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2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
開題報告
課題名稱 側(cè)板扣件彈片成形工藝與級進模設(shè)計
專 業(yè) 材料成型及控制工程
專業(yè)方向 模具設(shè)計與制造
班 級
學(xué) 號
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
教研室 材料成型及控制工程
機械工程學(xué)院
2013年 3月8日
側(cè)板扣件彈片成形工藝與級進模設(shè)計
1 開題依據(jù)
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要的工藝裝備，它在工業(yè)生產(chǎn)中起著極其重要的作用。沖壓模具以生產(chǎn)效率高，質(zhì)件質(zhì)量好點有點在模具工業(yè)中占有很大的比例。多工位級進模是在普通級進模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、長壽命的模具，是技術(shù)密集型模具的重要代表，是沖模發(fā)展方向之一。這種模具除進行沖孔落料工作外，還可根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的特點和成形性質(zhì)，完成壓筋、沖窩、彎曲、拉深等成形工序，甚至還可以在模具中完成裝配工序。沖壓時，將帶料或條料由模具入口端送進后，在嚴(yán)格控制步距精度的條件下，按照成形工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖裁或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。
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。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進步的投資力度，一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow。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。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進步的投資力度，一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow等CAE軟件，并成功應(yīng)用于多工位級進模的設(shè)計中
隨著模具工業(yè)的發(fā)展，多工位級進模作為當(dāng)代沖壓模具中生產(chǎn)效率最高，最適合大量生產(chǎn)應(yīng)用，且壽命較長的模具，已被越來越廣泛的運用。雖然在運用過程中不斷的在暴露出缺點與不足，但其改良與發(fā)展也十分迅速。多工位級進模作為一種較先進的模具，會有更多的發(fā)展空間
本次設(shè)計以社會實際產(chǎn)品為課題，設(shè)計一副能夠生產(chǎn)所給塑件、結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量的塑料模具，能熟練使用UG 、AUTOCAD等繪圖軟件。使學(xué)生在塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計、塑料成型工藝分析、塑料模具數(shù)字化設(shè)計、塑料模具零件的選材、熱處理、塑料模具零件的制造，以及資料檢索、英文翻譯等方面獲得綜合訓(xùn)練，為縮短工作適應(yīng)期奠定堅實的
2 文獻綜述
隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國具體情況，學(xué)習(xí)國外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)經(jīng)驗，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進模具技術(shù)的進步。當(dāng)今全球模具發(fā)展趨勢如下。
（1）模具市場全球化，模具生產(chǎn)周期進一步縮短。模具市場全球化是當(dāng)今模具工業(yè)最主要的特征之一，模具的購買者和生產(chǎn)商遍布全世界，模具工業(yè)的全球化發(fā)展使生產(chǎn)工藝簡單、精度低的模具加工企業(yè)向技術(shù)相對落后、生產(chǎn)率較低的國家遷移，發(fā)達國家的模具生產(chǎn)企業(yè)則定位在生產(chǎn)高水準(zhǔn)的模具上，模具生產(chǎn)企業(yè)必須面對全球化的市場競爭，同時模具生產(chǎn)廠家不得不千方百計地加快生產(chǎn)進度，努力簡化和廢除不必要的生產(chǎn)工序，模具的生產(chǎn)周期將進一步縮短。
（2）模具CAD/CAM向集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。軟件的功能模塊越來越齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程。有的系列化軟件包括了曲面/實體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計高級渲染、模具設(shè)計專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等；模具設(shè)計、分析、制造的三維化、無紙化使新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè)計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享；同時，隨著競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，以及計算機軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計、敏捷制造技術(shù)既有必要，也有可能。
（3）模具技術(shù)向高速加工、硬銑削和復(fù)合加工方向發(fā)展。隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展，加工精度超過1μm的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景。高速加工使工件獲得光滑表面，節(jié)省加工時間，典型的步進距僅有0.0254mm，而尖點只有0.001mm高，經(jīng)過高速加工的工件表面大多數(shù)都非常光潔，無需鉗工的進一步加工。目前，機加工工具制造商都熱衷于生產(chǎn)為高速加工而專門設(shè)計的加工中心，在美國采用高速加工技術(shù)以減少或省去鉗工工序是一種效益相當(dāng)可觀的措施，這種技術(shù)在歐洲和日本也頗受歡迎。另外，用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工業(yè)發(fā)展的另一個重要趨勢。高主軸轉(zhuǎn)速及小的刀具半徑所進行的輕度切削形成了足夠的轉(zhuǎn)矩，可以用來加工硬度高達64HRC的金屬材料，由于不需要再進行熱處理，常規(guī)熱處理后的回火以及抵消由熱處理引起的幾何變形所進行的磨削加工也都不需要了，該技術(shù)在日本倍受青睞，如今在美國也受到了廣泛的關(guān)注并正向歐洲傳播。隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)由多臺機床合理組合，配有隨行定位夾具或定位盤，有完整的機具、刀具數(shù)控庫和數(shù)控柔性同步系統(tǒng)，具有實時質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
（4）模具產(chǎn)品將向大型、精密、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。一方面模具成型零件日漸大型化和為提高生產(chǎn)效率開發(fā)的“一模多腔”造成了模具日趨大型化，另一方面電子信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)的迅猛發(fā)展帶來了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在1μm以下。另外多功能復(fù)合模具將得到進一步發(fā)展，新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，生產(chǎn)效率進一步提高。 國外發(fā)達國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率一般為80％左右，隨著我國模具工業(yè)的發(fā)展，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作必將加強，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將進一步提高，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用和生產(chǎn)在“十一五”期間必將得到較大的發(fā)展。
（5）模具種類向熱流道、氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型工藝方向發(fā)展。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制作的原材料，國外許多塑料模具廠所生產(chǎn)的塑料模具50%以上采用了熱流道技術(shù)，有的已經(jīng)達到80％以上，效果十分明顯；氣體輔助注射成形具有注射壓力低、制品翹曲變形小、表面質(zhì)量好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本；高壓注射成形可強制樹脂收縮率，增加塑料件尺寸的穩(wěn)定性；另外注射壓縮成形技術(shù)，可使成形件局部內(nèi)應(yīng)變小，能得到縮孔少的厚壁成形件，而對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂，并可用小注射力能得到優(yōu)良制品，這些技術(shù)正在逐步推廣使用。
（6）快速經(jīng)濟模具前景十分廣闊。多品種小批量生產(chǎn)時代的到來，人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此快速經(jīng)濟模具將有廣闊的發(fā)展前景。預(yù)計21世紀(jì)，用各種超塑性材料來制作模具、用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強物制作簡易模具等生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達到75%以上。快速經(jīng)濟模具主要包括快速原型制造技術(shù)、表面成形制模技術(shù)、澆鑄成形制模技術(shù)、冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)、無模多點成形技術(shù)、KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術(shù)、模具毛坯快速制造技術(shù)等。
（7）優(yōu)質(zhì)模具材料及先進表面處理技術(shù)受到重視。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的45％以上，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命顯得十分重要，提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或具特殊性能的模具鋼，開發(fā)模具鋼品種規(guī)格，擴大其他優(yōu)質(zhì)模具材料如硬質(zhì)合金、陶瓷材料、復(fù)合材料等的應(yīng)用范圍是主要研究熱點；用鋁合金作模具材料以縮短制模周期、降低模具成本，將在快速經(jīng)濟模具中得到較快發(fā)展。模具表面處理的主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲發(fā)展，由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展，可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。目前激光強化、輝光離子氮化及電鍍（刷鍍）防腐強化等技術(shù)也日益受到重視。
（8）汽車、IT電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響模具市場景氣。中國模具的進口首次出現(xiàn)負增長，模具行業(yè)受“一大一小”的拉動，這兩年發(fā)展確實很好?！耙淮蟆笔侵钙嚠a(chǎn)業(yè)，汽車產(chǎn)業(yè)指的不僅僅是整車，還有汽車零部件，例如目前中國首次成為對美國汽車零部件的第二大出口國，這就意味著中國汽車模具市場已經(jīng)發(fā)揮了不可替代的作用。它的快速發(fā)展對模具的拉動起了重要的作用，“一小”是指IT電子產(chǎn)業(yè)。2006年的模具進口總量為20.47億美元，比2005年20.68億美元降低了2100萬美元，首次出現(xiàn)了負增長，止住了進口年年增幅擴大的勢頭；出口總量為10.41億美元，比2005年增長了41.06%，首次突破10億美元，進口減少，逆差下降，是非?？上驳?。
（9）模具產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還需進一步調(diào)整。雖然，模具行業(yè)與前幾年相比有了較大的進步，但仍然存在著許多問題。比如，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)象仍然存在。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、進出口結(jié)構(gòu)等，都不同程度地存在著問題。比如，在進出口結(jié)構(gòu)方面，由于我國模具設(shè)計制造水平和能力不能滿足市場要求，因此，每年都有大量模具進口，尤以高檔產(chǎn)品為主。2006年進、出口沖壓模具如果按重量計，單價分別為14913美元/t和5869美元/t，進口大大高于出口；而對于塑料橡膠模具，2006年進、出口分別為413715套和1217772套，出口量遠遠大于進口量，而單價卻相差很懸殊：進口價格2532美元/套，出口價格602美元/套，相差4倍，雖然出口量是接近進口量的3倍，但總額仍然低于進口。說明我們?nèi)栽诖罅窟M口高檔模具，出口的卻是以中低檔為主。所以，從長遠來看，進出口合理化趨向應(yīng)是不斷擴大出口，減少進口，使出口多于進口。顯然，這還需要想當(dāng)一段時間的努力。
3 方案論證
3.1 沖裁件結(jié)構(gòu)特點
側(cè)板扣件彈片是電子產(chǎn)品中的一個零件，如圖1，料厚為0.8mm。成形特征多而復(fù)雜，在復(fù)合模中難以實現(xiàn)。若用簡單的落料，沖孔，拉伸，彎曲，翻邊等單工序模也可達到?jīng)_壓要求，這樣模具雖然簡單了，但是沖壓所用設(shè)備和人員較多，沖壓工序中的定位也比較麻煩，加上零件較小，裝料是易產(chǎn)生不安全現(xiàn)象，而且工序較多，效率較低，故不被推廣。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對其精度和生產(chǎn)效率的影響，經(jīng)過反復(fù)比較，采用較為復(fù)雜的多工位級進模
3.2 沖裁件材料特性
此工件采用0.8mm厚的SECC沖壓而成。SECC為電解亞鍍鉛鋅鋼板，是一種典型的沖壓材料，具有很好的抗拉性能和屈服性能，適合進行彎曲和淺拉深。
3.3 沖裁件排樣設(shè)計
根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特征設(shè)計了圖2,和圖3所示的直排1和斜排2兩種排樣形式，其中直排形式中為保證導(dǎo)正孔與零件邊界的安全距離，必須增大零件與條料的搭邊，導(dǎo)致條料寬帶達到83.8mm，而斜排的布局達到減小了條料寬度。所以，斜排比直排利用率高2.7％.采用斜排。
圖2
圖3
3.4 設(shè)計方案擬定
方案一. 各工位順序為：（1）沖導(dǎo)正孔；（2）沖孔；（3）起伏；（4）沖Φ5.5mm孔；（5）沖Φ5.0mm孔，落外形；（6）沖Φ5.5mm控；（7）沖Φ6mm孔，壓毛邊；（8）向下彎曲；（9）空位；（10）45°彎曲；（11）空位；（12）壓平；（13）空位；（14）彎曲；（15）空位；（16）分離。
方案二.個工位順序為：（1）沖導(dǎo)正孔；（2）落外形；（3）沖Φ5.5mm孔；（4）沖Φ5.0mm孔；（5）沖Φ5.5mm孔；（6）起伏；（7）沖Φ6mm孔，壓毛邊；（8）沖孔；（9）向下彎曲；（10）空位；（11）45°彎曲；（12）空位；（13）壓平；（14）空位；（15）彎曲；（16）空位；（17）分離。
兩個方案相比較。方案二成形精度方面要比方案一差，因為方案二的定位沒方案二好，而且方案二要比方案一的步驟多，所以選擇方案一.
4 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容
4.1 基本內(nèi)容
1.沖裁件測繪圖一張。
2.模具零件圖一張。
3.模具裝配圖一張。
4.說明書。
4.2 重點內(nèi)容
1. 排樣的設(shè)計。
怎么樣能更節(jié)約材料，空間布局更合理。
2. 沖裁件的定位問題，定位裝置的設(shè)計。
因為沖裁件的孔比較多，形狀復(fù)雜。所以關(guān)于沖裁件定位和定位裝置的問題要更多的考慮。
3. 卸料裝置的設(shè)計。
本卸料裝置不僅要考慮卸料問題，還要完成壓平板料達到整形的目的。所以卸料裝置的彈簧要盡量對稱布置，保證卸料裝置平衡
4. 壓力機的選擇。
包括選擇的壓力設(shè)備的類型。壓力機的公稱壓力必須大于沖壓工藝力。但對工作行程較長的工序，不僅僅是只要滿足工藝力的大小就可以了，必須同時考慮滿足其工作負荷曲線才行。 壓力機滑塊行程應(yīng)滿足制件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓工序完成后能順利地從模具上取出來。
5. 模架的選擇。
為了保證模具的定位精度和提高模具的剛度和穩(wěn)定性，模架的設(shè)計就要考慮內(nèi)導(dǎo)和外導(dǎo)裝置。
4.3 難點內(nèi)容
該制件成形特征多而復(fù)雜，在復(fù)合模中難以實現(xiàn)。若用簡單的落料，沖孔，拉伸，彎曲，翻邊等單工序模也可達到?jīng)_壓要求，這樣模具雖然簡單，但是沖壓所用設(shè)備和人員較多，沖壓工序中的定位也比較麻煩，加上零件較小，裝料是易產(chǎn)生不安全現(xiàn)象，而且工序較多，效率較低，故不被推廣。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對其精度和生產(chǎn)效率的影響，經(jīng)過反復(fù)比較，采用較為復(fù)雜的多工位級進模。因為零件有彎曲這道工序，還需要考慮回彈的因素，以上則為難點部分。
5 工作進度安排
2.25之前：
根據(jù)設(shè)計課題“側(cè)板扣件彈片成形工藝與級進模設(shè)計”要求；查閱中、外文文獻資料，作好畢業(yè)設(shè)計前期準(zhǔn)備工作。
2.26～3.8：
結(jié)合畢業(yè)實習(xí)在工廠看到的模具與查找的文獻相結(jié)合，初步擬定零件的成形工藝及模具基本結(jié)構(gòu)。
制定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并進行方案分析、比較，確定設(shè)計方案。與指導(dǎo)教師進行開題交流，填寫開題交流討論記錄表，上傳提交開題報告。
3.9～4.8 完成外文文獻翻譯并上傳。
4.9～4.13進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制模具結(jié)構(gòu)裝配草圖，并進行有關(guān)工程計算校核；繪制模具結(jié)構(gòu)裝配圖；填寫并上傳畢業(yè)設(shè)計中期自檢表。
4.16～5.1：
完成模具零件圖的繪制工作。
5.2～5.20：
撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，完成畢業(yè)設(shè)計全部內(nèi)容。
5.21～5.27：
接受指導(dǎo)教師的審核、評閱，修改、完善畢業(yè)設(shè)計，并上傳提交全部畢業(yè)設(shè)計資料。
5.28～6.2：
根據(jù)評閱教師的審核意見，進一步修改、完善畢業(yè)設(shè)計；打印設(shè)計圖紙和說明書；準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯。
6.3～6.9：
參加畢業(yè)設(shè)計答辯；
6.10～6.14：
上傳提交最終修改好的畢業(yè)設(shè)計全部資料和光盤。
6 參考資料
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機械工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告指導(dǎo)教師評語表
指導(dǎo)教師評語：李世政同學(xué)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計課題的內(nèi)容和要求，查閱了模具設(shè)計技術(shù)發(fā)展方面的相關(guān)文獻資料，對排樣的重要性及其方法進行了分析，完成了開題依據(jù)和文獻綜述的編寫，綜合文獻和所學(xué)專業(yè)相關(guān)的知識確定本課題的設(shè)計方案。報告中對本行業(yè)的現(xiàn)狀以及今后發(fā)展趨勢有一定的認識，該同學(xué)工作態(tài)度認真，對一些問題能積極思考，對有疑惑的地方也能主動提問并及時進行溝通交流，予以解決。 報告的總體論述良好。設(shè)計了兩種方案，選擇級進模方案，方案的設(shè)計比較合理，畢業(yè)設(shè)計進度符合要求，課題方向符合專業(yè)要求。符合開題要求，同意開題。
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)小組意見：
審核人：
年 月 日