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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目電飯煲傳感器外殼沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 078105330
學(xué) 生 姓 名 熊勇
指 導(dǎo) 教 師 羅海泉
填 表 日 期 2011 年 3 月 10 日
說 明
開題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個(gè)專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。
論文題目：電飯煲傳感器外殼沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)
一、選題的依據(jù)及課題的意義
模具是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志, 反映一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展的水平和地位。模具的使用性能, 特別是使用壽命反映了工業(yè)裝備的現(xiàn)代化程度, 且直接影響到產(chǎn)品的更新?lián)Q代和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此世界各國(guó)都非常重視模具工業(yè)的發(fā)展, 采取了最現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法, 提高模具的質(zhì)量。在我國(guó), 模具行業(yè)成為新的支柱產(chǎn)業(yè), 但精度不高、壽命短一直是影響模具發(fā)展的重要因素, 模具壽命的提高是一個(gè)十分迫切的任務(wù)。
模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：(1) 設(shè)計(jì)過程復(fù)雜,信息含量大。(2) 設(shè)計(jì)因素眾多,專業(yè)分工細(xì)致。(3) 計(jì)算、分析過程煩瑣。(4) 制造資源要求高。
現(xiàn)代模具的設(shè)計(jì)手段(如CAD/ CAE/ CAM集成化技術(shù)) 、制造精度( 如激光技術(shù)) 和表面處理技術(shù)(如化學(xué)滲透處理) 的應(yīng)用, 大大提高了模具的使用壽命, 同時(shí)也改善了模具表面的摩擦學(xué)特性, 使模具行業(yè)得到了快速的發(fā)展, 但目前模具使用壽命偏短仍是研究的前沿問題。
提高模具使用壽命的方法有：(一)合理選用模具材料。1. 合理的模具材料的選用；2. 合理的模具結(jié)構(gòu)。(二)模具的熱處理工藝。從模具失效分析得知, 45%的模具失效是由于熱處理不當(dāng)造成的。采用熱處理新技術(shù)是提高模具性能的經(jīng)濟(jì)而有效的重要措施。表面強(qiáng)化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蝕性和潤(rùn)滑性能。模具熱處理工藝包括基體強(qiáng)韌化和表面強(qiáng)化處理。基體的強(qiáng)韌化在于提高基體的強(qiáng)度和韌度,減少斷裂和變形。(三)模具的機(jī)械加工工藝。
模具的可靠性是模具的四大質(zhì)量指標(biāo)(性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性)之一, 是反映模具動(dòng)態(tài)質(zhì)量的指標(biāo),也是模具質(zhì)量的核心。一副模具的可靠性是通過設(shè)計(jì)、制造直至使用的各個(gè)階段的共同努力才得以保證的?！霸O(shè)計(jì)”奠定模具可靠性的基礎(chǔ),“制造”實(shí)現(xiàn)模具的可靠性設(shè)計(jì)目標(biāo),“使用”則是驗(yàn)證和維持模具可靠性目標(biāo)。
模具的機(jī)械加工工藝是直接影響模具使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。加工實(shí)踐證明:采用正確的加工工藝,使高精度模具的型腔表面粗糙度改善一倍,就可使模具使用壽命提高50%。這一點(diǎn)對(duì)塑料模具尤為重要。
CAE 技術(shù)可以使模具設(shè)計(jì)人員在模具加工之前,就能在計(jì)算機(jī)上通過仿真模擬來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)不同的設(shè)計(jì)方案,觀察產(chǎn)品在模具中的成形以及是否產(chǎn)生內(nèi)部或外部的缺陷,進(jìn)而修改模具直接到最優(yōu)。CAE 技術(shù)為模具設(shè)計(jì)提供了可靠的驗(yàn)證優(yōu)化工具,特別在模具設(shè)計(jì)的試驗(yàn)階段。模具設(shè)計(jì)的試驗(yàn)階段是設(shè)計(jì)完成后的關(guān)鍵階段,傳統(tǒng)上都是先制造物理樣模,再投入試驗(yàn)。如果某些地方試驗(yàn)失敗, 則重新設(shè)計(jì)- 制造- 試驗(yàn), 如此反復(fù)直到完全通過,既耗費(fèi)時(shí)間又極為昂貴。若采用CAE 技術(shù),則可在模具加工之前,在計(jì)算機(jī)上通過過程模擬來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)不同的設(shè)計(jì)方案,幫助模具設(shè)計(jì)者分析模具形狀、工藝參數(shù)等與產(chǎn)品性能之間的關(guān)系,使模具設(shè)計(jì)者在模具制造之前就能觀察到成型時(shí)的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布以及是否會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部或外部的缺陷,進(jìn)而修改模具直到滿意狀態(tài),而不是等到試模以后再返修模具。
通過建立有限元模型,運(yùn)用成形缺陷模擬和虛擬修模,解決由于不規(guī)則的形狀而導(dǎo)致塑性流動(dòng)的不均勻性所產(chǎn)生的拉裂和起皺，并運(yùn)用在有限元分析過程中得到的工藝參考參數(shù)，如板料應(yīng)力應(yīng)變分布、成形力和壓邊力變化曲線等，縮短沖壓模具設(shè)計(jì)周期。
模具協(xié)同設(shè)計(jì)是以任務(wù)為核心,以設(shè)計(jì)組織者為主體,聯(lián)系和控制所有設(shè)計(jì)小組成員,共同完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的協(xié)同過程。其工作環(huán)境是一個(gè)典型的CSCW(Computer Supported Cooperative Work)。
二、研究概況及發(fā)展趨勢(shì)綜述
中國(guó)雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長(zhǎng)期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國(guó)模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國(guó)有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個(gè)體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。
雖然中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國(guó)與國(guó)際平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。
中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。
近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。
三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案
差距和問題及解決的辦法
a.總量供不應(yīng)求：國(guó)內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。
b.企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)均不合理
c.模具產(chǎn)品水平大大低于國(guó)際水平，生產(chǎn)周期卻高于國(guó)際水平。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結(jié)構(gòu)等方面。
d.研發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。
鑒于以上我國(guó)模具存在的問題，在以后模具生產(chǎn)中應(yīng)用信息技術(shù)等高新技術(shù)改造傳統(tǒng)的模具企業(yè)進(jìn)一步提升模具工業(yè)的設(shè)計(jì)制造水平。在另一方面加快模具產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整，針對(duì)當(dāng)前低檔模具供過于求，高精密模具供不應(yīng)求的情況不斷增加高檔模具的比重。發(fā)揮我國(guó)模具工業(yè)勞動(dòng)力價(jià)格較低的優(yōu)勢(shì)，積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)擴(kuò)大模具出口。另外注重模具技術(shù)人才的培養(yǎng)和改善模具制造的工藝裝備也是當(dāng)務(wù)之急。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
本課題是《電飯煲傳感器外殼工藝分析和模具設(shè)計(jì)》主要研究的是電飯煲傳感器外殼的工藝和設(shè)計(jì)出合適的模具，模具的使用壽命是模具設(shè)計(jì)要綜合考慮的關(guān)鍵因素, 若能把摩擦學(xué)設(shè)計(jì)加入到現(xiàn)代設(shè)計(jì)中將大大提高模具的服務(wù)壽命, 提高生產(chǎn)效率, 降低加工成本。為了達(dá)到目的擬采用以下的方法
1）工藝分析
由工件可知，該工件的形狀，尺寸，精度和材料等均符合沖壓工藝性要求，沖壓的主要工序有：落料，拉深，沖孔和切邊等，工藝較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量大，適宜用復(fù)合模沖制。
2）排樣圖設(shè)計(jì)
由所給零件圖畫出零件展開圖，合理安排工位。
3）沖壓工藝參數(shù)計(jì)算
①坯料的展開長(zhǎng)度及料寬計(jì)算
②進(jìn)距計(jì)算
③沖材間隙值的確定
④凸凹模刃口尺寸的確定
⑤沖壓力及壓力中心的計(jì)算
⑥翻邊力計(jì)算
⑦彎曲力計(jì)算
4）模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
①凹模設(shè)計(jì)
②凸模設(shè)計(jì)
成果預(yù)測(cè)：
根據(jù)生產(chǎn)需要和技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)電飯煲傳感器外殼的模具設(shè)計(jì)。能夠?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作準(zhǔn)確，連續(xù)性生產(chǎn)，可靠，生產(chǎn)出來的沖壓件尺寸、精度、表面質(zhì)量都達(dá)到要求。生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。
設(shè)計(jì)圖紙：沖壓模具CAD裝配圖，三維裝配圖，模具主要部分（凹模，凸模等）零件圖共3張A0圖紙。
設(shè)計(jì)說明書一份（約15000字）；外文翻譯一篇（約3000字）。
時(shí)間進(jìn)度計(jì)劃：
1．繪制零件圖，收集、查閱有關(guān)資料，外文資料翻譯(6000字符)，撰寫開題報(bào)告；
第1周~第4周
2．對(duì)零件進(jìn)行沖壓工藝分析，確定工藝方案；
第5周~第6周
3．計(jì)算、確定沖壓力模具工作部分尺寸及公差，選取模具結(jié)構(gòu)；
第7周~第9周
4．設(shè)計(jì)專用模具一套，繪制裝配圖，拆繪主要零件圖；（折合A1圖4張）
第10周~第13周
5．撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯。
第14周~第17周
五、主要參考文獻(xiàn)
[1] 姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.6
[2] 解汝升. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù). 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997
[3] 許發(fā)樾主編. 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.2
[4] 廖念釗等主編. 互換性與技術(shù)測(cè)量. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2011.2·第5版
[5] Wilson，F(xiàn).W.Die design handbook MaGraw Hill 1990.6