1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 集成吊顶板表面花纹冲压模具的设计 1 集成吊顶板表面花纹冲压模具设计的研究背景和意义 随着现代家庭厨卫空间的不断增大，传统的“扣板 +电器”已不再能满足人们对个性和美的追求，集成吊顶应运而生。所谓集成吊顶就是照明、换气、取暖、吊顶一体化，将吊顶模块与电器模块，均制作成标准规格的可组合式模块，安装时集成在一起，从而完美地解决了吊顶装修存在的诸多弊病。相对传统的吊顶，既实现了照明、换气、取暖的功能优化，又实现家居装饰的美学优化，技术、艺术的双重升华，模块化 DIY 的自组魅力，使 得其旋即风靡中国家居建材市场。 其中，集成吊顶的产品只是半成品，设计，安装非常
2、重要，三分材料 7 分装。只有通过专业的设计人员，安装人员，才能幻化复合家装整体风格的集成美顶。集成吊顶板表面花纹就是属于其中。 本次毕业设计是集成吊顶板表面花纹冲压模具的设计。冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件 (冲压件 )的成形加工方法。 在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具。 全世界的钢材中，有 60 70%是板 材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器
3、、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点。生产的制件所表现出来的高精度，高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。但需要指出的是，由于进行冲压成形加工必须具备相应的模具。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分 体现，从而获得好的经济效益。 模具是零件成形过程的重要工艺装备，是汽车摩托车、电机电器、 IT 产品、办公自动化设备、轻工制品、医疗器械等制造业的重要基础装备。由于用模具成形的产品精度高、一致性好、外形美观，因此，越来越多地用于飞机、船
4、舶和高速列车等设备的结构和内饰件制造中。加之生产过程可实现高效、大批量并节材、节能，所以模具也常被人们誉为现代工业生产之母。正是由于模具在制造业中的重要作用，模具制造业一直受到世界各工业发达国家的关注和重视，事实上，模具的设计和制造本身已经成为制造业的一个重要领域。由于模具自身的 特点，现代模具企业大多体现出技术密集、资金密集和高素质劳动力密集以及高社会效益的特点，模具制造业已成为高新技术制造产业的一部分。模具技术水平，已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志，也是保持这些国家的产品在国际市场上优势的核心竞争力。 制造产业是一个国家综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的关键。针
5、对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。本行业的专业性人员也应积极学习国外先进模具制造技术，发展我国模具行业，使之达到更高水平。 2 冲压技术及冲裁模具设计的发展现状和发展方向 2.1我国冲压模具发展现状 中国冲压模具的发展现状改革开放带了我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也进一步的增加。模具行业也一直以 15%左右的增速再发展。因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。 目前，我国以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。几大汽车模具厂由于
6、采用了国际上先进的模具加工厂设备、制造技术和软件，实现了 CAD(计算机辅助设计 )/CAE(计算机辅助实验 )/CAM （计算机辅助制造）一体化，提高了冲压模具的设计开发和制造能力，缩短了模具的生产周期。例如捷达、富康、夏利等轿车的大型覆盖件模具均为国内设计制造，再如一汽模具公司和美国福特汽车公司联合设计了大红旗轿车发动机罩的内外板和左右前翼子板等高档模具。此外，许多研究机构和大专院校也在开展模具技术的研究。如吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件、华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的汽车覆盖件模具和级进模CAD/ CAE/CAM 软件、上海交通大学
7、模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷 冲模和精冲模 CAD 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机，加大设备、产品、生产规模的升级步伐，积极开拓国内外市场。 2.2国外冲压模具发展现状 目前， 工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计软件进行模具的结构设计 ， 并普及了计算机绘图 。 据有差资料介绍 ， 美国和日本 75%的模具厂已使用了 计算机 技术 ， 香港的模具厂也开始采用这项技术 。 在注塑模具设计中 ，已开始普及应用计算机辅助工程分析软件 ， 对塑料的流动 、 填充 、 冷却情况及模具的浇口配置 、 浇道大小 、 冷却加热系
8、统和模 具的刚度 、 强度等进行科学的分析和计算 ， 从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍 。 国外的注塑模具中 ， 多型腔 、 多层 、 大型精密模具已 占 50%， 不仅提高了生产效率 ， 而且节省了大量塑料原料 。 国外已大量使用数控机床 ， 应用计算机辅助加工软件和数控编程技术对模具 ， 特别是对具有复杂型腔 (三维曲面 )的模具进行加工 ， 使模具的质量和附加值大为提高 。 模具的加工周期减少 60%以上 ， 成本降低 30%以上 ， 生产效率提高 60%以上 ， 为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求 ， 国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件并且进了实用阶段 。 模具标
9、 准化程度日益提高 ， 模具标准模架及模具标准件的应用日益普及 ， 已实现商品化 。 模具结构更多地采用新技术 ， 如注塑模具的热流道技术等 。 针对不同制品的要求 ， 开发出适用于各种不同模具的专用模具钢 ， 并实现商品化 。 2.3 我国冲压模具工业和技术今后的主要发展方向 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： 1） CAD/CAM/CA 技术 CAD/CAM/CAE 技术的应用是模具制造技术发展的动力。随着电脑软件的开发和应用 ， 普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟 ， 各企业将加大 C
10、AD/CAM 技术培训和技术服务的力度 ； 进一步扩大 CAE 技术的应用范围。世界较先进的丰田汽车模具制造厂在这方面为我们提供了比较成功的经验 ， 它的模具从设计到加工完全依赖高科技 ， 将实体设计加上数控编程 ， 取代了人工实型制作和机床操作 ； 精细模面设计和精细数控编程大大减少了钳修 ； 高精度加工取消了模具的研合、修配。现在数控编程人员已超过了现场操作工人 ,数控编程的工时费用 ,超过了机床的加工工时费 50%。这种高精度和无人化加工 ,使模具的质量有了极大的提高 ,生产周期大大缩短。 2） 高速铣削加 工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度
11、。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 3） 电火花铣削加工电火花铣削加工技术 电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是 电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 4） 模具材料及表面处理技术 模具工业要上水平 ， 材料应用是关
12、键。若选材和用材不当 ， 将使模具过早失效 ， 因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。 5） 模具自动加工系统 模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。 6）模具工业新工艺、新理念和新模式 在成型工艺方面 ,主要有冲压模具功能复合化 ,模具加工系统自动化等。另一方面 ， 随着先进制造技术的不断发展和整体制造水平的提高 ， 在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有 ： 适应模具单件生产特点的柔性制造技术
13、； 创造最佳管理和效益的团队精神 ； 提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理 ； 广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式 ； 适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。 3 总结 我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先 进水平长许多。 冲压模具 CAD/CAE/CAM 技术的开发手段比较落后、技术的普及率不高 ， 应用不够广泛。仅有约 10%的模具在设计中采用了 CAD技术 ， 距抛开绘图板还有漫长的一段路要走 ； 在应用 CAE进行模具方案设计和分析计算方面 ， 也才刚刚起步 ， 在应用 CAM技术制
14、造模具方面 ， 由于缺乏先进适用的制造装备和工艺设备 ， 只有 5%左右的模具制造设备被应用于这项工作。 精密加工设备在模具加工设备中所占比重较低。工艺设备落后 ， 直接影响国产模具质量的提高。由于现代工业的发展使产品更新换代加快 ， 对模具的需求量加大。但是 ， 我国模具工 业现有生产能力只能满足需求量的 60%左右 ， 大部分模具厂的模具加工设备陈旧 ， 在役期长、精度差、效率低 ， 还不能适应国民经济发展的需要。目前 ， 国内需要的大型、精密、复杂和长寿命的模具 (如中高档轿车的外覆盖件 )还主要依靠进口。 生产冲压模具的各种条件不完备。生产冲压模具的配套材料质量不够稳定 ，缺乏必要的试
15、验条件和试验数据 ， 规格品种较少 ， 生产冲压模具的专用技术尚未成熟 ,大多仍还处于试验摸索阶段。如模具的表面涂层、表面热处理技术、导向副润滑技术、型腔传感及润滑技术、去应力技术、抗疲劳及防腐技术等未完全形成生产能力 ,走向 商品化。一些关键、重要的技术缺少知识产权的保护。模具标准件标准化程度及使用覆盖率较低。在汽车制造业中被大量使用的模具是冲压模。近 5年来 ， 汽车模具标准件的使用覆盖率尽管有了较大增长 ， 已从 20世纪末的 25% 30%提高到目前的 45%左右。但这种增长距国际先进水平 （ 一般在 70%以上 ，中小模具在 80%以上 ） 差距还很大。这是汽车模具交货期长 ,也是我
16、国成为模具进口大国的重要原因之一。 随着科学技术的发展 ， 模具行业已由劳动密集型逐步转化为技术劳动 密集型， 尽管模具行业已应用了先进的数控设备 ， 检验仪器和计算机辅助设计 、 分析 、制造软件 ， 但仍然需要高技艺的劳动 。 所以 ， 模具行业又是高技术和高技艺紧密结合的行业 。 为适应不同制品的需要 ， 模具的种类繁多 ， 从设计 、 制造工艺 、 装备以至原材料都各不相同 ， 所以企业生产的模具宜专而不宜全 ， 规模 所以 宜小而不宜大 。 模具制造产业是制造产业之一，而制造产业标志着一个国家的综合国力及技术水平。因此大力发展模具制造产业是国家经济建设中所必须计划到的。本次设计的 集
17、成吊顶板表面花纹冲压 模具虽然不能为整个行业做出什么贡献，仍希望能够通过本次的设计制作有所体会和认识，发现一些问题，学到更多关于模具的专业性知识。 4 参考文献 1邵小英，温秋生 .目前企业应用 CAPP 技术现状 J. 计算机辅助设计与制造，2000,(3)： 82-84. 2雷永刚等 .基于事例推理（ CBR）的同构模具工艺设计模型 J.上海交通大学学报 ,2006（ 3）： 303-305. 3马思臣现代模具工业发展述评 J机械工程师， 2006(3) ： 23-24. 4秦春节基于 UG I1的冲压模具参数化装配设计方法 J现代制造工程，2005(8) :69-70. 5桂娟桑塔纳 2
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