ZL50裝載機總體及工作裝置設(shè)計
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03 級畢業(yè)論文開題報告
材料與機械工程系 材料成型及控制工程專業(yè)
畢業(yè)論文題目 防塵蓋沖壓模具設(shè)計
論文題目：防塵蓋沖壓模具設(shè)計
一、選題的依據(jù)及課題的意義
模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分?，F(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。
目前我國不僅在汽車制造，而且在航空航天、家電、輕工等涉及沖壓模具的大量企業(yè)和生產(chǎn)廠家中，模具設(shè)計仍然靠手工式或半手工式（計算機繪圖）操作，設(shè)計憑經(jīng)驗。其設(shè)計思想、設(shè)計手段仍然停留在較落后的水平上，致使大量的關(guān)鍵性模具特別是轎車外覆蓋件模具不得不花費大量外匯，依靠國外來設(shè)計、分析和加工，這與我國汽車工業(yè)的發(fā)展極不相適應(yīng)。模具工業(yè)技術(shù)水平制約著汽車工業(yè)乃至整個機械加工業(yè)的發(fā)展。
多工位級進(jìn)模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，精度要求壽命要求極高，主要為電子工業(yè)、汽車、儀器儀表、電機電器等配套。這兩種模具，國內(nèi)已有相當(dāng)基礎(chǔ)，并已引進(jìn)了國外技術(shù)及設(shè)備，個別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達(dá)到世界水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，供應(yīng)總量不足，進(jìn)口很多。
作為一個即將畢業(yè)的模具專業(yè)學(xué)生來說，４年專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，為以后從事模具設(shè)計打下很好的基礎(chǔ)，同時在校時了解模具行業(yè)的發(fā)展方向也是很有必要的,它有助于我們把握自己的學(xué)習(xí)方向，不斷提高自己的專業(yè)素養(yǎng)。
二、研究概況及發(fā)展趨勢綜述
2.1 國內(nèi)外模具工業(yè)與技術(shù)發(fā)展概況
近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點約有２萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億 美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。在２萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬產(chǎn)值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀(jì)，大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件具為代表，我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進(jìn)模、覆蓋面大增，已從電機、電鐵芯片模具，擴大到接插件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機床品種增多，水平明顯提高?？焖俳?jīng)濟制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快，國內(nèi)有多家已自行開發(fā)出達(dá)到國際水平的相關(guān)設(shè)備。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴展。模具材料方面，由于對模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。正由于模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，模具水平得以提高 ，模具國產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來進(jìn)口模具不斷增長的勢頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長。近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
2004年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個特點，一是各地政府對模具工業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步關(guān)注。許多地方政府進(jìn)一步認(rèn)識到模具工業(yè)對發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強了模具工業(yè)園區(qū)的建設(shè)。已有的園區(qū)進(jìn)一步擴大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設(shè)，如重慶、大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動地區(qū)模具及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘浚裉旖蚋咝聟^(qū)就有40多家模具企業(yè)。
二是外資及社會投資模具產(chǎn)業(yè)增長顯著。許多地方加強了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術(shù)園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進(jìn)一步增加，如蘇州昆山模具園區(qū)，60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國招商。而有些地區(qū)高科技園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)有40多家模具企業(yè)。由于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動，社會投資模具產(chǎn)業(yè)有所加強，如五糧液集團投資5億元建立汽車模具生產(chǎn)廠，比亞迪公司投資2億元建立了北京汽車模具公司，等等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產(chǎn)值已占全國總量的70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)較為集中的省份是廣東和浙江。我國模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設(shè)計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等有差距。
落后和差距主要表現(xiàn)在下列幾方面：
（1）總量供不應(yīng)求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理。其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率嚴(yán)重不足，大量進(jìn)口。國內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例不足30%，國外在50%以上。
（2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)都不夠合理。我國模具生產(chǎn)廠點中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，國外70%以上是商品模具；專業(yè)模具廠也大多數(shù)是：“大而全”、“小而全”的組織形式，國外模具企業(yè)是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
（3）工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低，技術(shù)結(jié)構(gòu)、模具產(chǎn)品水平比國際水平低許多。而模具生產(chǎn)周期卻要比國際水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在對后續(xù)使用模具制造制件的工藝（如沖壓工藝）理解上，在模具設(shè)計上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上等。現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)密集型、資金密集型的產(chǎn)業(yè)，由于模具行業(yè)是微利行業(yè)，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，至使科技進(jìn)步的步伐跟不上模具市場的需要。雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)了不少國外先進(jìn)設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面原因，引進(jìn)設(shè)備不配套、設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低，開發(fā)能力較差，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場經(jīng)濟中常處于被動地位。
（4）技術(shù)人才嚴(yán)重不足，經(jīng)濟效益欠佳。隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，能掌握和運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計異常短缺，高級鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平也較低，我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。我國模具企業(yè)大都微利，缺乏后勁。
（5）與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。技術(shù)落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。信息化、數(shù)字化管理在模具企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)在剛剛開始。
（6）專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低，協(xié)作差。
由于長期以來受"大而全""小而全"影響，模具專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)。與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低， 模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。
20年來我國模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAM/CAPP也在積極推廣。如今我國生產(chǎn)的模具精度已達(dá)到微米級，與20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產(chǎn)周期縮短了約3/4，模具的標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率從幾乎是零，達(dá)到45%左右。
20年來我國模具人才的培養(yǎng)也上了一個很大的臺階。20年前我國大專院校都沒有設(shè)立模具專業(yè)的，而如今，已有六、七十所大專院校設(shè)立了模具專業(yè)。中國模協(xié)在全國建有38個模具人才培訓(xùn)基地，CIMATRON也是中國模協(xié)的人才培訓(xùn)基地之一，自然肩負(fù)著軟件的推廣、軟件的二次開發(fā)及人才培訓(xùn)工作。
2.2 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢
目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進(jìn)行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預(yù)計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進(jìn)?！笆晃濉逼陂g，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高，而且行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會取得較大發(fā)展。
模具技術(shù)集合了機械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科，是一個綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細(xì)化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術(shù)有：
(1)建立在CAD/CAE平臺上的先進(jìn)模具設(shè)計技術(shù)，提高模具設(shè)計的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。
(2)建立在CAM/CAPP基礎(chǔ)上的先進(jìn)模具加工技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，提高模具加工的自動化水平與生產(chǎn)效率。
(3)模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術(shù)。例如PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、ERP（企業(yè)資源管理）、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及INTERMET平臺等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、推廣及發(fā)展。
(4)原材料在模具中成形的仿真技術(shù)。
(5)提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟模具制造技術(shù)。
(6)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用。例如熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、虛擬技術(shù)、納米技術(shù)、高速掃描技術(shù)、逆向工程、并行工程等技術(shù)在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應(yīng)用。
(7)高速、高精、復(fù)合模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)等。
(8)先進(jìn)的模具加工和專有設(shè)備的研究與開發(fā)。
(9)模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件、重要輔件的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。
(10)模具及其制品的檢測技術(shù)。
(11)優(yōu)質(zhì)、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應(yīng)用。
(12)模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術(shù)。
三、研究內(nèi)容及實驗方案
3.1 研究的主要內(nèi)容
3.1.1復(fù)合模設(shè)計流程
該工件為生活中典型的運用沖壓技術(shù)加工成形的日用品，運用到典型的沖壓工序落料沖孔、兩次拉深對其加工，雖然工序簡單，如果運用級進(jìn)模存在定位難的問題，故選用一套沖孔拉深模，一套整形模具對其加工，雖然設(shè)計難度降低了，但設(shè)計任務(wù)加大。三個典型的工序?qū)τ谖覀兞私鉀_壓模具設(shè)計的步驟和要點起了重要作用，為以后我們的工作奠定了基礎(chǔ)，也能很好的提高了我們設(shè)計的實戰(zhàn)水平。
3.1.2復(fù)合模的構(gòu)成
根據(jù)復(fù)合模的功能，其基本構(gòu)成要素可分為工作單元、卸料單元、導(dǎo)向單元、定位單元、安裝單元和堅固單元等。具體如下：
工作單元：凸模、凹模、凸凹模
卸料單元：卸料板、卸料螺釘、卸料彈簧
導(dǎo)向單元：模架、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板
定位單元：導(dǎo)料板、側(cè)刃、擋料銷、側(cè)壓、導(dǎo)正銷
安裝單元：模座、模柄
堅固單元：固定板、螺釘、圓柱銷
3.2 實驗方案
產(chǎn)品為防塵蓋，結(jié)構(gòu)較簡單，材料為10鋼。該零件使用廣，需求量大。本文設(shè)計結(jié)合所學(xué)的書本知識和他人有關(guān)實際產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗, 設(shè)計出一套落料拉深沖孔的復(fù)合模還有一副整形圓角的整形模具。首先對零件的工藝性進(jìn)行分析，設(shè)計出幾套方案，在比較分析這幾套方案的基礎(chǔ)上擬定一套最佳可行的方案，根據(jù)工藝方案及零件的形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件等設(shè)計出合理的排樣圖，選定沖模類型及結(jié)構(gòu)型式。然后進(jìn)行必要的計算，（包括模具的尺寸強度計算；壓力中心；定位、彈性元件的選用和核算等），設(shè)計模具總圖、設(shè)計模具工作部分（凸、凹模等）及非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖，根據(jù)國內(nèi)機械行業(yè)現(xiàn)況選用壓力設(shè)備，最后繪制裝配圖及零件圖。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
本課題的設(shè)計著重考慮研究了在復(fù)合模成形零件過程中的送料、導(dǎo)料、精確定位以及出件問題，在設(shè)計過程中始終做到從整體出發(fā)，綜合考慮各個工序以及工位的安排是否有利于送料和精確定位；是否凸、凹模強度能夠保證加工的順利進(jìn)行；是否有利于提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動成本、以及操作的安全性問題等等。并且比較合理的解決了這些問題，設(shè)計出的模具符合生產(chǎn)實際的要求。
本課題設(shè)計的主要特色：
設(shè)計出來的模具能保證保證有正確的板料定位和沖壓順序動作、送料和取件方便；模具結(jié)構(gòu)緊湊；裝配關(guān)系準(zhǔn)確。實際出的模具零件圖尺寸齊全、加工要求和材料選擇合理。
工作進(jìn)度安排：
1．查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)并熟悉設(shè)計中所需的軟件。 3.21～4.05
2．翻譯外文資料，完成開題報告。 4.06～4.16
3．選定設(shè)計方案，完成必須的計算 。 4.17～5.07
4．繪制模具總裝配圖與零件圖。 5.08～6.01
5．整理相關(guān)資料，撰寫畢業(yè)論文，打印并裝訂 。 6.02～6.15
五、主要參考文獻(xiàn)（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出）
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