1、 1 毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 大扁头方颈螺栓的成型工艺分析和成型模具设计 1 选题的背景、意义 模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。 采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点， 用模具生产制件所具备的高精度、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。 已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代经济的基础工业。现代工业品的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平，因此模具工业对国民经济和社会发 展将起越来越大的作用。 1989 年 3 月国务院颁布的关于当前产业政策要
2、点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位 (仅次于大型发电设备及相应的输变电设备 )，确立模具工业在国民经济中的重要地位。 1997 年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从 1997 年到 2000 年，对 80 多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门 对发展模具工业的重视和支持。目前全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从 1997 年开始，我
3、国模具工业产值也超过了机床工业产值。 据统计，在家电、玩具等轻工行业，近 90的零件是综筷具生产的；在飞机、汽车、农机和无线电行业，这个比例也超过 60。例如飞机制造业，某型战斗机模具使用量超过三万套，其中主机八千套、发动机二千套、辅机二万套。从产值看， 80 年代以来，美、日等工业发达国家模具行业的产值已超过机床行业，并又有继续增长的趋势。据国际生产技术协会预测，到 2000 年 ，产品尽件粗加工的 75%、精加工的 50将由模具完成；金属、塑料、陶瓷、橡胶、建材等工业制品大部分将由模具完成， 50以上的金属板材、 80以上的塑料都特通过模具2 转化成制品。 据不完全统计，全国现有模具专业生
4、产厂、产品厂配套的模具车间（分厂）近 17000 家，约 60 万从业人员，年模具总产值达 200 亿元人民币。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求量的 60左右，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还主要依靠进口。据海关统计， 1997 年进口模具价值 6.3 亿美元，这还不包括 随设备一起进口的模具；1997 年出口模具仅为 7800 万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈。 针对大扁头方颈螺栓 ，又属于标准件的范畴。标准件 是应用最广泛的机械基础件。随着我国 2001 年加入 WTO
5、并步入国际贸易大国的行列。我国标准件产品大量出口到世界各国、世界各国的标准件产品也不断涌入中国市场。标准件作为我国进出口量较大的产品之一，实现与国际接轨，对推动中国标准件企业走向世界，促进标准件企业全面参与国际合作与竞争，都具用重要的显示意义和战略意义。 2 相关研究的最新成果及动态 2.1 螺栓的成型加工 金属塑性成形 (锻压是一种传统叫法，是锻造和冲压的总称 )，其本质是利用金属材料所具有的塑性，在工具或模具作用下施加外力，使金属发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸以及力学性能的零件或毛坯的工艺方法，在工业生产中一般称为金属塑性加工或压力加工。 由于塑性变形时金属密度的变化很小，物体主
6、要发生形状的改变，虽然体积也有微量的变化，但与塑性变形相比是很小的，可以忽略不计，可认 .为变形前后的体积相等，这就是塑性变形时的体积不变条件。 使金属坯料产生一定程度的塑性变 形，以得到所需形状、尺寸或改善材质性能的工艺过程。它是锻件成形过程中必需的变形工序，如镦粗。沿工件轴向进行锻打，使其长度减小，横截面积增大的操作过程。常用来锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等零件，也可用来作为锻造环、套筒等空心锻件冲孔前的预备工序。 3 镦粗可分为全镦粗和局部镦粗两种形式，如图 1 所示。镦粗时，坯料不能过长，高度与直径之比应小于 2.5，以免镦弯，或出现细腰、夹层等现象。坯料镦粗的部位必须均匀加热，以防止出现变
7、形不均匀。 图 1 镦粗 a）全镦粗 b）局部镦粗 2.2 机械加工 当锻造不能达到零件的尺寸精度和粗糙度要求时，零件表面需增加一层供切削加工用的金属，称为机械加工余量，简称余量。 由于墩头时加大了毛坯直径，为使该直径 能满足将来滚压螺纹的要求，需要在自动切边机上切边的同时进行缩径工艺。为使这种复合工艺在切边机上顺利进行，其切边力应大于缩径力，也就是说在切边过程一次缩径量不能太大。 2.3 热处理 分为加热和冷却两个过程，分别对两个过程进行科学地控制就能得到理想的热处理质量。合理地选择、科学地使用淬火介质是控制冷却过程的本质。 2.4 校核 对于螺栓的最新研究重点也着重于螺栓的变形检测问题上面
8、。 采用化学成分分析、金相组织检验、断口扫描分析等方法 ,对螺栓的掉头原因进行分析。结果表明 ,螺栓支承面处的折叠和头部中心组织的集中变形带是 造成螺栓掉头的主要原因。针对该原因 ,提出改进措施 :合理分配冷镦各工位的变形量 ,初冲压缩比控制在 30%左右 ,调整好材料进给量 ,以使镦后材料充满模腔而不形成飞边 ;模腔结构的设计应有利于金属材料的塑性变形 ,并保持腔内良好的润滑条件 ;对于头部4 变形较大的螺栓 ,应进行去应力退火 ,退火温度 500 650 ;为削弱转角处应力集中 ,可在标准允许的范围内尽可能增大头下圆角 。 3 课题的 研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期
9、达到的目标 3.1 螺栓的研究内容 毕业设计需要做的事情是 调研、查阅文献，了解标准件的应用、分 类及各种制造方法， 前期然后 写出文献综述、外文翻译和开题报告。 关于 大扁头方颈螺栓，来 确定制造工艺，明确其中成型工艺的工艺参数。 最后的目的 设计大扁头方颈螺栓成型用模具 并且 画出零件图、装配图。打印图纸，写出毕业设计说明书。 我们得熟悉 热塑性成型工艺与模具设计， 这其中我们得具备 较强的机械设计能力，熟练运用计算机辅助设计技术。设计图纸数量多，图纸规范，毕业说明书书写规范流畅。 3.2 螺栓的技术路线 制订工艺规程、编写工艺卡片是进行锻压生产必不可少的技术准备工作，是组织生产、规范操作
10、、控制和检查产品质量的依据。制订工 艺规程，必须结合生产条件、设备能力和技术水平等实际情况，力求技术上先进、经济上合理、操作上安全，以达到正确指导生产的目的。 螺栓工艺制定：根据零件图绘制锻件图、计算坯料的质量与尺寸、确定锻造工序等。 3.2.1 螺栓结构设计 5 图 2 螺栓的结构 材料 钢 通用技术条件 标准 GB/T 16938 螺纹 公差 6g 标准 GB/T 193,GB/T 196,GB/T 197 机械性能 等级 4.8、 8.8、 10.9 标准 GB/T 3098.1 公差 产品等级 按 B 级 标准 GB/T 3103.1 表面处理 不经处理 镀锌钝化 GB/T 5267
11、热镀锌 GB/T 13912 表面缺陷 GB/T 5779.1 和 GB/T 5779.3 验收及包装 GB/T 90 表 1 螺栓的结构参数 3.2.2 大扁头的形成过程 由矫直送料轮送进的预先热处理的原材料，经 挡 料器定位，由切料机构按照所需长度进行切断，同时将切下的坯料送至冷镦凹模处，再由初镦冲头和终镦冲头将坯料镦制成形 。如图 2 所示。 6 图 2 镦头工作图 由于预先处理过的原材料其塑性有所降低，为减少镦锻力和头部开裂的可能性，我们加大了螺栓所用材料的坯径，坯径一般采用螺纹的名义尺寸 。 3.2.3 方颈的成型 第一次聚料，第二次挤方镦头；聚料直径方颈尺寸的 1.351.4 倍。
12、二次冷镦时先正挤方颈后镦头，因为颈部分是正挤压，充满完好。如图 3 所示 7 图 3 冷镦工艺用模具 3.2.3 螺纹加工 图 4 螺纹加工装置 该装置有 1）、莫氏锥柄轴 2）、板牙架 3）、限位销 4）、板牙 5）、锁禁螺钉组成 3.3预期达到的目标 对于我来说，我需要 了解标准件的应用、分类及各种制造方法，写出文献综8 述、外文翻译和开题报告。针对大扁头方颈螺栓， 首先 确定制造工艺，明确其中成型工艺的工艺参数。 然后 设计大扁头方颈螺栓成型用模具。 接着 画出零件图、装配图。 关于对 热塑性成型工艺与模具设计，具有较强的机械设计能力，熟练运用计算机辅助设计技术 等技术 。 4 研究工作
13、详细进度和安排 2010 年 12 月 1 日 -2011 年 1 月 10 日，完成文献综述、外文翻译（ 2 篇）。 2011 年 1 月 10 日 -2011 年 3 月 1 日，完成开题报告。 2011 年 3 月 1 日 -2011 年 4 月 10 日，大扁头方颈螺栓的制造工艺确定。 2011 年 4 月 10 日 -2011 年 4 月 30 日，大扁头方颈螺栓用成型模具的设计。 2011 年 4 月 30 日 -2011 年 5 月 25 日，完成毕业设计说明书，准备毕业答辩。 5 参考文献 1陈金德，材料成形技术基础 M，机械工业出版社， 2004 年 7 月第一版。 2刘润广
14、，锻造工艺学 M，哈尔滨工业大学出版社， 1992 年 4 月第一版。 3汪大年，金属塑性成形原理 M，机械工业出版社， 1982 年 6 月第一版。 4崔忠圻，金属学与热处理 M，哈尔滨工业大学出版社， 1992 年 4 月第一版。 5 邱红月 , 蒋成山 . 固定螺钉的失效分析及热处理工艺的改进 J. 机 械工程材料 , 1987,(01) 6 肖韦 . 提高压铸模寿命的要素 (续 )J. 机械制造 , 1982,(04) 7 栾新民 , 朱元胜 . 国内锻造工艺装备研究 J. 机械工人 .热加工 , 2004,(12) 8王德俊 ; 姚志英 ; 董宜斌 ;机械工程师 , Mechanical Engineer, 编辑部邮箱 2008 年 02 期 9 肖家幸 . 空气锤锻造大角 (?)螺栓的模具设计与锻造方法 J. 机械工人 .热加工 , 1999,(07) 10 仉连成 . 长螺栓镦头模 J. 模具工业 , 1989,(06) 9 11 吴诚 . 金属材料分析方法的选择和施行 第五讲 金属材料中钨的测定(续 )J. 理化检验 .化学分册 , 2005,(09)
