一、課題的來源
課題來源于生產(chǎn)實際,探討沖壓加工中較常見零件的工藝方法和結構設計。課題涉及知識面較廣,且設計要求較高,對學生的設計能力,特別是思考能力是一個很好的鍛煉。課題研究內容包括機械工程學科的力學,材料學,機械原理,機械設計,公差與互換性,機械制造工藝等知識,特別鍛煉學生規(guī)范性設計的能力。使學生能得到全面的鍛煉。課題要求學生具備較強的機構設計能力和創(chuàng)新能力,對學生是一個挑戰(zhàn)。課題為典型的機械設計類課題,涉及機械知識全面,與工程機械專業(yè)方向結合緊密。
二、選題的現(xiàn)實意義和理論意義
沖壓加工是現(xiàn)代機械制造業(yè)中先進高效的加工方法之一。它是利用安裝在壓力機上的模具,在常溫或加熱的條件下對板材施加壓力使其變形和分解,從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因為它主要用于加工板料零件,所以又稱板料沖壓。
沖壓加工的特點如下:
(1)借助壓力機的壓力,利用模具能獲得壁薄、質量輕、剛性好、形狀復雜的零件,這些零件用其他的方法難以加工甚至無法加工;
(2)沖壓加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定,具有良好的互換性;
(3)沖壓加工是少、無切削加工的一種,部分零件沖壓直接成形,大部分無需任何再加工,材料利用率高,達85%以上;
(4)生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)過程容易實現(xiàn)機械化和自動化,適合于大批大量生產(chǎn);
(5)操作簡單,便于組織生產(chǎn)和管理。
沖壓加工的缺點是模具制造的周期長,制造成本高,不適于單件小批量生產(chǎn);其次,沖壓加工多用機械壓力機,由于滑塊往復運動快,大量手工操作,勞動強度較大,易發(fā)生事故,安全生產(chǎn)與管理要求高,須采用必要的安全技術措施來保證。
沖壓加工的應用十分廣泛,不僅可以加工金屬材料,而且可以加工非金屬材料。在現(xiàn)代制造業(yè),比如汽車、拖拉機、農(nóng)業(yè)機械、電機、電器、儀表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面,都占有十分重要的地位。
沖壓加工在國民經(jīng)濟各個領域應用范圍相當廣泛。例如,在宇航,航空,軍工,機械,農(nóng)機,電子,信息,鐵道,郵電,交通,化工,醫(yī)療器具,日用電器及輕工等部門里都有沖壓加工。不但整個產(chǎn)業(yè)界都用到它,而且每個人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機,火車,汽車,拖拉機上就有許多大,中,小型沖壓件。小轎車的車身,車架及 車圈等零部件都是沖壓加工出來的。據(jù)有關調查統(tǒng)計,自行車,縫紉機,手表里有80%是沖壓件;電視機,收錄機,攝像機里有90%是沖壓件;還有食品金屬罐殼,鋼精鍋爐,搪瓷盆碗及不銹鋼餐具,全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品;就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。
但是,沖壓加工所使用的模具一般具有專用性,有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技術要求高,是技術密集形產(chǎn)品。所以,只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下,沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn),從而獲得較好的經(jīng)濟效益的。
當然,沖壓加工也存在著一些問題和缺點。主要表現(xiàn)在沖壓加工時產(chǎn)生的噪音和振動兩種公害,而且操作者的安全事故時有發(fā)生。不過,這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的,而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設備及落后的手工操作造成的。隨著科學技術的進步,特別是計算機技術的發(fā)展,隨著機電一體化技術的進步,這些問題一定會盡快二完善的得到解決。
三、國內外的研究現(xiàn)狀及分析
據(jù)統(tǒng)計,2003年我國生產(chǎn)汽車沖壓件約240萬噸/8億件,摩托車沖壓件約28萬噸/19
億件,拖拉機、農(nóng)用車沖壓件約96萬噸/7.1億件,家用空調和冰箱沖壓件100萬噸/12.8億件。業(yè)內專家預計,隨著沖壓成形行業(yè)最大用戶市場--汽車行業(yè)今后繼續(xù)迅猛發(fā)展,中國沖壓行業(yè)已迎來了一個快速發(fā)展機遇期,但能否抓住機遇獲得新的更快的發(fā)展,前進的道路上尚有許多阻力和障礙需要克服與突破。
(1)機械化、自動化程度低
美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機,日本國內250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機,而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數(shù)不多;中小企業(yè)設備普遍較落后,耗能耗材高,環(huán)境污染嚴重;封頭成形設備簡陋,手工操作比重大;精沖機價格昂貴,是普通壓力機的5~10倍,多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術在我國的推廣應用;液壓成形,尤其是內高壓成形,設備投資大,國內難以起步。
(2)生產(chǎn)集中度低
許多汽車集團大而全,形成封閉內部配套,導致各企業(yè)的沖壓件種類多,生產(chǎn)集中度低,規(guī)模小,易造成低水平的重復建設,難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn),市場競爭力弱;摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭,處于“優(yōu)而不勝,劣而不汰”的狀態(tài);封頭制造企業(yè)小而散,集中度僅39.2%。
(3)沖壓板材自給率不足,品種規(guī)格不配套
目前,我國汽車薄板只能滿足60%左右,而高檔轎車用鋼板,如高強度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進口。
(4)科技成果轉化慢先進工藝推廣慢
在我國,許多沖壓新技術起步并不晚,有些還達到了國際先進水平,但常常很難形成生產(chǎn)力。先進沖壓工藝應用不多,有的僅處于試用階段,吸收、轉化、推廣速度慢。技術開發(fā)費用投入少,導致企業(yè)對先進技術的掌握應用慢,開發(fā)創(chuàng)新能力不足,中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前,國內企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術,對下一代輕量化汽車結構和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲備。
(5)大、精模具依賴進口
當前,沖壓模具的材料、設計、制作均滿足不了國內汽車發(fā)展的需要,而且標準化程度尚低,大約為40%~45%,而國際上一般在70%左右。
(6)專業(yè)人才缺乏
業(yè)內掌握先進設計分析技術和數(shù)字化技術的高素質人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要,尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外,眾多合資公司由外方進行工程設計,掌握設計權、投資權,我方?jīng)_壓技術人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。
沖壓成形用戶市場的迅猛發(fā)展為沖壓行業(yè)帶來了全新的發(fā)展機遇,雖然在沖壓業(yè)發(fā)展的道路上還存在著各種各樣的阻力與障礙,但我們始終相信,這些都阻擋不了沖壓行業(yè)前進的步伐。
科學技術的迅猛發(fā)展,尤其是在現(xiàn)有資源及環(huán)境不可過分樂觀的形勢下,對沖壓加工乃至整個塑性加工業(yè)等都提出了嚴重的挑戰(zhàn)。減輕重量,節(jié)省材料,降低能耗,開拓創(chuàng)新已成為塑性加工業(yè)等面臨的一個極其重要的課題。不可否認在金屬加工中,沖壓是成形效率和材料利用率最高的加工方式之一,其具有自己獨特的優(yōu)勢與特點。面對嚴重挑戰(zhàn),沖壓加工正以新的姿態(tài),向鑄造鍛壓、焊接和機械加工等領域開拓,已經(jīng)并正在生產(chǎn)出許多具有時代特點的產(chǎn)品,展現(xiàn)了沖壓加工廣闊的天地。例如沖壓發(fā)動機殼體、沖壓搖臂、沖壓搖臂座、沖壓排氣管、沖壓焊接成形的離心泵、沖壓托架、沖壓焊接成形的汽車后轎殼、沖壓離合器殼體、沖壓變速箱殼體、沖壓皮帶輪等等,所有這些不僅一改過去工件由鑄造、焊接生產(chǎn)而呈現(xiàn)的粗笨外表,許多沖壓件的精度也毫不遜色于機械加工的產(chǎn)品,其結構合理性甚至要超過某些機械加工產(chǎn)品,尤其是其生產(chǎn)率又遠非機械加工所能比擬。而復合沖壓、微細沖壓、智能化沖壓、綠色沖壓等高新技術又向我們展示了沖壓加工極具魅力的新領域,可以說沖壓加工不論從深度,還是從廣度上都大有作為,前景美好。
四、設計的目的、要求和規(guī)劃
1、設計的目的
總結和鞏固基礎技術課程和專業(yè)課程中所獲得的知識,綜合應用這些知識,并將理論知識用于解決生產(chǎn)實際問題;通過設計使學生獲得課堂講授不易掌握的沖模結構知識;培養(yǎng)學生的設計、計算和繪圖能力,培養(yǎng)學生獨立解決沖壓范圍內工程問題的能力。
2、設計的要求
1)鞏固和擴大本課程所學的理論知識。
2)綜合運用本課程和其它課程的知識,能夠設計一般沖壓零件的工藝過程和模具。
3)進一步提高設計、計算和繪圖能力,熟悉工程計算方法和技巧,正確繪制裝配圖
和零件工作圖,要求做到 :字體端正,圖面整潔。通過編寫計算說明書,提高總結技術問題與編寫報告的能力。
4)熟悉使用機械零件手冊、沖壓設計資料(如《模具設計與制造簡明手冊》、《冷沖壓模具結構圖冊》)、技術規(guī)范、國家標準(如《冷沖模國家標準》)以及其它技術資料。
5)樹立正確的設計思想,設計必須從實際出發(fā),在設計中培養(yǎng)學生認真踏實的工作態(tài)度和工作作風。
3、設計的工作規(guī)劃
應充分研究設計任務書,了解產(chǎn)品用途,并進行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分析,對于一些沖壓件結構不合理或工藝性不好的,必須征詢指導教師的意見后進行改進。在初步明確設計要求的基礎上,可按以下步驟進行沖壓總體方案的論證。
1)醞釀沖壓模具設計安排的初步方案,并畫出各步的沖壓工序草圖;2)通過工序安排計算及《沖壓模具結構圖冊》等技術資料,驗證各步的沖壓模具設計方案是否可行,構畫該道工序的模具結構草圖。3)構畫其它模具的結構草圖,進一步推敲上述沖壓工序安排方案是否合理可行。 4)沖壓工序安排方案經(jīng)指導教師過目后,即可正式繪制各步的沖壓工序圖,并著手按照“任務書”上的要求進行課程設計。
四、總結
有限元分析中應用的結晶塑性模型,可以理性的評估不銹鋼板材在微型凹槽加工操作中厚度的分布。表面織紋的晶向定位分析模型給出了相對公正的板材厚度公差的評估,并與相應的實驗測量數(shù)據(jù)做出了對比。板材初始晶向定位空間分布可以強烈的影響板材厚度的分布。模擬材料晶粒尺寸的大小和方向的分布,研究材料的反應,這一方法在將來的研究中可能得到廣泛的應用。
「標簽: 畢業(yè)設計開題報告」
