畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、一課題研究的目的及意義沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，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(kāi)發(fā)能力。通過(guò)對(duì)此課題的研究主要掌握機(jī)械工藝模具設(shè)計(jì)的一般方法及基本工序。鞏固模具設(shè)計(jì)和模具制造工藝等專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)在生產(chǎn)中的應(yīng)用；并靈活運(yùn)用CAD繪圖技術(shù)來(lái)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)；懂得如何獲得資料、手冊(cè)查閱。培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用理論知識(shí)去解決分析實(shí)際問(wèn)題，提高自己的創(chuàng)造力。使我們學(xué)生能找到自己的不足，同時(shí)在檢索資料時(shí)了解到本國(guó)模具行業(yè)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家

2、之間的差距，從而找到努力方向，以此激勵(lì)自己努力學(xué)習(xí)歷向上，為自己所從事的行業(yè)做出貢獻(xiàn)。沖壓加工是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中先進(jìn)高效的加工方法之一。它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在常溫或加熱的條件下對(duì)板材施加壓力使其變形和分解，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶狭慵?，所以又稱(chēng)板料沖壓。沖壓加工的特點(diǎn)如下：（1）借助壓力機(jī)的壓力，利用模具能獲得壁薄、質(zhì)量輕、剛性好、形狀復(fù)雜的零件，這些零件用其他的方法難以加工甚至無(wú)法加工；（2）沖壓加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換性；（3）沖壓加工是少、無(wú)切削加工的一種，部分零件沖壓直接成形，大部分無(wú)需任何再加工，材料利用率高，達(dá)85%

3、以上；（4）生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合于大批大量生產(chǎn)；（5）操作簡(jiǎn)單，便于組織生產(chǎn)和管理。沖壓加工的缺點(diǎn)是模具制造的周期長(zhǎng)，制造成本高，不適于單件小批量生產(chǎn)；其次，沖壓加工多用機(jī)械壓力機(jī)，由于滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)快，大量手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，易發(fā)生事故，安全生產(chǎn)與管理要求高，須采用必要的安全技術(shù)措施來(lái)保證。沖壓加工的應(yīng)用十分廣泛，不僅可以加工金屬材料，而且可以加工非金屬材料。在現(xiàn)代制造業(yè)，比如汽車(chē)、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電機(jī)、電器、儀表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十分重要的地位。沖壓加工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。例如，在宇航，航空，軍工，機(jī)械，農(nóng)機(jī)，

4、電子，信息，鐵道，郵電，交通，化工，醫(yī)療器具，日用電器及輕工等部門(mén)里都有沖壓加工。不但整個(gè)產(chǎn)業(yè)界都用到它，而且每個(gè)人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機(jī)，火車(chē)，汽車(chē)，拖拉機(jī)上就有許多大，中，小型沖壓件。小轎車(chē)的車(chē)身，車(chē)架及車(chē)圈等零部件都是沖壓加工出來(lái)的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，自行車(chē)，縫紉機(jī)，手表里有80%是沖壓件；電視機(jī)，收錄機(jī)，攝像機(jī)里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼，鋼精鍋爐，搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專(zhuān)用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以

5、，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益的。當(dāng)然，沖壓加工也存在著一些問(wèn)題和缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在沖壓加工時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)兩種公害，而且操作者的安全事故時(shí)有發(fā)生。不過(guò)，這些問(wèn)題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來(lái)的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題一定會(huì)盡快二完善的得到解決。二現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外研究概況1.國(guó)內(nèi)模具發(fā)展概況（1）我國(guó)模具技術(shù)狀況我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CA

6、M系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開(kāi)發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。一汽和成飛汽車(chē)模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開(kāi)始用于生產(chǎn)。21世紀(jì)開(kāi)始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)，其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。國(guó)內(nèi)汽車(chē)覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)，且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開(kāi)始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、

7、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭团c傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，圍繞著汽車(chē)車(chē)身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。（2）模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車(chē)和大中型汽車(chē)覆蓋件模具及高精度沖模方

8、面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車(chē)覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車(chē)模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。汽車(chē)覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完

9、善，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)生產(chǎn)汽車(chē)沖壓件約240萬(wàn)噸/8億件，摩托車(chē)沖壓件約28萬(wàn)噸/19億件，拖拉機(jī)、農(nóng)用車(chē)沖壓件約96萬(wàn)噸/7.1億件，家用空調(diào)和冰箱沖壓件100萬(wàn)噸/12.8億件。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)計(jì)，隨著沖壓成形行業(yè)最大用戶(hù)市場(chǎng)-汽車(chē)行業(yè)今后繼續(xù)迅猛發(fā)展，中國(guó)沖壓行業(yè)已迎來(lái)了一個(gè)快速發(fā)展機(jī)遇期，但能否抓住機(jī)遇獲得新的更快的發(fā)展，前進(jìn)的道路上尚有許多阻力和障礙需要克服與突破。1）機(jī)械化、自動(dòng)化程度低美國(guó)680條沖壓線(xiàn)中有70%為多工位壓力機(jī)，日本國(guó)內(nèi)250條生產(chǎn)線(xiàn)有32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國(guó)

10、際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡(jiǎn)陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的510倍，多數(shù)企業(yè)無(wú)力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國(guó)內(nèi)難以起步。2）生產(chǎn)集中度低許多汽車(chē)集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類(lèi)多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)化分工生產(chǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱；摩托車(chē)沖壓行業(yè)面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。3）沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套目前，我國(guó)汽車(chē)薄

11、板只能滿(mǎn)足60%左右，而高檔轎車(chē)用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板（1650mm以上）等都依賴(lài)進(jìn)口。4）科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢在我國(guó)，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開(kāi)發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對(duì)下一代輕量化汽車(chē)結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲(chǔ)備。5）大、精模具依賴(lài)進(jìn)口當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為40

12、%45%，而國(guó)際上一般在70%左右。6）專(zhuān)業(yè)人才缺乏業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車(chē)行業(yè)中具備沖壓知識(shí)和技術(shù)和技能的專(zhuān)業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。沖壓成形用戶(hù)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展為沖壓行業(yè)帶來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇，雖然在沖壓業(yè)發(fā)展的道路上還存在著各種各樣的阻力與障礙，但我們始終相信，這些都阻擋不了沖壓行業(yè)前進(jìn)的步伐?？茖W(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,尤其是在現(xiàn)有資源及環(huán)境不可過(guò)分樂(lè)觀的形勢(shì)下,對(duì)沖壓加工乃至整個(gè)塑性加工業(yè)等都提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。減輕重量，節(jié)省

13、材料，降低能耗，開(kāi)拓創(chuàng)新已成為塑性加工業(yè)等面臨的一個(gè)極其重要的課題。不可否認(rèn)在金屬加工中，沖壓是成形效率和材料利用率最高的加工方式之一，其具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。面對(duì)嚴(yán)重挑戰(zhàn)，沖壓加工正以新的姿態(tài)，向鑄造、鍛壓、焊接和機(jī)械加工等領(lǐng)域開(kāi)拓，已經(jīng)并正在生產(chǎn)出許多具有時(shí)代特點(diǎn)的產(chǎn)品，展現(xiàn)了沖壓加工廣闊的天地。例如沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、沖壓搖臂、沖壓搖臂座、沖壓排氣管、沖壓焊接成形的離心泵、沖壓托架、沖壓焊接成形的汽車(chē)后轎殼、沖壓離合器殼體、沖壓變速箱殼體、沖壓皮帶輪等等，所有這些不僅一改過(guò)去工件由鑄造、焊接生產(chǎn)而呈現(xiàn)的粗笨外表，許多沖壓件的精度也毫不遜色于機(jī)械加工的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)合理性甚至要超過(guò)某些機(jī)械加

14、工產(chǎn)品，尤其是其生產(chǎn)率又遠(yuǎn)非機(jī)械加工所能比擬。而復(fù)合沖壓、微細(xì)沖壓、智能化沖壓、綠色沖壓等高新技術(shù)又向我們展示了沖壓加工極具魅力的新領(lǐng)域,可以說(shuō)沖壓加工不論從深度,還是從廣度上都大有作為,前景美好。2.國(guó)外模具發(fā)展概況（1）國(guó)外模具技術(shù)狀況在國(guó)際上，美國(guó)福特汽車(chē)公司在CAD/CAM技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。早在80年代初，福特公司就著手CAD/CAM系統(tǒng)的規(guī)劃，建成了以工作站為主體的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；1985年已經(jīng)有一半以上的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作使用圖形終端實(shí)現(xiàn)；1986年新開(kāi)發(fā)的TAURUS和SABLE轎車(chē)，大約70%的外板件采用CAD/CAM；90年代初全面實(shí)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的CAD/CAM,應(yīng)用率可達(dá)100%

15、。福特公司1990年工作站已達(dá)2000臺(tái)，以FGS工作站（約占70%）和CV工作臺(tái)（約占18%）為主，其應(yīng)用軟件主要為自行開(kāi)發(fā)的PDGS和CAD/CAMo1993年以后，福特汽車(chē)公司對(duì)從設(shè)計(jì)到制作的各項(xiàng)工程踏踏實(shí)實(shí)地進(jìn)行了改革，至今，已形成了從車(chē)型款式設(shè)計(jì)到車(chē)身組裝的新車(chē)型開(kāi)發(fā)的完整的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。法國(guó)雷諾汽車(chē)公司應(yīng)用Euclid軟件作為CAD/CAM的主導(dǎo)軟件，目前已有95%的設(shè)計(jì)工作量用該軟件完成，并開(kāi)發(fā)出很多適合汽車(chē)工業(yè)需求的模塊，如用于干涉檢查的Megavision，用于鈑金成形分析的OPTRIS等。德國(guó)各大汽車(chē)公司普遍采用CATIA作為其CAD/CAM系統(tǒng)的主導(dǎo)軟件。1

16、994年,德國(guó)大眾集團(tuán)決定用CATIA和Pro/Engineer作為其將來(lái)開(kāi)發(fā)新車(chē)型的主導(dǎo)CAD系統(tǒng)。（2）模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況隨著高新技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外涌現(xiàn)出大量的制造工藝技術(shù)，1）高速銑削加工。采用此技術(shù)不僅可以提高切削加工效率，還可以提高模具加工質(zhì)量。其轉(zhuǎn)數(shù)在10000r/min以上，該技術(shù)已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家的模具制造中得到普遍應(yīng)用了。2）多軸連動(dòng)加工；3）精密電火花加工4）快速制模；5）研磨拋光最近開(kāi)發(fā)出通過(guò)磁力和磁性磨粒子對(duì)模具表面進(jìn)行技工的磁研磨技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)拋光自動(dòng)化方面邁出了一大步。1.方案的設(shè)計(jì)該零件為汽車(chē)車(chē)門(mén)限位臂骨架，其主要作用是用于汽車(chē)限制車(chē)門(mén)開(kāi)度，即當(dāng)汽車(chē)駐車(chē)在一定坡度上的

17、時(shí)候，若車(chē)門(mén)達(dá)到設(shè)計(jì)開(kāi)門(mén)角度，則車(chē)門(mén)既不自閉也不自開(kāi)。零件外形無(wú)尖角、凹陷或其他形狀突變，系典型的板料沖壓件?？梢杂脹_壓方法生產(chǎn)。（a）落料（b）沖孔（c）壓型（d）翻邊方案二：（a）落料和沖預(yù)孔（b）壓型（c）翻邊（d）沖孔、.方案三：（a）壓型（b）沖孔（c）切邊（d）翻邊對(duì)以上三種方案進(jìn)行比較，可以看出：方案一，該方案的壓型安排沖孔以后進(jìn)行，彎曲回彈后孔距不易保證，會(huì)影響零件精度。方案二，落料和沖預(yù)孔一起完成，模具結(jié)構(gòu)比方案一較復(fù)雜，同時(shí)零件是薄板落料組合沖孔模容易磨損，刃磨次數(shù)增多，模具壽命低。沖預(yù)孔是為了為后面的工序提供定位，但這樣使模具變得更復(fù)雜。方案三，壓型在沖孔之前，可以保證了

18、孔間尺寸，提高了零件精度，同時(shí)，壓型在前面，可以為后面的程序提供定位。模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，容易維修。切邊在沖孔后進(jìn)行，可以減少?zèng)_孔時(shí)所產(chǎn)生的毛刺。通過(guò)以上的方案分析，可以看出，在一定的生產(chǎn)批量條件下，選用方案三是比較合理的。確定了工藝方案以后，就可以進(jìn)行該方案的模具結(jié)構(gòu)形式的確定，各工序的沖壓力計(jì)算和沖壓設(shè)備的選用。2.設(shè)計(jì)的方法我在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的是落料模具，我設(shè)計(jì)的模具示意圖和工作過(guò)程如下：模柄上圖為落料的模具二維圖，工作時(shí)，上模具向下運(yùn)動(dòng)時(shí)凸模壓縮橡膠壓入凹模中完成落料，切邊完成后，上模下模分開(kāi)，橡膠回彈，由退料板推出零件和廢料，切邊過(guò)程完成。參考文獻(xiàn)1李洪機(jī)械加工工藝手冊(cè)，北京：北京出版社，19902成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版），化學(xué)工業(yè)出版社，1993趙程機(jī)械工程材料，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983王孝培沖壓手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990翁其金沖壓工藝及