|
1.1 选题背景
模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。仅在汽车制造中，需要冲压加工成型的金属零件占到了60％至70％左右，根据统计，一辆普通汽车的制造需要约1500个冲压件。冲压是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一，车身上的各种覆盖部件、内部支架、结构加强件都属于冲压件。大量的汽车零部件，例如发动机排气弯头、消音器、空心凸轮轴、油底、发动机支架，车架结构部件和横纵梁等都需要用冲压模具来制成。
冷冲压是在常温下，利用冲模在压力机上对板料或坯料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得零件所需的形状、尺寸的一种压力加工的方法。利用冲压模具生产可以保证产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。冷冲压技术与其他加工方法相比具有：冷冲压操作工艺方便，便于组织生产，是一种高效低耗的加工方法，适合大批量生产。而且冲压出的零件制品一般不需要进一步机械加工，互换性好，在耗费不大的情况下能获得强度高、刚度大而重量轻的零件。
1.2 研究意义
目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。冷冲压技术的发展和模具技术的发展是相互促进，共同发展的。冷冲模具的研究和创新对于现代工业发展具有积极意义。随着工业的迅速发展，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和质量提高的要求。三维 CAD / CAM 系统的成功应用，使得计算机不再仅仅是设计过程中的绘图工具，也是设计者进行空间思维的辅助工具。三维设计，已成为产品开发、模具设计及产品加工中这些溥弱环节的最有效的途经。以 Solidworks 为工具，产品的设计过程中直接由三维模型转为二维图，可大大缩短设计时间，提高设计效率和设计质量，且能够较好地完成研制设计任务。同传统的模具设计相比，它在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。
|
|
2.1 国内发展现状
近年来，我国模具工业发生了巨大的变化。据统计，2021年我国模具制造行业工业总产值达到3959.93亿元，较2020年增长175.89亿元；工业销售产值达到3698.28亿元，较2020年增长158.12亿元。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。目前我国模具制造厂点约30000家，其中国有企业约占5%，合资企业约占10%，民营企业约占85%，从业人员约100万人，年产值2000万元以上的企业约5000家，人均产值约39.5万元。目前，我国对模具的成型原理及变形过程理论都很重视，对材料的冲压变形应力及材料弯曲方向的掌握进行了深入研究，对模具的制造工艺及使用寿命也进行了深入研究，在模具制造工艺方面也取得了一定的成果。特别是数控技术的发展及虚拟仿真的应用对模具的变形原理有了进一步的完善，虚拟仿真的应用使得模具的一些理论进行了进一步的验证。
2.2 国外发展现状
国外模具行业人均产值：1、美国现有约7000家模具企业，15人以下占60%，15-50人占30%，2014年美国模具人均产值约127万人民币；2、据日本通产省工业统计，日本共有模具生产厂约10000家，其中20人以下的占91%以上，据统计2014年日本模具人均产值约120万人民币；3、德国模具产业结构仍以中小型企业为主，20人以下占80%，20-100人占19%，100人以上占1%，据统计2014年德国模具人均产值约200万人民币。
国外模具技术现状：1、充分发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性；2、高速切削、五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市场竞争力；3、快速成形技术和快速制模技术得到普遍应用；4、从事模具行业的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产；5、模具产品专业化，市场定位准确;6、采用先进的管理信息系统，实现集成化管理;7、工艺管理先进、标准化程度高。
3.3 未来发展趋势
在消费升级和制造业升级的趋势下,各行各业对模具生产的要求都有所提高。模具往往都是通过技术和质量赢取市场,未来模具产品必然是向着高精度和智能化做出新的突破,提高技术水平和产品精度,从而满足制造业新的需求。模具制造的生产模式从离散到集中、从定制到规模(零件化制造)发生了巨大的转变,互联网下一体化思维的精细化制造仍是世界模具制造业的主导潮流业的主导潮流。则重构模具与用户的关系,依靠数字化、信息化,以动态质量数据为先导、以降本增效为目的的企业模具设计、制造、反馈制造将成为模具企业转型升级的主要任务。这既是当前世界工业变革的主流与大势,也是模具产业面临的机遇和挑战。未来的发展趋势可以概括为以下四点：
（1）模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短。
（2）模具向集成化、网络化和智能化发展。
（3）模具技术向高速加工和复合加工发展。
（4）模具日趋大型化和高精度化。
|
|
3.1 研究内容
（1）根据任务书对钣金件的参数进行进行分析。
（2）弄清钣金件零件的结构特点，总结其冲压工艺设计要点；
（3）对冲压模具进行方案设计，对钣金件零件进行工艺分析，绘制出该零件的冲压工艺设计流程图；
（4）完成冲压模具设计方案、凹模、凸模、主要零部件等各个组成部件的设计与计算。
（5）根据设计计算的结果将主要零件进行Solidworks建模，CAD绘制冲裁模具装配图、凸模图、凹模图及关键零件图；
3.2 研究方法
结合钣金冲压模具自身的特点和实际生产条件，用Solidworks软件绘制出凸模图、凹模图及关键零件图，运用理论力学、机械制图、公差与配合、机电传动、材料力学、机械设计等各方面知识，对钣金冲压模具进行设计进行研究。
（1）根据钣金冲压模具的生产要求、技术要求、工艺要求、装配要求、维修要求，对其方案总体绘制，根据生产顺序、工艺顺序、包装顺序及人工操作进行综合考虑，最终确定模具合理的方案，以达到节省生产设备成本。
（2）综合分析模架、凸模、凹模的工作原理和技术要求,使开钣金冲压模具达到最佳设计状态，降低制造成本、降低装配难度、提高生产效率和降低安全事故，充分发挥钣金冲压模具的生产优势。
3.3 设计方案流程图
图片标注
|
|
（1）第1周—第2周（2022.11.14-2022.11.27）：完成毕业论文选题，根据设计任务书，阅读文献，复习相关理论，浏览相关企业的网页和视频进行调研；
（2）第3周—第4周（2022.11.28-2022.12.11）：根据文献查阅和调研结果，完成开题报告定稿；
（3）第5周—第7周（2022.12.12-2022.12.31）：复习冲压工艺及模具设计的技术知识，进行课题总体方案的设计，确定论文总体框架，撰写论文绪论部分；
（4）第8周—第9周（2023.2.20-2023.3.05）：对钣金件零件进行工艺分析，绘制出该零件的冲压工艺设计流程图，制定冲压工艺路线；确定冲裁模具总体结构及各零部件结构，撰写设计说明书初稿，并接受学校论文中期检查；
（5）第10周—第11周（2023.3.06-2023.3 .19）：完成其他辅助部分的简单设计和说明，绘制冲裁模具装配图、凸模图、凹模图及关键零件图：
（6）第12周—第13周（2023.3.20-2023.4.02）：查缺补漏，修改完善工序；修改完善零件图及总装配图；修改完善设计说明书，排版符合武汉东湖学院论文排版规范；
（7）第14周—第15周（2023.4.03-2023.4.16）：图纸定稿；设计说明书定稿；进行设计说明书网上重复度查询，提交查重报告，通过毕业答辩资格审查，准备答辩。
|
|
[1] 李海峰, 建军, 孙宏波. 复杂型面钣金零件冲压模具的三维数字化设计[J]. 模具制造, 2018，12(2): 1-4.
[2] 汤少征. 阶梯形钣金件冲压分析与模具设计[J]. 科技资讯, 2015，25(21): 73-76.
[4] 冯炳尧, 王南根, 王晓晓. 模具设计与制造简明手册[M]. 上海科学技术出版社, 2015. 73-76.
[5] 汤酞则，徐立. 冲压模具课程设计与设计指导[M].北京: 机械工业出版社, 2015. 23-76.
[6] 黄红端. 数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用[J]. 大众标准化, 2021， 15(02): 151-152.
[7] 刘晓春. 轿车座椅高强度钢板冲压滑轨的冲压工艺研究[D]. 吉林大学, 2014.35-36.
[8] 石光林, 程金海, 夏明祥, 吕少文, 周雪兆. 冲压模具的结构变形分析及型面补偿技术[J]. 锻压技术, 2018, 43(08): 168-172.
[9] 刘年贵. 浅析冷冲压模具过桥废料结构优化[J]. 锻造与冲压, 2021，11(12): 22-24.
[10] 周逢海. 高速冷冲压模具结构优化设计[J]. 设备管理与维修, 2019，16(24): 134-135.
[11] Rosalba Ferrari, Diego Froio,Egidio Rizzi, Carmelo Gentile, Eleni N. Chatzi. Model updating of a historic concrete bridge by sensitivity- and global optimization-based Latin Hypercube Sampling [J]. Engineering Structures, 2019, 179(15): 139-160.
[12] Ping Chen, Xiaojie Liu, Mingji Huang, Zhe Shi, Bin Shan. Numerical simulation and experimental study on tribological properties of stamping die with triangular texture[J]. Tribology International, 2018, 1(32): 244-252.
|
