汽車鉸鏈沖壓模具設(shè)計與型腔仿真加工開題報告

畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目：汽車鉸鏈沖壓模具設(shè)計與型腔仿真加工學(xué)院專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班級姓名學(xué)號導(dǎo)師2021年12月19日、畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1題目背景隨著制造行業(yè)的發(fā)展，材料加工方法也隨著發(fā)展，其中冷沖壓加工方法在制造行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展，特別在汽車制造行業(yè)[1]。隨著冷沖壓加工方法的應(yīng)用，許多汽車零件的外形和精度得到了改善。側(cè)減震片的加工方法也得到了發(fā)展，最后由冷沖壓加工而成。最近的幾年里，冷沖壓加工方法得到了廣泛的發(fā)展[2]。1.2研究意義通過對汽車鉸鏈進行詳細的工藝分析，確定零件的沖壓工藝方案并制定部分零件的制造工藝，通過課題讓我們能夠掌握中等復(fù)雜程度零件的沖壓模具設(shè)計和制造一般方法，對零件沖壓工藝方案的確定、工藝計算及模具設(shè)計有更深層次的認識，并學(xué)會對模具設(shè)計資料的檢索與整合以及對已有資料的充分合理的使用，該實踐性課題是對學(xué)生理論學(xué)習(xí)水平的實踐和檢驗，可對以后從事類似的工作有一定的指導(dǎo)性和實踐性的意義。1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀近幾年來，我國轎車市場發(fā)展十分迅猛，2002年在轎車銷售超過100萬輛的基礎(chǔ)上，2003年則向200萬輛大關(guān)邁進，達到了197萬輛[3]。然而，在轎車熱迅速升溫的同時，不得不尷尬地面對這樣的現(xiàn)實——市場上熱銷的絕大多數(shù)車型是直接從國外引進的[4]。由于國內(nèi)轎車覆蓋件模具設(shè)計制造能力從總體上看還比較薄弱，為了生產(chǎn)這些車型，各大汽車公司不得不耗資幾億、十幾億元采購海外模具[5]。與國外大汽車公司相比，由于生產(chǎn)規(guī)模比較小，這就造成單車均攤的模具成本遠高于國外車，這也是造成國產(chǎn)車整車制造成本居高不下的主要原因之一。因此我國政府對模具工業(yè)和模具技術(shù)發(fā)展非常重視，特別是在改革開放以來，充分肯定了模具工業(yè)和技術(shù)在制造業(yè)和國民經(jīng)濟中的重要基礎(chǔ)地位[6]。國家投入大量資金，已取得不少技術(shù)成果，大大縮短了我國與世界發(fā)達國家的技術(shù)差距。概括起來主要有以下幾個方面：(1)我國模具工業(yè)基本上是以企業(yè)內(nèi)部自產(chǎn)自配為主的、附屬于產(chǎn)品生產(chǎn)的行業(yè)，已經(jīng)發(fā)展成了有相當規(guī)模的，具有高技術(shù)行業(yè)特征的資金密集型、技術(shù)密集型裝備制造產(chǎn)業(yè)[1]。(2)模具的生產(chǎn)從主要以傳統(tǒng)的、鉗工師傅為主導(dǎo)的技藝型手工生產(chǎn)方式，進入到了普遍采用數(shù)字化、信息化設(shè)計生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的時代[7]。(3)我國模具行業(yè)已從單一的公有制企業(yè)形式，發(fā)展成為以民營企業(yè)為主、多種所有制企業(yè)形式共存的新格局[8]。(4)制造業(yè)的發(fā)展拉動了模具工業(yè)的發(fā)展，模具業(yè)的發(fā)展給予制造業(yè)以有力的支撐?，F(xiàn)在，我國已成為制造業(yè)的大國，也是模具生產(chǎn)大國。(5)為模具制造配套服務(wù)的體系日趨完善，我國模具工業(yè)體系基本完整。模具產(chǎn)業(yè)布局有所改善。但與發(fā)達國家相比，我國模具工業(yè)還有較大差距，主要是，我國還處于全球產(chǎn)業(yè)鏈分工的中低端，模具產(chǎn)品也處于中低檔[9]。1.3.2國外研究現(xiàn)狀近年來國外模具技術(shù)有不少新的發(fā)展。電子計算機的普遍應(yīng)用給模具設(shè)計和制造開辟了新的前景。計算機輔助模具設(shè)計在不少國家得到了一定程度的應(yīng)用，節(jié)約了設(shè)計工時，使模具結(jié)構(gòu)更加合理[10]。各類模具加工設(shè)備也大量采用電子計算機控制，提高了加工效率和精度。用電子計算機輔助設(shè)計拉伸件的展開尺寸，可以根據(jù)各部位金屬流動的情況更精確的得出毛坯形狀和尺寸[11]。各國也都制訂或增加了本國的模具標準，更便于大量生產(chǎn)。國外產(chǎn)品專業(yè)化車身模具企業(yè)向?qū)I(yè)化發(fā)展，如德國大眾公司模具廠、奧迪公司模具廠、SCHULLER公司，意大利COMAU公司，美國AUTODIE、SECKLY，日本豐田公司模具廠、荻原公司、富士公司，韓國現(xiàn)代汽車模具中心等[12]。有的專業(yè)制造整體側(cè)圍模具，有的專業(yè)生產(chǎn)四門模具，有的專門生產(chǎn)地板及結(jié)構(gòu)件模具。國外模具向多工位自動化以及級進模方向發(fā)展。制造數(shù)字化三維實體設(shè)計廣泛應(yīng)用于模具制造中，二維DL圖轉(zhuǎn)為三維DL圖后可直接用于有限元分析和數(shù)控編程，百分之百采用CAE分析。模具設(shè)計采用3D參數(shù)化設(shè)計[13]。實現(xiàn)了不等厚板成形模具設(shè)計，將同模模具推向生產(chǎn)。模具數(shù)控加工技術(shù)包括實型鑄造技術(shù)、精細化編程、高速加工技術(shù)、型面數(shù)控強化和修補技術(shù)[14]。

2、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1本課題研究的主要內(nèi)容(1)鉸鏈沖壓工藝分析汽車鉸鏈作為汽車的重要連接件，根據(jù)企業(yè)提供的零件圖對其進行零件工藝性分析、成型設(shè)備選擇和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。零件良好的工藝性將會降低材料的消耗定額、提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和方便模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。(2)模具設(shè)計：設(shè)計過程中，首先我們要對鉸鏈的結(jié)構(gòu)性、材料進行分析，選擇合適的方式進行生產(chǎn)。材料的分析來確定工件是否適合生產(chǎn)。之后要通過工件的厚度來確定工件排樣圖的搭邊，然后計算排樣圖的材料利用率。接下來就是進行沖壓力的計算，通過計算沖壓力選擇合適的沖壓設(shè)備。模具刃口的計算也及其的重要，只有選擇合適的刃口才能夠確保模具的壽命，提高模具的使用率。模具刃口計算后，就是模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，先進行凹模外形尺寸的計算的通過凹模的外形尺寸來得到模具中其他固定板卸料板等的尺寸，最后選擇模架等一系列標準件，最終完成模具的設(shè)計。完成模具總裝配圖完成各工序壓力的計算與壓力機的初步選用，計算凸凹模刃口尺寸和公差，選擇與設(shè)計模具結(jié)構(gòu)類型及形式，模具模座的選用，結(jié)合運用CAE軟件所得溫度場、應(yīng)力場、成型缺陷等完善設(shè)計方案，繪制沖壓模具結(jié)構(gòu)的裝配圖與零件圖。沖壓模具型腔數(shù)控加工編程與仿真。使用CAM軟件完成型腔的粗、精加工數(shù)控編程與后置處理。利用幾何仿真軟件完成型腔切削軌跡的運動仿真與虛擬切削。2.2研究方案本次畢業(yè)設(shè)計的零件汽車鉸鏈形狀較為復(fù)雜，該零件為沖壓件，有3處彎曲、1處卷圓，此外還有兩處圓孔沖孔等結(jié)構(gòu)。材料為SPCC鋼，厚度1.6mm。零件要求表面平整，毛刺高度不得大于0.08mm，繪制出產(chǎn)品二維零件圖以及三維圖如圖2.1和2.2所示。圖2.1汽車鉸鏈的零件圖圖2.2汽車鉸鏈的三維圖鉸鏈制造過程中所需的沖壓工序主要有彎曲成形、切邊沖孔、卷圓、切斷等。根據(jù)以上分析現(xiàn)擬定三種方案可供探討。方案一：采用單工序模和復(fù)合模結(jié)合共同成型，成形——沖孔與切邊復(fù)合—切斷—成形——卷圓。4套單工序模+1套復(fù)合模生產(chǎn)，共需要5副模具方案二：使用級進模生產(chǎn)，采用側(cè)刃定距可以保證工件的精度，依次完成成形——沖孔—切邊—切斷—成形—卷圓。(2)方案分析方案一：雖然單工序模具結(jié)構(gòu)簡單，但是單工序模具結(jié)構(gòu)數(shù)量有多個，而且來回更換模具，導(dǎo)致工件的精度難易保證[12].方案二：使用級進模生產(chǎn)，這種模通?？梢载灤┱麄€沖壓成型的工序里面。使用一副模具，生成效率高，級進?？梢詽M足自動化生成，從而實現(xiàn)大批量的生產(chǎn)。綜上所述，使用級進模的方案最好。2.2.1凸、凹模固定方式常用的凸、凹模固定方式有凸肩臺階固定、螺釘銷釘固定、止口固定這三類。模具設(shè)計中最常用固定方式為凸肩臺階固定，本次設(shè)計凸、凹模也采用此種方式。2.2.2送料和定位方式?jīng)_壓模具設(shè)計的三種送料方式為：導(dǎo)料板送料、導(dǎo)向銷送料、以及另一種浮頂導(dǎo)料銷方式，導(dǎo)料板送料、導(dǎo)向銷送料常用于復(fù)合模具中，級進模具通常不會采用，本次設(shè)計采用級進模具經(jīng)常用的浮頂導(dǎo)料的方式。沖壓模具常用到的三種定位方式為：擋料銷定位、導(dǎo)正銷以及另一種側(cè)刃定位方式，對步距要求高的級進模，采用側(cè)刃+導(dǎo)正銷的定位方法。要求精度要求不高的采用側(cè)刃或者擋料銷，本次設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求較高，采用采用側(cè)刃+導(dǎo)正銷的定位方法。2.2.3卸料和出件方式本設(shè)計中汽車鉸鏈的厚度為1.6mm，厚度較薄，制件整體需要多次彎曲拉深成形，設(shè)計彎曲的時候一般都是對精度要求比較高，最終模具采用彈性卸料的方式是最適合的。出件方式根據(jù)出件的方向分為兩個常用的方式，第一種是常見的漏料方法，生產(chǎn)出來的工件直接通過漏料孔漏下，這種方法易于設(shè)計。第二中方法是通過沿著斜破將工件滑出，一般適用于帶彎曲的級進模，雖然操作有點麻煩，但是生產(chǎn)的產(chǎn)品精度高，本篇選擇第二種出件方式。本課題研究的重點及難點，前期已開展工作3.1本課題研究的重點及難點（1）模具裝配圖和零件圖的繪制；（2）模具工藝計算和分析。（3）工件有多處彎曲，設(shè)計的過程中要充分考慮彎曲工序的先后問題；（4）選擇合理的模具結(jié)構(gòu)，達到模具優(yōu)化的效果3.2前期已開展工作（1）明確設(shè)計要求，查閱文獻，收集相關(guān)資料，撰寫開題報告（2）零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求分析（3）繪制零件二維圖（4）繪制模具裝配圖4、本課題的工作方案及進度計劃第1周：收集資料，借閱參考書，下載相關(guān)英文文獻。第2～6周：制件工藝分析和工藝方案制定。第7～10周：沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及模具設(shè)計工藝計算；包括定位方式、卸料與出件方式、導(dǎo)向方式的選擇；計算毛胚尺寸、排樣、搭邊值的確定、條料寬度與步距的確定、材料利用率的計算。第11～14周：彎曲件結(jié)構(gòu)與工藝分析和彎曲部分模具設(shè)計；主要零部件的設(shè)計，包括凸、凹模的設(shè)計、卸料板的設(shè)計、卸料彈簧的設(shè)計、橡膠的選用與計算、模架及其他零件的設(shè)計、上下模座等。第15～16周：分析結(jié)論撰寫論文。5、指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）指導(dǎo)教師：年月日6、所在系審查意見：學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)：年月日注：1.正：宋體小四號字，行距22磅。2.開題報告由各系集中歸檔保存。參考文獻[1]狄遠德,徐家連.CAD/CAM在模具設(shè)計與加工中的關(guān)鍵技術(shù)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報,2014,34(01):115-118.[2]王文棟.國外沖壓與模具技術(shù)動向[J].模具通訊,1982(02):53-57.[3]慶周.鉸鏈沖壓工藝與模具設(shè)計的分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2017.[4]薛仰榮.高速冷沖壓模具的研究[D].上海交通大學(xué),2009（1）：35-39.[5]劉振奇,劉滕蕓.沖裁模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點簡介[J].科技信息,2010（5）：358-360.[6]陳航軍.基于多色集合的沖壓模產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法研究[D].廣東工業(yè)大學(xué),2007.[7]本刊編輯部.2005年我國模具銷售額達610億元居世界第三位[J].機械工程師,2006.[8]魏春雷、朱三武主編,模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊[M].天津:天津大學(xué)出版社,2010.[9]常世平.中國汽車模具的鐵肩重擔[J].現(xiàn)代制造,2006.[10]鐘翔山.鉸鏈沖壓工藝與模具設(shè)計改進[J].金屬加工：冷加工,2010（13）:49-51.[11]胡鳳輝.沖孔落料復(fù)合模設(shè)計[J].商業(yè)文化(學(xué)術(shù)版),2009(5):25-28.[12]楊太德,沖模設(shè)計常見問題分析及解決對策[J].連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010(3):8-10.[13]王斌修,李雅倩.精沖工藝與模具設(shè)計[J].模具制造,2010（1）：21-23.[14]常世平.中國汽車模具的鐵肩重擔[J].現(xiàn)代制造,2006.[15]周代勤.帶料連續(xù)沖壓模的設(shè)計[J].模具工業(yè),1986(07):21-23.[16]郝濱海主編.沖壓模具簡明設(shè)計手冊[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009.3.[17]DunbingTang,BenheGao.Feature-basedmetalstampingpartandprocessdesign.PartII:stampingprocessplanning[J].InternationalJournalofProductionResearch,2007.[18]S.H.Zhang,K.Zhang,Y.C.Xu.Deep-drawingofmagnesiumalloysheetsatwarmTemperatures[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2007,185:147-151.[19]HongHuiHua