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1、湖南工学院毕业设计(论文)开题报告 题目厚板料冲小孔模具设计及有限元模拟学生姓名班级学号212070342 专业材料成型及控制工程一、课题的目的和意义：随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性,而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定企业的生存空间。为迎接未来的无限挑战，在毕业之际选择一个冲压模具方面的设计论文，目的是想丰盈自己的翅膀，为将来在工作岗位上有更好的发展而抢得先机.在短暂而又重要的十几周里,通过老师指导和自学有关书籍，查阅期刊，完成毕业
2、设计。从而能够对模具有了一个更深刻地认识对其工艺分析分类结构名称以及作用等方面有个崭新的诠释。初步达到了独立完成简单模具设计的目的及对模具的自我理解。二、文献综述（相关课题国内外研究的现状）从1839年英国成立的schuler公司算起现代冲压模具制造技术已有168年的历史，但我国的冲压技术却一直是发展缓慢。1984中国才成立模具工业协会，1986年中国模具工业产值仅有29亿元。当时生产模具的企业也只有几千家而已。1993年3月国务院颁布了关于当前产业的改革政策要点的决定，把模具摆在了机械工业技术改造序列的第一位，确立了发展模具工业是国家的一个产业政策。2005年中国模具工业产值达到610亿元,
3、增长率保持在25%的高水平。除了国有专业模具厂外,广东的中外合资和外商独资模具企业现有几千家,乡镇企业也快速崛起;江苏昆山建成了模具工业群;浙江宁波和黄岩被誉为“模具之乡”。在激烈的竞争中模具的生产技术及规模也不断提高。改革开放使得我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也进一步的增加。模具行业也一直以15%左右的增速再发展。因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。2006年吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件、华中理工大学模具技术国家重点实验室开
4、发的汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件、上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机,加大设备、产品、生产规模的升级步伐,积极开拓国内外市场。然而,与国际先进水平相比,中国的模具行业的差距不仅表现在精度差距大、交货周期长等方面,模具寿命也只有国际先进水平的50%左右,大型、精密、技术含量高的轿车覆盖件冲压模具和精密冲裁模具,每年都需要花费大量资金进口，具体如下：1冲压模具CAD/CAE/CAM技术的开发手段比较落后、技术的普及率不高,应用不够广泛，仅有约10%的模具在设计中采
5、用了CAD技术,距抛开绘图板还有漫长的一段路要走;在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面,也才刚刚起步,在应用CAM技术制造模具方面,由于缺乏先进适用的制造装备和工艺设备,只有5%左右的模具制造设备被应用于这项工作。2精密加工设备在模具加工设备中所占比重较低，工艺设备落后,直接影响国产模具质量的提高。由于现代工业的发展使产品更新换代加快,对模具的需求量加大。但是,我国模具工业现有生产能力只能满足需求量的60%左右,大部分模具厂的模具加工设备陈旧,在役期长、精度差、效率低,还不能适应国民经济发展的需要。3生产冲压模具的专用技术尚未成熟,大多仍还处于试验摸索阶段如模具的表面涂层、表面热处理技术
6、、导向副润滑技术、型腔传感及润滑技术、去应力技术、抗疲劳及防腐技术等未完全形成生产能力,走向商品化。一些关键、重要的技术缺少知识产权的保护。4模具标准件标准化程度及使用覆盖率较低在汽车制造业中被大量使用的模具是冲压模。5年来,汽车模具标准件的使用覆盖率尽管有了较大增长,已从20世纪末的25%30%提高到目前的45%左右。但这种增长距国际先进水平(一般在70%以上,中小模具在80%以上)差距还很大。这是汽车模具交货期长,也是我国成为模具进口大国的重要原因之一。为了促进我国冲压模具技术的发展,从计算机技术、先进加工技术及装备、其它新技术与冲压模等方面分析了我国冲压模具的技术现状。结果表明:经过几十
7、年的发展,我国的冲压模具总量位居世界第三位,加工技术装备基本已与世界先进水平同步。以汽车覆盖件为代表的大型、复杂、精密冲压模,用CAD/CAM/CAE软件进行三维设计和模拟,靠高速、精密的加工设备生产,用新型研磨或抛光代替传统的手工研磨抛光,提高模具质量。这些都代表了冲压模具发展的趋势。总之，我国将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中,无论哪一行业的工程装备,都越来越多地采用由模具工业提供的产品。尤其近年来我国汽车工业的超高速发展,给模具行业带来了无限商机。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求,模具制造企业正广泛应用现代先进制造技术来提升竞争实力,来满足各行各业对模
8、具这一基础工艺装备的迫切需求。展望未来,赶超世界模具制造技术的先进水平尚需我们做出不懈的努力!三、采用的设计方案（基本理论）与技术路线1、设计方案（基本理论）这次设计该零件加工主要涉及到了冲孔工序内容，所以我们必须设计一个冲孔模。由于该零件属于大批量生产，工艺性较好并且需要一次冲出一个小孔。这里主要采用多孔冲裁压角复合模，并配有自动送出件杠杆机构以提高生产效率。最后为了避免自动送出件机构运动过程中与模具发生干涉，可在三维软件Pro/E和deform软件中设计自动送出件机构，然后模拟其运动过程，观察二者是否相互干涉，如果有干涉现象发生应该及时更改，精确完成设计任务。因给定的设计参数中对零件尺寸公
9、差没有什么特殊的要求，故此可按TI12级选择，该工件外形规则很适应冲裁加工。由于该模具为多凸模冲孔模，所以将凸模设计为阶梯形布局，即将凸模做成不同高度，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而减少总冲裁力。当几个凸模直径相差悬殊，而相距又很近时，为了提高模具寿命，避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力的作用而产生折断或倾斜，一般把小凸模做短些。阶梯形布局的凸模高度差取决于材料厚度。此外，压角力较大，压角与冲孔工序也应阶梯式冲出。该零件属于大批量生产，工艺性较好。为了提高生产效率可以设计安装一个自动送出件机构。在自动送出件机构设计当中，要求所设计的平面连杆机构不仅能实现预定的运动，而且还要使传递的动
10、力尽可能发挥有效的作用。一般情况下，压力角越小，对机构工作越有利。机构运动中，在某一特定点，整个机构处于静止状态这种位置成为机构的死点，一般应避免但也可以利用它实现一定的工作要求。同时，使机构与压力机滑块的联接容易，机构调整较方便。应用平面连杆机构以及推板装置，能够实现较大的送料行程，该机构的运动特性与压力机滑块的运动特性相关，送进的初始与结束阶段速度较慢，符合冲压生产的需要。适于大批量生产。此设计应该先确定自动机构的工作过程。其工作过程如下：当压床滑块上行时，制件被凸模带起。出件机构在上底板和连杆的带动下向冲模中心移动，同时送件机构在上底板和连杆的带动下绕轴向上转动，预先放置在其上面的工件就
11、向冲模中心滑动，直到碰到限位角钢时为止。当压床滑块接近上死点时，制件被由退料板、推销、推板、推杆组成的退料机构推下后沿出件机构滑出。出件机构侧面由导轮导正，并在导轮上滑动。退件机构也自冲模中心位置退出，当压床滑块到下死点时，完成对工序件的冲孔和压角工作。此过程是送出件的关键。2、可能存在的问题第一，因为此模具带有自动送出件机构，则自动送出件机构与模具各自设计的尺寸误差，可能造成干涉现象。第二，由于工件较厚（t=4.5），在冲孔过程中凸模可能在下压过程或者冲孔完毕卸料时失效发生断裂。四、设计任务书1、课题名称厚板冲小孔模具设计及有限元模拟工件成形后的形状如图:材料为普通碳素钢Q235，料厚4.5
12、mm,尺寸精度要求为IT12级，形状精度要求高。2、 设计内容与步骤1) 根据题目要求，分析冲压件的形状特点、尽寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求，然后确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。2) 根据所确定的工艺方案和冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求，以及利用现有通用机械化、自动化装置的可能，选定冲模类型及结构型式，绘制模具结构草图。3) 在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料方式。4) 计算冲压力、模具压力中心、模具各主要零件(凹模、凸模固定板、垫板、凸模)的外形尺寸，凸、凹模工作部分尺寸和间隙，以及卸料橡胶或弹簧的自由高
13、度等。5) 选择压力机并把所选用的压力机的类型、型号、规格确定下来。6) 根据上述分析、计算及方案论证后，绘制模具总装配图及零件图。7) 通过Deform-3D软件对工件加工过程中一些参数进行模拟，分析材料变形过程中的变形行为与工艺参数。8) 撰写设计说明书；9) 所有设计文档、资料的整理、收尾、答辩。3、绘图任务（1） 模具总装配图（2） 模具零件图（3） 模具总成三维图（可选）（4） 模具主要零件三维图（可选）五、设计过程进度计划（1）第五周：完成以上设计内容中的“1”（2）第六周：完成以上设计内容的“2”（3）第七八周：完成以上设计内容的“3”（4）第九十周：完成以上设计内容的“4-5”（5）第十一、十二周：完成以上设计内容中的“6-7”（6）第十三、十四周：完成以上设计内容中的“8”（6）第十五周：完成以上设计内容中的“9”指导教师批阅意见 指导教师(签名)： 年 月 日
