《泵體設計魂》word版

1、PAGE 畢業(yè)設計(論文)開題報告題 目： 大柴6113機油泵殼體零件模具及 數(shù)控加工工藝 學 院： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計及其自動化 學生姓名： 譚文凱 學 號：200602010226 指導老師： 關耀奇 2010年 3 月 29 日 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告大柴6113機油泵殼體零件模具及數(shù)控加工工藝0引言模具產(chǎn)業(yè)在很大程度上是衡量一個汽車制造商乃至一個國家汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的標志。汽車生產(chǎn)中90%以上的零部件都要依賴模具成形，可以說汽車模具技術是汽車制造業(yè)重要的工藝基礎，是與世界汽車制造行業(yè)競爭的根本條件。模具加工技術的發(fā)展就是數(shù)控加工技術的發(fā)展。數(shù)控加工由單純型

2、面加工發(fā)展到全面數(shù)控加工；由模具加工發(fā)展到實型數(shù)控加工；由低速加工發(fā)展到高速高精度加工；由以人工操作按圖加工發(fā)展到無圖、少人或無人化加工。模具生產(chǎn)將繼續(xù)朝著信息化、數(shù)字化、精細化、高速化及自動化的方向發(fā)展。目前，國際上高速切削加工技術主要應用于汽車工業(yè)和模具行業(yè)，尤其是在加工復雜曲面的領域，工件本身或刀具系統(tǒng)剛性要求較高的加工領域，顯示了強大的功能。其高效、高質量為人們所推崇。汽車裝備模具的發(fā)展對我國的機床行業(yè)提出更高的需求，如大型的伺服壓力機、多連桿壓力機、多工位壓力機，以及模具制造所需的大型高速、多軸加工中心等，這些設備目前多數(shù)需進口，而且價格昂貴。因此也需要我國的機床行業(yè)創(chuàng)新。中國汽車工

3、業(yè)的強勢發(fā)展已經(jīng)為汽車模具描繪了美好的前景，接下來就要看模具行業(yè)的表現(xiàn)了1。 1我國模具工業(yè)的發(fā)展中國雖然在很早以前就制造模具和使用模具，但一直未形成產(chǎn)業(yè)。由于長期以來模具制造一直作為保證企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的手段被視為生產(chǎn)后方，因此一直發(fā)展緩慢。改革開放以后，1984年成立了中國模具工業(yè)協(xié)會，1987年模具首次被列入機電產(chǎn)品目錄，當時全國共有生產(chǎn)模具的廠點約6000家，總產(chǎn)值約30億元。隨著中國改革開放的日益深入，市場經(jīng)濟進程的加快，模具及其標準件、配套件作為產(chǎn)品，制造生產(chǎn)的企業(yè)大量出現(xiàn)，模具產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。1988年至1992年，國家委托中國模協(xié)和機械院在全國范圍內組織了上百個模具企業(yè)和有關科研

4、單位、大專院校，共同對模具關鍵技術進行攻關，取得了豐碩成果。這些成果主要有：沖壓模具的設計制造技術、塑料模具的設計制造技術、鑄壓模具的設計制造技術鍛造模具的設計制造技術、模具表面處理技術、模具材料、模具計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術、模具標準件、模具加工關鍵設備、模具壽命研究等方面。由于這些成果的取得及推廣應用，中國模具技術前進了一大步?！捌呶濉焙笃谂c“八五”期間，國家為模具工業(yè)加大了投入，分批分期改造了一批具有特色專長的專業(yè)模具廠和模具標準件廠，引進了一大批模具加工關鍵設備及精密塑料模、級進模、精沖模等設計制造技術。這對提高中國模具技術及生產(chǎn)水平起到了推動作用。同時，許多大專院校

5、開始設立模具專業(yè)，由前聯(lián)邦德國和日本援建及中國自己投資興辦的模具技術培訓中心也陸續(xù)建立，模具技術發(fā)展及技術工人的培養(yǎng)開始步入軌道。20世紀90年代以來，中國在汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CADCAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范點，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)了汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAM軟件系統(tǒng)，在模具和設計制造中得到了實際應用，取得顯著效益?，F(xiàn)在，吉林大學和湖南大學也成功地開發(fā)出了汽車覆蓋件模具的CAD/CAE系統(tǒng)，并達到了較高水平，在生產(chǎn)中得到應用，收到良好效果。1994年，國家在上海交通大學建立了模具CAD國家工程研究中心，在鄭州工學院建立

6、了橡塑模具國家工程研究中心，使中國模具CAD/CAE/CAM研究、開發(fā)和應用工作得到了進一步發(fā)展，新的成果不斷出現(xiàn)。由于CAD/CAE/CAM的應用，特別是20世紀80年代開始中國許多模具制造廠從國外引進了許多軟件，包括沖壓模、級進模、塑料模、壓鑄模、橡膠模、玻璃模、擠壓模等相應軟件，使中國模具設計制造水平有很大提高，也產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟技術和社會效益。但由于人才缺乏和基礎工作較差，引進的軟件未能很好應用及發(fā)揮其應有的效益現(xiàn)象普遍存在，這是今后應十分重視和有待解決的問題2。 2國外模具行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢高新技術在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術水平，在國際上是一流的。將高新技術應用

7、于模具的設計與制造已成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。1CADCAE CAM的廣泛應用顯示了用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美。CADCAECAM已成為模具企業(yè)普遍應用的技術。在CAD的應用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設計已達到了70一89。PR0/E、UG等軟件的應用很普遍。應用這些軟件不僅可完成2D設計同時可獲得3D模型為NC編程和CAD，CAM的集成提供了保證。應用3D設計，還可以在設計時進行裝配干涉的檢查保證設計和工藝的合理性。數(shù)控機床的普遍應用，保證了模具零件的加工精度和質量。2為了縮短制模周期、提高市場競爭力普遍采用高速切削加工技術。高速切削是高切

8、削速度、高進給速度和高加工質量為主要特征的加工技術，其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍。甚至十幾倍。目前歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應用數(shù)控高速銑。三軸聯(lián)動的比較多也有一些是五軸聯(lián)動的，轉數(shù)一般在15萬。3萬r，IIlin。采用高速銑削技術?？纱蟠罂s短制模時間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面。僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光的時間。歐美模具企業(yè)十分霞視技術進步和設備更新。設備折舊期限一般為4-5年。增加數(shù)控高速銑床。是模具企業(yè)設備投資的重點之一。3快速成型技術與快速制模技術獲得普遍應用。由于市場競爭日益激烈產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，快速成型和快速制模技術應運而生。并迅速獲得普遍應用。在歐洲模具

9、展上?？焖俪尚图夹g和快速制模技術占據(jù)了十分突出的位置。模具企業(yè)中有不少是將快速成型技術和快速制模技術結合起來應用于模具制造，即利用快速原型技術制造產(chǎn)品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具3。3模具的設計與制造技術3.1我國模具的設計技術的發(fā)展模具設計長期以來一直依靠人的經(jīng)驗和機械制圖來完成，隨著國民經(jīng)濟和生產(chǎn)技術的不斷發(fā)展以及計算機設計技術的開發(fā)，模具設計有了新的方向。1CAD繪圖技術CAD繪圖技術的出現(xiàn)給模具設計帶來了方便之門。CAD系統(tǒng)在模具設計中的廣泛應用?，F(xiàn)階段使用最多的是PRO/E軟件的應用，該軟件易用性、高效率、實用性。2CAD/CAM/CAE的技術從20實際90年代開始發(fā)展的模

10、具計算機輔助工程分析技術現(xiàn)在也已有許多企業(yè)應用，一些工業(yè)發(fā)達模具企業(yè)應用CAD技術已從二維設計發(fā)展到三維設計，而且三維設計已達70%以上，它對縮短模具制造周期及提高模具質量有顯著的作用。CAE軟件的應用國外已較普遍，國內應用還比較少4。3.2我國模具的制造技術的發(fā)展當前模具制造的關鍵技術是數(shù)控機床高速切削技術、快速模具制造及快速成型技術、電加工技術、模具CAD/CAM/CAE技術、三坐標測量技術等。數(shù)控加工泛指在數(shù)控機床上對零件進行加工的工藝過程。數(shù)控加工技術是高效、準確實現(xiàn)數(shù)控加工要求的相關理論、方法實現(xiàn)的技術。主要涉及機械制造技術、計算機控制技術、傳感器技術、信息處理技術、光機電液一體化技

11、術,是自動化、柔性化、敏捷化、數(shù)字化為一體的綜合技術。數(shù)控加工技術是模具制造的關鍵技術,具有如下6個特點：1高精度控制數(shù)控加工的零件一般具有較高的精度要求,所以數(shù)控加工中要對數(shù)控機床的幾何精度和數(shù)控機床的加工精度進行控制一般通過減少數(shù)控系統(tǒng)誤差,提高數(shù)控機床的制造精度和穩(wěn)定性控制數(shù)控機床的幾何精度,采用閉環(huán)補償控制技術提高數(shù)控加工精度。高精密控制的數(shù)控精加工精度已經(jīng)進入亞微米級(0.1m),正在向納米級的超精度加工(0.01m)發(fā)展。高精度是數(shù)控加工技術發(fā)展的目標。2高速切削高速切削是提高加工效率最有效的途徑。高速切削有利于克服機床的振動,加速排屑,減少被加工件的熱變形,減少機床主軸的切削力,

12、提高工件的加工精度和表面質量。高速加工后一般不需要精加工。實現(xiàn)高速切削除機床具有好的剛性和高速的主軸系統(tǒng)外,還要求數(shù)控系統(tǒng)具有高速運算、快速插補、超高速通信的工作能力。高速切削是數(shù)控機床發(fā)展的主要方向。3柔性化柔性是指數(shù)控機床適應加工對象的變化能力,同一機床和數(shù)控系統(tǒng)可以加工不同形狀,不同結構的零件。為最大限度的實現(xiàn)數(shù)控加工的柔性化,實現(xiàn)多種加工用途,數(shù)控系統(tǒng)應該是一個開放式的系統(tǒng),同時具有專用和通用的功能,可以存儲處理用戶的技術經(jīng)驗,通過重組和編輯形成專家系統(tǒng)。目前,單一數(shù)控系統(tǒng)的柔性自動化應用比較廣泛,而單元柔性化和系統(tǒng)柔性化技術開發(fā)是數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。4CNC-P一體化即CNC系統(tǒng)與加

13、工過程作為一個整體。通過機、電、光、聲等綜合控制,實現(xiàn)加工、測量一體化,加工、實時監(jiān)測修正一體化,機床主體、數(shù)控系統(tǒng)設計一體化。5加工網(wǎng)絡化應用FMS(柔性制造系統(tǒng))和CIMS(計算機集成制造系統(tǒng)),建立多種通信協(xié)議,借助Internet平臺配備網(wǎng)絡接口,實現(xiàn)遠程的監(jiān)視與控制加工、遠程的技術檢測和技術診斷。建立網(wǎng)絡化加工系統(tǒng),可以形成“全球制造”,技術資源全球共享。6加工智能化CNC系統(tǒng)是高智能的計算機控制系統(tǒng),使整個或局部加工過程具有自適應、自己診斷和自己調整的能力;自動化編程形成智能加工數(shù)據(jù)庫控制加工過程;專家系統(tǒng)及多媒體人機接口使用戶操作簡單方便,降低對操作者的要求5。 3.3與國外模具

14、的設計、制造技術的比較我國模具總量雖然已達到相當大的規(guī)模，模具水平也已有了很大提高，但設計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家落后許多，存在的問題和差距主要表現(xiàn)在下列5個方面:1總量供不應求，國內的模具自配率只有70%左右。其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。2企業(yè)組織結構、產(chǎn)品結構、技術結構和進出口結構都不合理。我國模具生產(chǎn)廠點中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間，自產(chǎn)自配比例高達60%左右，而國外70%以上是商品模具。3模具產(chǎn)品水平要比國際水平低許多，而許多模具的生產(chǎn)周期卻要比國際水平長。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結構等方面。4開發(fā)能

15、力較差，經(jīng)濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場經(jīng)濟中常處于被動地位。5與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。國內許多模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多6。4鑄造模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢4.1我國鑄造模具行業(yè)的現(xiàn)狀模具行業(yè)范圍廣闊，鑄造模具占有舉足輕重的地位。目前國內鑄造模具市場仍然較大，其市場潛力包括兩個方面：一是模具訂貨量較大；二是各鑄造廠家及模具加工企業(yè)均在向多種方向發(fā)展上下功夫。同時價格狀況也有影響，主要有三個方面：一是市場經(jīng)濟，價格問題很敏感；二是模具工藝復雜程度及交貨周期，無論何種類型的企業(yè)對同類模具不同工藝

16、結構和不同周期均有價格浮動；三是江、浙一帶的模具生產(chǎn)基地基本上屬于社會化大合作，專業(yè)性極強，因此有較大的價格優(yōu)勝。他們還具有材料消耗低，設備負荷高，勞動生產(chǎn)率高，管理人員少和人工成本抵等優(yōu)勢。改革開放政策給鑄造模具行業(yè)帶來新的飛躍，一大批發(fā)展起來的小型國有企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體模具廠家如雨后春筍脫穎而出，呈現(xiàn)白花齊放，百家爭鳴的格局。一些有眼光的私營企業(yè)也開始用精良的高新設備武裝自己，他們運用靈活的政策聘請高人，奮力爭奪模具制造這塊高效益陣地。電腦業(yè)的飛速發(fā)展為所有企業(yè)創(chuàng)造良機，包括模具制造這一技術含量很高的行業(yè)CAD/CAM技術已不僅僅為大、 中的國企擁有。模具技術，包括高新設備在鑄造模具制造領域

17、內的競爭日益激烈。所以在模具行業(yè)中，優(yōu)勝劣汰角逐仍將繼續(xù)7。4.2我國鑄造模具行業(yè)的發(fā)展趨勢當前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多，更新快，市場仍處買方市場態(tài)勢。這種情況下，用戶對產(chǎn)品包括模具制造的要求是“工期短、精度高、質量好、價格低”。用戶對鑄造模具產(chǎn)品的苛刻，正是對廠家日益完善的壓力。確實是對鑄造模具生產(chǎn)企業(yè)一個完整體系的考驗。1CADCAMCAE一體化以前多數(shù)鑄造模具廠家依然采用老辦法，設計、編程、工藝、加工、檢查都是相對獨立分開，獨立考核、獨立核算，而拉開大幕看市場，這方面，部分國企模具廠落伍了。一些中小模具廠采取的是一條龍作業(yè)方式，從設計到編程直到加工出產(chǎn)品甚至售后服務均由一人或幾個

18、人完成，生產(chǎn)傳遞環(huán)節(jié)少，出現(xiàn)問題易察覺，因而成本低、質量好、周期短。如果CADCAM一體化加工能夠提高普及率，我國鑄造模具生產(chǎn)能力將有一個飛躍。2模具標準件的應用在模具設計上，很多模具廠家都采用標準化組合設計，因而設計周期短，而我們目前全部產(chǎn)品都是從開頭設計，包括每個環(huán)節(jié)。因而，使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。3應用反求工程開發(fā)鑄造模具制造范圍一般而言，反求工程是指對難以用CAD建立數(shù)據(jù)模型 ，而只能通過對實物進行數(shù)據(jù)掃描、測量的方法采集數(shù)據(jù)，在CAM軟件系統(tǒng)中建立數(shù)學模型，最后生成NC 程序，控制數(shù)控加工中心進行模具制造的過程。既縮短了模具制造周期

19、，又提高了產(chǎn)品質量。反求工程在模具制造業(yè)上應值得推廣應用?？梢詳U展產(chǎn)品加工范圍。4高速銑削加工將得到更廣泛的應用國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，主軸轉速可達40000100000r / min，快速進給速度可達到3040m / min，換刀時間可提高到13s。這就大幅度提高了加工效率，如在加工鑄造模時，可提高78倍，并可獲得Ra10m的加工表面粗糙度。形狀精度可達10m。另外還可加工硬度達60HRC的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。因此，高速銑削加工技術的發(fā)展，將促進鑄造模具加工技術的發(fā)展。5模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大作用英國雷尼紹公司模具掃描系統(tǒng)，已在我國200多家模具廠點得到應用

20、，效果良好。該系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需要的諸多功能，大大縮短了鑄造模具研制和制造周期。 6模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展模具表面精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一，也正是模具鉗工勞動強度大、成為瓶頸原因之一。我國目前仍以手工為主，不僅質量不穩(wěn)定、周期長，而且工人作業(yè)環(huán)境差，制約了我國鑄造模具向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光自動化、智能化是當務之急。當然，由于鑄造模具、鑄造模具型腔復雜，采用拋光的自動化、智能化有一定局限7 8 9。5結論振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電機、電

21、器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%一80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前，國內模具市場不斷擴大，國際上將模具制造逐漸向我國轉移的趨勢和跨國集團到我國進行模具國際采購的趨向十分明顯。因此，展望未來，國際、國內模具市場總體發(fā)展前景美好。我國模具工業(yè)將會有一個繼續(xù)高速發(fā)展的機遇期10。 參考文獻1 于永初. 汽車模具工業(yè). 現(xiàn)代零部件, 2010，32 周永泰. 中國模具工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展. 20073 鄭

22、涌. 模具行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢. 機械與電子, 20074 陳靜媛. 模具行業(yè)設計技術現(xiàn)狀與趨勢. 機械設計與制造，2007, 25 LI Hai-ping . Research and developmentforthe technology of the Die-NC-Manufacturing. Machinery Design & Manufacture, 20086 鄭東暉. 我國模具工業(yè)發(fā)展情況分析. 2009，27 姚杰，付輝. 鑄造模具的現(xiàn)狀與發(fā)展. 2008.88 李德群、肖祥芷. 模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況與趨勢. 模具工業(yè)，2005.79 陳光明. 壓鑄模CAD

23、/CAE/CAM技術. 2002.1010 年建新 李發(fā)根 李國祿. 模具工業(yè)發(fā)展趨勢綜述 2003，1111 姜銀方. 壓鑄工藝與模具設計.北京：化學工業(yè)出版社，2006.312 宋滿倉. 壓鑄模具設計. 電子工業(yè)出版社, 2010.113 李瑞昌. 壓鑄模設計.武漢：華中理工大學出版社，1993 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告大柴6113機油泵殼體零件模具及數(shù)控加工工藝一、課題的目的與意義本課題通過對機油泵殼體零件件設計過程的分析，以Pro/E、AutoCAD軟件為基礎，進行了機油泵殼體零件模具的開發(fā)；對上模樣進行了工藝分析；同時運用MasterCAM軟件仿真了機油泵殼模具的數(shù)控加

24、工，實現(xiàn)了從實物到生產(chǎn)的一體化。利用參數(shù)化實體造型的方法，突破了AutoCAD三維實體造型功能不足的局限，為汽車零部件更加高速、快捷的造型、生產(chǎn)提供了一種切實可行的辦法。二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望近年來，汽車工業(yè)的飛速發(fā)展給鑄造成形的生產(chǎn)帶來了機遇。出于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的需要，汽車輕量化是實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材、高速的最佳途徑。所以用鑄造鋁合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵件，使汽車質量減輕30%以上將會是一個新的發(fā)展趨勢。同時，鑄造鋁合金還有一個顯著的特點是熱傳導性能良好，熱量散失快，提高了汽車的行車安全性。而這一切都為機油泵行業(yè)的進一步發(fā)展打好了基礎，機油泵作為汽車的“心臟”，能提高機油壓力,強制地將機油壓送到運動部件的摩擦面,使機油在潤滑系統(tǒng)中得以循環(huán),以保證汽車發(fā)動機的良好潤滑。但是機油泵殼體零件比較復雜，單一的機加工難以加