垫片复合模具设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告

题目： 三角形垫片复合模的设计

课 题 类 别： 设计 论文　□
学 生 姓 名： 刘双喜
学 号： 200948030223
班 级： 成型09-02班
专业（全称）： 材料成型及其控制工程
指 导 教 师： 戴晓元

2013年 3月

一、本课题设计（研究）的目的：
1、通过本课题设计，培养更加系统的设计方法，掌握冷冲模尤其是复合模设计的基本工艺流程和基本方法，掌握模具整体设计和零部件的设计与计算过程。
2、结合以前学习的专业知识和课程实践知识来完成本次课题设计，培养运用理论知识独立分析和解决实际问题的能力。
3、熟练掌握CAD等制图软件以及运用规范、手册、图册和查阅有关技术资料等模具设计的基本技能。
4、学会查找文献以及从文献中获取所需知识。
二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：
模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备，具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业[1]。因此，研究和推广应用旨在提高生产率和产品质量，降低成本和扩大应用范围的模具技术具有重要意义。
1.模具现状和发展趋势
自2010 年《模具行业“十二五”发展规划》发布以来，转型升级与创新驱动已取得了不少成果，专利数量快速增加，产品水平不断提升。历年来有关模具方面的我国授权专利累计已超过1.5万项。在模具寿命方面，精密多工位级进模使用寿命已可超过4亿次。近年来我国模具技术虽然已经有了很大进步，但行业总体水平与国外先进水平相比在理念、设计、工艺、技术、经验、管理等方面都有差距，总体来看我们还处于以向先进国家跟踪学习为的主阶段[2]。我们还需要学习、引进、发展和创造各种先进的生产技术和生产理念。
具体而言，本课题是落料冲孔复合模的设计。复合模是指在压力机的一次行程中，在模具的同一位置上完成两道以上工序[3]。普通冲裁获得的工件尺寸精度在IT11以下，表面粗糙度一般为Ra25—Ra12.5um，光亮带所占比例不大，断面具有斜度，只能满足一般产品的普通要求[4,5]。因此，国内外涌现出更为先进的生产技术—精密冲裁工艺，并在实际生产中已经取得并将进一步取得良好的技术经济效果。
2.生产先进技术—精密冲裁
精密冲裁是一种先进的金属压力加工方法，一次冲压加工就可得到尺寸精度高、剪切面光洁、且具有一定立体形状的零件。其具有优质、高效、低耗的特点，技术经济效益十分显著。精冲工艺目前在航空、航天、汽车行业、工程机械、军工、铁路、建材、化工、造船、家电领域得到愈来愈广泛的应用[6]。但是精冲技术在我国的推广仍不理想。主要原因是:①精冲机的价格昂贵(约是普通压力机的5lO倍),多数企业无力投资。②精冲技术是一个较新、较复杂的技术，它不仅要有先进的精冲机，还要有许多先进的配套设备(包括精密的检测设备和精密的模具加工设备等)，另外，还要有一批高素质的工程师和技术工人，才能掌握和发挥它的作用，才能在生产实际中充分体现出它的先进性和经济性。因此精冲技术是一项高技术的系统工程，应该集中一定的人力、物力和财力去较快地掌握和应用它。③由于精冲技术在我国仍属起步阶段，精冲设备、精冲模具、精冲材料和精冲润滑油等在国内还不配套。未来精冲技术的发展应该为适应模具产品“交货期短精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需全面推广CAD/CAM/CAE技术，模具CAD/CAM/CAE技术是精冲模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步,普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。各企业将需加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度，进一步扩大CAE技术的应用范围[7]。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所的整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能[8]。正是是由于这些问题的出现和精冲工艺对计算机技术的需求，将计算机技术与精冲技术相结合的研究越来越受重视。其中发展比较快的是有限元在精密冲裁上的应用。
3.有限元在精密冲裁上的应用
（1）有限元分析应用现状
随着计算机性能的不断提高和数值模拟技术的逐渐完善，近年来出现了许多功能强大的专业性强的分析软件，如采用有限元分析的方法对模具组件在工作状态中的应力、应变等问题的详细分析已得到了越来越多的注意，开展这方面的研究已经取得了很大的发展并得到了实际应用[9]。通过有限元分析，可以及早地发现问题，排除经验设计的偏差，提高设计在工艺实践中的精确性和可靠性，避免多次修模、试模的过程，从而可以缩短模具生产调试周期，降低制模成本和延长模具的使用寿命。许多工业较发达国家对模具CAE技术非常重视并较早地进行了大量的研究，取得了较大的进展。国内在冲压成形模具模拟分析方面起步较晚，所做的研究还很不够。随着CAD/CAM技术的广泛应用，国内模具企业对模具CAE的需求越来越迫切，近几年来开始吸引了国内众多学者的研究。目前在国内外高校、研究所和生产企业中流行的专门用于冲压成形的分析软件主要有Deform、Dynaform、Auto-form、Pam-stamp、Optris、Abaqus、Kmas等[10]。
（2）有限元分析应用的研究方向
随着计算机软硬件和数值模拟技术的发展，今后面临的任务和研究的方向应主要集中在以下几个方面：①提高数值模拟的精度，对非线性有限元无网格划分技术的进一步研究，使模拟结果更加逼近现实。②解决几何模型到有限元分析模型的自动转换问题，把有限元技术与CAD、CAM、人工智能技术相结合，形成一个智能化的CAD/CAM/CAE集成设计系统，从而能更好地指导模具设计和工艺优化。③加深对模具应力、失效和寿命的研究，在它们之间建立起更完善的相关模型或准则。④探索有效的数值模拟方法来预测和解决模具材料低疲劳问题[11,12]。

三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：
1.设计的重点
（1） 冲压件工艺分析和工艺方案的确定；
（2） 工作零件刃口尺寸计算；
（3） 工作零件结构尺寸；
（4） 标注零件和冲床的选择；
（5） 装配图和零件图的绘制。
2.设计的难点
（1）冲裁件的形状和尺寸；
（2）冲压力与压力中心的计算；
（3）工作零件结构尺寸；
（4）凸凹模设计；
（5）排样设计。
3.拟采用的途径
（1）查找文献相关书籍对本次设计内容进行大致了解，做到胸有成竹；
（2）参照类似范例和以前的课程设计，制定设计流程、进行计算和制图等；
（3）在具体设计过程中遇到难题，通过查找资料进行针对解决。

四、设计（研究）进度计划：
第1-4周：熟悉课题任务，查阅国内外文献资料, 进行毕业实习、收集资料，完成实
习报告。
第5周：完成开题报告(包括文献综述、英文资料翻译、课题研究方案设计、思路）。
第6-7周进行各种计算与确定冲压工艺方案。
第8-9周：零件草图、装配图草图的绘制。
第10-11周：零件图、装配图的绘制。
第12-13周：填写冲压工艺卡、机加工工艺过程卡。
第14周：初编设计说明书与英文简介。
第15-16周：整理与修改图纸、工艺卡及说明书。
第17周：撰写研究论文缩写稿或答辩提纲、总结及进行毕业答辩。
五、参考文献：
[1] 刘胜国. 我国冲压模具技术的现状与发展[J]. 黄石理工学院学报，2007-2（1）：
13.
[2] 三丰. 模具行业回顾与展望[J].航空制造技术，2013（1/2）：72-73.
[3] 翁其金，徐新成 冲压工艺及冲模设计[M]. 北京：机械工业出版社，2004.7
[4] 夏巨谌，张启勋. 材料成形工艺[M]. 北京：机械工业出版社，2010.1
[5] 任朝军. 基于层次分析法的冲裁件质量影响因素研究[J]. 机械管理开发，
2011（1）：45.
[6] 邓明. 国内外精密冲裁技术的现状及发展[J]. 锻压装备与制造技术，2004
（1）：13-15.
[7] 张巍，陈燚涛，姬巧玲. 精密冲裁工艺的研究现状及其发展趋势[J].机电产品
开发与创新，2012-9（5）：13-14.
[8] 蔡俊，胡建华，宋雪梅 我国精冲技术的发展现状与方向[J]. 金属铸锻焊技术，
2011-6（11）：84.
[9] 王绪芳.落料冲孔复合模具设计[J]. 制造技术与机床，2006（5）：39.
[10] 黄荣学，曹建国，范洪远. 有限元法在冲压模具分析中的应用及展望[J].锻压
技术，2005（2）：69-72.
[11] N. Mole1, B. Stok1. Finite Element Simulation of Sheet Fine Blanking Process
[J]. Springer, 2009:553.
[12] MacCormak Conor, Monaghan John.Failure Analysis of Cold Forging Dies Using
FEA [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2001(1-2): 214.

指导教师意见

签名：
月 日
教研室（学术小组）意见

教研室主任（学术小组长）（签章）：
月 日