冲压件的工艺与模具设计开题报告2

冲压件的工艺与模具设计开题报告2

一、 选题背景和意义

冲压工艺应用范围十分广泛，在国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。如汽车，飞机，拖拉机，电器，电机，仪表，铁道，邮电，化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。冲压工艺具有：1）生产率高；2）精度高，质量稳定；

3）材料利用率高；4）操作简便等优点。特别适宜于大批量生产和自动化。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型（形）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代耗率，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，20xx年，我国模具总产值超过400亿元人民币。

现代模具制造的必然趋势，就是机械加工尽可能地取代人工加工，尤其现代车床，多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代设备在工厂中的广泛应用，而且这些设备大部分所用的程序基本上都是应用CAD、CAE、CAM系统产生的，操作人员工作按照规定的程序装夹工作，配备刀具和操作，机台就拿自动地完成加工任务，并将理想的模具零件制造出来或为下一加工工序完成规定的部分。随着计算机软件的发展和进步，CAD、CAE、CAM技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。

本次设计为某冲压件的计算机工艺分析 www.51lunwen.com 与模具设计，材料为DC06，DC06是深冲冷轧板，抗拉强度比较好的，延伸率比较大。成型该零件需经落料、切边、拉深、弯曲、冲孔等多个工序。研究该课题是为了更好的利用CAD、CAE等技术进行并优化模具设计，提高生产效率、提高产品质量、降低成本，使我们的设计水平得到切实提高。

二、课题关键问题及难点

1、工件成形工艺比较复杂，包括落料、弯曲、拉深、冲孔等工序。

2、板料价格较高，为了降低成本，要提高材料利用率，减少废品件，排样较困难。

3、确定最佳工艺方案，选择合理的加工工艺，减少模具成本。

三、调研报告（或文献综述）

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、

Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 未来冲压模具制造技术发展趋势。

模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：

1、全面推广CAD/CAM/CAE技术

我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于19xx年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于19xx年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲http://www.51lunwen.com/benkekaiti/20xx/0210/lw20xx0210220xx79932.html模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪xx年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统于19xx年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。19xx年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。

模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。DL图

的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。

在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。

快速原型(RP)与传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样件制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，并且保证了制件的精度，为汽车行业新车型的开发、车身快速试制提供了覆盖件制作的保证，它标志着RPM应用于汽车车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。 围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。

模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

2、高速铣削加工

国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工 www.51lunwen.com 高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。

3、模具扫描及数字化系统

高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。

4、电火花铣削加工

电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。

5、提高模具标准化程度

我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。

6、优质材料及先进表面处理技术

选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相

沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

7、模具研磨抛光将自动化、智能化

模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。

8、模具自动加工系统的发展

这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼。

四、方案论证

本设计中由于现有设备和设计成本的限制，用数控机床模拟3D 数字化测量仪器。先通过数控机床设备获得产品的空间点，再通过CACX软件获得参数曲线，最后在CACX中利用曲曲线和曲面分析来构建三维曲面。在SOLIDWORKS或UG中建立起产品的三维模型。并将三维模型在DYNAFORM中展开，得到坯料。接着对工件进行工艺分析和模具设计，并制定了模具加工方案。

这工件工序比较多，包括以下基本工序：落料、拉深、剖切http://www.51lunwen.com/benkekaiti/20xx/0210/lw20xx0210220xx79932-2.html、切边和翻边。

根据这些基本工序，可以拟出以下几种方案：

方案一，落料与拉深复合、剖切、切边和翻边基本工序以次顺序进行。 方案二，落料、拉深、剖切、切边和翻边基本工序以次顺序进行。

方案三，落料与首次拉深复合、切边、翻边和剖切基本工序以次顺序进行。 方案四，落料、拉深、切边、翻边和切断基本工序以次顺序进行。

方案五，采用带料多工位自动压力机冲压

分析比较上述五种方案，可以看到：各工序分别进行虽然模具简单，但是生产周期长，精度不能保证，因此方案二、四被排除；方案五，采用带料多工位自动压力机冲压，可获得高的生产率，而且操作安全，也避免上述方案所指出的缺点，但这一方案需要专用压力机或自动送料装置，而且模具结构复杂，制造周期长，生产成本高，因此，只有在特大量生产中才较适宜，因此被排除；翻边后再切断工件容易变形，因此排除方案三；方案一、没有上述的缺点，因其工序复合程度比较高，生产率比较高，结构简单，制造费用低。因此最终确定第一种方案。本设计主要设计落料拉深复合模具和剖切模具。

五、进度安排

1、第1周 查阅资料，写文献综述、开题报告。

2、第2周 工艺计算

3、第3~4 毕业实习，外文翻译。

4、第5~6周 结构分析、绘制模具结构草图

5、第7~8周 三维分析，绘制装配图。

6、第9~10周 绘制零件图，写出主要零件的制造工艺 7, 11 to 12 weeks writing the graduation design specification

 

第二篇：冲压模具设计开题报告

冲压模具设计开题报告

1、 课题研究的目的与意义

（1） 综合运用和巩固机械设计相关课程的基本理论和专业知识，培养从事 模具设计与机械设计的初步能力，为实际工作打下良好的基础。

（2） 培养分析问题和解决问题的能力。经过该设计环节，应该能全面理解 掌握冲压工艺，模具设计模具制造等相关机械设计的内容；掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤，模具零件的常用加工方法及工艺规程编制，模具装配工艺制定；独立解决在制定冲压工艺规程，设计冲模结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题；会查阅技术文献和资料，以完成从事冲压技术工作的人员在模具设计与制作方面所必须具备的基本能力训练。

（3） 培养认真负责、踏实细致的工作作风和严谨科学态度，强化质量意 识的时间观念，养成良好的职业习惯。

（4）工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。

因此我们必须意识到，对模具设计的研究的目的和意义在于能够很好的认识模具工业在国民经济中的地位的重要性。因为利用模具成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法，采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的经济效益。利用模具生产零件的方法已经成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对保证制品质量，缩短试用周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性的意义。因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”，美国把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可估量其力量的工业”，日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”，把模具视为“整个工业发展的秘密”。 因此，要使国民经济各个部门获得高速发展，加速实现社会主义四个现代化，就必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用。

2、 文献综述（相关课题国内外研究的现状）

（1） 国内模具设计状况

① 近几年来，我国轿车市场发展十分迅猛，20xx年在轿车销售超过100万辆的基础上，20xx年则向200万辆人关迈进，达到了197万辆。然而，在轿车热迅

速升温的同时，不得不尴尬地面对这样的现实—市场上热销的绝人多数车型是直接从国外引进的。由于国内轿车覆盖件模具设计制造能力从总体上看还比较薄弱，为了生产这些车型，各人汽车公司不得不耗资几亿、十几亿元采购海外模具。与国外汽车公司相比，由于生产规模比较小，这就造成单车均摊的模具成本远高于国外车，这也是造成国产车整车制造成本居高不下的主要原因之一。

②国产轿车覆盖件模具开发能力

国内主要的轿车模具制造商有:一汽模具制造有限公司、东风汽车模具厂、天津汽车模具有限公司、成飞集成科技股份有限公司、南京模具装备有限公司、上海千缘汽车车身模具有限公司等等。作为国内最难轿车生产销售商—上海人众汽车有限公司，也有自己的模具设计制造部门((TMM部)。目前，虽然国内模具商在轿车内覆盖件模具设计制造方面已小有能力，并可承接整车厂的部分模具开发项目，但对于有很高型面精度和表面质量要求的外覆盖件，特别是中高档轿车的外覆盖件，整车厂很少会将这类模具交由国内开发。

（2）国外覆盖模具设计

目前，国外汽车公司为了降低模具开发、制造成本，缩短生产周期，将除轿车外覆盖件之外的部分轿车冲压件的模具都交由专业模具公司设计和制造，这些公司都有很强的开发能力，并在某些零件的模具制造方面拥有独到的优势。但作为整车厂，考虑到新车型开发过程中的保密，对诸如翼子板、行李箱盖、车门、侧围、车顶、前盖等敏感零部件的模具，则都由自己的模具制造部门来设计和制造。

（3）冲压工艺传统设计方法:

首先，在经验基础上，利用CAD设计工艺补充面;其次，将CAD数模传递给AutoForm等CAE软件进行拉深过程模拟;根据模拟结果，在CAD中对工艺补充面进行调整，并将新的CAD数模传递给CAE，开始新的模拟求为比。这是一个从CAD到CAE再回到CAD的不断反复的过程。由于每次在CAD中构造曲面都远较在AutoForm中复杂，因此，整个过程所花费的时间就多得多。而新方法在冲压工艺设计初期，就用Diedesigner Module在AutoForm软件中设计并调整拉深工艺补充面，与传统的设计方法相比，就能够大大提高设计效率。 由于AutoForm是一款快速模拟软件，为了在较短的时间内对复杂冲压件的成形过程进行评价，采用了膜单元来离散几何模型，必然要降低模拟精度，因此，有些汽车公司在模具设计开始之前还要利用模拟精度高的CAE软件，如德国人众就采用了Indeed软件，对拉深工序进行再次模拟((Indeed软件的计算是基于带厚度的壳单元的，能够得到更为准确的计算结果，但是其计算所花费的时间通常是AutoForm的几到十几倍，该软件比较适用于最终验证)，所有拉深工艺必须通过Indeed模拟并验证为是可行的，才可用于模具设计。

模具设计完备，应通过图纸结合泡沫模型进行验收，各道工序用不同颜色的线条标记在泡沫模型上，这样做直观而清晰。还应组织包括工艺设计者、项目规划员、模具调试人员、模具操作者等相关人员进行讨论验收。对于在冲压工艺上难以解决的成形问题，还应邀请产品开发人员一同讨论，寻求对产品进行更改设计的可能性。

（4）模具上的应用

目前，新车型的很多外覆盖件，如翼子板(图5)前盖外板、车顶等的翻边整形工序中，采用了一种称之为“旋转斜楔”的新工艺。其工作原理见图6，旋转斜楔上的凹槽部分是冲压件需整形的区域，当整形过程完成后，气缸驱动的托架推动旋转斜楔绕滚筒转动，从而达到对零件让位的目的，方便整形后的零件从模具上取出。旋转斜楔的优点是:因整形部分与冲压件托料部分的拼接处非常光顺，故零件上无明显压痕;模具结构简单;维修保养简便且费用低。

近年来，通过不懈的努力，国内轿车冲压模具的设计制造能力取得了显著的进步。但是，在轿车特别是中高档轿车外覆盖件模具的开发上，我们与国际水平仍有较人差距。不过，这种差距并非不能缩小，只要我们多加强国际交流，多吸取国外同行的设计制造经验，一定能够加快轿车覆盖件模具的国产化进程。3、

3、 采用的设计方案（基本理论）与技术路线

（1）通过对产品零件的形状、尺寸与材料性质分析，可知该零件适合冲裁。 冲裁该零件包括落料、冲孔两个基本的工序，可以采用以下三中工艺 方案：

①先落料，在冲孔，采用单工序模生产。

②落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。

③冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

方案①模具结构简单，但需要两道工序，两套模具，显然生产效率很低，难以满足大批两生产。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于孔边距尺寸有公差要求。为了更好的保证尺寸精度，最后确定采用复合冲裁方式进行生产。根据工件尺寸可知，凸凹模壁厚大雨最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。

（2）拟订的技术路线：冲压工艺过程设计——冲压模具设计——模具零件 制造——模具制造与装配——撰写设计报告。 冲压工艺过程有：分析零件图（冲压件图）、确定冲压件的工艺总体方案、确定各工序的工艺方案，初步设备、编制冲压工艺规程。 冲压模具设计有：确定模具类型和结构形式、选择卸料或工件的定位方式、选择卸料和出料方式、绘制模具总装配图、选用标准模具零件、合理选择冲压设备校核基本参数、绘制模具非标准零件图。 模具零件制造有：认真审核模具设计图、编制模具零件加工工艺规程等。

（工艺流程图在另一页）

4、可能存在的问题

（1）压力机上安装与调整模具，是一件很重要的工作，它直接影响到冲压的生产。因此安装和调整冲模不但要熟悉压力机和模具的结构性能，而且要严格执行安全操作制度。模具安装的一般注意事项有：检查压力机上的打料装置，将其暂时调整到最高位置，以免在调整压力机闭合高度是被压弯；检查模具的闭合高度与压力机的闭合高度是否合理；检查下模顶杆和上模打料杆是否符合压力机的打料装置的要求；模具安装前应将上下模板和滑板底面的油污擦干净，并检查有无遗物，防止影响正确安装和发生以外事故。

（2） 冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口尺寸的差值。间隙值对冲裁件质 量冲裁力个模具寿命有很大的影响，是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个重要的工艺参数。 间隙大小合适，则可得到好的断面质量；同时，刃口锐利，也可得到好的断面质量。得到的冲裁件尺寸精度高，即零件的实际尺寸和冲模工作部分的尺寸之间的偏差小。

（3）凸、凹模的刃口会有磨损，这样也会影响断面质量，应该及时更换刃口。

5、参考文献

[1]陈炎嗣，郭景仪《冲压模具设计与制造技术》..北京:北京出版社，1991-04.

[2]胡石玉 龚光容著，《模具制造技术》南京 东南大学出版社，19xx年x月1-5

[3]黄毅宏著，《模具制造工艺》，北京 机械工业出版社，20xx年，1-4

[4]李发致著，《模具先进制造技术，北京 机械工业出版社，20xx年，1-13

[5]高佩福著，实用模具制造技术》，第二版，北京 中国轻工业出版社，20xx年

[6]万战胜著，《冲压工艺及模具设计》，北京 中国铁道出版社，19xx年

[7]模具实际与制造技术教育丛书编委会编，《模具结构设计》，机械工业出版社，20xx年

[8]王树勋著，《模具实用技术设计综合手册》，广州 华南理工大学出版社，19xx年

[9]李双义， 《冷冲模具设计》，北京 清华大学出版社

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