毕业论文(设计)开题报告

(由学生填写)

第二篇：毕业设计(论文)开题报告

毕业设计（论文）开题报告

题目无凸缘盒形件冲压成形CAE分析与冲模设计

专 业 名 称       机械设计制造及其自动化

 

班 级 学 号             08031229

 

学 生 姓 名              赵远鹏

 

指 导 教 师              陈为国

填 表 日 期  2012年 03 月 04 日

一、选题的依据及意义：

    当代社会的不少领域，工业产品已经相对过剩。于是，人们不断更新的消费需求，已经转移，消费者不仅需要产品内在质量优秀，而且讲究外观雅致。这就是推动制造业不断发展的无穷动力。

以冲压方法为主制造的零件，比较有代表性并且与人们日常生活有密切关系的有汽车覆盖件，搪瓷与不锈钢器皿，各种家用电器外壳等，它们带来了外观层出不穷的变化。不仅如此，冲压方法还能制造出不少产品内部的某些零件，甚至是关键零件，比如链轮，轮毂，汽车大梁，支架等。同时，在制造尺寸大小，制件复杂程度方面，冲压方法都有很大的适应范围。冲压件与塑料件结合起来，适应的范围就更广。据文献介绍，冲压方法的增值率达原材料的3到12倍，具有明显的综合经济技术优势。所以冲压工艺得到了最广泛的应用，几乎遍及国民经济各个部门。

从模具角度看，模具是现代制造业不可缺少的工艺装备，发达国家的模具总产值早已超过了工作母机即机床的总产值，其中为冲压工艺服务的冲模约占模具总量的40%。而冲模在很大范围内涵盖了其他模具（冷锻模，塑料模，压铸模，粉末冶金模等）的共同内容，掌握冲模技术后，不难触类旁通。

可见，掌握冲压工艺与冲模设计知识具有十分重要的意义。

板料成形过程是一个大扰度，大变形的塑性变形过程，涉及金属在拉伸和弯曲的复杂应力状态下塑性流动，塑性强化，及其引起的回弹，起皱和破裂等问题。同时，冲压过程是一个复杂的多体接触的力学分析问题。因此，对冲压成形过程中板材成形性而言，单凭经验很难预先估计，致使模具设计正确性也难以评价，问题只有在模具加工以后才能暴露出来，给模具调试造成极大地困难，甚至导致模具报废。板料成形CAE分析技术是解决这一问题的有效手段，已经成为国际塑性加工领域的一个研究热点。

可见掌握CAE分析技术是具有非常重要的意义。

二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：

精冲技术诞生至今已有近百年的历史，它是伴随机械工业的发展而不断发展，成长的。特别是20世纪80年代以来，全球汽车工业迅猛发展，对精冲技术的发展起到极大的促进作用。中国精冲产业经历了五十余年的发展，取得了一定的成绩，但总体来说，发展速度仍然很慢，产业规模，技术水平，装备制造能力，原材料及模具用材，润滑油，工厂管理水平等与欧美日还是有比较大的差距。近几年来，随着中国汽车产量的不断攀升，对精冲零件的需求也越来越大，技术要求也越来越高。在强大的市场需求驱动下，中国精冲行业已经进入黄金发展时阶段。

那么中国精冲产业该如何抓住历史的机遇，去赶超世界先进水平呢？这是值得我们去思考的问题。

知己知彼，百战不殆。要在精冲这个迅速膨胀起来的市场上有所收获，就必须了解我们的竞争对手，就必须知晓我们在这个行业中的地位，这样才有助于我们确定一个正确的发展方向。

现在主要从产业规模，技术水平，装备制造能力，原材料及模具用材，润滑油，工厂管理水平等几个方面来讨论中外精冲行业研究概况和发展趋势。

产业规模

精冲产品广泛应用于汽车，纺织，家电，航空航天等领域，在这些领域中尤以汽车领域规模最大，发展速度也最快。特别是近10年来，随着全球汽车工业的快速发展，对精冲零件的需求也呈高度增长的姿态。

有专家估算欧美日精冲产业规模大致为200~300亿人民币，但目前国内精冲产业规模只有20亿人民币左右，这与中国近三年来已坐上世界汽车产销量头把交椅的地位极不相称。中国精冲产业如果与汽车产量相匹配，其规模也应该是世界第一。目前仅汽车行业来讲就仍然有很多精冲产品需要进口。

从精冲机数量上看，也可发现这种差距。全球精冲机数量大约为4500台左右，中国进口精冲机大约为80台，加上国产的近30台，总台数约为110台，仅占全球精冲机总数的四十分之一。有专家认为，国内精冲机数量应该达到600~800台才能与现在国内精冲零件市场需求相匹配。

国内精冲产业规模过小，造成国内精冲产业的配套环境差，这也正是造成以下所提及的精冲模具精冲材料精冲装备差距之所在。

产业规模与产业环境是相辅相成的。产业规模越大，配套环境就会越好，而配套环境好，又会促进产业的良性循环，有利于产业规模的进一步扩大。

技术水平

   对精冲公司而言，体现精冲技术水平的及开发能力的一个重要因素是精冲模具的设计与制造水平。现在国外的精冲模具已普遍采用连续或复合模具，采用第4力，第5力或者更多附加力以便成形更加复杂的精冲零件的模具越来越多；机械手在精冲模具上的使用也越来越广泛；而应用越来越广泛的高速精冲（冲裁次数大于80此/min）则对精冲模具的设计与制造提出了更高的要求。

国内许多精冲模具仍为单工序模，甚至不能实现自动送料，模具制造精度也相对较低。在许多国内从未涉足的精冲件领域如自动变速箱，无级变速箱等零件，我们尚没有任何经验积累，差距较大。但以湖北中航精机科技股份有限公司为代表的精冲公司，在调节器及相关零件的模具设计与制造，特别是小齿精冲模具设计与制造上，已达到国际同等水平。

另外，国内的精冲模具的制造能力及规模与欧美日相比差距也比较大。到目前为止，国内只有少数几家公司具备生产精冲模具的能力和经验，他们还大多自给自足，还没有一家专门的精冲模具制造公司。这也就出现了部分精冲模具仍需要依赖进口的局面，特别是精度较高的大型连续模具，这种情况更为严重。

装备制造能力

国内精冲装备制造能力与欧美日差距更大，目前国内精冲相关设备绝大多数依赖进口。

（1）精冲机。

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。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。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，华中科技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。

（1）精冲机。国内的精冲机主要从瑞士Feintool机日本Mori进口。国内精冲机生产厂家也生产了近30台精冲机，但总体效率及可靠性与外国的产品相比，差距还是很大的。

（2）开卷校平机和零件校平机。目前国内大于2mm以上的开卷校平机，尚不能满足使用要求，而厚板精冲越来越多的被采用，冷轧板厚度达到12.5mm,而热轧板厚度达到22mm，这对开卷校平机就提出了更高的要求。对于一些平面度要求很高的零件，已有21辊甚至更多辊的校平机，而国内尚为空白。

同时，现在许多的零件对成形后的平面度提出越来越高的要求，因而在精冲后尚需进行零件校平和消除内部应力。德国ARKU及瑞士HRC是这一领域的当仁不让的领先者，但在国内尚不能发现一家工厂能提供高精度校平的设备。

以国内装备制造能力，应该说完全有实力制造出于精冲机配套的开卷校平机和零件校平机，但似乎没有哪家公司对这一领域感兴趣。

（3）精密线切割机，精密电脉冲机，高精度坐标磨床。精度在±1.5um的模具加工设备，国内尚为空白，精度在5um以内的加工设备也只能从国外在中国独资公司去寻找。

（4）刷式去毛刺机。作为精冲产品重要的后续加工设备，国内尚没有发现一家专业的刷式去毛刺机生产厂家。而像瑞士Niederberger.德国Peter等公司对刷式去毛刺机的研究已有几十年的历史。我们认为在技术上应该不难，关键是没有厂家关注它。

（5）其他如模具热处理设备，PVD处理设备等，目前或者未来的相当长的一段时间内都只能依靠国外的供应商。

原材来及模具用材

  国内的精冲材料从100%德国进口，到部分韩国进口，再到现在约60%为国产，40%为进口，应该说十年来我们已经取得了一些进步。但国内的合金钢的冷轧性能，甚至几何尺寸，与国外的Bilsteel,CDW等相比，差距还是很大。中国甚至没有一家像韩国德国那样能基本提供国内精冲市场所需要的钢材的材料供应商。这的确值得国内相关部门和公司去反思。

材料一直是制约中国精冲产业发展的一大障碍。因为精冲零件的主要成本项为原材料，如果材料依赖进口，不仅会让国内精冲公司丧失成本优势，而且往往是造成产品开发周期过长的主要原因。

CDW在太仓已建成5万吨卷材的分剪，包装线，并计划两年内投入热轧，热处理设备；Bilsteel也计划于20##年在中国建设10万吨的卷材的冷轧，分剪线，这些都是很值得中国精冲行业期待的事。但我们跟期待国内的一些钢厂能有一些行动计划。

同时我们还应看到，制造精冲模具的高速钢，粉末冶金钢全部从瑞士或日本进口。国产模具模具钢材的强度，耐磨性等机械性能和热处理变形较进口钢材尚没有可比性。

润滑油

 精冲滑油的好坏，直接关系到精冲模具的寿命。国内精冲公司现在也开始尝试采用国产润滑油如昆仑，波尔等，但与Fuchs,Holifa等相比还有一定差距。特别是随者精冲速度的提升，对模具润滑液提出了更高的要求。目前高速精冲所需的润滑油以及无氯润滑油，国内都属空白。

工厂管理水平

    国内精冲工厂的整体管理水平参差不齐，和欧美日相比还有较大差距。国外较好的精冲公司已普遍采用信息化管理系统，管理系统比较成熟和健全，广发采用现代化管理工具，工厂现场管理水平也较高。相比而言，国内也有一些精冲公司也具备较好的管理基础，但多数公司没有形成一套完整的管理体系，随意性较大，往往表现在工厂现场管理较乱，产品质量不高。

精冲机及精冲模具加工设备价值昂贵，如何提高这些设备的利用效率非常重要党的。欧美公司普遍采用OEE来衡量设备的采用率。OEEI是一项同时评价设备可用率，设备生产效率及产品合格率的综合指标，能非常全面的评价设备的真实有效利用率的情况。欧美精冲公司OEE一般可达到70%～80%,像ZF达到85%。而国内精冲公司大多没有采用OEE来综合评价精冲机的利用情况，少量采用此指标的OEE大致为50%～70%或者更低。

上面谈到的这些差距，实际上也是这些年来困扰中国精冲产业，导致国内精冲产业发展过慢的一些不利因素。中国的精冲行业如何面对这些差距，如何去通过合理的渠道去消除这些差距，这需要引起相关行业的关注，如设备商，材料商等。当然我们也要通过适当的方式让他们看到这个行业的发展前景，让他们愿意在精冲行业作一定的投入，来补齐国内精冲产业的短板。

同时政府相关部门也要有相关政策予以支持，行业予以适当的引导。在这点我们应该借鉴日本的经验。在日本，政府部门，行业协会的支持与引导对快速推动日本精冲行业的发展起到非常重要的作用。

文献综述

所以资料查询自学术杂志《锻压与冲压》2012.8 总第289期

三、研究内容及实验方案：

研究内容：

盒形件（无凸缘）冲压成形CAE分析及其拉伸模具结构设计。

实验方案：

1.设计盒形件结构尺寸，利用CATIA,PRO/ENGINEER,SOLIDWORKS,或UG等CAD                软件建立三维实体模型；

2.基于DYNAFORM对实体模型进行CAE分析；

3.初步确定冲模设计方案；

4.依据CAE分析结果，完成一个盒形件拉伸模具结果设计（包括模具装配图，主要部分零件图）。

四、目标、主要特色及工作进度

目标：保质保量及时完成毕业设计。

主要特色：图文并茂，有图有数据。

工作进度：总安排20##-02-20——20##-06-23合计17周

1.查阅相关资料，撰写开题报告；       2.20～3.4   2周

2.外文资料翻译（6000字符以上）；      3.5～3.18   2周

3.设计盒形件结构尺寸，完成三维造型工作；3.19～3.25 1周

4.基于Dynaform进行CAE分析，初步确定冲模设计方案；3.26～4.15 3周

5.根据CAE分析结果，完成其中一个盒形件拉伸模具的结构设计

         （包括模具装配图和主要工作部分零件图）； 4.16～5.13  4周

6.撰写毕业设计说明书（论文）；          5.14～6.3  3周

7.毕业设计审查，毕业答辩。             6.4～6.15  2周

五、主要参考文献

[1]张如华，赵向阳，张跃荣主编.冲压工艺与模具设计.北京:清华大学出版社,2006

[2]陈文亮编著.板料成形CAE分析教程.北京:机械工业出版社,2006

[3]学术杂志 锻压与冲压 2012.8 总第289期