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浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 1班 級 機械與自動控制學院 09 機械類（4）班 姓 名 趙天星 課題名稱 汽車剎車片模具設計 開題報告（包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題、總體研究思路與可行性分析，預 期研究成果、研究工作計劃等內(nèi)容，非藝術類不少于 3000 字） 目 錄 1 選題的背景與意義 1.1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.2 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢 1.1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀 1.1.4 技術的發(fā)展方向 2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題 2.1 基本內(nèi)容 2.2 擬解決的主要問題 3 總體研究思路及預期研究成果 3.1 總體研究思路 3.2 可行性分析 3.3 預期研究成果 4 研究工作計劃 參考文獻 （開題報告全文附后） 成績： （從選題、任務工作量、質量預期、可行性等 幾個方面）  系 主 任 審 答 意 辯 見  答辯組長簽名： 核 意 見  簽名： 年 月 日 年 月 日 汽車剎車片模具設計 趙天星 機械與自動控制學院 09 機械類（4）班 B09300426 1 選題的背景與意義 汽車剎車片是汽車制動的一個重要零件，對汽車的安全性能和質量都有重要 影響，通過對生產(chǎn)實際中鈑金件零部件的設計，可以掌握工程設計的一般程序規(guī) 范和方法，培養(yǎng)綜合分析和解決專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，對于 了解掌握沖壓成形技術和設計制造沖壓模具有很大的幫助。 目前隨著汽車模具行業(yè)的快速發(fā)展，沖壓成形技術不斷應用于汽車覆蓋件、 汽車側圍等方面，同時也被廣泛應用于能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè) [1] 要方法，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率 高和成本低等顯著特點。所以熟練掌握沖壓成形技術對于個人以后發(fā)展和從事機 械制造業(yè)至關重要，為以后順利的走向工作崗位做準備。 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1 沖壓成形技術介紹 沖壓，是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生 分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具，是在冷沖 2和日常生活的生產(chǎn)之中。采用模具生產(chǎn)毛坯或產(chǎn)品零件，是材料成型的一種重 壓加工中，將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備， 稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。一般冷沖壓的基本工序分為兩大類分離工序：沖 壓工件與板料沿要求的輪廓線相互分離。如切斷、中裁、切舌、切邊、剖切、整 修、精中。成形工序毛坯在不被壞的條件下發(fā)生塑性變形，獲得防需形狀，尺寸 和精度的 30T 方法。如彎曲、卷邊、拉彎、扭彎、拉深、變薄拉深、翻邊、翻孔、 卷緣、脹形、起伏、擴口、縮口、縮徑、旋壓、校平整形，冷擠壓、冷鐓、壓花。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量 生產(chǎn)成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批 量沖壓生產(chǎn)就難以進行,沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工 藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能 得出沖壓件。 1.1.2 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢 沖壓工藝是一種成形加工方法，通常依靠外在壓力和模具對相關的板料施加 力，使其板料發(fā)生分離或塑性變形，從而實現(xiàn)所需形狀和尺寸的沖壓件的有效獲 取。與其他的機械、塑性等加工方法比較而言，沖壓加工工藝在其技術上和經(jīng)濟 上具備了諸多的獨特優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。 1)沖壓加工工藝的操作便利，易于實現(xiàn)工藝的機械自動化。由于沖壓加工工藝 的實現(xiàn)是通過沖壓模具、沖壓設備而完成的，而普通壓力機每分鐘的行程量可達 到幾十次，若是高速的壓力機每分鐘的行程量則可為上百至千次，并且壓力機的 每次行程都有可能獲取一個沖件，從而使其加工工藝的生產(chǎn)效率得到了大大的提 高。 2)沖壓工藝的質量穩(wěn)定，具有良好的互換性。這是因為在進行沖壓加工時，沖 壓模具使其沖壓件的形狀尺寸的精度得到了良好的保證，沖壓件的表面質量通常 都會受到較好的保護，再加之所使用的沖壓模具的使用壽命較長，從而使得同一 沖壓模具制成的沖壓件具有一模一樣的特點。 3)小到秒表大到汽車覆蓋，沖壓加工工藝可加工出形狀復雜、尺寸跨度大的零 件，再加上板料在沖壓加工工藝過程中的冷變形硬化效應，使其所得沖壓件的剛 強度較高。 4)沖壓加工工藝是一種省料、節(jié)能的加工方法，在其沖壓加工過程中幾乎沒有 碎料的產(chǎn)生，使得材料的利用率較高，并且在此過程中無需外來其他的加熱設備， 3 因而所得沖壓件的成本也較低。 由于沖壓加工工藝中所用的模具具有一定的專業(yè)性，沖壓模具是一種制造精 度、技術要求都較高的技術密集型產(chǎn)品，而加工成形一個復雜零件時所需要的模 具也較多，因此， 沖壓工藝的優(yōu)越性只有在沖壓件大量生產(chǎn)的情況下也會得到 充分的體現(xiàn)，其所獲取的經(jīng)濟效益也會隨之體現(xiàn)的更為突出。 1.1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識 到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基 礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標 志。 模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影 響沖壓件成本和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了 新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小 批量生產(chǎn))、復合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可 減少沖壓生產(chǎn)；隹備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓 技術合理地應用于小批量多品種生產(chǎn)。模具制造技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品 “交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。為滿足這一要求， 模具制造沖壓成型技術的發(fā)展趨勢 21 世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)展， 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格 低”的要求服務。沖壓成型技術將更加科學化、數(shù)字化、可控化。注重產(chǎn)品制造 全過程，最大程度的實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化，優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成型環(huán)節(jié)向 產(chǎn)品制造全過程及生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展，汽車模具行業(yè)的發(fā)展，沖壓成型工藝 在汽車覆蓋件、側圍等方面應用越來越多。隨著模具 CAD/CAM 技術的不斷發(fā)展， 作為改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，模具 CAD/CAM 技術將會越來越多的應用 于沖壓成型工藝。 1.1.4 技術的發(fā)展方向 沖壓模具數(shù)字化設計制造技術 沖壓模具數(shù)字化設計制造技術是國際公認的提高模具整體水平的有效手段。該 技術包括模具優(yōu)化設計與CAD／CAM／CAE一體化技術，尤其是三維技術和計算機 4 仿真模擬分析技術、模具模塊化、集成化、協(xié)同化設計技術；模具企業(yè)ERP、PDM、 PLM 、MES等信息化管理技術；快速成型與快速制模技術：虛擬網(wǎng)絡技術及公共 服務平臺的建立等。 沖壓模具大型化和精密化制造技術沖壓模具大型化和精密化一直是模具的重 要發(fā)展趨勢。該技術包括汽車大型覆蓋件模具生產(chǎn)技術；汽車零部件大型多工位 級進模生產(chǎn)技術；高強度板及不等厚焊接板冷沖模生產(chǎn)技術；高強度板熱壓成形 及模具生產(chǎn)技術；厚板精沖模具生產(chǎn)技術等。 沖壓模具標準件制造技術模具標準件是模具的重要組成部分，是模具基礎。模 具標準化程度和應用水平是衡量模具工業(yè)水平的重要標志。該技術包括：球鎖式 快換凸模及固定板、固體潤滑導板和導套、斜楔機構及其零部件，氨氣主彈簧等 技術含量高、結構先進、性能優(yōu)異、質量上乘、更換便捷的具有個性化的產(chǎn)品。 2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題 2.1 基本內(nèi)容 本次畢業(yè)設計中主要完成的內(nèi)容包括： 1）汽車剎車片成形方案設計； 分析汽車剎車片的結構特點、尺寸精度，利用 CAD 和 Pro/E 繪制二維圖、三 維圖，最終確定汽車剎車片的工藝成型方案。 2）模具結構設計； 根據(jù)汽車剎車片的工藝方案，結合汽車剎車片的公差等級、制作模具的成本、 精度要求和生產(chǎn)效率等因素，確定模具總體結構形式，完成模具的結構設計。 3）零件設計和相關計算； 2.2 擬解決的主要問題 1) 汽車剎車片尺寸結構的解決分析 2)汽車剎車片模具的設計 3)該模具的制作剎車片工藝過程過程 2.3 解決方案 1）根據(jù)已知的剎車片背板的圖紙，仔細研究剎車片的工作原理，配合公差尺寸 等，設計出相對應的剎車片，確定相應的尺寸和公差標準。 5 2）畫出摩擦片的三維圖并加以修正。 3）根據(jù)所確定的剎車片模具的尺寸。 4）確定模具所用的材料為常用的模具鋼，使用的模具為壓制模。 5）設計出剎車片模具的三維圖。 6）對所設計的模具進行強度和壽命校核與計算。 3 總體研究思路及預期研究成果 本畢業(yè)設計擬采用理論分析與三維建模與仿真實驗的方法，在前人的基礎 上，通過三維 Pro/E 環(huán)境完成汽車剎車片的三維成型，并對其進行初步的沖壓模 具設計。 3.1 總體研究思路 3.1.1 成形方法的選用 根基零件的結構特點和設計要求，選擇使用沖壓模，考慮到人工成本、生產(chǎn)效 率等因素，可以選用壓制模。 3.1.2 設計的思路及步驟 1)設計沖壓件。拉深毛坯展開計算：為了減少鈑金件變形程度及方便定位， 應根據(jù)汽車剎車片的形狀及尺寸，選用與汽車剎車片毛坯展開后相同的尺寸，其 具體數(shù)據(jù)可通過軟件計算得到。 2)確定毛坯形狀及兩孔尺寸距離。毛坯形狀及尺寸對沖壓件的充填性能和模 具壽命影響很大。根據(jù)汽車剎車片的形狀特點，計算孔間距離和汽車剎車片的外 形尺寸。 3)驗算許可變形程度。沖壓變形時，必須要進行材料的許可變形程度，否則， 將得到破碎外形的制件。同時，根據(jù)汽車剎車片外形對板材的沖壓次數(shù)進行預算。 4)計算沖壓變形力。沖壓的變形力是設計模具的基礎，選擇設備的依據(jù)，并 可借以衡量擠壓變形的難易程度，分別對所許拉深力和沖裁力以及相關的其它力 進行計算。在考慮應變力的情況下，同時要考慮半成品件的回彈變形，因此要對 沖壓變形力進行綜合考慮。 5)模具結構設計。根據(jù)汽車剎車片的形狀、尺寸及加工工藝的要求，設計出 完成其相關功能的模具結構。根據(jù)以上選用的成型方法，要設計級進模具結構來 完成其主要功能，這需要借助軟件對其模具進行實體造型。 6 6)對設計出來的模具的經(jīng)濟和使用性進行分析探討，考慮其可否用于工業(yè)生 產(chǎn)。 3.2 可行性分析 汽車剎車片是 汽車制動中的一個重要零件，對汽車安全性、質量都有重要 影響，是使用沖壓模具加工生產(chǎn)出的一種零件。經(jīng)過國內(nèi)外的研究與發(fā)展，沖壓 成形技術取得很大的進展且日漸成熟，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、 航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在前人研究工作基礎上，本設計論 文進行汽車剎車片模具設計，在基本原理上是可行的。 指導老師曾教學我們沖壓成形工藝，并在沖壓成形技術相關研究方面具有很 多成功的經(jīng)驗，本設計的研究方法思路經(jīng)過深思熟慮，切實可行，能夠確保畢業(yè) 設計的順利完成并取得預期的研究成果。 3.3 預期研究成果 設計出汽車剎車片的沖壓模具，完成三維建模。通過 pro/E 鈑金件設計分析， 保證設計能較好的滿足設計要求。 4 研究工作計劃 參考文獻 7 [1] 牟紅霞．模具材料的發(fā)展與動向現(xiàn)代制造技術與裝備，2006，4：83—84 [2]劉全坤，王成勇，劉傳經(jīng)．模具技術的現(xiàn)狀與未來發(fā)展重點模具工業(yè)，2011，37(5) 1—4 [3]馬超，淺談我國沖壓模具的發(fā)展趨勢，2012,35； [4]孔炎，梁辰，趙蒙，聶愛琴.汽車端蓋零件的沖壓模具設計，文章編號：1674—6457(2012)06 —0129—03 [5] 洪慎章，曾振鵬．密封蓋落料拉伸沖孔切邊復合模設計[J]．模具工業(yè)，2OOl(11)：23 —26． [6] 郝濱海．沖壓模具簡明設計手冊(第 2 版)[M]．北京：化學工業(yè)出社，2009：19—44， 165—182． [7] 朱家誠．機械設計課程設計[M]．合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2005：250—251． [8] 周淑容．沖裁間隙對沖裁件質量的影響及其選擇方法[J]．科技信息，2009(12)：22— 25． [9]崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術[M].機械工業(yè)出版社，2003. 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