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冷沖壓技術(shù)在模具設(shè)計中的應(yīng)用開題報告
冷沖壓技術(shù)在模具設(shè)計中的應(yīng)用開題報告XXXX學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計）開題報告
題 目： 冷沖壓技術(shù)在模具設(shè)計中的應(yīng)用
專業(yè)班級： XXXX 學(xué)生姓名： XXX 學(xué)號 XXXXX
一、背景、意義
模具是機械制造業(yè)中技術(shù)先進、影響深遠的重要工藝裝備，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點，被廣泛應(yīng)用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達到610億元，增長率保持在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、美國而位列世界第三。我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多[1].
冷沖壓是在常溫下，利用沖模在壓力機上對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[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)是國民經(jīng)濟的基礎(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，共同發(fā)展的。應(yīng)該說，冷沖模具的研究和創(chuàng)新對于現(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)品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法已無法適應(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，使得計算機不再僅僅是設(shè)計過程中的繪圖工具，也是設(shè)計者進行空間思維的輔助工具。三維設(shè)計，已成為產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計及產(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)過程為案例，以Solidworks為工具，進行沖裁模、彎曲模和成形模的設(shè)計研究工作。以冷沖壓技術(shù)結(jié)合先進的CAD/CAM技術(shù)，進而提高提高生產(chǎn)率、減輕勞動強度和縮短模具的設(shè)計制造周期，進行壓力容器沖壓模具設(shè)計。具備了如下優(yōu)點：
�。�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一步機械加工，互換性好，在耗費不大的情況下能獲得強度高、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)計過程中直接由三維模型轉(zhuǎn)為二維圖，可大大縮短設(shè)計時間，提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，且能夠較好地完成研制設(shè)計任務(wù)。同傳統(tǒng)的模具設(shè)計相比，它在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動強度等方面，都具有很大優(yōu)越性。
�。�3）隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機不再僅僅是設(shè)計過程中的繪圖工具，也是設(shè)計者進行空間思維的輔助工具。課題結(jié)合三維技術(shù)并且使計算機運用到了生產(chǎn)設(shè)計的實踐中，有一定的創(chuàng)新性。
二、相關(guān)的最新成果及動態(tài)
從20世紀70年代至今，計算機逐漸進入了模具生產(chǎn)的設(shè)計、制造、管理等各個領(lǐng)域；輔助進行零件圖形輸入、毛胚展開、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、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)前國際上計算機（CAD）和計算機輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢是：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的理論水平和實用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫，開發(fā)專家系統(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)達國家從20世紀50年代就開始了模具CAD/CAM技術(shù)的研究。如美國通用汽車公司早在20世紀50年代就將CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用于汽車覆蓋件的設(shè)計與制造；20世紀70年代日本機械工程實驗室和日本旭光學(xué)工業(yè)公司分別開發(fā)了連續(xù)模設(shè)計系統(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)計與制造[5].
冷沖壓的加工工藝在我國的具有悠久的歷史。半個世紀以來，我國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，我國對沖模的研制也在不斷加強。但是總體上說，我國模具工業(yè)起步較晚、基礎(chǔ)差，就總量來看，大型、精密、浮渣、長壽名命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。雖然在模具的制造方法、手段方面達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但是在制造的質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面和國外還存在一定的差距。我國模具CAD/CAM技術(shù)從20世紀80年代才起步，長期處于低水平重復(fù)開發(fā)階段，許多軟件依賴于進口，對許多引進的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)。以下是我國近年來模具產(chǎn)值模具進出口情況表[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。從表二看出我國模具的進出口重量保持上升勢頭，由于在大型、精密、浮渣、長壽命模具缺乏的情況下，高技術(shù)的模具依賴于進口。所以研究和提高冷沖壓模具，并把CAD/CAM技術(shù)運用于模具設(shè)計的實際中去對于我國模具發(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到2mm.因此，精密沖裁以無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)用先進工藝：氣體、液體、橡膠、超塑性成型等先進工藝，對某些復(fù)雜零件的成型有明顯的效果，要深入研究其變形機理，確定合理工藝參數(shù)，提高成型效能和實用性。
�。�3）沖壓生產(chǎn)機械化、自動化：研制自動送、退料裝置，多工位自動壓力機，自動生產(chǎn)線，帶自動保護的監(jiān)視和檢測裝置等，這是提高勞動生產(chǎn)率、減輕勞動強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)展模具的計算機輔助設(shè)計與輔助制造：計算機輔助設(shè)計，就是用電子計算機作為信息處理手段，進行最佳判斷、計算，實現(xiàn)綜合設(shè)計。計算機輔助制造，就是生產(chǎn)人員借助計算機對模具制造實行監(jiān)督、控制和管理。將模具設(shè)計與制造聯(lián)成一個統(tǒng)一的計算機控制系統(tǒng)，是向自動化發(fā)展的有效途徑，對提高模具設(shè)計與制造質(zhì)量、簡化模具設(shè)計和生產(chǎn)管理將起巨大的作用。
三、設(shè)計內(nèi)容與方法、研究難點及預(yù)期目標(biāo)
課題主要內(nèi)容是研究冷沖壓模具的設(shè)計，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)計其冷沖壓模具。首先應(yīng)該深入學(xué)習(xí)機械設(shè)計、機械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，理論的掌握是實踐的基礎(chǔ)。同時應(yīng)該對所設(shè)計的冷沖模具的對象VA—80型和CW—25/0.8型壓力容器的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)制造工藝進行全面的了解。再運用Solidworks對所涉及的壓力容器進行三維實體的繪制，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)品開發(fā)的進程，縮短了設(shè)計的周期，也確保了產(chǎn)品的質(zhì)量[9].把計算機輔助設(shè)計運用到了壓力容器設(shè)計的實際之中，這也是本課題的創(chuàng)新點之一。
冷沖模具是模具類別中應(yīng)用最廣泛的一種，通過模具對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)計過程是和生產(chǎn)實際分不開的。所以設(shè)計的方法是要在深入學(xué)習(xí)機械設(shè)計、機械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，發(fā)揮Solidworks這一三維設(shè)計軟件在模具設(shè)計與制造中的作用同時，并且與XXX廠產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和工藝相結(jié)合，運用理論聯(lián)系實際，實踐推動理論的研究方法進行有效方法進行壓力容器的沖裁模、彎曲模和成形模的設(shè)計工作。 模具設(shè)計者進行模具設(shè)計時，首先應(yīng)該根據(jù)所收集到的設(shè)計資料，經(jīng)過充分理解、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，摸清設(shè)備狀況及技術(shù)情況以及加工能力，作出初步方案開始進行模具設(shè)計。 冷沖模具的一般設(shè)計路線為[11]:
�。�1） 分析整理技術(shù)資料，確定設(shè)計依據(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，進行零部件設(shè)計及必要的工藝計算。
�。�4）進行沖模的總體設(shè)計。
�。�5）模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計。
（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）編寫設(shè)計計算說明書。
XXX產(chǎn)品圖樣到其沖壓模具的設(shè)計過程如下：
四、論文詳細工作進度和安排
20XX.12.20—20XX.2.24 文獻檢索，外文文獻翻譯，寫出開題報告。
20XX.2.25—20XX.5.10 沖壓成形工藝分析，模具設(shè)計。
20XX.5.11—20XX.5.20 整理圖紙，寫出畢業(yè)論文。
20XX.5.21—20XX.5.31 畢業(yè)答辯。
五、主要參考文獻
[1] 李名堯。 模具 CAD/CAM[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004,1
[2] 徐煒炯。冷沖壓技術(shù)問答（上冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995,1
[3] 華中科技大學(xué)。模具設(shè)計基礎(chǔ)及模具CAD [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005,1-2
[4] 王秀鳳等。冷沖壓模具設(shè)計與制造[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：機械工業(yè)出版社，2004,13
[6] 表格來自中國輕工模具網(wǎng)。
[7] 徐煒炯。冷沖壓技術(shù)問答（上冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995,1
[8] 文群。 提高冷沖壓模具壽命的措施 [N] .中國化工報。2007-4-4.
[9] 殷國富。 Solidworks 2004模設(shè)計實例精解[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005,1-2
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