ZL50裝載機總體及工作裝置設計
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03 級畢業(yè)論文開題報告
材料與機械工程系 材料成型及控制工程專業(yè)
畢業(yè)論文題目 防塵蓋沖壓模具設計
論文題目：防塵蓋沖壓模具設計
一、選題的依據(jù)及課題的意義
模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時，也直接為高新技術產(chǎn)業(yè)服務。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術、計算機網(wǎng)絡技術、激光技術、逆向工程和并行工程、快速成型技術及敏捷制造技術、高速加工及超精加工技術等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分?，F(xiàn)代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。
目前我國不僅在汽車制造，而且在航空航天、家電、輕工等涉及沖壓模具的大量企業(yè)和生產(chǎn)廠家中，模具設計仍然靠手工式或半手工式（計算機繪圖）操作，設計憑經(jīng)驗。其設計思想、設計手段仍然停留在較落后的水平上，致使大量的關鍵性模具特別是轎車外覆蓋件模具不得不花費大量外匯，依靠國外來設計、分析和加工，這與我國汽車工業(yè)的發(fā)展極不相適應。模具工業(yè)技術水平制約著汽車工業(yè)乃至整個機械加工業(yè)的發(fā)展。
多工位級進模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，精度要求壽命要求極高，主要為電子工業(yè)、汽車、儀器儀表、電機電器等配套。這兩種模具，國內(nèi)已有相當基礎，并已引進了國外技術及設備，個別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達到世界水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，供應總量不足，進口很多。
作為一個即將畢業(yè)的模具專業(yè)學生來說，４年專業(yè)知識的學習，為以后從事模具設計打下很好的基礎，同時在校時了解模具行業(yè)的發(fā)展方向也是很有必要的,它有助于我們把握自己的學習方向，不斷提高自己的專業(yè)素養(yǎng)。
二、研究概況及發(fā)展趨勢綜述
2.1 國內(nèi)外模具工業(yè)與技術發(fā)展概況
近幾年來，我國模具技術有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有２萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進口模具18.13億 美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。在２萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬產(chǎn)值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀，大型、精密、復雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。大型復雜沖模以汽車覆蓋件具為代表，我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模、覆蓋面大增，已從電機、電鐵芯片模具，擴大到接插件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具CAD/CAM/CAE技術相當廣泛地得到應用，并開發(fā)出了自主版權的模具CAD/CAE軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機床品種增多，水平明顯提高?？焖俳?jīng)濟制模技術得到了進一步發(fā)展，尤其這一領域的高新技術快速原型制造技術(RPM)進展很快，國內(nèi)有多家已自行開發(fā)出達到國際水平的相關設備。模具標準件應用更加廣泛，品種有所擴展。模具材料方面，由于對模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應用有較大進展。正由于模具行業(yè)的技術進步，模具水平得以提高 ，模具國產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來進口模具不斷增長的勢頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長。近年來， 模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
2004年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個特點，一是各地政府對模具工業(yè)的發(fā)展進一步關注。許多地方政府進一步認識到模具工業(yè)對發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強了模具工業(yè)園區(qū)的建設。已有的園區(qū)進一步擴大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設，如重慶、大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動地區(qū)模具及相關產(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)就有40多家模具企業(yè)。
二是外資及社會投資模具產(chǎn)業(yè)增長顯著。許多地方加強了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進一步增加，如蘇州昆山模具園區(qū)，60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國招商。而有些地區(qū)高科技園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)有40多家模具企業(yè)。由于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動，社會投資模具產(chǎn)業(yè)有所加強，如五糧液集團投資5億元建立汽車模具生產(chǎn)廠，比亞迪公司投資2億元建立了北京汽車模具公司，等等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產(chǎn)值已占全國總量的70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)較為集中的省份是廣東和浙江。我國模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等有差距。
落后和差距主要表現(xiàn)在下列幾方面：
（1）總量供不應求、產(chǎn)品結構不夠合理。其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率嚴重不足，大量進口。國內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例不足30%，國外在50%以上。
（2）企業(yè)組織結構都不夠合理。我國模具生產(chǎn)廠點中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達60%左右，國外70%以上是商品模具；專業(yè)模具廠也大多數(shù)是：“大而全”、“小而全”的組織形式，國外模具企業(yè)是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
（3）工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低，技術結構、模具產(chǎn)品水平比國際水平低許多。而模具生產(chǎn)周期卻要比國際水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在對后續(xù)使用模具制造制件的工藝（如沖壓工藝）理解上，在模具設計上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上等?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術密集型、資金密集型的產(chǎn)業(yè)，由于模具行業(yè)是微利行業(yè)，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少，至使科技進步的步伐跟不上模具市場的需要。雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進了不少國外先進設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面原因，引進設備不配套、設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低，開發(fā)能力較差，科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少。不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場經(jīng)濟中常處于被動地位。
（4）技術人才嚴重不足，經(jīng)濟效益欠佳。隨著時代的進步和技術的發(fā)展，能掌握和運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計異常短缺，高級鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平也較低，我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。我國模具企業(yè)大都微利，缺乏后勁。
（5）與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。技術落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。信息化、數(shù)字化管理在模具企業(yè)應用現(xiàn)在剛剛開始。
（6）專業(yè)化、標準化、商品化的程度低，協(xié)作差。
由于長期以來受"大而全""小而全"影響，模具專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務。與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低， 模具標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。
20年來我國模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAM/CAPP也在積極推廣。如今我國生產(chǎn)的模具精度已達到微米級，與20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產(chǎn)周期縮短了約3/4，模具的標準件使用覆蓋率從幾乎是零，達到45%左右。
20年來我國模具人才的培養(yǎng)也上了一個很大的臺階。20年前我國大專院校都沒有設立模具專業(yè)的，而如今，已有六、七十所大專院校設立了模具專業(yè)。中國模協(xié)在全國建有38個模具人才培訓基地，CIMATRON也是中國模協(xié)的人才培訓基地之一，自然肩負著軟件的推廣、軟件的二次開發(fā)及人才培訓工作。
2.2 模具技術的發(fā)展趨勢
目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進?！笆晃濉逼陂g，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高，而且行業(yè)結構、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術進步的方面也會取得較大發(fā)展。
模具技術集合了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網(wǎng)絡等諸多學科，是一個綜合性多學科的系統(tǒng)工程。模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復雜及更經(jīng)濟的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術有：
(1)建立在CAD/CAE平臺上的先進模具設計技術，提高模具設計的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標準化水平。
(2)建立在CAM/CAPP基礎上的先進模具加工技術與先進制造技術相結合，提高模具加工的自動化水平與生產(chǎn)效率。
(3)模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術。例如PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、ERP（企業(yè)資源管理）、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及INTERMET平臺等信息網(wǎng)絡技術的應用、推廣及發(fā)展。
(4)原材料在模具中成形的仿真技術。
(5)提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟模具制造技術。
(6)先進制造技術的應用。例如熱流道技術、氣輔技術、虛擬技術、納米技術、高速掃描技術、逆向工程、并行工程等技術在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應用。
(7)高速、高精、復合模具加工技術的研究與應用。例如超精沖壓模具制造技術、精密塑料和壓鑄模具制造技術等。
(8)先進的模具加工和專有設備的研究與開發(fā)。
(9)模具及模具標準件、重要輔件的標準化技術。
(10)模具及其制品的檢測技術。
(11)優(yōu)質(zhì)、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應用。
(12)模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術。
三、研究內(nèi)容及實驗方案
3.1 研究的主要內(nèi)容
3.1.1復合模設計流程
該工件為生活中典型的運用沖壓技術加工成形的日用品，運用到典型的沖壓工序落料沖孔、兩次拉深對其加工，雖然工序簡單，如果運用級進模存在定位難的問題，故選用一套沖孔拉深模，一套整形模具對其加工，雖然設計難度降低了，但設計任務加大。三個典型的工序?qū)τ谖覀兞私鉀_壓模具設計的步驟和要點起了重要作用，為以后我們的工作奠定了基礎，也能很好的提高了我們設計的實戰(zhàn)水平。
3.1.2復合模的構成
根據(jù)復合模的功能，其基本構成要素可分為工作單元、卸料單元、導向單元、定位單元、安裝單元和堅固單元等。具體如下：
工作單元：凸模、凹模、凸凹模
卸料單元：卸料板、卸料螺釘、卸料彈簧
導向單元：模架、導柱、導套、導板
定位單元：導料板、側刃、擋料銷、側壓、導正銷
安裝單元：模座、模柄
堅固單元：固定板、螺釘、圓柱銷
3.2 實驗方案
產(chǎn)品為防塵蓋，結構較簡單，材料為10鋼。該零件使用廣，需求量大。本文設計結合所學的書本知識和他人有關實際產(chǎn)品設計經(jīng)驗, 設計出一套落料拉深沖孔的復合模還有一副整形圓角的整形模具。首先對零件的工藝性進行分析，設計出幾套方案，在比較分析這幾套方案的基礎上擬定一套最佳可行的方案，根據(jù)工藝方案及零件的形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件等設計出合理的排樣圖，選定沖模類型及結構型式。然后進行必要的計算，（包括模具的尺寸強度計算；壓力中心；定位、彈性元件的選用和核算等），設計模具總圖、設計模具工作部分（凸、凹模等）及非標準零件的零件圖，根據(jù)國內(nèi)機械行業(yè)現(xiàn)況選用壓力設備，最后繪制裝配圖及零件圖。
四、目標、主要特色及工作進度
本課題的設計著重考慮研究了在復合模成形零件過程中的送料、導料、精確定位以及出件問題，在設計過程中始終做到從整體出發(fā)，綜合考慮各個工序以及工位的安排是否有利于送料和精確定位；是否凸、凹模強度能夠保證加工的順利進行；是否有利于提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動成本、以及操作的安全性問題等等。并且比較合理的解決了這些問題，設計出的模具符合生產(chǎn)實際的要求。
本課題設計的主要特色：
設計出來的模具能保證保證有正確的板料定位和沖壓順序動作、送料和取件方便；模具結構緊湊；裝配關系準確。實際出的模具零件圖尺寸齊全、加工要求和材料選擇合理。
工作進度安排：
1．查閱相關資料，學習并熟悉設計中所需的軟件。 3.21～4.05
2．翻譯外文資料，完成開題報告。 4.06～4.16
3．選定設計方案，完成必須的計算 。 4.17～5.07
4．繪制模具總裝配圖與零件圖。 5.08～6.01
5．整理相關資料，撰寫畢業(yè)論文，打印并裝訂 。 6.02～6.15
五、主要參考文獻（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出）
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