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冷沖壓技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用開(kāi)題報(bào)告
冷沖壓技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用開(kāi)題報(bào)告XXXX學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
題 目： 冷沖壓技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
專(zhuān)業(yè)班級(jí)： XXXX 學(xué)生姓名： XXX 學(xué)號(hào) XXXXX
一、背景、意義
模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量?jī)?yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005年中國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610億元，增長(zhǎng)率保持在25%的高水平，行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國(guó)而位列世界第三。我國(guó)沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多[1].
冷沖壓是在常溫下，利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)板料或坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得零件所需的形狀、尺寸的一種壓力加工的方法[2].利用沖壓模具生產(chǎn)可以保證產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制港胞或鋼帶為配料，且在生產(chǎn)中不需要加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和材料等一系列優(yōu)點(diǎn)[3].而模具則是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。冷沖壓技術(shù)的發(fā)展和模具技術(shù)的發(fā)展是相互促進(jìn)，共同發(fā)展的。應(yīng)該說(shuō)，冷沖模具的研究和創(chuàng)新對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展具有積極意義。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已無(wú)法適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和質(zhì)量提高的要求。三維CAD/CAM系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使得計(jì)算機(jī)不再僅僅是設(shè)計(jì)過(guò)程中的繪圖工具，也是設(shè)計(jì)者進(jìn)行空間思維的輔助工具。三維設(shè)計(jì)，已成為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經(jīng)。
本課題以XXX廠產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程為案例，以Solidworks為工具，進(jìn)行沖裁模、彎曲模和成形模的設(shè)計(jì)研究工作。以冷沖壓技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)，進(jìn)而提高提高生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期，進(jìn)行壓力容器沖壓模具設(shè)計(jì)。具備了如下優(yōu)點(diǎn)：
�。�1）冷沖壓技術(shù)與其他加工方法相比具有：冷沖壓操作工藝方便，便于組織生產(chǎn)，是一種高效低耗的加工方法，適合大批量生產(chǎn)。而且沖壓出的零件制品一般不需要進(jìn)一步機(jī)械加工，互換性好，在耗費(fèi)不大的情況下能獲得強(qiáng)度高、剛度大而重量輕的零件。
（2）課題結(jié)合模具CAD/CAM技術(shù)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中直接由三維模型轉(zhuǎn)為二維圖，可大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，且能夠較好地完成研制設(shè)計(jì)任務(wù)。同傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，它在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，都具有很大優(yōu)越性。
�。�3）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)不再僅僅是設(shè)計(jì)過(guò)程中的繪圖工具，也是設(shè)計(jì)者進(jìn)行空間思維的輔助工具。課題結(jié)合三維技術(shù)并且使計(jì)算機(jī)運(yùn)用到了生產(chǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，有一定的創(chuàng)新性。
二、相關(guān)的最新成果及動(dòng)態(tài)
從20世紀(jì)70年代至今，計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入了模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、制造、管理等各個(gè)領(lǐng)域；輔助進(jìn)行零件圖形輸入、毛胚展開(kāi)、調(diào)料排樣、確定模具尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序等工作，使得模具設(shè)計(jì)、加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當(dāng)前國(guó)際上計(jì)算機(jī)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢(shì)是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（CIMS）；開(kāi)展塑性成形模擬技術(shù)的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實(shí)用性；開(kāi)發(fā)智能數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)專(zhuān)家系統(tǒng)和智能CAD等[4]. 隨著工業(yè)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和快速適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求，發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)50年代就開(kāi)始了模具CAD/CAM技術(shù)的研究。如美國(guó)通用汽車(chē)公司早在20世紀(jì)50年代就將CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)覆蓋件的設(shè)計(jì)與制造；20世紀(jì)70年代日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室和日本旭光學(xué)工業(yè)公司分別開(kāi)發(fā)了連續(xù)模設(shè)計(jì)系統(tǒng)MEL和沖空彎曲模系統(tǒng)PENTAX;1982年，日立公司研制了沖裁模CAD系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代，模具CAD/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于冷沖模具的設(shè)計(jì)與制造[5].
冷沖壓的加工工藝在我國(guó)的具有悠久的歷史。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的冷沖壓工藝和其他生產(chǎn)工藝一樣得到了迅速的發(fā)展。冷沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷的發(fā)展（包括沖壓模具技術(shù)的發(fā)展），把冷沖壓技術(shù)提高到了新的水平。為適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高，我國(guó)對(duì)沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。但是總體上說(shuō)，我國(guó)模具工業(yè)起步較晚、基礎(chǔ)差，就總量來(lái)看，大型、精密、浮渣、長(zhǎng)壽名命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。雖然在模具的制造方法、手段方面達(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，但是在制造的質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面和國(guó)外還存在一定的差距。我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)從20世紀(jì)80年代才起步，長(zhǎng)期處于低水平重復(fù)開(kāi)發(fā)階段，許多軟件依賴(lài)于進(jìn)口，對(duì)許多引進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開(kāi)發(fā)。以下是我國(guó)近年來(lái)模具產(chǎn)值模具進(jìn)出口情況表[6]:
從表一我們可以看出模具行業(yè)的發(fā)展是迅速的，其產(chǎn)值正在一年比一年提高。從表二看出我國(guó)模具的進(jìn)出口重量保持上升勢(shì)頭，由于在大型、精密、浮渣、長(zhǎng)壽命模具缺乏的情況下，高技術(shù)的模具依賴(lài)于進(jìn)口。所以研究和提高冷沖壓模具，并把CAD/CAM技術(shù)運(yùn)用于模具設(shè)計(jì)的實(shí)際中去對(duì)于我國(guó)模具發(fā)展的具有十分重要的意義。
目前沖壓技術(shù)的發(fā)展方向[7]:
（1）精密沖裁：普通沖裁件斷面粗糙、精度低，而精密沖裁可以使零件有光潔的斷面和高的精度。目前已有的相當(dāng)一部分過(guò)去用切割加工的零件改為精密沖裁，精密沖裁工件的厚度可達(dá)到2mm.因此，精密沖裁以無(wú)切屑加工代替了大量切削加工，從而大大降低了生產(chǎn)成本。
�。�2）應(yīng)用先進(jìn)工藝：氣體、液體、橡膠、超塑性成型等先進(jìn)工藝，對(duì)某些復(fù)雜零件的成型有明顯的效果，要深入研究其變形機(jī)理，確定合理工藝參數(shù)，提高成型效能和實(shí)用性。
�。�3）沖壓生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化：研制自動(dòng)送、退料裝置，多工位自動(dòng)壓力機(jī)，自動(dòng)生產(chǎn)線，帶自動(dòng)保護(hù)的監(jiān)視和檢測(cè)裝置等，這是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和保證操作安全的有效措施。
�。�4）模具標(biāo)準(zhǔn)化：不僅要有各種規(guī)格和精度的模架標(biāo)準(zhǔn)，還要發(fā)展典型模具結(jié)構(gòu)和零部件的標(biāo)準(zhǔn)化工作，降低模具設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，降低模具制造技術(shù)，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
（5）發(fā)展模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，就是用電子計(jì)算機(jī)作為信息處理手段，進(jìn)行最佳判斷、計(jì)算，實(shí)現(xiàn)綜合設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助制造，就是生產(chǎn)人員借助計(jì)算機(jī)對(duì)模具制造實(shí)行監(jiān)督、控制和管理。將模具設(shè)計(jì)與制造聯(lián)成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是向自動(dòng)化發(fā)展的有效途徑，對(duì)提高模具設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量、簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理將起巨大的作用。
三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法、研究難點(diǎn)及預(yù)期目標(biāo)
課題主要內(nèi)容是研究冷沖壓模具的設(shè)計(jì)，根據(jù)XXX廠產(chǎn)品VA—80型和CW—25/0.8型的制造及工藝設(shè)計(jì)其冷沖壓模具。首先應(yīng)該深入學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械CAD/CAM、冷沖壓技術(shù)等相關(guān)在課題研究中需要掌握的理論知識(shí)，理論的掌握是實(shí)踐的基礎(chǔ)。同時(shí)應(yīng)該對(duì)所設(shè)計(jì)的冷沖模具的對(duì)象VA—80型和CW—25/0.8型壓力容器的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)制造工藝進(jìn)行全面的了解。再運(yùn)用Solidworks對(duì)所涉及的壓力容器進(jìn)行三維實(shí)體的繪制，并利用Solidworks的工程圖生成功能輸出二維視圖。這樣利用三維軟件就可以加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的進(jìn)程，縮短了設(shè)計(jì)的周期，也確保了產(chǎn)品的質(zhì)量[9].把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)運(yùn)用到了壓力容器設(shè)計(jì)的實(shí)際之中，這也是本課題的創(chuàng)新點(diǎn)之一。
冷沖模具是模具類(lèi)別中應(yīng)用最廣泛的一種，通過(guò)模具對(duì)金屬的直接加壓使其產(chǎn)生塑性變形，金屬材料分離，以獲得一定尺寸和性能的金屬零件[10].模具的設(shè)計(jì)過(guò)程是和生產(chǎn)實(shí)際分不開(kāi)的。所以設(shè)計(jì)的方法是要在深入學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械CAD/CAM、冷沖壓技術(shù)等相關(guān)在課題研究中需要掌握的理論知識(shí)，發(fā)揮Solidworks這一三維設(shè)計(jì)軟件在模具設(shè)計(jì)與制造中的作用同時(shí)，并且與XXX廠產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和工藝相結(jié)合，運(yùn)用理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)踐推動(dòng)理論的研究方法進(jìn)行有效方法進(jìn)行壓力容器的沖裁模、彎曲模和成形模的設(shè)計(jì)工作。 模具設(shè)計(jì)者進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該根據(jù)所收集到的設(shè)計(jì)資料，經(jīng)過(guò)充分理解、研究、確定模具結(jié)構(gòu)設(shè)想后，在允許的情況下調(diào)查使用單位和制造單位，征求其意見(jiàn)，摸清設(shè)備狀況及技術(shù)情況以及加工能力，作出初步方案開(kāi)始進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。 冷沖模具的一般設(shè)計(jì)路線為[11]:
（1） 分析整理技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)依據(jù)。
（2）確定工藝方案，決定模具結(jié)構(gòu)形式。
（3）繪制模具草圖，進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)及必要的工藝計(jì)算。
（4）進(jìn)行沖模的總體設(shè)計(jì)。
（5）模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
�。�6）選定沖壓設(shè)備。
�。�7）繪制模具總圖。
（8）繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
�。�9）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
XXX產(chǎn)品圖樣到其沖壓模具的設(shè)計(jì)過(guò)程如下：
四、論文詳細(xì)工作進(jìn)度和安排
20XX.12.20—20XX.2.24 文獻(xiàn)檢索，外文文獻(xiàn)翻譯，寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告。
20XX.2.25—20XX.5.10 沖壓成形工藝分析，模具設(shè)計(jì)。
20XX.5.11—20XX.5.20 整理圖紙，寫(xiě)出畢業(yè)論文。
20XX.5.21—20XX.5.31 畢業(yè)答辯。
五、主要參考文獻(xiàn)
[1] 李名堯。 模具 CAD/CAM[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004,1
[2] 徐煒炯。冷沖壓技術(shù)問(wèn)答（上冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995,1
[3] 華中科技大學(xué)。模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及模具CAD [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005,1-2
[4] 王秀鳳等。冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005,1-2
[5] 李名堯。 模具 CAD/CAM[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004,13
[6] 表格來(lái)自中國(guó)輕工模具網(wǎng)。
[7] 徐煒炯。冷沖壓技術(shù)問(wèn)答（上冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995,1
[8] 文群。 提高冷沖壓模具壽命的措施 [N] .中國(guó)化工報(bào)。2007-4-4.
[9] 殷國(guó)富。 Solidworks 2004模設(shè)計(jì)實(shí)例精解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005,1-2
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