàn)基于制造仿真的設計與制造 實現(xiàn)集成人的 設計等 美國已于 1999 年借助此項技術成功修復太空望遠鏡 而多媒體技術主 要是采用多種介質(zhì)來存儲 表達處理多種信息 融文學 語言 圖像于一體 給人一種真實感 6 反求技術的應用 常規(guī)的模具設計常以產(chǎn)品的已有設計信息為依據(jù) 這些設計信息通過工程圖 或者一些模型來表達 然后制定出加工工藝規(guī)劃 最終通過模具和設備制造出 產(chǎn)品 但是在許多情況下 一些產(chǎn)品并非來自設計概念 而是起源于另一些產(chǎn) 品或?qū)嵨?如果想要在只有產(chǎn)品原型或者實物模型而無產(chǎn)品圖樣的條件下 進 行模具的設計和制造以便制造出產(chǎn)品 那么首先要對實物進行測量 然后利用 測量數(shù)據(jù)進行實物的 CAD 幾何模型的重新構(gòu)造 這個過程就是反求工程 一旦 建立了 CAD 幾何模型 就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型進行后續(xù)的許多操作 例如 實物 CAD 模型的修改 零件的重新設計 有限元分析 誤差分析 數(shù)控 加工指令生成及模具的設計和制造等 7 快速成型制造技術 快速成型制造技術 RPM 的基本原理是層制造原理 它是一種能夠迅速制造出 產(chǎn)品原型的新技術 這項技術與零件的幾何復雜程度無關 具有復雜曲面形狀 的產(chǎn)品制造更能顯示其優(yōu)越性 這種技術不僅能夠迅速制造出產(chǎn)品原型 還可 以通過形狀復制 快速經(jīng)濟地制造出產(chǎn)品模具 從而避免了傳統(tǒng)制造的費時和 耗成本 因而它在模具制造中發(fā)揮著重要作用 8 全面質(zhì)量管理技術 全面質(zhì)量管理技術的核心思想是 企業(yè)的一切活動都圍繞著質(zhì)量進行 不僅 要求質(zhì)量管理部門進行質(zhì)量管理 還要求從企業(yè)最高決策者到一般員工均應參 加到質(zhì)量管理過程中 并且強調(diào)質(zhì)量控制活動應包括從市場調(diào)研 產(chǎn)品規(guī)劃 產(chǎn)品開發(fā) 制造 檢測到售后服務等產(chǎn)品生命周期 而隨著工業(yè)技術和科學技術的發(fā)展 產(chǎn)品對模具的要求越來越高 傳統(tǒng)的 模具設計與制造方法已不能適應工業(yè)產(chǎn)品快速更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求 因 此 發(fā)達國家從 20 世紀 50 年代就開始了模具 CAD CAM 的技術研究 而且 CAD CAM 技術最早在冷沖模的設計中應用 3 而 UG 是當前世界上最先進和緊 密集成的 面向制造行業(yè)的 CAD CAM CAE 高端軟件 也是目前國際 國內(nèi)應用 最為廣泛的大型 CAD CAM CAE 集成化軟件之一 作為一個集成的全面產(chǎn)品工程 解決方案 UG 軟件家族使得用戶能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義 UG 軟 件被當今許多世界領先地制造商用來從事概念設計 工業(yè)設計 詳細的機械設 計以及工程仿真和數(shù)字化制造等領域 UG 除了具有通用模塊之外 還提供各 種專用模塊如計算機輔助設計模塊 板金設計加工模塊 模具設計加工模塊 管路設計布局模塊等 它的領先技術始終位于先進制造技術領域的前沿 反映 了當前領域發(fā)展的最新成果 三 本課題研究內(nèi)容 材料 08 厚度 0 5mm 通過對錐形蓋進行工藝分析 零件的生產(chǎn)包括落料 拉深 切邊 沖孔等 工序 其總體工藝過程有以下幾種 方案一 先落料 然后拉深 再沖孔 最后切邊 采用單工序模生產(chǎn) 方案二 先落料拉深復合 后沖孔切邊復合 采用復合模生產(chǎn) 方案三 采用級進?;蚨喙の蛔詣訅毫C上生產(chǎn) 其中 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要四副單工序模 成本高而生產(chǎn)效率低 難以滿足大批量生產(chǎn)要求 方案二需要兩副復合模 結(jié)構(gòu)復雜 制造難度加大 成本高 但工件的相對位置精度及生產(chǎn)效率都較高 滿足大批量生產(chǎn)要求 工 件精度也能滿足要求 操作方便 方案三中的級進模比單工序模生產(chǎn)率高 減 少了模具和設備的數(shù)量 工件精度較高 便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化 對于特 別復雜或孔邊距較小的沖壓件 用簡單?;驈秃夏_制有困難時 可用級進模 逐步?jīng)_出 但級進模輪廓尺寸較大 制造較復雜 成本較高 一般適用于大批 量生產(chǎn)小型沖壓件 通過對上述三種方案的分析比較 該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳 然后再計算參數(shù)與確定毛坯尺寸 制定沖壓工藝過程 用 AutoCAD 軟件設 計并繪制模具結(jié)構(gòu)圖及其中的部分零件圖 四 本課題研究方案 通過對錐形蓋零件圖的初步工藝性分析 確定采用落料 沖孔 拉深 彎 曲等沖壓成形工藝 按照設計任務書的要求 為達到縮短生產(chǎn)周期 提高經(jīng)濟 效益的目的 將盡量采用復合模來完成操作 五 研究目標 主要特色及工作進度 目標 本課題主要是經(jīng)過分析錐形蓋確定具體的工藝流程 制定先落料拉 深復合 后沖孔切邊復合 采用復合模生產(chǎn)為最佳的工藝方案 并對其進行模 具設計 以達到縮短生產(chǎn)周期 降低模具成本 提高經(jīng)濟效益 以增強企業(yè)的 市場競爭力 主要特色 在設計中將以 AutoCAD 為輔助工具完成模具的圖形制作為 工作進度大致安排如下 2 月 20 日 3 月 27 日 查閱文獻 熟悉相關軟件使用 撰寫開題報告 2 月 27 日 3 月 05 日 翻譯外文資料 完成開題報告 3 月 05 日 3 月 14 日 錐形蓋沖壓工藝分析及沖壓工藝方案確定 3 月 14 日 3 月 20 日 計算工藝參數(shù) 3 月 20 日 4 月 03 日 沖模的結(jié)構(gòu)型式及其主要零部件結(jié)構(gòu)尺寸確定 4 月 04 日 5 月 11 日 沖模的總裝圖設計 5 月 11 日 5 月 24 日 沖模的主要零件的工作圖設計 5 月 25 日 6 月 02 日 準備答辯 六 參考文獻 1 郝濱海 沖壓模具簡明設計手冊 S 北京 化學工業(yè)出版社 2004 11 2 王嘉 冷沖模設計與制造實例 C 北京 機械工業(yè)出版社 2009 7 3 翁其金 冷沖壓技術 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 11 4 翁其金 徐新成 沖壓工藝及沖模設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 7 5 王伯平 互換性與測量技術基礎 S 北京 機械工業(yè)出版社 2004 4 6 沖模設計手冊編寫組 沖模設計手冊 S 北京 機械工業(yè)出版社 2000 7 王孝培 實用沖壓技術手冊 S 北京 機械工業(yè)出版社 2001 3 8 周大雋 沖模結(jié)構(gòu)設計要領與規(guī)范 M 北京 機械工業(yè)出版社 2006