0246-某軸蓋零件沖壓成形工藝及復合模具設計,某軸蓋,零件,沖壓,成形,工藝,復合,模具設計
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 某軸蓋零件復合模設計
一、選題的依據(jù)及意義：
模具制造在機電產(chǎn)品制造行業(yè)中應用廣泛，而沖模是實現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在制造行業(yè)中占有重要的地位。
改革開放以來，通過技術引進和合資經(jīng)營，我國的模具制造技術有了長足的進步，少數(shù)單位在沖模技術領域采用了CAD,CAM,CAE技術和先進制造技術，顯著地縮短了模具設計和制造周期，提高了模具質量，實現(xiàn)了模具工作零件的互換。
雖然我國的模具工業(yè)和技術得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，隨著科學技術的進步、社會經(jīng)濟的快速發(fā)張，模具制造技術的應用越來越廣泛，模具成形技術及模具設計與制造已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。因此社會上迫切需要各種模具設計師、模具技師等技術人才，未來的中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展空間是巨大的。
模具制造在現(xiàn)在制造業(yè)中所產(chǎn)生意義是重大的，它作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展方向，在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重大作用。通過模具進行產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)質、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點，因而在汽車、機械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航天等領域的產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了廣泛應用，而且由于模具制造有以下的優(yōu)點：
1模具制造所用的原材料多是表面質量奧得板料或帶料，沖件的尺寸由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好。
2模具加工不像切削加工那樣大量切除金屬，因而節(jié)省能源，節(jié)省原材料。
3模具沖壓生產(chǎn)便于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高，操作簡便，對工人的技術等級要求也不高。普通壓力機每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件沖壓件，而高速沖床每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至上千件沖壓件。
4可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的薄壁、質量輕、剛度好、表面質量高、形狀復雜的零件，小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等。
所以它不僅得到了人們普遍的認識，同時，模具設計制造水平的高低，關系現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展與進步，關系到經(jīng)濟建設的速度。
因為模具制造對制造業(yè)的重大作用，激勵我趁此畢業(yè)設計的良機，選擇此課題，希望能夠掌握各種模具制造方法的基本原理和特點，在設計、制造模具時，根據(jù)實際情況，學習如何充分考慮它們的特點，選用最佳的工藝方案；掌握各種制造方法對模具結構的要求，具有分析模具結構工藝性的能力，能夠設計出工藝性能良好的模具結構；了解國內先進的模具制造技術，盡量采用新工藝、新技術。并且鞏固和加深已經(jīng)學過的理論知識，提高自己的綜合分析和解決工程實際問題的能力，為以后的工作奠定良好的基礎。
二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
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。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一國產(chǎn)品制造水平的重要標志和發(fā)展程度的標志之一。
目前，我國的模具技術有了很大發(fā)展，模具的精密度、復雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術日漸成熟，氣體輔助注射技術開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術得到廣泛應用，高速加工、復合加工等先進的加工技術也得到進一步推廣；快速原型進展很快；模具的標準化程度也有一定提高。
但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在： 產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對模具的需求越來越大。無論是數(shù)量還是質量都無法滿足國內市場的需要，只達到70％左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標準化程度低，生產(chǎn)周期長。另外，設計和制造工藝水平還不能完全適應發(fā)展的需要。
企業(yè)結構不合理：我國很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機廠的模具分廠或車間內，模具的商品化程度低，而國外70％以上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益俱佳。
產(chǎn)品水平：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項指標與國外相比的差距都十分明顯。
此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質的模具技術人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強。
針對不足和模具市場巨大的潛力，國家制定了模具行業(yè)的“十五”發(fā)展規(guī)劃。一方面要繼續(xù)推廣新技術的應用，提高大型、精密、復雜模具的制造水平；另一方面要針對不同模具市場的需求，有針對性的發(fā)展。希望在模具企業(yè)的整體實力有進一步提升，重點、骨干企業(yè)可以達到50%。2003年是“十五”關鍵的一年，如果做不到60%任務的完成，那么計劃就會失敗，而模具失敗了，對整個工業(yè)都會有影響。
近年來，外企進入中國加劇了競爭，也出現(xiàn)一些價格方面的惡性競爭。為了避免因為暫時的利益而損失長遠和整體的發(fā)展，未來一年中，行業(yè)協(xié)會也將加強模具企業(yè)間的組織和協(xié)調，制定合理的價格水平。同時，研究國際模具價格水平，以對行業(yè)進行指導和信息溝通。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。
例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。
二、未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢
模具技術的發(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。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
(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光潔度。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。
(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”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。
(5)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。
(6)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。
(7)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。
(8)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)。
三、研究內容及實驗方案：
研究內容：
1. 熟悉沖壓模具的工作原理以及了解沖壓模具的發(fā)展方向；
2. 完成工藝參數(shù)的計算，結構設計等工作。模具主要零件結構設計的分析；
3. 完成軸蓋裝配圖的設計和所有非標零件圖設計，并編寫說明書。
設計方案：
1.工藝分析
由工件圖看，該工件需要內外緣同時翻邊，翻邊高度為4mm，由計算可知最大翻邊高度為Hmax=5.93mm,由此可知設計翻邊時可一次翻邊完成，無需拉深。由于產(chǎn)品批量較大，不宜采用單一工序生產(chǎn)，且不易保證內外緣的同心度。而用級進模結構復雜。采用復合?？梢淮瓮瓿陕淞稀_孔、內外緣翻邊。
因為該工件是軸對稱件，材料厚度僅為1.0mm，沖裁性能較好。為了減少工序數(shù)經(jīng)對該工件進行詳細分析，并查閱有關資料后，可采用復合模一次壓制成形。該工藝特點是首先進行落料，再沖孔，最后翻邊成形 。采用這種方法加工的工件外觀乎整、毛刺小、產(chǎn)品質量較高，而且大大提高了生產(chǎn)效率。所以經(jīng)分析，決定設計復合摸來完成此工件的加工
2.工藝參數(shù)的計算及方案的確定
計算翻邊前是否需要進行拉深，這要核算翻邊的變形程度，由模具設計手冊查的極限翻邊系數(shù)：Kmin=0.62,則可只允許的最大翻邊高度Hmax為：
式中 Hmax—最大翻邊高度
D—翻邊直徑
r—圓角半徑
t—材料厚度
則
=5.93mm
零件豎直高度H=4mm
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