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冷沖壓技術在模具設計中的應用開題報告
冷沖壓技術在模具設計中的應用開題報告XXXX學院畢業論文 （設計）開題報告
題 目： 冷沖壓技術在模具設計中的應用
專業班級： XXXX 學生姓名： XXX 學號 XXXXX
一、背景、意義
模具是機械制造業中技術先進、影響深遠的重要工藝裝備，具有生產效率高、材料利用率高、制件質量優良、工藝適應性好等特點，被廣泛應用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業。2005年中國模具工業產值達到610億元，增長率保持在25%的高水平，行業的生產能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國而位列世界第三。我國沖壓模具產品的質量和生產工藝水平，總體上比國際先進水平低許多，而模具生產周期卻要比國際先進水平長許多[1].
冷沖壓是在常溫下，利用沖模在壓力機上對板料或坯料施加壓力，使其產生塑性變形或分離，從而獲得零件所需的形狀、尺寸的一種壓力加工的方法[2].利用沖壓模具生產可以保證產品的尺寸精度，使產品質量穩定，而且在加工中不破壞產品表面。用模具生產零部件可以采用冶金廠大量生產的廉價的軋制港胞或鋼帶為配料，且在生產中不需要加熱，具有生產效率高、質量好、重量輕、成本低且節約能源和材料等一系列優點[3].而模具則是大批量生產同形產品的工具，是生產各種工業產品的重要工藝裝備。模具工業是國民經濟的基礎工業。目前，工業生產中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產品的生產率和質量。冷沖壓技術的發展和模具技術的發展是相互促進，共同發展的。應該說，冷沖模具的研究和創新對于現代工業發展具有積極意義。隨著工業的迅速發展，產品對模具的要求越來越高，傳統的模具設計方法已無法適應產品更新換代和質量提高的要求。三維CAD/CAM系統的成功應用，使得計算機不再僅僅是設計過程中的繪圖工具，也是設計者進行空間思維的輔助工具。三維設計，已成為產品開發、模具設計及產品加工中這些薄弱環節的最有效的途經。
本課題以XXX廠產品的生產過程為案例，以Solidworks為工具，進行沖裁模、彎曲模和成形模的設計研究工作。以冷沖壓技術結合先進的CAD/CAM技術，進而提高提高生產率、減輕勞動強度和縮短模具的設計制造周期，進行壓力容器沖壓模具設計。具備了如下優點：
（1）冷沖壓技術與其他加工方法相比具有：冷沖壓操作工藝方便，便于組織生產，是一種高效低耗的加工方法，適合大批量生產。而且沖壓出的零件制品一般不需要進一步機械加工，互換性好，在耗費不大的情況下能獲得強度高、剛度大而重量輕的零件。
（2）課題結合模具CAD/CAM技術，產品的設計過程中直接由三維模型轉為二維圖，可大大縮短設計時間，提高設計效率和設計質量，且能夠較好地完成研制設計任務。同傳統的模具設計相比，它在提高生產率、保證產品質量，還是在降低成本、減輕勞動強度等方面，都具有很大優越性。
（3）隨著計算機技術的發展，計算機不再僅僅是設計過程中的繪圖工具，也是設計者進行空間思維的輔助工具。課題結合三維技術并且使計算機運用到了生產設計的實踐中，有一定的創新性。
二、相關的最新成果及動態
從20世紀70年代至今，計算機逐漸進入了模具生產的設計、制造、管理等各個領域；輔助進行零件圖形輸入、毛胚展開、調料排樣、確定模具尺寸和標準、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序等工作，使得模具設計、加工精度與復雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當前國際上計算機（CAD）和計算機輔助制造（CAM）的發展趨勢是：繼續發展幾何圖形系統以滿足復雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的基礎上建立生產集成系統（CIMS）；開展塑性成形模擬技術的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實用性；開發智能數據庫和分布式數據庫，開發專家系統和智能CAD等[4]. 隨著工業技術和科學技術的發展和快速適應工業產品更新換代和提高質量的要求，發達國家從20世紀50年代就開始了模具CAD/CAM技術的研究。如美國通用汽車公司早在20世紀50年代就將CAD/CAM技術應用于汽車覆蓋件的設計與制造；20世紀70年代日本機械工程實驗室和日本旭光學工業公司分別開發了連續模設計系統MEL和沖空彎曲模系統PENTAX;1982年，日立公司研制了沖裁模CAD系統。到20世紀80年代，模具CAD/CAM技術已廣泛應用于冷沖模具的設計與制造[5].
冷沖壓的加工工藝在我國的具有悠久的歷史。半個世紀以來，我國的冷沖壓工藝和其他生產工藝一樣得到了迅速的發展。冷沖壓加工的工藝和設備正在不斷的發展（包括沖壓模具技術的發展），把冷沖壓技術提高到了新的水平。為適應冷沖壓工藝水平的提高，我國對沖模的研制也在不斷加強。但是總體上說，我國模具工業起步較晚、基礎差，就總量來看，大型、精密、浮渣、長壽名命模具產需矛盾仍然十分突出。雖然在模具的制造方法、手段方面達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但是在制造的質量、精度、制造周期和成本方面和國外還存在一定的差距。我國模具CAD/CAM技術從20世紀80年代才起步，長期處于低水平重復開發階段，許多軟件依賴于進口，對許多引進的CAD/CAM系統缺乏二次開發。以下是我國近年來模具產值模具進出口情況表[6]:
從表一我們可以看出模具行業的發展是迅速的，其產值正在一年比一年提高。從表二看出我國模具的進出口重量保持上升勢頭，由于在大型、精密、浮渣、長壽命模具缺乏的情況下，高技術的模具依賴于進口。所以研究和提高冷沖壓模具，并把CAD/CAM技術運用于模具設計的實際中去對于我國模具發展的具有十分重要的意義。
目前沖壓技術的發展方向[7]:
（1）精密沖裁：普通沖裁件斷面粗糙、精度低，而精密沖裁可以使零件有光潔的斷面和高的精度。目前已有的相當一部分過去用切割加工的零件改為精密沖裁，精密沖裁工件的厚度可達到2mm.因此，精密沖裁以無切屑加工代替了大量切削加工，從而大大降低了生產成本。
（2）應用先進工藝：氣體、液體、橡膠、超塑性成型等先進工藝，對某些復雜零件的成型有明顯的效果，要深入研究其變形機理，確定合理工藝參數，提高成型效能和實用性。
（3）沖壓生產機械化、自動化：研制自動送、退料裝置，多工位自動壓力機，自動生產線，帶自動保護的監視和檢測裝置等，這是提高勞動生產率、減輕勞動強度和保證操作安全的有效措施。
（4）模具標準化：不僅要有各種規格和精度的模架標準，還要發展典型模具結構和零部件的標準化工作，降低模具設計復雜程度，降低模具制造技術，縮短生產準備周期。
（5）發展模具的計算機輔助設計與輔助制造：計算機輔助設計，就是用電子計算機作為信息處理手段，進行最佳判斷、計算，實現綜合設計。計算機輔助制造，就是生產人員借助計算機對模具制造實行監督、控制和管理。將模具設計與制造聯成一個統一的計算機控制系統，是向自動化發展的有效途徑，對提高模具設計與制造質量、簡化模具設計和生產管理將起巨大的作用。
三、設計內容與方法、研究難點及預期目標
課題主要內容是研究冷沖壓模具的設計，根據XXX廠產品VA—80型和CW—25/0.8型的制造及工藝設計其冷沖壓模具。首先應該深入學習機械設計、機械CAD/CAM、冷沖壓技術等相關在課題研究中需要掌握的理論知識，理論的掌握是實踐的基礎。同時應該對所設計的冷沖模具的對象VA—80型和CW—25/0.8型壓力容器的結構和生產制造工藝進行全面的了解。再運用Solidworks對所涉及的壓力容器進行三維實體的繪制，并利用Solidworks的工程圖生成功能輸出二維視圖。這樣利用三維軟件就可以加速產品開發的進程，縮短了設計的周期，也確保了產品的質量[9].把計算機輔助設計運用到了壓力容器設計的實際之中，這也是本課題的創新點之一。
冷沖模具是模具類別中應用最廣泛的一種，通過模具對金屬的直接加壓使其產生塑性變形，金屬材料分離，以獲得一定尺寸和性能的金屬零件[10].模具的設計過程是和生產實際分不開的。所以設計的方法是要在深入學習機械設計、機械CAD/CAM、冷沖壓技術等相關在課題研究中需要掌握的理論知識，發揮Solidworks這一三維設計軟件在模具設計與制造中的作用同時，并且與XXX廠產品的生產過程和工藝相結合，運用理論聯系實際，實踐推動理論的研究方法進行有效方法進行壓力容器的沖裁模、彎曲模和成形模的設計工作。 模具設計者進行模具設計時，首先應該根據所收集到的設計資料，經過充分理解、研究、確定模具結構設想后，在允許的情況下調查使用單位和制造單位，征求其意見，摸清設備狀況及技術情況以及加工能力，作出初步方案開始進行模具設計。 冷沖模具的一般設計路線為[11]:
（1） 分析整理技術資料，確定設計依據。
（2）確定工藝方案，決定模具結構形式。
（3）繪制模具草圖，進行零部件設計及必要的工藝計算。
（4）進行沖模的總體設計。
（5）模具主要零件結構設計。
（6）選定沖壓設備。
（7）繪制模具總圖。
（8）繪制各非標準零件圖
（9）編寫設計計算說明書。
XXX產品圖樣到其沖壓模具的設計過程如下：
四、論文詳細工作進度和安排
20XX.12.20—20XX.2.24 文獻檢索，外文文獻翻譯，寫出開題報告。
20XX.2.25—20XX.5.10 沖壓成形工藝分析，模具設計。
20XX.5.11—20XX.5.20 整理圖紙，寫出畢業論文。
20XX.5.21—20XX.5.31 畢業答辯。
五、主要參考文獻
[1] 李名堯。 模具 CAD/CAM[M].北京：機械工業出版社，2004,1
[2] 徐煒炯。冷沖壓技術問答（上冊）[M].北京：機械工業出版社，1995,1
[3] 華中科技大學。模具設計基礎及模具CAD [M]. 北京：機械工業出版社，2005,1-2
[4] 王秀鳳等。冷沖壓模具設計與制造[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2005,1-2
[5] 李名堯。 模具 CAD/CAM[M].北京：機械工業出版社，2004,13
[6] 表格來自中國輕工模具網。
[7] 徐煒炯。冷沖壓技術問答（上冊）[M].北京：機械工業出版社，1995,1
[8] 文群。 提高冷沖壓模具壽命的措施 [N] .中國化工報。2007-4-4.
[9] 殷國富。 Solidworks 2004模設計實例精解[M].北京：機械工業出版社，2005,1-2
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