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任務(wù)書
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目
電爐引線盒沖壓模具設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容與基本要求(目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法,應(yīng)掌握的原始資料(數(shù)據(jù))、參考資料(文獻(xiàn))以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等)(紙張不夠可加頁)
1.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù):
零件材料:08鋼;料厚t=0.8mm;精度:IT12 ; 大批量生產(chǎn);零件圖另附。
2.目標(biāo):
通過本設(shè)計(jì),綜合訓(xùn)練所學(xué)知識(shí),全面掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)全過程;使學(xué)生利用既有文獻(xiàn)和參考資料獨(dú)立進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì),從而具有查閱和檢索文獻(xiàn)的能力;理論聯(lián)系實(shí)際,使學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力得到一定的鍛煉。訓(xùn)練應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合工程設(shè)計(jì)的能力。
3.設(shè)計(jì)要求:1)完成沖壓件的工藝設(shè)計(jì)(工藝分析、工藝方案確定、工藝計(jì)算等);
2)進(jìn)行沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算(主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)模具工作部分尺寸計(jì)算等);
3)完成模具總裝配圖和模具主要零件圖;
4)編寫設(shè)計(jì)說明書及進(jìn)行畢業(yè)答辯。
4.設(shè)計(jì)內(nèi)容:
1)與設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)綜述1篇(不少于3000字);
2)與專業(yè)相關(guān)的文獻(xiàn)翻譯1篇(不少于3000字);
3)模具總裝配圖1套;
4)模具零件圖1套;
5)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份(不少于8000字);
6)包含本次設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容的光盤一張。
5.主要參考資料:
[1]李奇涵主編. 沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì). 科學(xué)技術(shù)出版社,2007.
[2]湯酞?jiǎng)t主編. 冷沖模課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo).湖南大學(xué)出版社,2008.
[3]肖祥芷等.中國模具設(shè)計(jì)大典第3卷.江西科學(xué)技術(shù)出版社,2003.
[4]羅益旋主編.最新沖壓新工藝新技術(shù)機(jī)模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊.銀聲音像出版社,2004.
6.時(shí)間進(jìn)度安排:
第1周:對課題進(jìn)行調(diào)研、完成開題報(bào)告;
第2-4周:完成文獻(xiàn)綜述與專業(yè)相關(guān)的文獻(xiàn)翻譯;
第5-10周:完成工藝和結(jié)構(gòu)分析、工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖和零件圖;
第11周:完成設(shè)計(jì)說明書的編制;
第12-13周:修改論文與圖紙,準(zhǔn)備答辯;
第14周:答辯。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)時(shí)間: 20xx 年 2 月 13日至 20xx年 5月 15日
計(jì) 劃 答 辯 時(shí) 間: 20xx 年 5 月 19 日
工作任務(wù)與工作量要求:原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于12篇,其中外文資料不少于2篇;文獻(xiàn)綜述不少于3000字;文獻(xiàn)翻譯不少于3000字;畢業(yè)論文或設(shè)計(jì)說明書不少于8000字(同時(shí)提交有關(guān)圖紙和附件)。 提交相關(guān)圖紙、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、調(diào)研報(bào)告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)撰寫規(guī)范及有關(guān)要求,請查閱《黃河科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)手冊》。
專業(yè)(教研室)審批意見:
審批人(簽字):
開題報(bào)告表
課題名稱
電爐引線盒沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
課題來源
教師擬訂
課題類型
AY
指導(dǎo)教師
學(xué)生姓名
專 業(yè)
材料成型及控制工程
學(xué) 號(hào)
一、調(diào)研資料的準(zhǔn)備
根據(jù)任務(wù)書的要求,在做本課題前,查閱了與課題相關(guān)的資料有:機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造工藝學(xué)、沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)、冷沖模課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)等以及與設(shè)計(jì)相關(guān)的手冊。
二、設(shè)計(jì)的目的與要求
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)教學(xué)中最后一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),通過該設(shè)計(jì)過程,可以檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)的知識(shí),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生處理工程中實(shí)際問題的能力,因此意義特別重大。
編制壓扣件工藝規(guī)程,根據(jù)所確定的工藝規(guī)程進(jìn)行相應(yīng)的模具的方案設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)及其主要零部件設(shè)計(jì),繪制模具總裝圖及主要零部件圖等圖紙。
三、設(shè)計(jì)的思路與預(yù)期成果
1、設(shè)計(jì)思路
本設(shè)計(jì)零件制造方法為薄板金屬?zèng)_裁、拉伸、彎曲和整形而成。因?yàn)榱慵螤钏?,制造過程選用級(jí)進(jìn)模具,包括切槽、拉伸、彎曲和整形四個(gè)工位。主要設(shè)計(jì)了三副模具:單工序模具中的沖裁落料、拉伸和彎曲。最后進(jìn)行整形,制造出符合要求工件。
2、預(yù)期的成果
(1)完成文獻(xiàn)綜述一篇,不少與3000字,與專業(yè)相關(guān)的英文翻譯一篇,不少于3000字
(2)完成內(nèi)容與字?jǐn)?shù)都不少于規(guī)定量的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份
(3)繪制裝配圖,部分零件圖
(4)刻錄包含本次設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容的光盤一張
四、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排
1周——2周 收集設(shè)計(jì)資料并完成開題報(bào)告
3周——4周 完成英文資料翻譯并寫出文獻(xiàn)綜述
5周——6周 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和部分零部件的選擇與設(shè)計(jì)
7周——10周 繪制裝配圖和部分零件圖、編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
11周 修改整理,準(zhǔn)備答辯
五、完成設(shè)計(jì)(論文)所具備的條件因素
本人已修完機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、液壓與氣壓傳動(dòng)、金屬工藝學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)、冷沖模課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)等課程,借助圖書館的相關(guān)文獻(xiàn)資料,以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)等資源。
指導(dǎo)教師簽名: 日期:
課題來源:(1)教師擬訂;(2)學(xué)生建議;(3)企業(yè)和社會(huì)征集;(4)科研單位提供
課題類型:(1)A—工程設(shè)計(jì)(藝術(shù)設(shè)計(jì));B—技術(shù)開發(fā);C—軟件工程;D—理論研究;E—調(diào)研報(bào)告
(2)X—真實(shí)課題;Y—模擬課題;Z—虛擬課題
要求(1)、(2)均要填,如AY、BX等。
電爐引線盒沖壓模具設(shè)計(jì)
摘 要
冷沖模是廣泛運(yùn)用的模具之一,種類包括沖孔模、落料模、彎曲模、拉深模等,近年來冷沖模的應(yīng)用越來越廣泛。冷沖壓具有成本低,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,能加工多種性能,狀態(tài)的零件。同時(shí)它的應(yīng)用和普遍也受到模具壽命和生產(chǎn)安全等方面的制約。
本設(shè)計(jì)是電爐引線盒沖壓模具設(shè)計(jì),利用Auto CAD軟件對制件進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖。分析工件結(jié)構(gòu),其主要包括落料、盒形件拉深、沖孔、修邊。明確了設(shè)計(jì)思路,確定了沖壓成型工藝過程并對各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠,保證了與其他部件的配合,并繪制了模具的裝配圖和零件圖。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對所學(xué)知識(shí)的一次運(yùn)用實(shí)踐,通過畢業(yè)設(shè)計(jì)我們可以查漏補(bǔ)缺,為以后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對電爐引線盒的沖壓模具設(shè)計(jì),鞏固和深化了所學(xué)知識(shí),取得了比較滿意的效果,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖。
關(guān)鍵詞:沖壓,模具,工藝,設(shè)計(jì)
Leading Wire Box Of Electrical Stove
Abstract
Cold punching mould that is used extensively among the all kinds die ,including punching hole mould, blanking die, bending mould, crooked model, conical die etc., The application of the cold punching die is more and more extensive in recent years. It is with low costs that there is the cold punchingly, product quality is steady, can process many kinds of performance , Part of the state. Its application and generallying receive the restriction in life-span of the mould and production safety,etc. at the same time .
This design is blanking die design of leading wire box of electrical stove, the use of Auto CAD software to design parts drawing.including blank、deep drawing of box parts、punch、modification ,through the structure analysis of work piece.Clear design ideas, determine the process of stamping and forming part of the various specific details of the calculation and verification. The structure of such a design die is used to ensure reliable, to ensure coordination with other components. And the mapping of the mold assembly and part drawings.
To every student ,the graduation design is a opportunity to apply the knowledge we learned ,at the same time ,we can make best of this chance to find out our shortcomings in order to get the stead foundation of studying and work in the near future 。To the leading wire box of electrical stove stamping die design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intent.
Key words: Stamping ,Die ,Process, Design
冷沖壓模具的現(xiàn)狀與發(fā)展
摘要:模具技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。我國工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展要求模具行業(yè)向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。文章從模具的發(fā)展歷史出發(fā),總結(jié)了國內(nèi)冷沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀,探討了國內(nèi)冷沖壓模具發(fā)展的新方向。
關(guān)鍵詞:冷沖壓模具;高新技術(shù)產(chǎn)業(yè);模具工業(yè);CAD/CAM/CAE 技術(shù)
一、前言部分
模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。2010年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到910億元,增長率保持在24%的高水平,行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國而位列世界第三[2]。當(dāng)前,我國模具制造方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,差距較大主要表現(xiàn)在[3]:
(1)標(biāo)準(zhǔn)化程度低。
(2)模具制造精度低、周期長。
提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍;提高沖壓零件精度、減少制造周期、提高模具壽命;模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化、管理的統(tǒng)一化及等級(jí)化;提高專業(yè)人員的技術(shù)水平。
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法[5]。由于沖壓加工具有許多突出的優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)生產(chǎn)中,尤其是大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。從精細(xì)的電子元件、儀表指針到汽車的覆蓋件、高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機(jī)身等均需沖壓加工。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高,不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件,已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替[6]。????????????????????????????????????????????????????
我國沖壓模具無論在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展,但與國民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比,差距仍很大,一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量 進(jìn)口,特別是中高檔轎車的覆蓋件模具,目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模,已趨供過于求,市場競爭激烈[7]。我國沖壓模具產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具 的復(fù)雜程度上;生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面[8]。
雖然近年來我國模具行業(yè)發(fā)展迅速,但是離國內(nèi)的需要和國際水平還有很大的差距。制造產(chǎn)業(yè)是一個(gè)國家的綜合國力及技術(shù)水平的體現(xiàn),而模具行業(yè)的發(fā)展是制造產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。針對這種情況,國家出臺(tái)了相應(yīng)的政策,正積極發(fā)展模具制造產(chǎn)業(yè)。
二 、主題部分
1 、冷沖模具工業(yè)在歷史上的背景
冷沖壓加工工藝,在我國已有悠久的歷史。據(jù)文獻(xiàn)記載:我國勞動(dòng)人民遠(yuǎn)在青銅時(shí)期就發(fā)現(xiàn)了金屬具有錘擊變形的性能;到了戰(zhàn)國時(shí)代(公元前403-221年)已經(jīng)能煉劍淬火??梢钥隙ǎ覀兊淖嫦?,在2300年前已掌握了錘擊金屬制造兵器和各種日用品技術(shù)。在漫長的封建社會(huì)時(shí)期,我國勞動(dòng) 在金、銀、銅裝飾品和日用品的制作中,顯示出精巧的工藝技術(shù)和高超的藝術(shù)水平[9]。
2、冷沖模具工業(yè)的現(xiàn)狀
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工,并正逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測,到本世紀(jì)中,機(jī)械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具來完成。因此,沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增 加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用[10]。在近半個(gè)世紀(jì)以來,我國的冷沖壓工藝和其它生產(chǎn)工藝一樣,得到了迅速的發(fā)展。在一些工廠中,建立了具有現(xiàn)代規(guī)模和技術(shù)先進(jìn)的冷沖壓生產(chǎn)車間,并建立了專門研究冷沖壓技術(shù)的科研機(jī)構(gòu)及專業(yè)性工廠,培養(yǎng)了大批從事冷沖壓生產(chǎn)的科技人員, 廣泛地開展了冷沖壓生產(chǎn)的科技及學(xué)術(shù)活動(dòng),編輯出版了各種冷沖壓技術(shù)資料,從而使冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在冷沖壓生產(chǎn)中,出現(xiàn)了很多可喜的高科技成果。沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷地發(fā)展,例如精密沖裁、冷擠壓、多工位自動(dòng)沖壓、高速成形、液壓成形、超塑沖壓等,把冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)提高到了新的水平。為了適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高,我國對沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。近年來,出現(xiàn)了很多制造周期短、使用壽命長的新型沖模結(jié)構(gòu)。并且,模具加工工藝及模具 材料也相應(yīng)地在不斷革新,例如采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金或低熔點(diǎn)合金澆注模具、采用電加工技術(shù)及計(jì)算機(jī)制造沖模等以適用于不同的生產(chǎn)條件。從而使沖壓生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率大大提高,成本也大幅度下降,有利地推動(dòng)了我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展[11]。
我國的模具工業(yè)的發(fā)展,日益受到人們的重視和關(guān)注,在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中,60%-80%的零部件都要依靠模具成形(型)。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗,是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年,我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展,2003年,我國模具總產(chǎn)值超過400億元人民幣[12]。模具工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步,在很大程度上取決于模具加工設(shè)備、軟件及切削刀具的制造水平。 如今,人們對手機(jī)、電腦、汽車、手表、數(shù)碼電子等商品的要求一點(diǎn)也不低于發(fā)達(dá)國家。但另一方 面,我國生產(chǎn)這些商品所需模具的工作母機(jī)即模具加工設(shè)備的制造水準(zhǔn),從總體上來說還是比較低的。這就出現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象,這些年我國模具生產(chǎn)所需的先進(jìn)加工設(shè)備、制造軟件及切削刀具進(jìn)口越來越多。去年,我國機(jī)床進(jìn)口約60億美元,其中用于模具生產(chǎn)的就占十分之一;去年我國模具生產(chǎn)所需超硬質(zhì)合金和陶瓷等超硬刀具銷售額約12億元,其中90%依賴進(jìn)口[13]。
隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,CAD/CAE/CAM 技術(shù)也日臻成熟,其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用將越來越廣泛。可以預(yù)料不久的將來,模具制造業(yè)將從機(jī)械制造業(yè)中分離出來,而獨(dú)立成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的支柱產(chǎn)業(yè),與此同時(shí),也進(jìn)一步促進(jìn)了模具制造技術(shù)向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。因此,大力發(fā)展模具工業(yè)可以促進(jìn)我國更快的走向工業(yè)化國家。
3、冷沖模具的發(fā)展方向
發(fā)展模具工業(yè)的關(guān)鍵是制造模具的技術(shù)和相關(guān)人才以及模具材料。
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的 要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)[14]:
(1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù):模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件發(fā)展和進(jìn)步,普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度;進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、 跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能,實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源重新整合,使虛擬制造成為可能[15]。
(2) 高速銑削加工:國外近年來發(fā)展的高速銑削加工,大幅度提高了加工效率,并可獲得極高的表面光潔度[16]。
(3) 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng):高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪P退璧闹T多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng),可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上,實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù),用于模具制造業(yè)的“逆向工程” [17]。?
(4) 電火花銑削加工。
(5) 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度:我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高,估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。
(6) 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù):選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。
(7) 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化:模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作,以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢[18]。
(8) 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
雖然近年來我國模具行業(yè)職工隊(duì)伍發(fā)展迅速,估計(jì)目前已達(dá)近百萬人,但由于模具企業(yè)數(shù)量的急劇膨脹、傳統(tǒng)教育的力不從心以及模具技師的老齡化,模具人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上行業(yè)的發(fā)展需求,主要表現(xiàn)在總量不足。對中國的模具企業(yè)來說,如何更好地管理人才,如何留住人才,如何為人才提供足夠的平臺(tái)和發(fā)展空間是擺在眼前的一個(gè)嚴(yán)峻的、迫切需要解決的課題,否則,人才緊缺問題將成為中國模具工業(yè)繼續(xù)高速發(fā)展的一個(gè)重要障礙[19]。
因選材和用材不當(dāng),致使模具過早失效,大約占失效模具的45%以上。在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中,材料所占比重不大,一般在20% ~30% 。因此,選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說,要采用電渣重熔工藝,如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精細(xì)化、制品化,盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要發(fā)展趨勢。
這只是發(fā)展模具工業(yè)的三個(gè)重要部分,要向使模具工業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮更大的作用,需要國家更大的關(guān)注與投入,帶動(dòng)相關(guān)人員研究和發(fā)展。
三、總結(jié)部分
目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快,但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上,與德 國、美國、日本的發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距。存在的問題和差距主要表現(xiàn)在下列5個(gè)方面: (1)總量供不應(yīng)求。(2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不合理。(3)模具產(chǎn)品水平低很多,生產(chǎn)周期長。(4)開發(fā)能力較差,經(jīng)濟(jì)效益較差。 (5)與國際水平相比,模具企業(yè)的管理落后[20]。
由此可得,我國模具制造,應(yīng)該向以下所述的幾點(diǎn)進(jìn)行實(shí)行。這樣對我國的模具行業(yè)有巨大的歷史意義,這影響著我國能不能走到世界的前列和引領(lǐng)模具技術(shù)潮流。1.CAD/CAE/CAM計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬、制造一體化2.先進(jìn)設(shè)備在現(xiàn)代模具制造中的作用3.模具材料及表面處理技術(shù)。模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。(1)使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/加工/工程技術(shù) 得到廣泛使用。(2)讓大型模具企業(yè)擁有高速數(shù)控加工/加工中心/數(shù)控機(jī)床等先進(jìn)的加工工藝與裝備,可以開展RP/RT或模具逆向工程工作,使硬件裝備站在與世界基本同步的水平線上。(3)在沖模的表面精整加工技術(shù)方面,要開展積極探索、積累經(jīng)驗(yàn)。借助高速、精密的加工設(shè)備加工生產(chǎn),獲得良好的尺寸精度和表面粗糙度,用新型的研磨或拋光方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質(zhì)量。
在模具制造的方法中,冷沖壓與其他加工方法相比,具有獨(dú)到的特點(diǎn):操作工藝方便,便于組織生產(chǎn),是一種高效低耗的加工方法,適合大批量生產(chǎn)。而且沖壓出的零件制品一般不需要進(jìn)一步機(jī)械加工,互換性好,在耗費(fèi)不大的情況下能獲得強(qiáng)度高、剛度大而重量輕的零件。所以在工業(yè)生產(chǎn)中,尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門都越來越多地次采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件,如機(jī)械制造、車輛生產(chǎn)、航空航天、電子、電器、輕工、儀表及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中,沖壓件所占的比重都相當(dāng)大,不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件,現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替[21]。通過沖壓加工,大大提高了生產(chǎn)率,降低了成本??梢哉f,如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝,許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本,進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。
我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平,總體上比國際先進(jìn)水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上; 生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面。在模具壽命上,合理選擇模具材料是非常重要的[22]。壓力容器作為沖壓模具的產(chǎn)品之一,其分析標(biāo)準(zhǔn)一定要與國際相符合。為此,國內(nèi)較有實(shí)力的壓力容器制造廠為了使生產(chǎn)的壓力容器產(chǎn)品能順利進(jìn)入國際市場,陸續(xù)取得ASME認(rèn)證證書[23]。
模具制造產(chǎn)業(yè)是制造產(chǎn)業(yè)之一,而制造產(chǎn)業(yè)標(biāo)志著一個(gè)國家的綜合國力及技術(shù)水平。因此大力發(fā)展模具制造產(chǎn)業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中所必須計(jì)劃到的。本次設(shè)計(jì)壓力容器模具雖然不能為整個(gè)行業(yè)做出什么貢獻(xiàn),但我希望能夠通過本次的設(shè)計(jì)制作有所體會(huì)和認(rèn)識(shí),發(fā)現(xiàn)一些問題,提供一些有用的資料。
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XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
文獻(xiàn)綜述
院(系)名稱
專業(yè)名稱
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
20xx年 03 月 10 日
可淬火硼鋼的熱沖壓數(shù)值模擬
摘要:可淬火硼鋼是一種應(yīng)用于汽車零部件的新型超高強(qiáng)度鋼,它既可以減少汽車的重量又能保持安全要求。根據(jù)力學(xué)和熱物理性能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可淬火鋼在熱沖壓條件下的材料模型是成立的,熱成型的整個(gè)熱沖壓工藝過程、彎曲件的淬火和回火都是通過BAQUS軟件來完成的。結(jié)果表明,當(dāng)壓邊力(力)減少時(shí),熱沖壓件的回彈性增加;當(dāng)沖頭和模具之間的間隙增加或模具的半徑增加時(shí)回彈性也增加。仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本是一致的。
關(guān)鍵詞:可淬火硼鋼;熱-機(jī)械耦合;熱沖壓成形;數(shù)值模擬
1 簡介
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,越來越多先進(jìn)的高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼用于生產(chǎn)汽車零件。這些鋼或許可以減少汽車的重量,或提高汽車碰撞安全性和降低氣體排放。然而,在高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼板的成形過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)有這樣的問題:沖壓力太大、容易出現(xiàn)裂紋和復(fù)雜的零件難成型等。今天,一種新技術(shù),使用可淬火鋼板進(jìn)行熱沖壓被視為克服上述困難[ 1 , 2]的一個(gè)解決辦法。這種技術(shù)已被世界上許多的汽車制造商所研究。在沖壓前,這種剛的拉伸強(qiáng)度的鋼片約600 MPa,組織為鐵素體和珠光體。將鋼板在加熱爐中加熱,溫度保持在得到充分奧氏體的溫度,然后在模具中熱沖壓成型。模具中配備冷卻系統(tǒng)以確保鋼板成型后通過淬火得到馬氏體鋼板。熱沖壓后的鋼板拉伸強(qiáng)度可提高到250%的初始值,即超過1500 MPa。在可淬硬鋼的熱沖壓工藝過程中會(huì)出現(xiàn)塑性變形、強(qiáng)降溫和相變,即它是一個(gè)完整的熱力耦合過程。數(shù)值模擬是分析熱力耦合過程的功能強(qiáng)大的工具。根據(jù)獲取的力學(xué)和熱物理性能試驗(yàn)數(shù)據(jù),可淬火鋼在熱沖壓條件下的材料模型是成立的。熱成型的整個(gè)熱沖壓工藝過程、彎曲件的淬火和回火都是通過BAQUS軟件來完成的。
2 有限元模擬
2.1材料模型
為了獲得可淬火鋼板在奧氏體相下成型并快速冷卻條件的馬氏體,應(yīng)主要考慮溫度對應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系的影響,諾頓-霍夫定律被采用為本構(gòu)方程[ 3 , 4]。
其中,K是材料的堅(jiān)實(shí)度,n是應(yīng)變硬化,m是應(yīng)變率,β溫度參數(shù)。這些參數(shù)將通過在Glee ble3800機(jī)械系統(tǒng)上進(jìn)行熱拉伸試驗(yàn)來確定。因?yàn)闇囟仍?50℃~350℃之間時(shí)易出現(xiàn)貝氏體相變,因此,在熱拉伸試驗(yàn)過程中必須進(jìn)行鼓風(fēng)以抑制貝氏體轉(zhuǎn)變。
熱沖壓過程中溫度的變化和相變,將導(dǎo)致材料的熱容量,熱傳導(dǎo)系數(shù)和熱膨脹系數(shù)發(fā)生變化。目前,可以測量熱容量、傳熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的儀器的冷卻速度達(dá)不到抑制發(fā)生相變的要求,除馬氏體相變。因此采用以下方法進(jìn)行這3個(gè)系數(shù)的確定,即任意溫度的材料參數(shù)是此溫度范圍內(nèi)所有相量和參數(shù)的線性組合。例如,材料在任何溫度下的傳熱系數(shù)λ,可以用奧氏體和馬氏體傳熱系數(shù)和它們在該溫度下各自的體積來表示。它可以顯示為如下方程:
λ(T)= VAλA(T)+VMλM(T) (2)
其中,馬氏體體積VM可以用科斯丁-馬伯格公式表達(dá)出來,奧氏體體積VA可以用方程(4)來計(jì)算。公式為:
VM =1-exp(k(M s -T)) (3)
VA=1- VM (4)
通過在測試儀中加熱來獲得奧氏體試樣,而馬氏體測試樣通過淬火獲得。分別測試馬氏體和奧氏體樣品在不同溫度的傳熱系數(shù),然后帶入方程(2)得到材料在任何溫度下的傳熱系數(shù)。熱容量C、熱膨脹系數(shù)α可以用相同的方式確定。計(jì)算公式為方程(5)和(6)。
C(T)= VACA(T)+VMCM(T) (5)
α(T)= VAαA(T)+VMαM(T) (6)
2.2有限元模型
圖 1顯示的是用來仿真的有限元模型。其中,試件的寬度為300mm;它的長度為410mm;材料的厚度為2.1mm;沖床深度90mm;法蘭長度是80mm;模具半徑分別采用10mm、8mm、5mm、6mm4個(gè)不同的值;凸、凹模間隙(△t)分別采用2.15mm、2.35mm、2.5、2.75mm 4個(gè)不同的值;板材的最初加熱溫度為900℃;沖壓時(shí)間是1秒;淬火冷卻時(shí)間10秒;因?yàn)闇囟茸杂啥葢?yīng)用于模具的每個(gè)部件,整體元件pe4rt的四結(jié)點(diǎn)平面應(yīng)力降低了。圖2顯示的是熱沖壓件。回彈角△θ1和△θ2通過方程(7)和(8)定義。
3 試驗(yàn)和仿真結(jié)果
3.1 熱沖壓結(jié)果
將可淬火鋼在加熱爐中加熱到奧氏體相,然后在配有水冷系統(tǒng)的沖壓模具中沖壓成型,再通過淬火得到馬氏體。熱沖壓后材料的抗拉強(qiáng)度比沖壓前提高了2.5倍,達(dá)到約1500 MPa;回彈角大大降低,從8°下降到小于2°。圖3和圖4顯示的是高強(qiáng)度鋼板在室溫和高溫下的沖壓件圖。
3.2熱沖壓過程模擬
對熱成型、淬火和回彈過程進(jìn)行模擬,其中單位壓邊力3MPa,沖頭半徑為5mm;模具半徑為10mm;凸、凹模間隙是2.35mm。仿真結(jié)果為如圖5-7。
從圖5、6、7可以看出,熱成型結(jié)束時(shí)只有部分側(cè)壁溫度達(dá)到淬火條件,其他部分溫度都在馬氏體溫度以上,即沒有發(fā)生淬火。經(jīng)過10秒鐘的保壓淬火處理后,所有部分溫度都保持在約200℃,即淬火完成。在回彈階段,由于短時(shí)間,元件的溫度變化不大。通過力學(xué)性能測試和金相分析,馬氏體相變產(chǎn)生于每一個(gè)彎曲的部分。這表明,這種材料和有限元模型可以反映整個(gè)熱沖壓工藝過程的溫度和組織變化。
3.3有限元仿真結(jié)果
分別對沖壓半徑(反相)為5毫米,模半徑為10毫米,凸、凹模間隙(△t)為2.35mm,單位壓邊力為1、1.5、2、2.5、3MPa的熱沖壓工藝過程進(jìn)行仿真模擬。圖8顯示的是仿真和試驗(yàn)的回彈結(jié)果??梢钥闯?,在變化的壓邊力的影響下,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢是完全相同的。仿真和實(shí)驗(yàn)過程中的回彈角△θ1和△θ2,只有很小的差別。因此,這種材料模型和有限元模型是成立的,它完全能夠準(zhǔn)確地描述整個(gè)熱沖壓過程。而且還可以發(fā)現(xiàn)回彈角△θ1和△θ2隨著壓邊力的增加而減小。當(dāng)單位單邊壓力達(dá)到3.5MPa時(shí),每個(gè)回彈角都降到最小值。但是,不斷增加壓邊力可能造成材料發(fā)生太大的塑性變形,導(dǎo)致在沖頭半徑處發(fā)生斷裂,所以壓邊力也不能太大。
分別對于凸、凹模間隙(△噸)為2.15、2.35、2.5、2.75mm;沖壓半徑(反相)5mm;模具半徑為10mm;單位壓邊力為3MPa的熱沖壓過程進(jìn)行模擬。仿真結(jié)果如圖9所示。從圖中可以看出,回彈角隨增加沖床和模具之間間隙的增加而增加;間隙越小,熱沖壓成形過程中法蘭和直壁件產(chǎn)生的塑性應(yīng)變越大。這種塑性應(yīng)變能夠有效地較少彈性應(yīng)變的影響,因此,卸載后的回彈值降低;此外,溫度下降越快,各部分的溫差就越小,在凸、凹模間隙較小和金屬板料與模具之間的距離越近的情況下,回彈性也越小。
分別對模具半徑選為5 、6 、 8和10mm;凸、凹模間隙(△t)為2.35mm;沖床半徑為5mm和單位壓邊力3MPa的熱沖壓過程進(jìn)行模擬。仿真結(jié)果如圖10所示。從圖中可以看出,回彈角隨著模具半徑的增加而增加。在彎角固定的情況下,模具半徑越小,在模具半徑處產(chǎn)生的塑性變形越小,回彈角也越小。
4 總結(jié)
為分析可淬火硼鋼熱沖壓工藝參數(shù)的影響,發(fā)明了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)裝置,它實(shí)現(xiàn)對整個(gè)熱沖壓過程的分析,包括彎曲,淬火和回彈。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可淬火鋼的材料模型在熱沖壓過程是成立的。對彎曲部分的熱成型、淬火和回彈的數(shù)值模擬應(yīng)用ABA QUS軟件來完成。從選用不同壓邊力的仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果可以看出,材料模型和有限元模型是可靠的。
研究熱沖壓工藝參數(shù)對熱沖壓件回彈性的結(jié)果顯示:熱沖壓件的回彈性隨著壓邊力的減少而增大。當(dāng)沖床和模具之間的空隙增大,或當(dāng)模具的半徑增加時(shí)沖壓件的回彈性也增大。仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本上一致的。