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電動機外殼級進模設計 開題報告 班級（學號）機械0905 2009010168 姓名 馬文碩 指導教師 鐘建琳 一、綜述 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 1、多工位級進模特點 多工位級進模是在普通級進模的基礎上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、長壽命的模具，是技術密集型模具的重要代表，是沖模發(fā)展方向之一。這種模具除進行沖孔落料工作外，還可根據(jù)零件結構的特點和成形性質，完成壓筋、沖窩、彎曲、拉深等成形工序，甚至還可以在模具中完成裝配工序。沖壓時，將帶料或條料由模具入口端送進后，在嚴格控制步距精度的條件下，按照成形工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖裁或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級進模的正常工作，模具必須具有高精度的導向和準確的定距系統(tǒng)，配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。所以多工位級進模與普通沖模相比要復雜，具有如下特點： （1）在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉和重復定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設備利用率。 （2）由于在級進模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復合模的“最小壁厚”問題，設計時還可根據(jù)模具強度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強度和裝配空間。 （3）多工位級進模通常具有高精度的內(nèi)、外導向（除模架導向精度要求高外，還必須對細小凸模實施內(nèi)導向保護）和準確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。 （4）多工位級進模常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有較高的生產(chǎn)效率。目前，世界上最先進的多工位級進模工位數(shù)多達 50 多個，沖壓速度達 1000 次／分以上。 （5）多工位級進模結構復雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調(diào)試及維修帶來一定的難度。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，方便，可靠。所以模具工作零件選材必須好（常采用高強度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質合金等材料），必須應用慢走絲線切割加工、成型磨削、坐標鏜、坐標磨等先進加工方法制造模具。 （6）多工位級進模主要用于沖制厚度較薄（一般不超過2mm）、產(chǎn)量大，形狀復雜、精度要求較高的中、小型零件。用這種模具沖制的零件，精度可達 IT10 級。 2、多工位級進模發(fā)展現(xiàn)狀 標志著沖模技術先進水平的精密多工位級進模，具有結構復雜、制造難度大、精度高、壽命長和生產(chǎn)效率高等特點，是我國重點發(fā)展的精密沖模。從精密多工位級進模的沖制件來看，包括電機鐵芯片級進模、空調(diào)器翅片級進模、集成電路引線框架級進模、電子連接器級進模、彩管電子槍零件級進模、汽車零件級進模、家電零件級進模等?？梢哉f，沖制件覆蓋了電子汽車、通訊、機械、電機電器、儀器儀表和家電等產(chǎn)品范疇。從當前國內(nèi)制造的精密多工位級進模的水平分析在模具的技術含量、制造精度、使用壽命和制造周期等方面均獲得了明顯進步。其中部分高檔優(yōu)質模具的總體水平與國際同類模具水平相當。 經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具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等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 雖然如此，我國的沖壓模具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。這一些主要表現(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基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 3、多工位級進模發(fā)展趨勢 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術進步的投資力度，一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術進步的投資力度，一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow等CAE軟件，并成功應用于多工位級進模的設計中。 多工位級進模技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。專家認為，未來多工位級進模具制造技術有以下幾大發(fā)展趨勢： （1）全面推廣CAD/CAM/CAE技術 模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 （2）高速銑削加工 國外近年來發(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粗糙度。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。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、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。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術進步的投資力度，一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術進步的投資力度，一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow等CAE軟件，并成功應用于多工位級進模的設計中。 （3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，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，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(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”。 （4）提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。 （5）優(yōu)質材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來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發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。 （6）模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。 （7）模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 二、研究內(nèi)容 圖1 制件圖 電動機外殼零件圖如圖1所示，零件材料為10F，該零件材料適宜沖壓加工，零件厚度為0.6mm。 要求：根據(jù)產(chǎn)品圖、制件的產(chǎn)量，進行工藝分析，設計排樣并繪制排樣圖，確定該模具所使用的模架形式（包括導向系統(tǒng)），卸料結構，導料裝置，送料和定距方式，凸、凹模的結構形式及固定方法等，繪制模具總裝圖，模具相關零件圖。 三、實現(xiàn)方法及預期目標 （1）預計達到的目標： ①充分理解掌握大學四年所學的專業(yè)知識，通過本次畢業(yè)設計，達到理論知識與處理實際問題相結合的目的。 ②通過該級進模的設計，能夠比較深刻的了解連續(xù)模的設計原則及指導思想。培養(yǎng)調(diào)查研究相關文獻檢索和閱讀能力；培養(yǎng)沖壓模具設計、計算與繪圖的能力；培養(yǎng)使用UG等繪圖軟件進行三維造型和輔助AutoCAD進行二維成型的能力。 ③通過工藝分析，能夠了解級進模與單工序模、復合模之間的優(yōu)缺點。 （2）技術方案: ①工藝性分析： 零件精度要求較高，整個零件需拉伸與擠孔成形，?2.95 0+0.015孔精度等級為IT8，要求精度很高，內(nèi)孔尺寸為?10.80+0.03+0.08 mm，公差等級IT9，精度要求也很高，拉伸后需要多次整形，考慮以上零件要求，只有用級進模才能保證精度要求。 ②工藝方案： 根據(jù)工件的情況，結合工件的外形尺寸和形狀，確定工件包括落料、沖孔、拉深等工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：采用單工序模生產(chǎn)。 若采用方案一，由于孔的精度要求較高，加工所需工序也較多，因此單算孔的加工部分就需十副模具才能完成。 單工序模結構簡單，制作周期短，制作成本低廉；但生產(chǎn)效率低，沖出的制件精度不高，且工人勞動強度大，不適合大批量的生產(chǎn)。因此，不采用該方案。 方案二：采用復合模生產(chǎn)。 復合模結構緊湊，沖出的制件精度較高，適合大批量生產(chǎn)，特別是孔與制件外形的同心度容易保證。若采用方案二，根據(jù)復合模的特點，制件的精度和批量都能滿足，但要用三副以上模具，模具結構復雜，模具制造較困難，制造周期長，使生產(chǎn)效率大大下降，且提高了生產(chǎn)成本。因此，不采用該方案。 方案三：采用級進模生產(chǎn)。 在一副級進模上可對形狀十分復雜的沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深成形等工序，故生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化，適于大批量生產(chǎn)。由于采用條料（或帶料）進行連續(xù)沖壓，所以操作方便安全。若采用方案三，只需一副模具即可成型，能滿足生產(chǎn)所需的精度和批量，操作安全方便，且生產(chǎn)效率高。適合所加工零件精度高、大批量生產(chǎn)的要求。因此，采用該方案。 ③難點分析 ?2.95 0+0.015的內(nèi)孔精度要求很高，需多步工藝成形才能保證精度要求，應先設計多個工位來擠高精度內(nèi)孔：先打凸包，再沖孔，然后孔成形完畢。再進行外形拉伸：先拉伸外形，再整形完成。由于工件孔的要求較高，在級進模的結構設計和加工制造上都有一定的困難，且級進模是單件生產(chǎn)，試模失敗后很難修改，因此要精心設計，各種問題都應該考慮周全。 ④主要設計計算 材料利用率的初算、搭邊值和條料寬度的確定、步距的確定。 沖壓力的計算、壓力中心的計算、壓力機的選擇。 工作部分計算：沖裁間隙、模具刃口尺寸的計算。 ⑤模具總體設計 1）確定送料方式 2）定位方式選擇和定位裝置 3）卸料方式的選擇 4）模架選擇 5）卸料板及其配套設施選擇 6）導料裝置 7）模具材料的選用處理 四、對進度的具體安排 第1周 根據(jù)老師所布置的題目，擬定調(diào)研提綱，準備調(diào)研；在圖書館和網(wǎng)上查閱相關資料，提出畢設計劃。 第2周 繼續(xù)調(diào)研，查閱、整理并消化相關資料；檢索有關級進模的中英文文獻，挑重點內(nèi)容細讀。 第3周 繼續(xù)調(diào)研，收集相關資料；英文翻譯；確定初步的設計方案。 第4周 資料整理，完成開題報告及英文翻譯、準備開題的PPT，開題。 第5周 根據(jù)所制定的方案，確定排樣、料寬及步距等相關參數(shù)，完成相關計算，完善設計方案。 第6周 設計模具結構，計算各工位凸、凹模尺寸并校核。 第7周 計算各工位凸、凹模尺寸并校核，繪制模具總裝配圖草圖；完成各種零部件的參數(shù)計算和校核。 第8周 零部件結構設計、畫草圖，進行總裝配圖的修改和完善。 第9周 零部件結構設計、繪制草圖，進行總裝配圖的修改和完善。 第10周 零部件結構設計、總裝配圖的修改和完善，繪制相關零件圖。 第11周 檢查所做設計，改錯；總裝配圖繪制、修改及完善。 第12周 總裝配圖設計尺寸及配合等的標注、畫相關零件圖。 第13周 繪制相關零件圖；再次檢查所做設計，改錯，整理設計資料。 第14周 繪制相關零件圖；數(shù)據(jù)整理，歸納，檢查所做畢設，撰寫畢設論文提綱。 第15周 撰寫畢設論文，整理圖紙，論文裝訂，準備PPT及其他答辯材料，全面復習，準備答辯。 第16周 完成畢設論文的撰寫，整理圖紙，論文裝訂，準備PPT及其他答辯材料，全面復習，準備答辯。 第17周 答辯。 五、參考文獻 1. 楊黎明. 機械零件設計手冊［M］. 北京：國防業(yè)出版社, 1993. 2. 陳炎嗣. 多工位級進模設計與制造［M］. 北京：機械工業(yè)出版社, 2006. 3. 佘銀柱. 沖壓工藝與模具設計［M］. 北京： 北京大學出版社, 2005. 4. 王新華. 沖模設計與制造實用計算手冊［M］. 北京：機械工業(yè)出版社, 2003. 5. 丁松聚. 冷沖模設計［M］. 北京： 機械工業(yè)出版社, 1994. 6. 胡石玉. 模具制造技術［M］. 南京： 東南大學出版社, 1998. 7. 馮炳堯. 模具設計與制造簡明手冊［M］. 上海：上?？茖W技術出版社, 1985. 8. 唐金松. 簡明機械設計手冊［M］. 上海：上海科學技術出版社, 1992. 9. 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