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毕业设计开题报告

有孔弧形板的模具设计开题报告

1课题的意义和目的

1.1课题的意义

冲压成形是一个设计领域极其广泛的行业，深入到制造业的方方面面，在国外，冲压被称为板料成形。

冲压成形式通过冲压模具来实现的。

冲压模具是大批量生产同形产品的工具，是冲压成形的主要工艺装备。

而冲压成形模具的设计是产品质量好坏的一个决定性因素。

好的设计不仅能增加模具使用寿命，使产品的生产更经济，还能提高产品的质量。

而坏的设计会制造出更多的次品，不仅仅是对原材料的浪费，还会增加坏境污染，如噪音污染等。

通过毕业设计了解并学习冲压模设计的一般过程，应用大学期间所学的相关的理论知识，加以总结、综合、巩固；运用所得到相关的技术资料，加强制图、识图能力；初步的掌握设计冲压模具的能力，为将来的工作打下一定基础。

1.2课题的目的

（1）综合运用冷冲模课程和其它有关先修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化。

（2）学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。

（3）通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能。

2文献综述

2.1我国的模具工业的发展状况

早在1989年3月国务院颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，就把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和建设序列的第二位，确立模具工业在国民经济中的重要地位。

1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入了《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和《鼓励外商投资产业目录》。

经国务院批准，从1997~2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。

所有这些都充分体现了国家对发展模具工业的重视和支持。

目前全世界模具年产值约为600亿美元，日本、美国等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。

在我国模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，我国冲压模多为简单模、单工序模和复合模，精冲模、精冲多工位级进模还为数不多。

，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命可达1亿次以上，精度达到3~5μm，有国际上的技术相比，处于20世纪80年代中期国际先进水平。

冷冲压是塑性加工的基本方法之一，它是用安装在压力机上的模具，在室温下对板料加压力使其变形和分离，从而获得具有一定状、尺寸的零件的压力加工方法。

因为它要用于加工板料零件，所以也称板料冲压。

冷冲压的特点能冲压出其他加工工艺难以加工或无法工的形状复杂的制件。

冲压质量稳定，尺寸精度高。

由于冲压工是靠模具成形，模具制作精度高，使用寿长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。

生产效率高。

材料利用率高，一般为75％～85％。

因此压加工能实现少废料，甚至无废料生产。

在某些情况下，边角余料也可充分利用。

由于冲加工所用毛坯多为条料或带料，又是冷态加工，大批量生产时易于实现机械化和自动化。

冷冲压的缺点是模具制造周期长、制造本高。

故不适于单件小批量生产。

另外，冷压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运快，手工操作时，劳动强度大，易发生事故必须特别重视安全生产，安全管理以及采必要的安全技术措施。

我国冲压模具在近年来得到了长足的发展，但是仍然存在一些问题。

技术结构方面，目前，我国冲压模具工业技术水平参差不齐，在CAD、CAM、CAE、CAPP等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性还是技术水平都有很大差距。

在有一年个CAD技术设计模具方面，仅有月20％的模具在设计中采用了CAD，在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面，大多处于试用阶段，在应用CAM技术制造模具方面，只有15％左右的模具制造设备近年才开展这项工作，在应用CAPP技术进行工艺规划方面，基本处于空白状态。

在模具共性工艺技术，如快速成型技术，表面处理技术等方面的CAD/CAM技术的应用在我过才刚起步。

在我国大部分模具厂，模具加工技术落后，设备更新缓慢，引入的先进模具加工设备利用率仅有25％，设备的先进功能未能充分利用。

现如今人们越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。

目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。

其中获得国家重点资助建设的有华中科技大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学CAD国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。

2.2我国的模具发展前景

我国模具产业年进出口规模已达到40亿美元，其中进口和出口水平相当，皆在20亿美元左右。

国际模具及塑胶供应商协会负责人罗百辉表示，模具行业不仅规模庞大，而且档次也越来越丰富，发展前景向好。

长期以来，中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方，模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。

罗百辉表示，我国模具业正在从较发达的珠三角、长三角地区向内地和北方扩展，在产业布局上出现了一些新的模具生产较集中的地区，有京津冀、长沙、成渝、武汉、皖中等地区，模具集聚发展成为新特点，模具园区（城、集聚地等）不断涌现。

在东部地区，已形成昆山、无锡精密模具产业集群生产基地；泊头、芜湖汽车模具产业集群生产基地；宁波、黄岩、深圳、东莞大型、精密模具产业集群生产基地。

2.3模具的发展趋势

据悉，现今模具企业以模具为载体，积极探索模具制件的生产已是一种重要生产方式，模具企业采购制件设备需求旺盛。

模具发展趋势向模具加工设备提出了特殊要求。

模具成型零件的日渐大型化和零件的高生产率要求一模多腔，致使模具日趋大型化，大吨位的大型模具可达100吨，一模几百腔、上千腔，要求模具加工设备大工作台、加大Y轴Z轴行程、大承重、高刚性，高一致性。

五金模具加工的模具钢材料硬度高，要求模具加工设备具有热稳定性、高可靠性。

对复杂型腔和多功能复合模具，随着制件形状的复杂化，必须要提高模具的设计制造水平，多种沟槽、多种材质在一套模具中成形或组装成组件的多功能复合模具，就要求加工编程程序量大，具有高深孔腔综合切削能力和高稳定性，提高了加工难度。

高动态精度。

机床生产企业介绍的静态性能（如重复定位精度、直线进给速度）在模具三维型面加工时，不能反映实际加工情况。

模具的三维曲面高精度加工，更提出了高动态精度性能的要求，高速高精度还要在机床的高刚性、热稳定性、高可靠性以及高品质的控制系统相配合才可能实现。

加工技术与绿色产品技术的结合将在企业采购设备时纳入考虑范围内电加工机床的辐射、介质选用将是安全、环保影响的因素，电火花铣削技术会在未来模具加工领域得到发展。

多种测量技术的复合应用、高速测量及其逆向工程成为推动模具参与产品开发、设计技术的发展方向。

　　随着三坐标测量机、扫描仪、激光跟踪仪技术的不断发展，“在线测量”使测量机要实现“工具化”，这要求其适应性更强，检测技术向高速度、高精度、高适应性。

三坐标测量机主机的主要功能是通过接触或激光扫描等非接触方式采集坐标数据，经过数据处理，完成被测工件的再造。

现代测量技术不断融进产品研发，在逆向工程设计、制造的系统下，模具与模具制件设计制造的密不可分关系更加明显。

罗百辉表示，2007年我国生产的成型设备达17.3万台，其中数控成型设备3000台；进口锻压冲压设备3844台、及其他成型设备4671台。

　　据了解，目前世界切削刀具销售额超过100亿美元，工业发达的欧洲、北美、日澳三大市场占有75%-80%。

在亚洲，中国也是一个重要市场。

当前发达国家的制造业中，采用硬质合金刀具已占70%以上，传统高速钢刀具的份额降至30%以下，参与全球化竞争的我国机械制造业，对效率的追求也日益增强，模具企业对高精度、高效率、高可靠性、和专用性的现代高效刀具的需求也越来越迫切，硬质合金刀具、陶瓷刀具在模具企业广泛使用。

据罗百辉粗略估计中国刀具需求在80亿元人民币以上，其中高精、高效、高可靠性的现代刀具，如硬质合金和陶瓷等超硬刀具材料可转位刀具的消费额约为15亿元人民币，其中80%-85%依赖进口，模具制造使用的刀具进口占90%以上。

模具的复杂性、精密性要求所需切削刀具的品质更为上乘，为本次参展的有国外众多知名刀具厂商，如：

瑞典的SANDVIK，山高刀具SECO公司，蓝帜公司、SPINNER公司、NIKKEN公司等，日本的DIJET、BIG、OSG、日本住友电工。

　　模具加工的精细化使加工设备的复合性、高效性更加引人关注。

高速铣削具有的可加工高硬材料、加工平稳、切削力小、工件升温变形小等诸多优点使模具企业对高速加工日益重视。

2.4高新技术在模具工业中的应用

2.4.1模具CAD／CAE／CAM技术

CAD/CAM技术的发展与计算机图形学的发展密切相关，并伴随着计算机及其外围设备的发展而发展。

计算机图形学中有关图形处理的理论和方法构成了CAD/CAM技术的重要基础。

综观CAD/CAM技术的发展历程，主要经历了以下主要发展阶段。

20世纪50年代，计算机主要用于科学计算，使用机器语言编程，图形设备仅具有输出功能。

此间CAD技术处于酝酿、准备阶段。

20世纪60年代，这是交互式计算机图形学发展的最重要时期。

1963年MIT学者I.E.Sutherland发表了题为“人机对话图形通讯系统”的博士论文，首次提出了计算机图形学等术语。

由他推出的二维SKETCHPAD系统，允许设计者操作光笔和键盘，在图形显示器上进行图形的选择、定位等交互作业，对符号和图形的存储采用分层的数据结构。

这项研究为交互式计算机图形学及CAD技术奠定了基础，也标志着CAD技术的诞生。

此后，出现了交互式图形显示器、鼠标器和磁盘等硬件设备及文件系统和高级语言等软件。

并陆续出现了许多商品化的CAD系统和设备。

20世纪70年代，计算机图形学理论及计算机绘图技术日趋成熟，并得到了广泛应用。

这期间，硬件的性能价格比不断提高；图形输入板、大容量的磁盘存储器等相应出现；数据库管理系统等软件得以应用；以小型、超小型计算机为主机的CAD/CAM系统进入市场并形成主流，这些系统的特点是硬件和软件配套齐全、价格便宜、使用方便，形成所谓的交钥匙系统（TurnkeySystem）。

同时，三维几何建模软件也相继发展起来，出现了一些面向中小企业的CAD/CAM商品化系统，法国达索公司率先开发出以表面模型为特点的三维曲面建模系统CATIA。

20世纪70年代中期开始创立CAPP系统的研究与开发。

1976年由CAM-I公司开发了CAPP系统——CAM-IAutomatedProcessPlanning。

在制造方面，美国辛辛那提公司研制出了一条柔性制造系统（FMS），将CAD/CAM技术推向了新的阶段。

这一时期各种计算机辅助技术的功能模块已基本形成，但数据结构尚不统一，集成性差，应用主要集中在二维绘图、三维线框建模及有限元分析方面。

20世纪80年代，CAD/CAM技术及其应用系统得到迅速发展。

这期间，出现了微型计算机和32位字长工作站，同时，计算机硬件成本大辐下降，计算机外围设备（彩色高分辨率图形显示器、大型数字化仪、自动绘图机、彩色打印机等）已逐渐形成系列产品，网络技术也得到应用；CAD与CAM相结合，形成了CAD/CAM集成技术，导致了新理论、新算法的大量涌现。

在软件方面，不仅实现了工程和产品的设计计算和绘图，而且还实现了工程造型、自由曲面设计、机构分析与仿真等工程应用，特别是实体建模、特征建模、参数化设计等理论的发展和应用，推动CAD技术由表面模型到实体建模，再到参数化建模发展，并出现了许多成熟的CAD软件。

在此期间，为满足数据交换要求，相继推出了有关标准（如CGI、GKS、IGES及STEP等）。

20世纪80年代后期，人们认识到计算机集成制造（CIM）的重要性，开始强调信息集成，出现了CIMS，将CAD/CAM技术推向了更高的层次。

20世纪90年代以来，CAD/CAM技术更加强调信息集成和资源共享，出现了产品数据管理技术，CAD建模技术日益完善，出现了许多成熟的CAD/CAE/CAM集成化的商业软件，如采用变量化技术的I-DEAS、应用复合建模技术的UG等。

随着世界市场的多变与激烈竞争，随着各种先进设计理论和先进制造模式的发展，随着高档微机、操作系统和编程软件的发展，随着网络技术的迅速发展，CAD/CAM技术正在经历着前所未有的发展机遇与挑战，正在向集成化、网络化、智能化和标准化方向发展。

2.4.2快速成形技术模具制造中的应用

快速成型技术（RapidPrototyping&Manufacturing,缩写为RP）是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术.其特点是可以不需机加工设备或者模具即可快速制造形状极为复杂的工件,从而在小批量产品生产或新产品试制时节省时间和初始投资。

快速成型技术（RP）的成型原理是基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件。

这里所说的快速加工原型是指能代表一切性质和功能的实验件，一般数量较少，常用来在新产品试制时作评价之用。

而这里所说的快速成型零件是指最终产品，已经具有最佳的特性，功能和经济性。

基于以上特点，快速成形主要应用于：

1、产品开发对于新产品，通过快成形技术，方便快速地试制出产品的实模型，根据实物模型可以及时地发现产设计中所存在的不足或错误之处，从而缩短了新产品开发的研制周期，又避免设计错误可能带来的损失。

2、产品性能测试快速成形制件在一场合可以代替实际零件，对产品的有关性能进行综合测评或工程测试，优化产品设计，这样可以大大提高产品投产的一次成功率。

3、样件展示由于应用快速成形技术很容易制造出新产品的样件，因此，快速成形技术已成为开发商与客户之间进行交流沟通的重要手段。

4、快速制模将快速成形技术与真空注型、熔模铸造、金属电镀等技术相结合，快速制造出模具，用于零件的数件或小批量生产。

2.4.3逆向工程（ReverseEngineering）在现代模具制造中的应用

所谓的逆向工程，是指在没有原产品原始图纸、文档或cad模型数据的情况下，通过对已有时序的工程分析和测量，得到重新制造产品所需的cad模型、物理和材料特性数据，从而复制出已有产品的过程。

相比于正向工程，其主要区别在于：

正向工程师由抽象的较高层次概念或独立实现的设计过渡到设计的物理实现，从设计概念到cad模型具有一个明确的过程；而理想工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步利用cad/cam以及cims等先进技术对其进行处理。

由此可见，对于cad软件来说，正向工程和逆向工程没有什么不同，唯一的区别在于数据来源的不同。

因此，在模具制造中，我们可以为一个没有数据的实物制造出批量生产的模具来。

3设计内容

设计题目有孔弧形板的模具设计

材料：

H62Y工件三维实体

一、材料冲压性能分析

零件如图所示，材料为H62Y，其抗拉强度为σb=360Mpa。

此工件既有冲孔，又有落料两个工序。

材料为黄铜，厚度t=0.5mm，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件相对简单，有两个直径2.2mm的圆孔，尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足要求。

二、冲压工艺方案分析与确定

该零件冲裁边为矩形，而这些无工艺性要求，可将尖角改为圆角，以提高模具寿命，同时也不影响产品使用功能。

圆孔距边3.5mm，大于r+t=1.6mm，所以弯曲不会引起孔的变形，同时孔也可作为定位使用，所以采用先冲孔落料，后弯曲。

1、冲裁工艺方案的确定。

①、方案种类，该工件包含落料冲孔两个基本工序，可以有一下三种方案。

方案一：

先冲孔，后落料，采用单工序模生产；

方案二：

冲孔-落料级进冲压，采用级进模生产；

方案三：

采用落料-冲孔同时进行的复合模生产。

②、方案的比较，各方案的特点及比较如下。

方案一：

模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，但更重要的是第一道工序完成后，进入第二道工序必然增大误差，使工件的精度、质量大打折扣，很难达到需要的要求，故不选择此方案。

方案二：

级进模是一种多工位、效率高的加工方法。

但级进模的轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般用于大批量、小型冲压件。

而本工件的尺寸轮廓较大，采用级进模生产，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，故也不选择此方案。

方案三：

只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小，模具制造成本不高，故采用冲孔-落料复合模生产。

所以，选择冲孔-落料复合模生产该工件。

2、弯曲工艺的确定。

由于本工件是一个简单的弯曲件，所以采用一次弯曲就能满足工艺要求，这样能节约成本并且完全能达到质量要求，所以采用一次弯曲的方法。

三、排样设计与计算

四、冲压工艺计算及模具关键结构设计、计算

五、冲压设备选用

六、绘制模具总装备图和模具零件图

七、编写设计说明书

4设计进度计划

毕业实习、毕业设计进度计划

1、第一周：

周一实习动员，导师见面；周二借参考资料、查阅文献；周三看录像，借工作服安全帽；周四、周五毕业实习。

2、第二周：

毕业实习，定期撰写实习笔记；

3、第三周～第四周：

撰写毕业实习报告，英文文献翻译，下达设计任务书，撰写开题报告；

4、第五周：

完成总体工艺方案的分析和确定；

5、第六周～第七周：

完成工艺计算和模具关键结构方案设计；

6、第八～第九周：

完成模具总体结构设计，选择合适的成型设备；

7、第十～第十一周：

完成模具零件的详细设计；

8、第十二～第十三周：

编制模具零件制造工艺方案，撰写毕业设计说明书；

9、第十四～第十五周：

完成所有设计文档、资料的整理收尾工作，答辩。

5参考文献

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（1）：

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6导师意见

导师签字：

2012年月日