汽車剎車片模具設計[粉末冶金]【含圖紙】

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1 浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告班 級 機 械與 自動 控制 學院 09機 械類 （ 4） 班 姓 名 趙 天星課 題名 稱 汽車剎車片模具設計 開 題報 告 （ 包括 選題 意義 、研 究的 基本 內(nèi)容 與擬 解決 的主 要問 題、 總體 研究 思路 與可 行性 分析 ， 預期 研究 成果 、研 究工 作計 劃等 內(nèi)容 ，非 藝術 類不 少于 30字 ）目 錄1選題的背景與意義 1.1國 內(nèi)外 研究 現(xiàn)狀 和發(fā) 展趨 勢1.2沖 壓工 藝的 發(fā)展 優(yōu)勢1.3國 內(nèi)外 現(xiàn)狀1.4技 術的 發(fā)展 方向2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題 2.1基本內(nèi)容2.2擬解決的主要問題3總體研究思路及預期研究成果3.1總體研究思路 3.2可行性分析3.3預期研究成果4研究工作計劃參 考文 獻 （ 開題 報告 全文 附后 ） 成 績： 2 答 辯意 見 （ 從選 題 、 任 務工 作量 、 質(zhì) 量預 期 、 可 行性 等幾 個方 面） 答 辯組 長簽 名： 年 月 日 系 主 任 審 核 意 見 簽 名：年 月 日 汽車剎車片模具設計 趙天星機械與自動控制學院 09機械類（ 4）班 B093004261選題的背景與意義 汽車剎車片是汽車制動的一個重要零件 ， 對 汽車的安全性能和質(zhì)量 都有重要影響 ， 通過對生產(chǎn)實際中鈑金件零部件的設計 ， 可以 掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法 ， 培養(yǎng)綜合分析和解決專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力 ， 對于了解掌握沖壓成形技術和設計制造沖壓模具有很大的幫助 。 目前隨著汽車模具行業(yè)的快速發(fā)展，沖壓成形技術不斷應用于汽車覆蓋件 、汽車側圍等方面 ， 同時也 被廣泛應用于能源 、 機械 、 信息 、 航空航天 、 國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中 1。 采用模具生產(chǎn)毛坯或產(chǎn)品零件 ， 是材料成型的一種重要方法 ， 與切削加工相比 ， 具有材料利用率高 、 能耗低 、 產(chǎn)品性能好 、 生產(chǎn)效率 高和成本低等顯著特點 。 所以熟練掌握沖壓成形技術對于個人以后發(fā)展和從事機械制造業(yè)至關重要， 為以后順利的走向工作崗位做準備 。1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1沖壓成形技術介紹 沖壓 ， 是在室溫下 ， 利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力 ， 使其產(chǎn)生分離或塑性變形 ， 從而獲得所需零件的一種壓力加工方法 。 沖壓模具 ， 是在冷 沖 3 壓加工中，將材料 (金屬或非金屬 )加工成零件 (或半成品 )的一種特殊工藝裝備 ，稱為冷沖壓模具 (俗稱冷沖模 )。一般冷沖壓的基本工序分為兩大類分離工序 ： 沖壓工件與板料沿要求的輪廓線相互分離。如切斷、中裁、切舌、切邊、剖切 、 整修 、 精中 。 成形工序毛坯在不被壞的條件下發(fā)生塑性變形 ， 獲得防需形狀 ， 尺寸 和精度的 30T方法 。 如彎曲 、 卷邊 、 拉彎 、 扭彎 、 拉深 、 變薄拉深 、 翻邊 、 翻孔 、卷緣 、 脹形 、 起伏 、 擴口 、 縮口 、 縮徑 、 旋壓 、 校平整形 ， 冷擠壓 、 冷鐓 、 壓花 。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具 ， 簡稱沖模 。 沖模是將材料 (金屬或非金屬 )批量生產(chǎn) 成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模 ， 批 量沖壓生產(chǎn)就難以進行 ,沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具 、 沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素 ， 只有它們相互結合才能得出沖壓件。 1.1.2沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢沖 壓 工 藝 是 一 種 成 形 加 工 方 法 ， 通 常 依 靠 外 在 壓 力 和 模 具 對 相 關 的 板 料 施 加 力 ， 使其板料發(fā)生分離或塑性變形 ， 從而實現(xiàn)所需形狀和尺寸的沖壓件的有效獲取 。 與其他的機械 、 塑性等加工方法比較而言 ， 沖壓加工工藝在其技術上和經(jīng)濟上具備了諸多的獨特優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。 1)沖壓加工工藝的操作便利 ， 易于實現(xiàn)工藝的機械自動化 。 由于沖壓加工工藝 的實現(xiàn)是通過沖壓模具 、 沖壓設備而完成的 ， 而普通壓力機每分鐘的行程量可達到幾十次 ， 若是高速的壓力機每分鐘的行程量則可為上百至千次 ， 并且壓力機的每次行程都有可能獲取一個沖件 ， 從而使其加工工藝的生產(chǎn)效率得到了大大的提高。 2)沖壓工藝的質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性。這是因為在進行沖壓加工時 ， 沖壓模具使其沖壓件的形狀尺寸的精度得到了良好的保證 ， 沖壓件的表面質(zhì)量通常都會受到較好的保護 ， 再加之所使用的沖壓模具的使用壽命較長 ， 從而使得同一沖壓模具制成的沖壓件具有一模一樣的特點。 3)小到秒表大到汽車覆蓋 ， 沖壓加工工藝可加工出形狀復雜 、 尺寸跨度大的零件 ， 再加上板料在沖壓加工工藝過程中的冷變形硬化效應 ， 使其所得沖壓件的剛強度較高。 4)沖壓加 工 工藝是一種省料 、 節(jié)能的加工方法 ， 在其沖壓加工過程中幾乎沒有 碎料的產(chǎn)生 ， 使得材料的利用率較高 ， 并且在此過程中無需外來其他的加熱設備 ， 4 因而所得沖壓件的成本也較低。 由 于 沖 壓 加 工 工 藝 中 所 用 的 模 具 具 有 一 定 的 專 業(yè) 性 ， 沖 壓 模 具 是 一 種 制 造 精度 、 技術要求都較高的技術密集型產(chǎn)品 ， 而加工成形一個復雜零件時所需要的模具也較多，因此， 沖壓工藝的優(yōu)越性只有在沖壓件大量生產(chǎn)的情況下也會得到 充分的體現(xiàn)，其所獲取的經(jīng)濟效益也會隨之體現(xiàn)的更為突出。 1.1.3國內(nèi)外現(xiàn)狀隨著與國際接軌的腳步不斷加快 ， 市場競爭的日益加劇 ， 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 礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標 志。 模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度 。 模具制造成本和壽命則是影響 沖 壓件成本和質(zhì)量的重要因素 。 模具設計和制造需要較多的時間 ， 這就延長了 新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具 (供小批量生產(chǎn) )、復合模、多工位級進模 (供大量生產(chǎn) )，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn) ； 隹備工作量和縮短準備時間 ， 能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產(chǎn) 。 模具制造技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品 “ 交貨期短 ” 、 “ 精度高 ” 、 “ 質(zhì)量好 ” 、 “ 價格低 ” 的要求服務。為滿足這一要求 ，模具制造 沖壓成型技術的發(fā)展趨勢 21世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)展，模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品 “ 交貨期短 ” 、 “ 精度高 ” 、 “ 質(zhì)量好 ” 、 “ 價格低 ” 的要求服務 。 沖壓成型技術將更加科學化 、 數(shù)字化 、 可控化 。 注重產(chǎn)品制造 全過程 ， 最大程度的實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化 ， 優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成型環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展 ， 汽車模具行業(yè)的發(fā)展 ， 沖壓成型工藝在汽車覆蓋件、側圍等方面應用越來越多。隨著 模具 CAD/CAM技術的不斷發(fā)展 ，作為 改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術 ， 模具 CAD/CAM技術將會越來越多的應用 于沖壓成型工藝。 1.1.4技術的發(fā)展方向沖壓模具數(shù)字化設計制造技術 沖壓模具數(shù)字化設計制造技術是國際公認的提高模具整體水平的有效手段 。 該 技術包括模具優(yōu)化設計與 CAD CAM CAE一體化技術，尤其是三維技術和計算機 5 仿真模擬分析技術 、 模具模塊化 、 集成化 、 協(xié)同化設計技術 ； 模具企業(yè) ERP、 PDM、PLM、 MES等信息化管理技術；快速成型與快速制模技術：虛擬網(wǎng)絡技術及公共服務平臺的建立等。 沖 壓 模 具 大 型 化 和 精 密 化 制 造 技 術 沖 壓 模 具 大 型 化 和 精 密 化 一 直 是 模 具 的 重 要發(fā)展趨勢 。 該技術包括汽車大型覆蓋件模具生產(chǎn)技術 ； 汽車零部件大型多工位級進模生產(chǎn)技術 ； 高強度板及不等厚焊接板冷沖模生產(chǎn)技術 ； 高強度板熱壓成形及模具生產(chǎn)技術 ； 厚板精沖模具生產(chǎn)技術等。沖壓模具標準件制造技術模具標準件是模具的重要組成部分，是模具基礎 。 模 具標準化程度和應用水平是衡量模具工業(yè)水平的重要標志 。 該技術包括 ： 球鎖式快換凸模及固定板 、 固體潤滑導板和導套 、 斜楔機構及其零部件 ， 氨氣主彈簧等技術含量高、結構先進、性能優(yōu)異、質(zhì)量上乘、更換便捷的具有個性化的產(chǎn)品 。2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題 2.1基本內(nèi)容本次畢業(yè)設計中主要完成的內(nèi)容包括： 1） 汽車剎車片 成形方案設計；分析汽車剎車片的結構特點、尺寸精度，利用 CAD和 Pro/E繪制二維圖 、 三 維圖，最終確定汽車剎車片的工藝成型方案。 2） 模具結構設計；根據(jù)汽車剎車片的工藝方案 ， 結合汽車剎車片的公差等級 、 制作模具的成本 、精度要求和生產(chǎn)效率等因素 ， 確定 模具總體結構形式 ， 完成模具的結構設計 。 3）零件設計和相關計算；2.擬解決的主要問題1)汽車剎車片尺寸結構 的 解決分析2)汽車剎車片模具的設計 3)該模具的制作剎車片工藝過程過程2.3解決方案1） 根據(jù)已知的剎車片背板的圖紙，仔細研究剎車片的工作原理，配合公差尺寸等，設計出相對應的剎車片，確定相應的尺寸和公差標準。 6 2） 畫出摩擦片的三維圖并加以修正。3） 根據(jù)所確定的剎車片模具的尺寸。4） 確定模具所用的材料為常用的模具鋼，使用的模具為壓制模。5） 設計出剎車片模具的三維圖。 6） 對所設計的模具進行強度和壽命校核與計算。3總體研究思路及預期研究成果 本 畢業(yè)設計 擬采用理論分析與三維建模與仿真實驗的方法，在前人的基礎上 ， 通過三維 Pro/E環(huán)境完成 汽車剎車片的三維成型 ， 并對其進行初步的 沖壓模 具設計。 3.1總體研究思路3.1.1成形方法的選用根基零件的結構特點和設計要求 ， 選擇使用沖壓模 ， 考慮到人工成本 、 生產(chǎn)效 率等因素，可以選用壓制模。 3.1.2設計的思路及步驟1)設計 沖 壓件。拉深毛坯展開計算：為了減少 鈑金件 變形程度及方便定位 ，應根據(jù) 汽車剎車片 的形狀及尺寸，選用與 汽車剎車片 毛坯展開后相同的尺寸 ， 其 具體數(shù)據(jù)可通過軟件計算得到。 2)確定毛坯形狀及 兩孔 尺寸 距離 。 毛坯形狀及尺寸對 沖壓 件的充填性能和模具壽命影響很大 。 根據(jù) 汽車剎車片 的形狀特點 ， 計算孔間距離和 汽車剎車片的外形尺寸。 3)驗算許可變形程度 。 沖壓 變形時 ， 必須要進行材料的許可變形程度 ， 否則 ，將得到破碎外形的制件 。 同時 ， 根據(jù) 汽車剎車片 外形對板材的沖壓次數(shù)進行預算 。4)計算 沖 壓變形力。 沖 壓的變形力是設計模具的基礎，選擇設備的依據(jù) ， 并可借以衡量擠壓變形的難易程度 ， 分別對所許拉深力和沖裁力以及相關的其它力 進行計算 。 在考慮應變力的情況下 ， 同時要考慮半成品件的回彈變形 ， 因此要對沖壓 變形力進行綜合考慮。 5)模具結構設計 。 根據(jù) 汽車剎車片 的形狀 、 尺寸及加工工藝的要求 ， 設計出完成其相關功能的模具結構 。 根據(jù)以上選用的成型方法 ， 要設計 級進 模具結構來 完成其主要功能，這需要借助軟件對其模具進行實體造型。 7 6)對設計出來的模具的經(jīng)濟和使用性進行分析探討 ， 考慮其可否用于工業(yè)生產(chǎn)。 3.2可行性分析汽車剎車片 是 汽車制動中 的一個 重要 零件，對 汽車安全性、質(zhì)量 都有重要 影響 ， 是使用沖壓模具加工生產(chǎn)出的一種零件 。 經(jīng)過 國內(nèi)外 的研究與發(fā)展 ， 沖壓成形技術取得很大的進展且日漸成熟 ， 被廣泛應用于 汽車、 能源、機械、信息 、航空航天 、 國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中 。 在前人研究工作基礎上 ， 本設計論文進行 汽車剎車片模具設計 ，在基本原理上是可行的。 指導老師 曾教學我們沖壓成形工藝，并 在 沖壓成形技術 相關研究方面具有很多成功的經(jīng)驗 ， 本設計的 研究方法思路經(jīng)過深思熟慮 ， 切實可行 ， 能夠確保畢業(yè)設計的順利完成并取得預期的研究成果。 3.預期研究成果 設計出 汽車剎車片的沖壓模具 ， 完成三維建模 。 通過 pro/E鈑金件設計分析 ，保證設計能較好的滿足設計要求 。4研究工作計劃 參 考 文 獻 8 1牟 紅霞 模 具材 料的 發(fā)展 與動 向現(xiàn) 代制 造技 術與 裝備 ， 206， 4： 83 842劉 全坤 ，王 成勇 ，劉 傳經(jīng) 模 具技 術的 現(xiàn)狀 與未 來發(fā) 展重 點模 具工 業(yè)， 201， 37(5)1 43馬 超， 淺 談我 國沖 壓模 具的 發(fā)展 趨勢 ， 2012,35； 4孔 炎 ， 梁 辰 ， 趙 蒙 ， 聶 愛琴 .汽 車端 蓋零 件的 沖壓 模具 設計 ， 文 章 編 號 ： 1674 6457(2012)06 0129 035洪 慎章 ，曾 振鵬 密 封蓋 落料 拉伸 沖孔 切邊 復合 模設 計 J 模具 工業(yè) ， 2Ol(1)： 23 26 6郝 濱 海 沖 壓 模 具 簡 明 設 計 手 冊 (第 2版 )M 北 京 ： 化 學 工 業(yè) 出 社 ， 209： 19 4，165 1827朱 家誠 機 械設 計課 程設 計 M 合肥 ：合 肥工 業(yè)大 學出 版社 ， 205： 250 2518周 淑容 沖 裁間 隙對 沖裁 件質(zhì) 量的 影響 及其 選擇 方法 J 科技 信息 ， 209(12)： 2 259崔 令江 .汽 車覆 蓋件 沖壓 成形 技術 M.機 械工 業(yè)出 版社 ， 203.10劉 緒功 .基 于特 征的 汽車 覆蓋 件沖 壓成 形性 研究 D.南 京 :南 京航 空航 天大 學， 205.1朱 東 波 ， 王 伊 卿 等 .電 弧 噴 涂 汽 車 覆 蓋 件 沖 壓 模 具 快 速 制 造 方 法 P.中 國 專 利 :031450， 204.12程 應潮 ，范 國輝 .國 內(nèi)外 橋車 覆蓋 件沖 壓模 具設 計概 括 .1672-012（ 204） 04-026-0413李 體彬 .沖 壓成 型工 藝 .化 學工 業(yè)出 版社 .208.023458號 ： 19814李 德群 ，肖 祥芷 .模 具 CAD/CAE/CAM的 發(fā)展 概況 及趨 勢 J.模 具工 業(yè)， 205（ 7） ： 9-12 15中 國模 具工 業(yè)協(xié) 會 .模 具行 業(yè) “ 十 一五 ” 規(guī) 劃 J.模 具工 業(yè)， 205（ 7） ： 3-816李 大鑫 ，張 秀錦 .模 具技 術現(xiàn) 狀與 發(fā)展 趨勢 綜述 J.模 具制 造， 205（ 2） ： 1-417張 春水 .國 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Ameica:46098， 1987-02-03.9王 華 ， 尚 振國 .SolidWorks在 沖壓 模具 設計 中的 應用 ， 中 國科 技信 息 208年 ， 第 15期 ：14-142.20聶 蘭啟 ，聶 伯揚 .薄 壁深 錐零 件的 拉伸 成形 . 模具 制造 ， 208年 ，第 8期 ， 29-32. 21鄧 明 ， 呂 琳 .沖 壓成 形工 藝及 模具 .第 1版 .北 京 ： 化 學工 業(yè)出 版社 ， 206年 ： 17-125.2ZHOULi-Qun,LIYu-Ping,ZHOUYi-Chun.AMechanicsModelforStampingaSheton 9 ElasticDiewithLargeDeformation.JournalofShanghaiUniwersity(EnglishEditon),202,6(2):130-135.23彭 建聲 .冷 沖壓 技術 問答 （ 上 冊 ） .第 3版 .北 京 ： 機 械工 業(yè)出 版社 ， 206年 ： 36-340.