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冷冲压技术在模具设计中的应用开题报告
冷冲压技术在模具设计中的应用开题报告XXXX学院毕业论文 （设计）开题报告
题 目： 冷冲压技术在模具设计中的应用
专业班级： XXXX 学生姓名： XXX 学号 XXXXX
一、背景、意义
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。2005年中国模具工业产值达到610亿元，增长率保持在25%的高水平，行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。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[1].
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[2].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。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制港胞或钢带为配料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和材料等一系列优点[3].而模具则是大批量生产同形产品的工具，是生产各种工业产品的重要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。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。应该说，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薄弱环节的最有效的途经。
本课题以XXX厂产品的生产过程为案例，以Solidworks为工具，进行冲裁模、弯曲模和成形模的设计研究工作。以冷冲压技术结合先进的CAD/CAM技术，进而提高提高生产率、减轻劳动强度和缩短模具的设计制造周期，进行压力容器冲压模具设计。具备了如下优点：
（1）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。
（2）课题结合模具CAD/CAM技术，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。
（3）随着计算机技术的发展，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。课题结合三维技术并且使计算机运用到了生产设计的实践中，有一定的创新性。
二、相关的最新成果及动态
从20世纪70年代至今，计算机逐渐进入了模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛胚展开、调料排样、确定模具尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出NC程序等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成形模拟技术的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，开发专家系统和智能CAD等[4]. 随着工业技术和科学技术的发展和快速适应工业产品更新换代和提高质量的要求，发达国家从20世纪50年代就开始了模具CAD/CAM技术的研究。如美国通用汽车公司早在20世纪50年代就将CAD/CAM技术应用于汽车覆盖件的设计与制造；20世纪70年代日本机械工程实验室和日本旭光学工业公司分别开发了连续模设计系统MEL和冲空弯曲模系统PENTAX;1982年，日立公司研制了冲裁模CAD系统。到20世纪80年代，模具CAD/CAM技术已广泛应用于冷冲模具的设计与制造[5].
冷冲压的加工工艺在我国的具有悠久的历史。半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其他生产工艺一样得到了迅速的发展。冷冲压加工的工艺和设备正在不断的发展（包括冲压模具技术的发展），把冷冲压技术提高到了新的水平。为适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。但是总体上说，我国模具工业起步较晚、基础差，就总量来看，大型、精密、浮渣、长寿名命模具产需矛盾仍然十分突出。虽然在模具的制造方法、手段方面达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但是在制造的质量、精度、制造周期和成本方面和国外还存在一定的差距。我国模具CAD/CAM技术从20世纪80年代才起步，长期处于低水平重复开发阶段，许多软件依赖于进口，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发。以下是我国近年来模具产值模具进出口情况表[6]:
从表一我们可以看出模具行业的发展是迅速的，其产值正在一年比一年提高。从表二看出我国模具的进出口重量保持上升势头，由于在大型、精密、浮渣、长寿命模具缺乏的情况下，高技术的模具依赖于进口。所以研究和提高冷冲压模具，并把CAD/CAM技术运用于模具设计的实际中去对于我国模具发展的具有十分重要的意义。
目前冲压技术的发展方向[7]:
（1）精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到2mm.因此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。
（2）应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。
（3）冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。
（4）模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。
（5）发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。
三、设计内容与方法、研究难点及预期目标
课题主要内容是研究冷冲压模具的设计，根据XXX厂产品VA—80型和CW—25/0.8型的制造及工艺设计其冷冲压模具。首先应该深入学习机械设计、机械CAD/CAM、冷冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，理论的掌握是实践的基础。同时应该对所设计的冷冲模具的对象VA—80型和CW—25/0.8型压力容器的结构和生产制造工艺进行全面的了解。再运用Solidworks对所涉及的压力容器进行三维实体的绘制，并利用Solidworks的工程图生成功能输出二维视图。这样利用三维软件就可以加速产品开发的进程，缩短了设计的周期，也确保了产品的质量[9].把计算机辅助设计运用到了压力容器设计的实际之中，这也是本课题的创新点之一。
冷冲模具是模具类别中应用最广泛的一种，通过模具对金属的直接加压使其产生塑性变形，金属材料分离，以获得一定尺寸和性能的金属零件[10].模具的设计过程是和生产实际分不开的。所以设计的方法是要在深入学习机械设计、机械CAD/CAM、冷冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，发挥Solidworks这一三维设计软件在模具设计与制造中的作用同时，并且与XXX厂产品的生产过程和工艺相结合，运用理论联系实际，实践推动理论的研究方法进行有效方法进行压力容器的冲裁模、弯曲模和成形模的设计工作。 模具设计者进行模具设计时，首先应该根据所收集到的设计资料，经过充分理解、研究、确定模具结构设想后，在允许的情况下调查使用单位和制造单位，征求其意见，摸清设备状况及技术情况以及加工能力，作出初步方案开始进行模具设计。 冷冲模具的一般设计路线为[11]:
（1） 分析整理技术资料，确定设计依据。
（2）确定工艺方案，决定模具结构形式。
（3）绘制模具草图，进行零部件设计及必要的工艺计算。
（4）进行冲模的总体设计。
（5）模具主要零件结构设计。
（6）选定冲压设备。
（7）绘制模具总图。
（8）绘制各非标准零件图
（9）编写设计计算说明书。
XXX产品图样到其冲压模具的设计过程如下：
四、论文详细工作进度和安排
20XX.12.20—20XX.2.24 文献检索，外文文献翻译，写出开题报告。
20XX.2.25—20XX.5.10 冲压成形工艺分析，模具设计。
20XX.5.11—20XX.5.20 整理图纸，写出毕业论文。
20XX.5.21—20XX.5.31 毕业答辩。
五、主要参考文献
[1] 李名尧。 模具 CAD/CAM[M].北京：机械工业出版社，2004,1
[2] 徐炜炯。冷冲压技术问答（上册）[M].北京：机械工业出版社，1995,1
[3] 华中科技大学。模具设计基础及模具CAD [M]. 北京：机械工业出版社，2005,1-2
[4] 王秀凤等。冷冲压模具设计与制造[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2005,1-2
[5] 李名尧。 模具 CAD/CAM[M].北京：机械工业出版社，2004,13
[6] 表格来自中国轻工模具网。
[7] 徐炜炯。冷冲压技术问答（上册）[M].北京：机械工业出版社，1995,1
[8] 文群。 提高冷冲压模具寿命的措施 [N] .中国化工报。2007-4-4.
[9] 殷国富。 Solidworks 2004模设计实例精解[M].北京：机械工业出版社，2005,1-2
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