757 厚板料沖小孔模具設(shè)計及有限元模擬【全套16張CAD圖+PROE模型+文獻翻譯+說明書】
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開題報告 題目厚板料沖小孔模具設(shè)計及有限元模擬學(xué)生姓名班級學(xué)號 專業(yè)一、課題的目的和意義:隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,市場對模具的需求量不斷增長。人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性,而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一,模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志,并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。為迎接未來的無限挑戰(zhàn),在畢業(yè)之際選擇一個沖壓模具方面的設(shè)計論文,目的是想豐盈自己的翅膀,為將來在工作崗位上有更好的發(fā)展而搶得先機.在短暫而又重要的十幾周里,通過老師指導(dǎo)和自學(xué)有關(guān)書籍,查閱期刊,完成畢業(yè)設(shè)計。從而能夠?qū)δ>哂辛艘粋€更深刻地認識對其工藝分析分類結(jié)構(gòu)名稱以及作用等方面有個嶄新的詮釋。初步達到了獨立完成簡單模具設(shè)計的目的及對模具的自我理解。二、文獻綜述(相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀)從1839年英國成立的schuler公司算起現(xiàn)代沖壓模具制造技術(shù)已有168年的歷史,但我國的沖壓技術(shù)卻一直是發(fā)展緩慢。1984中國才成立模具工業(yè)協(xié)會,1986年中國模具工業(yè)產(chǎn)值僅有29億元。當(dāng)時生產(chǎn)模具的企業(yè)也只有幾千家而已。1993年3月國務(wù)院頒布了關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)的改革政策要點的決定,把模具擺在了機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,確立了發(fā)展模具工業(yè)是國家的一個產(chǎn)業(yè)政策。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。除了國有專業(yè)模具廠外,廣東的中外合資和外商獨資模具企業(yè)現(xiàn)有幾千家,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起;江蘇昆山建成了模具工業(yè)群;浙江寧波和黃巖被譽為“模具之鄉(xiāng)”。在激烈的競爭中模具的生產(chǎn)技術(shù)及規(guī)模也不斷提高。改革開放使得我國的經(jīng)濟進入高速發(fā)展的時期,模具的市場的需求量也進一步的增加。模具行業(yè)也一直以15%左右的增速再發(fā)展。因此帶來的模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分的巨大變化,一些國有專業(yè)模具廠也如雨后春筍般的建立起來,同時也帶來了以集體、獨資、私營和合資等形式的快速發(fā)展。2006年吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件、華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件、上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。國內(nèi)的模具企業(yè)也在充分抓住汽車工業(yè)所帶來的發(fā)展契機,加大設(shè)備、產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)模的升級步伐,積極開拓國內(nèi)外市場。然而,與國際先進水平相比,中國的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長等方面,模具壽命也只有國際先進水平的50%左右,大型、精密、技術(shù)含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具,每年都需要花費大量資金進口,具體如下:1沖壓模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的開發(fā)手段比較落后、技術(shù)的普及率不高,應(yīng)用不夠廣泛,僅有約10%的模具在設(shè)計中采用了CAD技術(shù),距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走;在應(yīng)用CAE進行模具方案設(shè)計和分析計算方面,也才剛剛起步,在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面,由于缺乏先進適用的制造裝備和工藝設(shè)備,只有5%左右的模具制造設(shè)備被應(yīng)用于這項工作。2精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中所占比重較低,工藝設(shè)備落后,直接影響國產(chǎn)模具質(zhì)量的提高。由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使產(chǎn)品更新?lián)Q代加快,對模具的需求量加大。但是,我國模具工業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)能力只能滿足需求量的60%左右,大部分模具廠的模具加工設(shè)備陳舊,在役期長、精度差、效率低,還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。3生產(chǎn)沖壓模具的專用技術(shù)尚未成熟,大多仍還處于試驗摸索階段如模具的表面涂層、表面熱處理技術(shù)、導(dǎo)向副潤滑技術(shù)、型腔傳感及潤滑技術(shù)、去應(yīng)力技術(shù)、抗疲勞及防腐技術(shù)等未完全形成生產(chǎn)能力,走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)缺少知識產(chǎn)權(quán)的保護。4模具標準件標準化程度及使用覆蓋率較低在汽車制造業(yè)中被大量使用的模具是沖壓模。5年來,汽車模具標準件的使用覆蓋率盡管有了較大增長,已從20世紀末的25%30%提高到目前的45%左右。但這種增長距國際先進水平(一般在70%以上,中小模具在80%以上)差距還很大。這是汽車模具交貨期長,也是我國成為模具進口大國的重要原因之一。為了促進我國沖壓模具技術(shù)的發(fā)展,從計算機技術(shù)、先進加工技術(shù)及裝備、其它新技術(shù)與沖壓模等方面分析了我國沖壓模具的技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)果表明:經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國的沖壓模具總量位居世界第三位,加工技術(shù)裝備基本已與世界先進水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復(fù)雜、精密沖壓模,用CAD/CAM/CAE軟件進行三維設(shè)計和模擬,靠高速、精密的加工設(shè)備生產(chǎn),用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質(zhì)量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢。總之,我國將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中,無論哪一行業(yè)的工程裝備,都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。尤其近年來我國汽車工業(yè)的超高速發(fā)展,給模具行業(yè)帶來了無限商機。為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求,模具制造企業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進制造技術(shù)來提升競爭實力,來滿足各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。展望未來,趕超世界模具制造技術(shù)的先進水平尚需我們做出不懈的努力!三、采用的設(shè)計方案(基本理論)與技術(shù)路線1、設(shè)計方案(基本理論)這次設(shè)計該零件加工主要涉及到了沖孔工序內(nèi)容,所以我們必須設(shè)計一個沖孔模。由于該零件屬于大批量生產(chǎn),工藝性較好并且需要一次沖出一個小孔。這里主要采用多孔沖裁壓角復(fù)合模,并配有自動送出件杠桿機構(gòu)以提高生產(chǎn)效率。最后為了避免自動送出件機構(gòu)運動過程中與模具發(fā)生干涉,可在三維軟件Pro/E和deform軟件中設(shè)計自動送出件機構(gòu),然后模擬其運動過程,觀察二者是否相互干涉,如果有干涉現(xiàn)象發(fā)生應(yīng)該及時更改,精確完成設(shè)計任務(wù)。因給定的設(shè)計參數(shù)中對零件尺寸公差沒有什么特殊的要求,故此可按TI12級選擇,該工件外形規(guī)則很適應(yīng)沖裁加工。由于該模具為多凸模沖孔模,所以將凸模設(shè)計為階梯形布局,即將凸模做成不同高度,使各凸模沖裁力的最大值不同時出現(xiàn),從而減少總沖裁力。當(dāng)幾個凸模直徑相差懸殊,而相距又很近時,為了提高模具壽命,避免小直徑凸模由于承受材料流動擠壓力的作用而產(chǎn)生折斷或傾斜,一般把小凸模做短些。階梯形布局的凸模高度差取決于材料厚度。此外,壓角力較大,壓角與沖孔工序也應(yīng)階梯式?jīng)_出。該零件屬于大批量生產(chǎn),工藝性較好。為了提高生產(chǎn)效率可以設(shè)計安裝一個自動送出件機構(gòu)。在自動送出件機構(gòu)設(shè)計當(dāng)中,要求所設(shè)計的平面連桿機構(gòu)不僅能實現(xiàn)預(yù)定的運動,而且還要使傳遞的動力盡可能發(fā)揮有效的作用。一般情況下,壓力角越小,對機構(gòu)工作越有利。機構(gòu)運動中,在某一特定點,整個機構(gòu)處于靜止狀態(tài)這種位置成為機構(gòu)的死點,一般應(yīng)避免但也可以利用它實現(xiàn)一定的工作要求。同時,使機構(gòu)與壓力機滑塊的聯(lián)接容易,機構(gòu)調(diào)整較方便。應(yīng)用平面連桿機構(gòu)以及推板裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)較大的送料行程,該機構(gòu)的運動特性與壓力機滑塊的運動特性相關(guān),送進的初始與結(jié)束階段速度較慢,符合沖壓生產(chǎn)的需要。適于大批量生產(chǎn)。此設(shè)計應(yīng)該先確定自動機構(gòu)的工作過程。其工作過程如下:當(dāng)壓床滑塊上行時,制件被凸模帶起。出件機構(gòu)在上底板和連桿的帶動下向沖模中心移動,同時送件機構(gòu)在上底板和連桿的帶動下繞軸向上轉(zhuǎn)動,預(yù)先放置在其上面的工件就向沖模中心滑動,直到碰到限位角鋼時為止。當(dāng)壓床滑塊接近上死點時,制件被由退料板、推銷、推板、推桿組成的退料機構(gòu)推下后沿出件機構(gòu)滑出。出件機構(gòu)側(cè)面由導(dǎo)輪導(dǎo)正,并在導(dǎo)輪上滑動。退件機構(gòu)也自沖模中心位置退出,當(dāng)壓床滑塊到下死點時,完成對工序件的沖孔和壓角工作。此過程是送出件的關(guān)鍵。2、可能存在的問題第一,因為此模具帶有自動送出件機構(gòu),則自動送出件機構(gòu)與模具各自設(shè)計的尺寸誤差,可能造成干涉現(xiàn)象。第二,由于工件較厚(t=4.5),在沖孔過程中凸??赡茉谙聣哼^程或者沖孔完畢卸料時失效發(fā)生斷裂。四、設(shè)計任務(wù)書1、課題名稱厚板沖小孔模具設(shè)計及有限元模擬工件成形后的形狀如圖:材料為普通碳素鋼Q235,料厚4.5mm,尺寸精度要求為IT12級,形狀精度要求高。2、 設(shè)計內(nèi)容與步驟1) 根據(jù)題目要求,分析沖壓件的形狀特點、盡寸大小、精度要求及所用材料是否符合沖壓工藝要求,然后確定適合于工廠具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟合理的工藝方案。2) 根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓件的形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量、模具制造條件、操作方便及安全的要求,以及利用現(xiàn)有通用機械化、自動化裝置的可能,選定沖模類型及結(jié)構(gòu)型式,繪制模具結(jié)構(gòu)草圖。3) 在最經(jīng)濟的原則下,決定毛坯的形狀、尺寸和下料方式。4) 計算沖壓力、模具壓力中心、模具各主要零件(凹模、凸模固定板、墊板、凸模)的外形尺寸,凸、凹模工作部分尺寸和間隙,以及卸料橡膠或彈簧的自由高度等。5) 選擇壓力機并把所選用的壓力機的類型、型號、規(guī)格確定下來。6) 根據(jù)上述分析、計算及方案論證后,繪制模具總裝配圖及零件圖。7) 通過Deform-3D軟件對工件加工過程中一些參數(shù)進行模擬,分析材料變形過程中的變形行為與工藝參數(shù)。8) 撰寫設(shè)計說明書;9) 所有設(shè)計文檔、資料的整理、收尾、答辯。3、繪圖任務(wù)(1) 模具總裝配圖(2) 模具零件圖(3) 模具總成三維圖(可選)(4) 模具主要零件三維圖(可選)五、設(shè)計過程進度計劃(1)第五周:完成以上設(shè)計內(nèi)容中的“1”(2)第六周:完成以上設(shè)計內(nèi)容的“2”(3)第七八周:完成以上設(shè)計內(nèi)容的“3”(4)第九十周:完成以上設(shè)計內(nèi)容的“4-5”(5)第十一、十二周:完成以上設(shè)計內(nèi)容中的“6-7”(6)第十三、十四周:完成以上設(shè)計內(nèi)容中的“8”(6)第十五周:完成以上設(shè)計內(nèi)容中的“9”指導(dǎo)教師批閱意見 指導(dǎo)教師(簽名): 年 月 日
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