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1、南京工程学院毕业设计开题报告课 题 名 称: 弹簧钩冲压工艺与模具设计 学 生 姓 名: 指 导 教 师: 柯旭贵 所 在 学 院: 材料工程学院 专 业 名 称: 材料成型及控制工程(模具设计) 南京工程学院2008年 3月 20日说 明1根据教育部对毕业设计(论文)的评估标准,学生必须撰写毕业设计(论文)开题报告,由指导教师签署意见、教研室审查,系教学主任批准后实施。2开题报告是毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计(论文)工作前期内完成,开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是,逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨,语
2、言通顺,外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词,须注出全称。4本报告中,由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述,应不少于2000字,没有经过整理归纳,缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5开题报告检查原则上在第4周完成,各系完成毕业设计开题检查后,应写一份开题情况总结报告。学士学位毕业设计(论文)开题报告学生姓名学 号专 业材料成型及控制工程(模具设计)指导教师姓名柯旭贵职 称教授所在学院材料工程学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称弹簧钩冲压工艺与模具设计毕业设计的内容和意义1主要内容本次毕业设计主要是针对图1所示的产品完成如下各项任务:1)绘制产
3、品零件图(二维和三维);2)查阅资料并就自己承当的课题方向写出开题报告;3)翻译一篇相关的外文资料;4)完成产品的工艺设计及模具设计并绘制模具及模具零件的工程图;5)按规定格式和要求用Word打印设计说明书一份;6)用PowerPoint或其它软件制作答辩提纲一份。图1 弹簧钩零件图2.意义毕业设计是大学教学的最后一环节,其目的在于要我们将大学所学的基础理论知识、基本技能和专业知识融会贯通,并结合实际设计,这对我们来说无疑是个绝佳的锻炼机会,大学的课程学的快忘的也快,因此有这样一个巩固所学知识的机会对我们来说是非常有用的,更重要的是毕业设计还锻炼了我们动手能力,这为我们将来步入工作岗位做好了准
4、备。本次毕业设计的课题是多工位弯曲级进模,相信在完成毕业设计后,我独立完成工程设计项目的能力会得到一定程度的提高;能在一定程度上掌握多工位弯曲级进模设计的流程和方法;比较熟练的掌握模具行业中常用的设计软件和常规的办公软件;熟悉文献查阅的方法与途径,提高我与人沟通的能力及外文翻译的能力。总之,此次毕业设计是对我大学期间各方面能力的一次强化,对我即将步入社会并能快速的适应社会打下坚实的基础,我会尽我的最大努力认真地完成这次毕业设计,争取交一份令老师、也令我自己满意的答卷。文献综述我国精密级进模发展概述从模具国家新产品项目评审推荐和2010年第13届中国国际模展“精模奖”评审中看出,近年来中国模具技
5、术有了较快发展,模具整体水平有了较大提升,大型、精密、复杂、高效、长寿命为主要代表的中高档模具又上了新的台阶。以冲压模具为例,占国内模具生产总量40%的冲压模具,其制品覆盖了汽车、电子、通讯、机械、电机电器、仪器仪表和家电等产品范围,在汽车轻量化、新能源、自动化装备、医疗器械、航空航天、节能减排等领域的模具发展势头强劲。其中,代表先进冲压模具技术的大型精密复杂冲模和精密多工位级进模占主流,不但数量有所增加,而且产品水平有明显提升。 从当前国内制造的大型精密复杂冲模和精密多工位级进模的水平分析,在模具结构、制造精度、使用寿命、性能、技术含量和制造周期等方面获得了明显进步。其中,大部分模具在寿命和
6、主要性能上与国际先进水平的差距越来越小,部分高档优质模具的总体水平与国际先进水平相当,不仅完全替代进口,并有一部分模具出口到工业发达国家和地区。1.精密多工位级进模国内发展领先体现冲模技术先进水平的精密多工位级进模,具有结构复杂、技术难度大、制造精度高、模具寿命长和生产效率高、附加值高、价格高等特点,所以是重点发展的品类模具之一。精密多工位级进模主要包括:电机铁芯自动迭片级进模、空调器翅片级进模、集成电路引线框架级进模、连接器件与接插件级进模、彩管电子枪零件级进模、汽车零件级进模和家电零件级进模等。这类级进模的应用广泛,市场需求量大,模具的国产化成效明显,是最有希望赶上国际先进水平的模具品类。
7、 (1)集机电技术一体化为代表的电机铁芯自动迭片级进模(图1),具有自动冲压、迭片、扭槽、分组、回转等技术功能,直接冲成铁芯组合的制品,替代了定转子单片生产。近几年,随着高生产率的需求和技术发展,模具技术功能向全方位发展。铁芯大规格自动迭片、铁芯双列直槽迭片、铁芯三列扭槽迭片、铁芯双回转迭片和铁芯双列大回转自动迭片等级进模,国内电机模具骨干企业均能制造,模具水平与国际同类模具水平相当。其中,部分高档优质模具已经接近国际同类模具先进水平,替代了进口模具。例如,宁海鸿达电机模具有限公司制造的110空调压缩机电机铁芯自动迭铆三列级进模,外形尺寸1850800480mm,制造精度达到2m,模具在300
8、吨高速冲床上使用,冲次速度达300冲次以上/min,模具寿命达1.5亿冲次以上,模具技术功能实现三列定子铁芯外径110mm的迭片、三列转子铁芯外径70mm的扭槽迭片和铁芯组合的厚度达105mm。(2)以高效、长寿命为代表的空调翅片级进模(图2),包括一模12列、24列、36列、文献综述42列、48列、60列、72列等模具,模具寿命达数亿冲次,体现了模具寿命长和生产高效率的特点。翅片级进模涵盖了家用空调器翅片、汽车空调器翅片、工业用空调器翅片、大型冷库散热器翅片、整体穿管式空调器翅片和新型异形孔高效空调器翅片等。模具技术已经和国际接轨,模具水平与国际同类模具水平相当。其中部分高档优质模具已接近国
9、际同类模具先进水平。例如,无锡国盛精密模具有限公司制造的一模36列级进模,模具寿命4亿冲次以上和大型冷库散热片级进模,可分别冲制两种不同材质的铝料散湿片和钢料散热片,还可自由调节翻边高度10mm以上,生产规模和技术水平等方面处于国内领先地位。再以三佳谊华有限公司制造的7.260列翅片级进模为例,模具含有引伸、冲孔、冲百叶窗、翻边、端部中部异形切、边切、纵切、横切等工步。制造精度达到2m,模具在高速冲床上使用,冲次速度达260冲次以上/min,模具寿命达3亿冲次以上。 图1 110空调压缩机电机铁芯自动叠铆三列级进模(上模、下模)图2 空调翅片36列级进模图样(3)代表高性能水平的集成电路引线框
10、架级进模,主要有集成电路框架、晶体管框架、分立器件框架等级进模,模具在高速冲床上使用,冲制材料厚度0.02mm的铜片带料,经自动冲压形成引线框架。作为高性能半导体和集成电路的载体引线框架,特点是引线的腿数多、腿距尺寸小、精度高,冲出的制品在镀层处要求无毛刺。目前国内自主开发的引线框架模具产品中,引线腿数量最多的达128条,间距尺寸最小的仅为0.09mm,排数最多的框架已达8排。模具水平与国际同类模具水平相当。例如,厦门特克模具工业有限公司制造的LQP48L引线框架级进模,37工位,制造精度达2m,模具3排,在1212mm内冲制48条内外引线腿,最小间距0.12mm,产品的平面度在0.01mm内
11、。其高速批量的生产性能和寿命与国际同类模具相比毫不逊色。厦门永红科技公司制造的引线框架35工位级进模,北京康迪普瑞制造的46工位多排多列引线框架级进模,浙江华锦公司制造的集成电路引线框架64条腿级进模等,解决了腿数多、间距小和精度高等冲裁技术难题,模具水平与国际水平相当。(4)以精密、复杂为代表的连接器件接插件级进模,包括接插件、电刷件、电器端子和弹簧片等模具,这些品类模具结构复杂、设计制造难度大和精度要求高。其制品特点是尺寸小、曲面多、形状复杂、精度高。近几年,随着市场要求和模具水平提升,高精度微型制品越来越多,从而推动了模具水平又上了新台阶。例如,江苏华富电子有限公司制造的高精度微型连接器
12、件级进模,在高速冲床上的冲速可达2500冲以上/min,模具寿命接近国际同类模具先进水平。无锡国盛最新研制的0.4mm间距的高精度微型接插件级进模,制造精度达0.5m,最小凸模尺寸仅为0.13mm,采用直接磨削工艺达到镜面,保证了制品的针脚最小处0.17mm和S形折弯精度0.01mm内等高精度要求。其高速批量生产的模具使用性能和模具寿命均接近国际同类模具先进水平。无锡微研制造公司制造的电器端子级进模,实现制品的8个小间距接插点成形、打薄和90扭转,模具寿命达2亿冲次以上。模具的总体水平与国际同类模具水平相当。(5)体现高难度成形的彩管电子枪零件级进模,主要有彩管电子枪G3帽、G3底、G5帽、G
13、5底和G1膜片零件等级进模,制造精度达2m。以G1膜片零件级进模为例,模具在高速冲床上使用,冲制材料0.33mm厚的铁镍合金带料,经自动冲压形成G1膜片零件,精度达到5m内,3只小方孔尺寸仅0.55mm,多处凸筋变薄成形,将料厚压薄到0.1mm,其成形尺寸和平面精度要求小于5m,零件不仅形状复杂且精度高,而且外形质量要求零缺陷,模具寿命3千万冲次以上。再以G5底改进型零件模具为例,25工位,含有冲切口、冲展开轮廓、拉深、压筋、切边、翻边、变薄拉深、整形、精冲小孔等工位。冲制材料0.245mm厚的无磁不 钢带料,模具寿命达5千万冲次。由于彩管电子抢零件形状复杂,尺寸精度和形位公差以及外形品质等要
14、求非常高,所以对模具的各项技术指标要求也很高。近几年来,这些品类的模具水平已接近国际同类模具水平,如西安彩虹、无锡国盛和无锡微研等公司。 (6)汽车零件级进模(图3)发展势头旺盛。随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展,汽车零件应用级进模生产将更加广泛。形状复杂的冲压件,特别是一些按传统工艺需要多副冲模分工序冲制的中小型复杂冲压件,将越来越多地采用多工位级进模成形。例如,天津津兆机电开发有限公司制造的汽车摇窗机零件14工位级进模,冲压材料1mm厚的高强度钢板,采用多工位级进模成形制品,替代了原生产需5副分工序模具,生产效率提高3倍以上,模具寿命达3千万冲次。汽车骨架件19工位级进模,冲压材料2.
15、6mm厚的高强板,一模左右件成形替代一模一件。广东科龙模具有限公司制造的汽车结构件大型级进模,制品形状复杂、曲面深度起伏大、精度高。这些模具水平。图3 广东科龙公司制造的汽车刮雨器底盘级进模冲出的产品图样2.国内级进模与国际先进水平的主要差距 差距主要表现在以下方面: (1)模具制造精度方面与国际先进水平相比,在模具的精细化制造程度上低一级。 (2)模具使用寿命方面与国际先进水平相比,低30%以上。特别是刃磨一次寿命低,导致模具维护次数增加,降低了冲压生产效率。还有模具在高速冲床上使用的冲次速度低150次/min左右。 (3)模具可靠性和稳定性方面与国际先进水平相比,在试模和模具使用中的调整及
16、维修时间增加30%以上。国内模具可靠性和稳定性方面的差距较国际先进水平低,是直接影响国内模具的市场竞争力要素。 (4)模具制造周期方面与国际先进水平相比,差距不断缩小,并有一部分模具品类的制造周期已和国际先进水平同步。但是在接单多,而制造周期集中的情况下,导致模具不能如期交货。从总体来看,模具规模化生产的能力和交货期的实现率较国际先进水平低10%以上。除模具综合水平量化在指标上的差距外,国内在研发能力、人员素质和对模具设计制造的基础理论与技术的研究等方面与国外先进模具企业相比,也存在一定的差距。 3.形成差距的主要原因 国内设计制造的模具与国际先进水平相比,存在差距的主要原因有以下方面:(1)
17、人才相当缺乏。尤其是高素质高水平的设计人才、工艺人才、制造人才和高级管理人才等更加匮乏。 (2)先进制造设备的技术掌握与功能发挥不够。(3)设计制造的自主创新能力薄弱和精细化不够,并对国际先进模具的设计制造基础理论和核心技术的研究等掌握不够。 (4)企业信息化管理程度不高。 (5)标准件品种规格少和质量还不高。生产供应跟不上模具生产的发展,以高精度模具为例,高质量标准件还是主要依靠进口。 (6)模具材料发展滞后更为明显。 正是由于以上因素,制约了中国模具行业和模具技术水平的提高。参考文献 1高锦张.塑性成形工艺与模具设计Z.北京:机械工业出版社,2001.39-422陈炎嗣.多工位级进模设计与
18、制造G.北京:机械工业出版社,2006.58-633卢险峰.冲压工艺模具学G.北京:机械工业出版社, 2006.23-304贾志欣.排样问题的研究现状与趋势J.模具工业,2004(10):20-225张正修,赵向修,李欠娃. 连续模排样技术J.五金科技,2006(8):12-156王孝培.冲压手册G. 北京:机械工业出版社,2000.12-187杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册G.北京:机械工业出版社,2004.30-358成红,李学锋.多工位精密级进模排样设计的研究J.模具工业,2000(5):30-329Ma Jian, Teng Hongfei, Liu Dequan. A nesti
19、ng method based on master drawings and their similarity retrieval J. Journal of Software, 2000, 11(12): 1685169110Wang Huachang, Li Zhigang. Research on optimum layout algorithm for blanking pieces J. China Mechanical Engineering, 2001, 12(2): 19920211精密级进模国外发展概况EB/OL. 12 解读精密多工位级进模制造技术及其发展现状EB/OL.
20、html,2012-1-9研究内容图中冲裁部分尺寸的最高精度0.50.1为IT11级,普通冲裁即可保证;弯曲部分尺寸的最高精度210.34为IT13级,其余未注公差可按IT14级精度处理,因此普通弯曲即可满足精度要求。弯曲部分的圆角半径均能满足最小弯曲半径的要求,一次即可弯成。零件材料为磷青铜,有良好的塑性,料厚为0.5mm,较薄,冲压性能良好。 综上所述,该零件虽然结构比较复杂,成形有一定的难度,但可以冲压。一、设计、研究思路:本次设计按照工艺分析工艺方案确定毛坯展开排样设计模具设计的思路进行。二、课题研究的主要内容 1零件工艺性分析图2所示零件为一典型的中间带孔的弯曲件,尺寸较小,结构比较
21、复杂,尤其是右端两个向内弯曲的结构成形有一定难度,需要在模具中采取特殊机构。图2 弹簧钩2维零件图2工艺方案确定通过上述分析,成形该零件需要落料、冲孔、弯曲等多道工序。由于该工件尺寸较小,且为大量生产,因此级进冲压是成形该零件的最佳方案,设计的排样图见图3所示。图3 弹簧钩排样图3. 模具设计三、解决的关键问题:1排样设计;2产品上小于90角的弯曲。四、预期成果:1产品零件图;2开题报告和外文翻译;3模具装配图及各零件图;4设计计算说明书;5上述所有资料的刻录光盘。研究计划第一周第二周1、熟悉课题,查阅并收集有关资料,为写开题报告做准备;2、绘制产品零件图,完成产品图的三维造型;3、完成300
22、0字的外文翻译。第三周1、完成工艺性分析,提出设计方案;2、写出开题报告。第四周第六周1、第4周完成开题报告的最后定稿;2、完成工艺计算,排样设计,绘制排样图;3、完成模具零件结构形式确定及设计,选择设备。 第七周第八周绘制模具结构草图;第九周第十二周绘制模具装配图及各设计件零件图第十三周图形修改并进行硬拷贝第十四周编写说明书第十五周制作答辩提纲,刻录光盘,准备答辩第十六周答辩特色与创新1在模具设计之前,参阅了国内外众多的设计事例,优化了设计理念;2模具的设计应用了大量的三维制图软件,使设计更具直观性,方便设计和制造;3由于该零件的尺寸比较小,而且弯曲方向复杂,而且有弯曲角度小于90度的结构,在模具设计过程中采用分步弯曲的方法,尽可能的分散工序简化模具结构。指导教师意 见 指导教师签名: 年 月 日教研室意见 主任签名: 年 月 日学院意见 教学院长签名: 年 月 日