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南京工程學院 畢業(yè)設計開題報告 課 題 名 稱： 壓蓋沖壓工藝與模具設計 學 生 姓 名： 馮詩棋 指 導 教 師： 柯旭貴 所 在 學 院： 材料工程學院 專 業(yè) 名 稱： 模具設計與制造 南京工程學院 2012年 12月 26日 說 明 1．根據(jù)教育部對畢業(yè)設計（論文）的評估標準，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》，由指導教師簽署意見、教研室審查，系教學主任批準后實施。 2．開題報告是畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應不少于2000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。 5．開題報告檢查原則上在第4周完成，各系完成畢業(yè)設計開題檢查后，應寫一份開題情況總結(jié)報告。 學士學位畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名 馮詩棋 學 號 018806400005 專 業(yè) 模具設計與制造 指導教師 姓 名 柯旭貴 職 稱 教授 所在學院 材料工程學院 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程設計 課題名稱 壓蓋沖壓工藝與模具設計 畢業(yè)設計的內(nèi)容和意義 1.主要內(nèi)容 本次畢業(yè)設計主要是針對圖1所示的產(chǎn)品完成其成形工藝及模具設計，具體地說需要完成如下各項任務： （1）繪制產(chǎn)品零件圖（二維和三維）； （2）查閱資料并就自己承當?shù)恼n題方向?qū)懗鲩_題報告； （3）完成產(chǎn)品的工藝設計及模具設計并繪制模具及模具零件的工程圖； （4）按規(guī)定格式和要求用Word打印畢業(yè)設計（論文）一份； （5）用PowerPoint或其它軟件制作答辯提綱一份； 圖1 壓蓋三維圖 2.意義 畢業(yè)設計是對即將步入社會的我們設計能力的一次全面考核，是從學習書本知識向?qū)嶋H操作過渡的一個重要階段，目的在于培養(yǎng)我們獨立思考、動手以及解決問題的能力。從選定的課題入手，首先要仔細分析產(chǎn)品零件圖，只有對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料性能有了透徹的了解，才能進行初步設計，并逐層展開。最重要的我們能夠獨立思考與設計，在老師的指導與工具資料的幫助下，能夠有更多的創(chuàng)造、更多屬于自己的成果。四年中我們所學的一切專業(yè)知識都將在這里得到運用，這將是我們踏上工作道路的最后一次演練，更是理論與實際相結(jié)合的實戰(zhàn)演練。 文獻綜述 沖壓模水平狀況 近年來，我國沖壓模水平已有很大提高。大型沖壓模已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。 　　1、 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 　　我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 　　21世紀開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADS5，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，還引進了AutoCAD、CATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。DL圖的設計和模具結(jié)構(gòu)圖的設計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領域。 在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型(RP)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，  文獻綜述 樣件制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標志著RPM應用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 　　圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應用的無模多點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。 　　2、模具設計與制造能力狀況 　　在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應用。 　　雖然如此，我國的沖壓模設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 　　標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。 　　但總體上和國外多工位級進模相比，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。 　　汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應用越來越成熟，可以進行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 　　模具表面強化技術(shù)也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模上的應用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應用。 　　3、專業(yè)化程度及分布狀況 　　我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國沖壓模自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由 文獻綜述 于自配比例高，所以沖壓模生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。 參考文獻 [1]李志剛.模具大典[M].南昌：江西科學技術(shù)出版社,2003：52～97 [2]高錦張. 塑性成形工藝與模具設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001：15～215 [3]王孝培.沖壓手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004：122～201 [4]郝濱海.沖壓模具簡明設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.215～278 [5]許發(fā)樾.沖模設計應用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.47～99 [6]中國模具設計大典．第三卷.沖壓模具設計[M].南昌：江西科學技術(shù)出版社,2004.410～540 [7]李光華.多工位級進模設計高速沖壓時存在的問題及其對策[J].模具工業(yè)，2000；（5）：30～35 [8]中國機械工程學會.中國機械設計大典[M].南昌：江西科學技術(shù)出版社，2002.305～364 [9]許發(fā)樾.模具標準應用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.254～332 [10] 張文林，王世富.沖壓加工潤滑技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2003.50～82 [11]David A.,Smith.Die Design Handbook.American Society of Manufacturing Engineers,2002.177～230 [12]J．Hartman and T.Brown.Integration and Qualification of the HH500 Hand Operated Electromagnetic Riveting System on the 747 Section 11,SAE Transactions,2005. 43～96 研究內(nèi)容 1．設計、研究思路 本次設計按照工藝分析——工藝方案確定——模具結(jié)構(gòu)設計的思路進行。 2．課題研究的主要內(nèi)容 該零件的材料為08鋼，為極軟的碳素鋼，強度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。且該零件形狀簡單，彎曲半徑大于材料允許的最小彎曲半徑，可以考慮采用復合沖壓的形式。該零件尺寸較小，因此加工精度較高，但一般沖壓都能滿足其尺寸精度的要求。綜合以上分析，得出的結(jié)論是：該零件工藝性能較好，適于沖壓。壓蓋零件圖如圖2所示： 圖2 壓蓋零件圖 1）方案對比 該工件包括拉深、沖孔、修邊、彎曲、整形五個基本工序可以采用以下三種工藝方案： 方案一：落料拉深復合---整形---切邊沖底孔復合---彎曲---側(cè)沖孔---彎曲整形； 方案二：落料拉深復合---切邊沖底孔復合---彎曲---側(cè)沖孔； 方案三：落料拉深復合---切邊沖底孔復合---整形---彎曲---側(cè)沖孔---彎曲整形。 2）方案分析 方案一：該方案工序合理，步驟符合工件形狀要求，生產(chǎn)效率高，適用于中批量生產(chǎn)； 方案二：該方案缺少整形工序，會導致零件形狀不符、尺寸達不到要求。整形工 序在大多數(shù)方案里都是不可或缺的，目的不僅是為達到形狀要求，更為達到一定的尺寸精度要求； 方案三：該方案在首次落料拉深復合后就切邊沖底孔復合，在后來的拉深工序中， 將會導致孔、邊變形，因此沖孔切邊應放在最后。 3）方案確定 比較上述三種工藝方案，方案一最佳。方案二、三均不能達到零件要求，。  研究內(nèi)容 3．解決的關鍵問題 本課題采用UG進行三維造型，用AutoCAD進行二維繪圖，通過對零件結(jié)構(gòu)、尺寸、材料性能的深入了解，確定了初步的工藝方案，通過計算得出該零件只需一次拉深，并考慮到彎曲帶來的影響，決定了不同位置的孔的沖裁順序，由此確定了完整的工藝方案。在零件結(jié)構(gòu)尺寸設計中，由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)決定了凸模、凹模、固定板墊板等零件形狀均采用圓形，模架采用中間導柱模架。 4．預期成果 （1）產(chǎn)品零件二維圖、三維造型圖； （2）開題報告一份；（畢業(yè)設計的內(nèi)容和意義、文獻綜述、研究內(nèi)容、研究計劃、特色與創(chuàng)新） （3）模具裝配圖及各零件圖； （4）設計說明書一份及光盤。  研究計劃 第一周 1、熟悉課題，查閱并收集有關資料，為寫開題報告做準備； 2、繪制產(chǎn)品零件圖； 3、完成工藝性分析，提出設計方案； 第二周～ 1、寫出開題報告初稿； 第三周 2、完成工藝計算； 3、完成模具零件結(jié)構(gòu)形式確定及設計，選擇設備； 第四周～ 1、第4周完成開題報告的最后定稿； 第五周 2、繪制模具草圖； 第六周～ 繪制模具裝配圖及各設計件零件圖 第七周 第八周 編寫設計說明書，打印并準備答辯 特色與創(chuàng)新 模具設計中應用了大量的二維繪圖軟件,使產(chǎn)品更具直觀性,便于設計和制造。由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、尺寸及材料性能確定了工藝方案。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 2012年12月28 日 教研室 意 見 主任簽名： 2012年12月28 日 學院意見 教學院長簽名： 2012年12月28日