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畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 開題報(bào)告 題目 某型錐形蓋沖壓工藝及其模具設(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) 078105106 學(xué) 生 姓 名 桂瑤堃 指 導(dǎo) 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(xué)生所學(xué)專業(yè)及教學(xué)大綱要求 結(jié)合相關(guān)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要及設(shè)計(jì)模 式 促使學(xué)生將所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)知識(shí)具體應(yīng)用到實(shí)踐中 培養(yǎng)其理論 聯(lián)系實(shí)際的能力 本課題是學(xué)習(xí)模具設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容 專業(yè)主干內(nèi)容 在學(xué)習(xí)應(yīng)用模具設(shè)計(jì) 中 占有重要地位 模具設(shè)計(jì)的學(xué)生的核心能力主要分為沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 等能力 而本課題主要學(xué)習(xí)沖壓模具的設(shè)計(jì)能力 在模具技術(shù)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(duì)給定零件錐形蓋進(jìn)行落料 沖孔 翻邊 成形復(fù)合沖壓模設(shè)計(jì) 通過對(duì)零件進(jìn)行詳細(xì)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(dǎo)尺 擋料銷 導(dǎo)正銷等 通過該課題能夠讓學(xué)生掌握 中等復(fù)雜程度零件沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的一般方法 對(duì)零件沖壓工藝方案的制 定 工藝計(jì)算及模具設(shè)計(jì)有了更深層次的認(rèn)識(shí) 并學(xué)會(huì)對(duì)模具設(shè)計(jì)資料的檢索 與整合以及對(duì)已有資料的充分合理的使用 該實(shí)踐性課題是對(duì)學(xué)生理論學(xué)習(xí)水 平的實(shí)踐和檢驗(yàn) 可對(duì)以后從事類似的工作有一定的指導(dǎo)性與實(shí)踐性意義 二 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 含文獻(xiàn)綜述 沖壓技術(shù)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(jī)械 自動(dòng) 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(biāo)志是機(jī)械化 如今的沖壓加工已有很大程度的自動(dòng)化 并已開始 向無人化水平發(fā)展 目前 國(guó)外沖壓生產(chǎn)的水平及發(fā)展趨勢(shì)如下 1 沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化 無人化 精密化 1 自動(dòng)化 a 單機(jī)自動(dòng) 比如日本 AIDA 公司的高速?zèng)_床 每分鐘可以進(jìn)行一千多次的沖裁 b 多機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)線 比如生產(chǎn)汽車門板零件 由 5 臺(tái)大噸位沖床組合 從板料 自動(dòng)送進(jìn)到各道工序的加工到最后產(chǎn)品檢驗(yàn) 全由計(jì)算機(jī)控制 c 沖壓自動(dòng)線 不僅有小型薄帶料零件的沖壓自動(dòng)線 而且有大型厚板料零件 的沖壓自動(dòng)線 有的工廠安裝厚板零件自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線 板料從開卷 反垂 送進(jìn) 沖壓到卷走廢料 取出工件全部自動(dòng)化 d 小型沖壓系統(tǒng) 沖壓設(shè)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(jī) 可以直列式放置 10 副模具 并改機(jī)械傳動(dòng)為液壓驅(qū)動(dòng)的 帶料連續(xù)沖壓設(shè)備 就是一個(gè)典型的例子 2 無人化 a 沖壓柔性加工系統(tǒng) 美國(guó) 德國(guó) 英國(guó) 日本等發(fā)達(dá)國(guó)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(shè)備實(shí)行自動(dòng)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(duì)其研制進(jìn)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(jì)前期才會(huì)開始普遍起來 3 精密化 精密化是針對(duì)沖壓產(chǎn)品特別是小型零件精密化要求而發(fā)展的相應(yīng)生產(chǎn)技術(shù) 例如彩色顯像管電子槍用膜片零件 僅從上面三個(gè)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(gè)工步的級(jí)進(jìn)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(chǔ)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(fù)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(jìn)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(duì)高強(qiáng)度合金材料進(jìn)行精密沖裁 計(jì)算機(jī)輔助工程在沖壓領(lǐng)域得到較好的應(yīng)用 可進(jìn)行應(yīng)力 應(yīng)變等的分析 排樣 毛坯的優(yōu)化設(shè)計(jì)及工藝過程的模擬與分析等 實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計(jì) 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(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展 均標(biāo)志著沖壓成形已從原來的經(jīng)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)分析開始走上由 沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)聯(lián)系使沖壓成形趲計(jì)算機(jī)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(gè)方面 1 集成化技術(shù) 現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成 更應(yīng)強(qiáng)調(diào)技術(shù) 人和管理的 集成 在開發(fā)模具制造系統(tǒng)時(shí)強(qiáng)調(diào) 多集成 的概念 即信息集成 智能集成 串并行工作機(jī)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(shù) 應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)的智能化 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程各個(gè)環(huán) 節(jié)的智能化 以及模具設(shè)備的智能化 也要實(shí)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(luò)技術(shù)的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件和軟件的集成實(shí)現(xiàn) 各種通訊協(xié)議及制造自動(dòng)化協(xié)議 信息通訊接口系統(tǒng)操作控制策略等 是實(shí)現(xiàn)跨國(guó)模具的成功例子 4 多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù) 未來產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)不僅用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為我國(guó)模具企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷制造和 動(dòng)態(tài)聯(lián)盟奠定了技術(shù)基礎(chǔ) 到機(jī)械科學(xué)的理論知識(shí) 還用到電磁學(xué) 光學(xué) 控 制理論等 甚至需考慮到經(jīng)濟(jì) 心理 環(huán)境 衛(wèi)生及社會(huì)等各方面的因素 產(chǎn) 品的開發(fā)要進(jìn)行多目標(biāo) 全性能的優(yōu)化設(shè)計(jì) 以求模具產(chǎn)品動(dòng)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(shí)與多媒體技術(shù)的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí) UR 是人造的計(jì)算機(jī)環(huán)境 人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺 并強(qiáng)調(diào)人的介入與操作 這項(xiàng)技術(shù)在 21 世紀(jì)整個(gè)制造中都將有廣泛的應(yīng)用 可 以用于培訓(xùn) 制造系統(tǒng)仿真 實(shí)現(xiàn)基于制造仿真的設(shè)計(jì)與制造 實(shí)現(xiàn)集成人的 設(shè)計(jì)等 美國(guó)已于 1999 年借助此項(xiàng)技術(shù)成功修復(fù)太空望遠(yuǎn)鏡 而多媒體技術(shù)主 要是采用多種介質(zhì)來存儲(chǔ) 表達(dá)處理多種信息 融文學(xué) 語(yǔ)言 圖像于一體 給人一種真實(shí)感 6 反求技術(shù)的應(yīng)用 常規(guī)的模具設(shè)計(jì)常以產(chǎn)品的已有設(shè)計(jì)信息為依據(jù) 這些設(shè)計(jì)信息通過工程圖 或者一些模型來表達(dá) 然后制定出加工工藝規(guī)劃 最終通過模具和設(shè)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(shè)計(jì)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(shí)物模型而無產(chǎn)品圖樣的條件下 進(jìn) 行模具的設(shè)計(jì)和制造以便制造出產(chǎn)品 那么首先要對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)量 然后利用 測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物的 CAD 幾何模型的重新構(gòu)造 這個(gè)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(jìn)行后續(xù)的許多操作 例如 實(shí)物 CAD 模型的修改 零件的重新設(shè)計(jì) 有限元分析 誤差分析 數(shù)控 加工指令生成及模具的設(shè)計(jì)和制造等 7 快速成型制造技術(shù) 快速成型制造技術(shù) 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(shù) 這項(xiàng)技術(shù)與零件的幾何復(fù)雜程度無關(guān) 具有復(fù)雜曲面形狀 的產(chǎn)品制造更能顯示其優(yōu)越性 這種技術(shù)不僅能夠迅速制造出產(chǎn)品原型 還可 以通過形狀復(fù)制 快速經(jīng)濟(jì)地制造出產(chǎn)品模具 從而避免了傳統(tǒng)制造的費(fèi)時(shí)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(shù) 全面質(zhì)量管理技術(shù)的核心思想是 企業(yè)的一切活動(dòng)都圍繞著質(zhì)量進(jìn)行 不僅 要求質(zhì)量管理部門進(jìn)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(yīng)參 加到質(zhì)量管理過程中 并且強(qiáng)調(diào)質(zhì)量控制活動(dòng)應(yīng)包括從市場(chǎng)調(diào)研 產(chǎn)品規(guī)劃 產(chǎn)品開發(fā) 制造 檢測(cè)到售后服務(wù)等產(chǎn)品生命周期 而隨著工業(yè)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來越高 傳統(tǒng)的 模具設(shè)計(jì)與制造方法已不能適應(yīng)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(dá)國(guó)家從 20 世紀(jì) 50 年代就開始了模具 CAD CAM 的技術(shù)研究 而且 CAD CAM 技術(shù)最早在冷沖模的設(shè)計(jì)中應(yīng)用 3 而 UG 是當(dāng)前世界上最先進(jìn)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(guó)際 國(guó)內(nèi)應(yīng)用 最為廣泛的大型 CAD CAM CAE 集成化軟件之一 作為一個(gè)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(dāng)今許多世界領(lǐng)先地制造商用來從事概念設(shè)計(jì) 工業(yè)設(shè)計(jì) 詳細(xì)的機(jī)械設(shè) 計(jì)以及工程仿真和數(shù)字化制造等領(lǐng)域 UG 除了具有通用模塊之外 還提供各 種專用模塊如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊 板金設(shè)計(jì)加工模塊 模具設(shè)計(jì)加工模塊 管路設(shè)計(jì)布局模塊等 它的領(lǐng)先技術(shù)始終位于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的前沿 反映 了當(dāng)前領(lǐng)域發(fā)展的最新成果 三 本課題研究?jī)?nèi)容 材料 08 厚度 0 5mm 通過對(duì)錐形蓋進(jìn)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?zèng)_孔 最后切邊 采用單工序模生產(chǎn) 方案二 先落料拉深復(fù)合 后沖孔切邊復(fù)合 采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案三 采用級(jí)進(jìn)模或多工位自動(dòng)壓力機(jī)上生產(chǎn) 其中 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(fù)合模 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制造難度加大 成本高 但工件的相對(duì)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(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高 減 少了模具和設(shè)備的數(shù)量 工件精度較高 便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化 對(duì)于特 別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件 用簡(jiǎn)單?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí) 可用級(jí)進(jìn)模 逐步?jīng)_出 但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大 制造較復(fù)雜 成本較高 一般適用于大批 量生產(chǎn)小型沖壓件 通過對(duì)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(jì)算參數(shù)與確定毛坯尺寸 制定沖壓工藝過程 用 AutoCAD 軟件設(shè) 計(jì)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(duì)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(shè)計(jì)任務(wù)書的要求 為達(dá)到縮短生產(chǎn)周期 提高經(jīng)濟(jì) 效益的目的 將盡量采用復(fù)合模來完成操作 五 研究目標(biāo) 主要特色及工作進(jìn)度 目標(biāo) 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(fù)合 后沖孔切邊復(fù)合 采用復(fù)合模生產(chǎn)為最佳的工藝方案 并對(duì)其進(jìn)行模 具設(shè)計(jì) 以達(dá)到縮短生產(chǎn)周期 降低模具成本 提高經(jīng)濟(jì)效益 以增強(qiáng)企業(yè)的 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 主要特色 在設(shè)計(jì)中將以 AutoCAD 為輔助工具完成模具的圖形制作為 工作進(jìn)度大致安排如下 2 月 20 日 3 月 27 日 查閱文獻(xiàn) 熟悉相關(guān)軟件使用 撰寫開題報(bào)告 2 月 27 日 3 月 05 日 翻譯外文資料 完成開題報(bào)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(jì)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(shè)計(jì) 5 月 11 日 5 月 24 日 沖模的主要零件的工作圖設(shè)計(jì) 5 月 25 日 6 月 02 日 準(zhǔn)備答辯 六 參考文獻(xiàn) 1 郝濱海 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) S 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 11 2 王嘉 冷沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)例 C 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 7 3 翁其金 冷沖壓技術(shù) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 11 4 翁其金 徐新成 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 7 5 王伯平 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) S 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 4 6 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè) S 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 7 王孝培 實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè) S 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 3 8 周大雋 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)與規(guī)范 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006