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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題目 某軸蓋零件復(fù)合模設(shè)計(jì)
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 078105124
學(xué) 生 姓 名 熊堃
指 導(dǎo) 教 師 吳暉
填 表 日 期 2011 年 4 月 1 日
一、選題的依據(jù)及意義：
模具制造在機(jī)電產(chǎn)品制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛，而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在制造行業(yè)中占有重要的地位。
改革開(kāi)放以來(lái)，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和合資經(jīng)營(yíng)，我國(guó)的模具制造技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，少數(shù)單位在沖模技術(shù)領(lǐng)域采用了CAD,CAM,CAE技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)，顯著地縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期，提高了模具質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了模具工作零件的互換。
雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)張，模具制造技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，模具成形技術(shù)及模具設(shè)計(jì)與制造已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。因此社會(huì)上迫切需要各種模具設(shè)計(jì)師、模具技師等技術(shù)人才，未來(lái)的中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展空間是巨大的。
模具制造在現(xiàn)在制造業(yè)中所產(chǎn)生意義是重大的，它作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展方向，在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重大作用。通過(guò)模具進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點(diǎn)，因而在汽車、機(jī)械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航天等領(lǐng)域的產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用，而且由于模具制造有以下的優(yōu)點(diǎn)：
1模具制造所用的原材料多是表面質(zhì)量奧得板料或帶料，沖件的尺寸由沖模來(lái)保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好。
2模具加工不像切削加工那樣大量切除金屬，因而節(jié)省能源，節(jié)省原材料。
3模具沖壓生產(chǎn)便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)便，對(duì)工人的技術(shù)等級(jí)要求也不高。普通壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件沖壓件，而高速?zèng)_床每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至上千件沖壓件。
4可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的薄壁、質(zhì)量輕、剛度好、表面質(zhì)量高、形狀復(fù)雜的零件，小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等。
所以它不僅得到了人們普遍的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，模具設(shè)計(jì)制造水平的高低，關(guān)系現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，關(guān)系到經(jīng)濟(jì)建設(shè)的速度。
因?yàn)槟＞咧圃鞂?duì)制造業(yè)的重大作用，激勵(lì)我趁此畢業(yè)設(shè)計(jì)的良機(jī)，選擇此課題，希望能夠掌握各種模具制造方法的基本原理和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)、制造模具時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，學(xué)習(xí)如何充分考慮它們的特點(diǎn)，選用最佳的工藝方案；掌握各種制造方法對(duì)模具結(jié)構(gòu)的要求，具有分析模具結(jié)構(gòu)工藝性的能力，能夠設(shè)計(jì)出工藝性能良好的模具結(jié)構(gòu)；了解國(guó)內(nèi)先進(jìn)的模具制造技術(shù)，盡量采用新工藝、新技術(shù)。并且鞏固和加深已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，提高自己的綜合分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一國(guó)產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志和發(fā)展程度的標(biāo)志之一。
目前，我國(guó)的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度、復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開(kāi)始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，高速加工、復(fù)合加工等先進(jìn)的加工技術(shù)也得到進(jìn)一步推廣；快速原型進(jìn)展很快；模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也有一定提高。
但是，由于我國(guó)的模具行業(yè)起步較晚，與國(guó)外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在： 產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對(duì)模具的需求越來(lái)越大。無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量都無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，只達(dá)到70％左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。另外，設(shè)計(jì)和制造工藝水平還不能完全適應(yīng)發(fā)展的需要。
企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理：我國(guó)很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠的模具分廠或車間內(nèi)，模具的商品化程度低，而國(guó)外70％以上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益俱佳。
產(chǎn)品水平：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項(xiàng)指標(biāo)與國(guó)外相比的差距都十分明顯。
此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對(duì)落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開(kāi)發(fā)能力還急需加強(qiáng)。
針對(duì)不足和模具市場(chǎng)巨大的潛力，國(guó)家制定了模具行業(yè)的“十五”發(fā)展規(guī)劃。一方面要繼續(xù)推廣新技術(shù)的應(yīng)用，提高大型、精密、復(fù)雜模具的制造水平；另一方面要針對(duì)不同模具市場(chǎng)的需求，有針對(duì)性的發(fā)展。希望在模具企業(yè)的整體實(shí)力有進(jìn)一步提升，重點(diǎn)、骨干企業(yè)可以達(dá)到50%。2003年是“十五”關(guān)鍵的一年，如果做不到60%任務(wù)的完成，那么計(jì)劃就會(huì)失敗，而模具失敗了，對(duì)整個(gè)工業(yè)都會(huì)有影響。
近年來(lái)，外企進(jìn)入中國(guó)加劇了競(jìng)爭(zhēng)，也出現(xiàn)一些價(jià)格方面的惡性競(jìng)爭(zhēng)。為了避免因?yàn)闀簳r(shí)的利益而損失長(zhǎng)遠(yuǎn)和整體的發(fā)展，未來(lái)一年中，行業(yè)協(xié)會(huì)也將加強(qiáng)模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價(jià)格水平。同時(shí)，研究國(guó)際模具價(jià)格水平，以對(duì)行業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和信息溝通。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
二、未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：
研究?jī)?nèi)容：
1. 熟悉沖壓模具的工作原理以及了解沖壓模具的發(fā)展方向；
2. 完成工藝參數(shù)的計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作。模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析；
3. 完成軸蓋裝配圖的設(shè)計(jì)和所有非標(biāo)零件圖設(shè)計(jì)，并編寫說(shuō)明書(shū)。
設(shè)計(jì)方案：
1.工藝分析
由工件圖看，該工件需要內(nèi)外緣同時(shí)翻邊，翻邊高度為4mm，由計(jì)算可知最大翻邊高度為Hmax=5.93mm,由此可知設(shè)計(jì)翻邊時(shí)可一次翻邊完成，無(wú)需拉深。由于產(chǎn)品批量較大，不宜采用單一工序生產(chǎn)，且不易保證內(nèi)外緣的同心度。而用級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜。采用復(fù)合?？梢淮瓮瓿陕淞?、沖孔、內(nèi)外緣翻邊。
因?yàn)樵摴ぜ禽S對(duì)稱件，材料厚度僅為1.0mm，沖裁性能較好。為了減少工序數(shù)經(jīng)對(duì)該工件進(jìn)行詳細(xì)分析，并查閱有關(guān)資料后，可采用復(fù)合模一次壓制成形。該工藝特點(diǎn)是首先進(jìn)行落料，再?zèng)_孔，最后翻邊成形 。采用這種方法加工的工件外觀乎整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量較高，而且大大提高了生產(chǎn)效率。所以經(jīng)分析，決定設(shè)計(jì)復(fù)合摸來(lái)完成此工件的加工
2.工藝參數(shù)的計(jì)算及方案的確定
計(jì)算翻邊前是否需要進(jìn)行拉深，這要核算翻邊的變形程度，由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)查的極限翻邊系數(shù)：Kmin=0.62,則可只允許的最大翻邊高度Hmax為：
式中 Hmax—最大翻邊高度
D—翻邊直徑
r—圓角半徑
t—材料厚度
則
=5.93mm
零件豎直高度H=4mm
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