1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 集成吊顶板外轮廓冲裁模具的设计 1 集成吊顶板外轮廓冲裁模具的设计的背景、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。 而集成吊顶隶属于冲压模具下属范畴 。何为冲压？冲压
2、是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具是在冷冲压加工中，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，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大 程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力 1。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重
3、要性。近年来，许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已经普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG,Pro/E， I-DEAS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow等 CAE 软件，并成功运用于冲压模的设计。伴随着这些软件的加入，模具设计行业已经越来越向尖端化，高科技化迈进。这些软件的应用不仅可以大大缩短产品设计的时间，而且可 以极大的提高产品模具的精确度和质量，以使产品满足客户的要求 5。 2 冲压技术及冲裁模具设计的最新成果及动态 近年来，我国冲压模水平已有很大提高。大型冲压模已能生产单套重量达 50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。
4、精度达到 12 m，寿命 2 亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra 1.5 m 的精冲模，大尺寸（ 300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平 78。 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模的设计与制造能力已达到 较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此，我国的冲压模设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高
5、的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国 外相比还存在一定的差距 1。 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距 1。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（ TD 处理）及许多镀（涂）层
6、技术在冲压模上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊接技术 也得到了应用 5。 近几年来，绿色设计已延伸到机械制造业当中。而模具是工业生产的基础工艺装备，它的生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因而在模具行业中提倡绿色设计应更为重要。 “绿色模具”不仅仅指在使用时对环境的影响小，还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。 绿色模具的生命周期与环境相关的有如下几个阶段：设计、制造、销售、使用、维护与服务和报废回收。绿色设计就是要在产品开发设计时就充分关注在这几个阶段中如何减轻其对环境的影响： 1）原材料的选
7、择。模具 材料选择是产品设计的第一步，因此，其绿色程度对产品的绿色性能有着极为重要的影响。绿色模具设计的材料选择对最终产品的“绿色程度”具有重要意义。绿色设计的材料选择必须建立在绿色材料的基础上。 2）原材料的回收。绿色模具设计首先要考虑的是制造模具的原材料的回收问题，这是因为模具造价昂贵，它的回收利用可以大大节约资金和能源。 3）模具的可拆卸性设计。对于模具设计来说，可拆卸性就显得尤为重要，因为有实质要更换凸、凹模就可实现一种新产品的生产。不可拆卸不仅造成大量可重复零部件材料的浪费，而且因废弃物不好处置，还会严 重污染环境。可拆卸设计要求所设计的结构易于拆卸、维护方便，并在产品报废后可重复使
8、用。 4）采用模具先进制造技术。在制造过程中选用生产浪费最小、能量消耗最低的制造工艺也是非常重要的。 3 集成吊顶板外轮廓冲裁模具设计的内容、技术路线、难点及预期达到的目标 3.1 研究内容 进行模具的 零件设计、装配设计等 。进行工艺分析，确定工艺方案，完成工艺设计。最后在此基础上完成一套完整的集成吊顶板外轮廓冲裁模具设计， 绘制出模具的装配图和零件图。 拟采用集成吊顶板冲压成型工艺方案如下： 1）对原板料进行冲剪，冲剪成 340 340 板料尺寸； 2）对板料进行冲孔； 3）冲裁 4 个角； 4）冲压板料 4 个边的扣眼； 5）对板料进行折弯； 6）对板料进行表面花纹冲压； 本次设计需要的
9、板料尺寸为 340 340.如图所示 此工件既有冲孔， 冲裁 4 个角 两个工序， 采用落料 冲孔同时进行的复合模具生产。只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满 足，毛刺方向一致，模具轮廓尺寸小、模具的制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。 本次设计需要 确定搭边值，确定条料步距，计算冲裁力 bkLtF ，确定公称压力，确定冲裁压力中心，计算刃口尺寸。 3.2 采取的技术路线 集成吊顶板材料为 铝合金，根据 集成吊顶板冲压成型工艺方案， 设计的集成吊顶板外轮廓冲裁模具需要完成 对板料进行冲孔、冲裁 4 个角工序内容。 考虑到生产效率，设计 落料 -冲孔同时进行的复合模具，计算出冲
10、裁压力中心、冲裁力、刃口尺寸以及公称压力。 冲裁模按工序组合分：单工序 模，级进模，复合模。 1）单工序模：在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。 2）复合模：在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。它在结构上的主要特征是有一个有落料凸模有冲孔凹模的凸凹模。 按照复合模工作零件的安装位置不同分为： 正装式复合模（优缺点）：顶板兼起压料作用，冲出的工件平整；凹模采用镶拼式，制造容易，修复方便。；冲孔废料从凸凹模的孔中排出，影响模具周围清洁。 适用于：材质较软和板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。 倒装式 复合模（优缺点）：无顶出装
11、置，结构简单，操作方便，冲件平直度不高。 适用于：不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，应用广泛。 3）级进模：在一副模具中的不同位置上完成两个或两个以上的工序的冲裁模。 而 确定冲裁模的组合方式时，一般根据以下条件 ： 1） 生产批量的大小。从提高冲压件生产率角度来考虑，选用复合模和级进模结构要比选择单工序模好得多。一般来说，小批量和试制生产时采用单工序模具，中批和大批生产时，采用复合冲裁模和级进冲裁模。 2） 工件尺寸公差等级。单工序模具冲出的工件精度较低，而级进模最高可达 IT12 IT13 级，复合模由于避免了多次冲压时的定位误差，其尺寸精度最高能达到 IT9 级以上，再加上复合模结构本身的特
12、点，制件的平整度也较高。因此，工件尺寸公差等级较高时，宜采用复合模的结构。 3） 从实现冲压生产机械化与自动化生产的角度来说，选用级进模比选用复合模和单工序模具容易些。这是因为，复合模得废料和工件排除较困难。 4） 从生产的通用性来说，单工序模具通用性最好，不仅适合于中小批量的中小型冲压件的生产，也适合大型冲压件的生产。级进模不适合大型工件的生产。 5） 从冲压生产的安全性来说，级进模比单工序模和 复合模为好。 综上所述，在确定冲裁模的工序组合方式时，对于精度要求高、小批量及试制生产或工件外形较大，厚度又较厚的工件，应该考虑用单工序模具。而对精度要求高、生产批量大的工件的冲压，应采用复合模；对
13、精度要求一般，又是大批量生产时，应采用级进模结构。 3.3 研究的重点和难点 本次研究的重点和难点是对冲裁力、压力中心的计算，因为这些量直接影响对边角的冲裁和孔的冲压。其次，在冲裁边角时，要对边角的内角适当的留出一定余量，一边之后再边折弯时，两边的结合能更紧密，使吊顶板表面形状更加美观。 3.4 预期达到的目标 通过 集成吊顶板外轮廓冲裁模具的设计， 了解、掌握冲压模具设计过程。绘制 集成吊顶板外轮廓冲裁模具图纸，完成 8000 字左右的毕业设计说明书。 4 详细工作进度和安排 2010.12.01-2011.01.10 按照毕业设计任务书的要求，开展资料查阅、检索、文献综述的工作，在广泛查阅
14、文献资料的基础上，完成外文翻译和文献综述两项工作内容； 2011.01.11-2011.02.27 完成开题报告； 2011.02.28-2011.03.13 完成集成吊顶板外轮廓冲裁模具的总体设计方案及主要零部件的参数设计与计算； 2011.03.14-2011.03.30 完成毕业实习工作； 2011.04.01-2011.04.30 完成绘制集成吊顶板外轮廓冲裁模具的装配图和零部件图（全套）； 2011.05.01-2011.05.10 完成毕业论文初稿、设计资料的整理； 2011.05.11-2011.05.20 完成毕业论文的审阅和答辩前的准备工作； 2011.05.21-2011.
15、05.31 完成毕业答辩。 5 参考文献 1 夏巨谌 ,李志刚等 . 中国模具工程大典（模具制造） M. 电子工业出版社，2007（ 9） . 2 杨立平主编 . 模具制造基础 M. 化学工业出版社， 2007. 3 王秀凤 , 万良辉主编 . 冷冲压模具设计与制造 M. 北京航空航天大学出版社， 2005. 4 付宏生主编 . 冷冲压成形工艺与模具设计制造 M. 化学工业出版社， 2005. 5 陈体銮 ， 霍光青 ， 李俊俊 . 浅析机械制造工业的发展 J.中国高新技术企业，2008（ 10）： 2,8. 6 吴宗泽主编 . 机械零件设计手册 M . 机械工业出版社 , 2004. 7 兰
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