沖壓模具設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目： 上彈簧座 學(xué) 科 部： 理工學(xué)科部 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 填表日期： 2012 年 2 月 20 日選題的依據(jù)及意義選題依據(jù)：沖壓-是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)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。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國(guó)沖壓模無(wú)論在數(shù)量

2、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(guó)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(zhǎng)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(jiǎn)單沖模，已趨供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。我國(guó)模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國(guó)外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國(guó)沖壓模自產(chǎn)自配比例為60%。這就對(duì)專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響。現(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專

3、業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力，而模具的用戶大都不在本地。選題意義：運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)課程知識(shí)、理論和畢業(yè)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決沖壓模具設(shè)計(jì)中的工藝分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)等問題。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過所給產(chǎn)品進(jìn)行該產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)，獲得根據(jù)所生產(chǎn)制品來(lái)設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)高效、省力合理且能保證加工質(zhì)量的模具的能力。、培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)

4、處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。熟練掌握查閱手冊(cè)圖表資料文獻(xiàn)。充分利用與本沖壓設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料，做到科學(xué)合理地熟練運(yùn)用。設(shè)計(jì)題目既滿足教學(xué)的前提，又滿足生產(chǎn)實(shí)際，科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要求。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：沖壓加工是金屬塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也時(shí)常稱為板料沖壓。由于這種方法多在常溫下進(jìn)行，所以也叫做冷沖壓。雖然上述兩種叫法都不能十分確切地把沖壓加工的內(nèi)容充分地表達(dá)清楚，但在機(jī)械工程領(lǐng)域里已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用1沖壓技術(shù)已經(jīng)有一百多年的歷史，其生產(chǎn)的作業(yè)形式及發(fā)展過程可以概括為：手工機(jī)械自動(dòng)無(wú)人。古代的沖壓加工是依靠手工制作，現(xiàn)代沖壓加工的標(biāo)志

5、是機(jī)械化。如今的沖壓加工已有很大程度的自動(dòng)化，并已開始向無(wú)人化水平發(fā)展。目前，國(guó)外沖壓生產(chǎn)的水平及發(fā)展趨勢(shì)如下：1沖壓生產(chǎn)發(fā)展特點(diǎn)自動(dòng)化 = 1 * alphabetic a.單機(jī)自動(dòng) 比如日本AIDA公司的高速?zèng)_床，每分鐘可以進(jìn)行一千多次的沖裁。b.多機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)線 比如生產(chǎn)汽車門板零件，由5臺(tái)大噸位沖床組合，從板料自動(dòng)送進(jìn)到各道工序的加工到最后產(chǎn)品檢驗(yàn)，全由計(jì)算機(jī)控制。c.沖壓自動(dòng)線 不僅有小型薄帶料零件的沖壓自動(dòng)線，而且有大型厚板料零件的沖壓自動(dòng)線。有的工廠安裝厚板零件自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，板料從開卷、反垂、送進(jìn)、沖壓到卷走廢料、取出工件全部自動(dòng)化。d.小型沖壓系統(tǒng) 沖壓設(shè)備不斷推陳出新，比如日

6、本推出的第三次沖床革命的新產(chǎn)品MP210壓力機(jī)，可以直列式放置10副模具，并改機(jī)械傳動(dòng)為液壓驅(qū)動(dòng)的帶料連續(xù)沖壓設(shè)備，就是一個(gè)典型的例子。（2） 無(wú)人化a.沖壓柔性加工系統(tǒng) 美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家均有這種系統(tǒng)。比如，日本 TOYOTA公司的柔性加工系統(tǒng)是通過數(shù)控使一組沖壓設(shè)備實(shí)行自動(dòng)協(xié)調(diào)加工。b.沖壓加工中心 日本的AIDA公司很早就開始了沖壓加工中心的研制。不過，對(duì)其研制進(jìn)展緩慢，說明難度較大，所需人力，才力投資很大，可能要道1世紀(jì)前期才會(huì)開始普遍起來(lái)。（3） 精密化 精密化是針對(duì)沖壓產(chǎn)品特別是小型零件精密化要求而發(fā)展的相應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)。例如彩色顯像管電子槍用膜片零件，僅從上面三個(gè)直徑為

7、小孔的孔徑、孔的不圓度、孔間距精度均小于來(lái)看，足見其精度要求之高，日立公司用14道沖壓工序、22個(gè)工步的級(jí)進(jìn)模加工出來(lái)。顯然該產(chǎn)品的精度是由模具的精度來(lái)保證的。2開發(fā)和發(fā)展沖壓新理論、新工藝沖壓技術(shù)從一種加工方法經(jīng)歷 一百多年的發(fā)展，成了一門應(yīng)用技術(shù)科學(xué)，雖然其理論指導(dǎo)比較系統(tǒng)，但是仍未達(dá)到十分完善的地步，況且所有的基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)還都將不斷發(fā)展2沖壓技術(shù)的新發(fā)展對(duì)模具制造行業(yè)也將有新的要求，而21世紀(jì)模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標(biāo)是提高模具質(zhì)量及生產(chǎn)效率、縮短設(shè)計(jì)及制造周期、降低生產(chǎn)成本、最大限度地土高模具制造行業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求。具體表現(xiàn)在

8、以下8個(gè)方面：現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。在開發(fā)模具制造系統(tǒng)時(shí)強(qiáng)調(diào)“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作機(jī)制集成及人員集成，這更適合未來(lái)制造系統(tǒng)的需求。應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)的智能化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件和軟件的集成實(shí)現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動(dòng)化協(xié)議，信息通訊接口系統(tǒng)操作控制策略等，是實(shí)現(xiàn)跨國(guó)模具的成功例子。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為我國(guó)模具企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷制造和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。未來(lái)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)不僅用到機(jī)械科學(xué)的理論知識(shí)，還用到電

9、磁學(xué)、光學(xué)、控制理論等。甚至需考慮到經(jīng)濟(jì)、心理、環(huán)境、衛(wèi)生及社會(huì)等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進(jìn)行多目標(biāo)、全性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以求模具產(chǎn)品動(dòng)態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。虛擬現(xiàn)實(shí)UR是人造的計(jì)算機(jī)環(huán)境，人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺，并強(qiáng)調(diào)人的介入與操作。這項(xiàng)技術(shù)在21世紀(jì)整個(gè)制造中都將有廣泛的應(yīng)用，可以用于培訓(xùn)、制造系統(tǒng)仿真、實(shí)現(xiàn)基于制造仿真的設(shè)計(jì)與制造、實(shí)現(xiàn)集成人的設(shè)計(jì)等。美國(guó)已于1999年借助此項(xiàng)技術(shù)成功修復(fù)太空望遠(yuǎn)鏡。而多媒體技術(shù)主要是采用多種介質(zhì)來(lái)存儲(chǔ)、表達(dá)處理多種信息，融文學(xué)、語(yǔ)言、圖象于一體，給人一種真實(shí)感。常規(guī)的模具設(shè)計(jì)常以產(chǎn)品的已有設(shè)計(jì)信息

10、為依據(jù)，這些設(shè)計(jì)信息通過工程圖或者一些模型來(lái)表達(dá)，然后制定出加工工藝規(guī)劃，最終通過模具和設(shè)備制造出產(chǎn)品。但是在許多情況下，一些產(chǎn)品并非來(lái)自設(shè)計(jì)概念，而是起源于另一些產(chǎn)品或?qū)嵨铩Ｈ绻胍谥挥挟a(chǎn)品原型或者實(shí)物模型而無(wú)產(chǎn)品圖樣的條件下，進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)和制造以便制造出產(chǎn)品；那么首先要對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)量，然后利用測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造，這個(gè)過程就是反求工程。一旦建立了CAD幾何模型，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型進(jìn)行后續(xù)的許多操作。例如，實(shí)物CAD模型的修改，零件的重新設(shè)計(jì)、有限元分析、誤差分析、數(shù)控加工指令生成及模具的設(shè)計(jì)和制造等?？焖俪尚椭圃旒夹g(shù)RPM的基本原理是層制造原理，它是一

11、種能夠迅速制造出產(chǎn)品原型的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)與零件的幾何復(fù)雜程度無(wú)關(guān)，具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造更能顯示其優(yōu)越性。這種技術(shù)不僅能夠迅速制造出產(chǎn)品原型，還可以通過形狀復(fù)制，快速經(jīng)濟(jì)地制造出產(chǎn)品模具；從而避免了傳統(tǒng)制造的費(fèi)時(shí)和耗成本，因而它在模具制造中發(fā)揮著重要作用。全面質(zhì)量管理技術(shù)的核心思想是：企業(yè)的一切活動(dòng)都圍繞著質(zhì)量進(jìn)行。不僅要求質(zhì)量管理部門進(jìn)行質(zhì)量管理，還要求從企業(yè)最高決策者到一般員工均應(yīng)參加到質(zhì)量管理過程中。并且強(qiáng)調(diào)質(zhì)量控制活動(dòng)應(yīng)包括從市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)、制造、檢測(cè)到售后服務(wù)等產(chǎn)品生命周期3而隨著工業(yè)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法已不能適

12、應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品快速更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求，因此，發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)50年代就開始了模具CAD/CAM的技術(shù)研究。而且，CAD/CAM技術(shù)最早在冷沖模的設(shè)計(jì)中應(yīng)用4 UG是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向制造行業(yè)的CAD/CAM/CAE高端軟件，也是目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的大型CAD/CAM/CAE集成化軟件之一。作為一個(gè)集成的全面產(chǎn)品工程解決方案，UG軟件家族使得用戶能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義。UG軟件被當(dāng)今許多世界領(lǐng)先地制造商用來(lái)從事概念設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)以及工程仿真和數(shù)字化制造等領(lǐng)域 。UG除了具有通用模塊之外，還提供各種專用模塊如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊、板金設(shè)計(jì)加工模

13、塊，模具設(shè)計(jì)加工模塊、管路設(shè)計(jì)布局模塊等。它的領(lǐng)先技術(shù)始終位于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的前沿，反映了當(dāng)前領(lǐng)域發(fā)展的最新成果5 橡膠脹形模具，脹形工藝常采用鋼模脹形、橡皮脹形和液壓脹形等。若采用鋼模脹形會(huì)使凸模的分瓣數(shù)增多，制件外觀質(zhì)量難以保證，并且模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給使用和維修帶來(lái)不便。利用聚氨酯橡膠壓縮變形時(shí)作用在坯料上的力，使節(jié)板料產(chǎn)生分離或塑形變形而獲得合格的零件。采用橡膠皮脹形既然保證制件的形狀和表面質(zhì)量要求，又使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)也給使用和維修帶來(lái)方便。6介紹橡膠脹形模的設(shè)計(jì)方法。小煮鍋制件材料為不銹鋼(1Cr18Ni9),厚度1.5m m，圖1為小煮鍋立體示意圖,圖2為鍋蓋零件圖，圖 3 為鍋

14、體零件圖。鍋體的直立部分為球體的一部分,下部與鍋底通過圓弧光滑過渡。制件尺寸精度要求不高，但要求外觀形狀美觀漂亮(鍋體 與同樣需脹形的鍋蓋組合在一起, 酷似一個(gè)蘋果的形狀)。鍋體與鍋蓋均需經(jīng)落料、拉伸、脹形、切邊、局部成形、沖孔 (或鉆孔)等多道工序才能完成。鍋蓋2孔用于排氣,方孔用于安裝手提。鍋體上2孔用于安裝手柄，局部成形部分( 圖 3 及其 B 向視 圖所示)用于鍋內(nèi)液體的倒出，本文僅討論鍋體多道工序中的脹形工序。圖1 小煮鍋立體示意 圖2 鍋蓋零件圖圖3 鍋體零件圖鍋體中部凸出，口部尺寸較小，如果采用剛模脹形,凸模需要分塊制造, 若分塊數(shù)較少，制件輪廓會(huì)出現(xiàn)直面，脹形精度較差，得不到精

15、度較高的旋轉(zhuǎn)體 制件。若凸模分塊數(shù)增加，雖可提高脹形精度，但模具制造困難，使用維修不便如果采用彈性凸模、剛 性凹模脹形，壓力機(jī)對(duì)凸模施加壓力后，凸模變形壓 迫毛坯，則使毛坯產(chǎn)生變形并緊貼在剛性凹模上，從而得到所需的制件形狀。彈性凸模變形均勻，傳力可靠,故易保證制件的幾何形狀,所以小煮鍋脹形模采用橡膠凸模、剛性凹模。凸模材料選用聚氨酯橡膠，凹模材料選用球墨鑄鐵。工藝參數(shù)的確定（1）脹形前毛坯直徑及高度計(jì)算根據(jù)圖3所給尺寸,對(duì)落料、拉伸工序的工藝參數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算,確定脹形前毛坯形狀為桶形,外徑15 9+ 0.4mm,高度為 11 0mm 。計(jì)算毛坯高度的公式為: L 0 = L + ( 0. 3

16、 0. 4)+ B式中L 0 毛坯高度, mm L 工件高度或母線長(zhǎng)度, m m 材料圓周方向的最大延伸率 B 切邊余量，一般取 5 15mm （2）脹形變形程度的計(jì)算脹形變形的特點(diǎn)是材料受切向拉伸，其變形程度受材料的極限延伸率限制, 常以脹形系數(shù) K 表示 脹形變形程度: K = d m ax / d 0 式中 d m ax 脹形后最大直徑, mm d 0 脹形前毛坯的直徑, mm K 脹形系數(shù)經(jīng) 計(jì)算 K8( 極限 脹 形系 數(shù)) 。計(jì)算結(jié)果表明, 材料性能滿足工藝過程變形程 度的要求。（3）脹形所需壓力計(jì)算聚氨酯橡膠彈性脹形所需單位壓力 q 的計(jì)算 公式為: q = 1. 15 2 t

17、b / d m ax 式中 t 毛坯厚度, mm b 毛坯材料強(qiáng)度極限, M Pa d m ax 制件最大直徑, mm經(jīng)計(jì)算, 脹形所需單位壓力 q 約為 12.5M P a。單位壓力確定后, 根據(jù)公式 P = K qF 確定設(shè)備 壓力, 其中p為設(shè)備壓力, q為脹形所需單位壓力，F(xiàn) 為聚氨酯橡膠模最大水平投影面積,K為安全系數(shù), 通常 K取1.2。經(jīng)計(jì)算, 所需設(shè)備壓力P約為410kN ,考慮毛坯高度、送件和取件的方便性等因素，選取公稱壓力630kN 、滑塊行程為270mm 的雙盤摩擦壓力機(jī)。（4）聚氨酯橡膠凸模壓縮量及硬度的選擇橡膠脹形模的壓縮量和硬度對(duì)零件的脹形精度影響很大，最小壓縮量一

18、般在10%以上才能確保零件在開始脹形時(shí)具有所需的預(yù)壓力，但是壓縮量最 大不能超過35%，否則橡膠模很快就會(huì)損壞。橡膠凸模的硬度可以根據(jù)其尺寸、壓縮量以及 所承受的載荷選擇，在生產(chǎn)實(shí)踐中，常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定。表1給出了橡膠模成形不銹鋼、耐熱合金和鈦合 金零件的硬度選擇。工藝方法脹形件復(fù)雜脹形件波紋套波紋墊沖裁件硬度( 邵氏A )70 7570 7590 9580 9085 95表 1 橡膠模硬度選擇模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具零件設(shè)計(jì),模具零件設(shè)計(jì)主要包括凸模、凹模、模套、橡膠凸模等零件的設(shè)計(jì)，這里主要介紹聚氨酯橡膠凸模和分瓣剛性凹模的設(shè)計(jì)。彈性凸模設(shè)計(jì)主要有形狀、尺寸的確定及聚氨酯橡膠硬

19、度的選擇等。分瓣剛性凹模設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)形式、形狀、尺寸、精度確定及材料選擇等。（1）模具結(jié)構(gòu)及工作過程模具結(jié)構(gòu)如圖4所示。當(dāng)壓力機(jī)處于提升狀態(tài)時(shí)，將毛坯放置在分瓣鑲拼式剛性凹模中定位?；瑝K下行，帶動(dòng)上模運(yùn)動(dòng)，橡膠凸模進(jìn)入毛坯中。滑塊 繼續(xù)下行，橡膠凸模承受壓力機(jī)垂直壓力的作用，開始變形，逐漸貼緊毛坯, 產(chǎn)生垂直于毛坯的初始?jí)毫Α．?dāng)壓力繼續(xù)增加超過毛坯材料的變形抗力時(shí)，毛坯就與橡膠凸模一起改變形狀向凹模型腔貼靠完成脹形。脹形結(jié)束后, 壓力機(jī)回程，頂件器( 頂桿 17、19) 將分瓣凹模15沿模套24向上頂出，在分模裝置11 的作用下凹模被分開，取出工件。拼合凹模并放入模套，即可開始下一工件的加工。

20、（2）凸模設(shè)計(jì)聚氨酯橡膠凸模的形狀與尺寸取決于制件的形狀、尺寸和模具的結(jié)構(gòu)，不僅要保證凸模在成形過程中能順利進(jìn)入毛坯，還要有利于壓力的合理分布, 使制件各個(gè)部位均能貼緊凹模型腔, 在解除壓力后還 應(yīng)與制件有一定的間隙, 以保證制件順利脫模。根據(jù)脹形件形狀的不同, 橡膠凸模的形狀常取為柱 形、錐形和圓環(huán)形等簡(jiǎn)單的幾何形狀，也可以由幾 個(gè)簡(jiǎn)單形狀組合成所需形狀。本模具凸模形狀為空心圓柱體 ( 空心形狀為圓柱形, 用于凸模的固定)，內(nèi)外徑尺寸分別為17mm、141mm.形狀和徑向尺寸確定以后，就可以確定高度尺寸。高度尺寸 h 由 3 部分組成，這 3 部分的確定原則是：根據(jù)彈性凸模壓縮后體積不變,

21、并且與制 件體積相同的假設(shè)，確定橡膠模塊 ( 相當(dāng)于制件體 積大小) 的基本高度 h 1；根據(jù)彈性體壓縮后不僅改變形狀，還發(fā)生體積變形這一事實(shí), 確定補(bǔ)償體 積減小所需的彈性模塊高度 h 2 ；因?yàn)樵诿浶芜^程中，沿凸模高度方向上產(chǎn)生的脹形壓力不同, 為了提高制件精度, 使橡膠凸模在脹形過程中產(chǎn)生的最 、大變形力得到充分利用，需要增加彈性模塊高度 h 3 。后兩者之和的經(jīng)驗(yàn)值為 30 50mm, 經(jīng)計(jì)算確定凸模高度為 165mm。圖4模具結(jié)構(gòu)1、7、14.螺釘2.拉桿3.模柄4.螺母 5、23.銷釘6.墊板8.凸模9.上模座 10.導(dǎo)柱11、25.自動(dòng)分模裝置12.定位銷13.下模座15.分瓣凹

22、模16.頂板 17、19.頂桿18.螺栓20.壓板21.橡膠凸模22.制件24.模套 26.導(dǎo)套 橡膠凸模的硬度對(duì)脹形工藝影響很大，可以根據(jù)零件的形狀、尺寸以及材料狀態(tài)合理選取。本模具選擇的聚氨酯橡膠硬度為邵氏70A 。聚氨酯橡膠凸模的制造可用澆注型胎的方法，也可用現(xiàn)有的聚氨酯橡膠板材加工。如果選用澆注型胎的方法制造凸模，要考慮聚氨酯橡膠在注塑過程中的收縮量，收縮量的大小與橡膠材料的性能、澆注型胎結(jié)構(gòu)及注塑形式有關(guān)。橡膠凸模21與凸模8的連接方法有2種，一種是用機(jī)械方法固緊，另一種是直接將模塊和有關(guān)零件澆注成一個(gè)整體。（3）凹模設(shè)計(jì)凹模的結(jié)構(gòu)形式分整體式和分瓣式兩大類，結(jié)構(gòu)形式的選擇由零件形狀

23、確定。分瓣式凹模分模面必須根據(jù)零件的形狀合理選擇，在確 保能順利取出零件的前提下，分瓣塊數(shù)應(yīng)盡量少，凹模瓣在閉合狀態(tài)下，分模面應(yīng)緊密貼合，內(nèi)腔圓滑連接成一個(gè)完整的封閉型腔。本制件為凸肚形回轉(zhuǎn)體，故確定凹模為分瓣式結(jié)構(gòu), 凹模分2塊，分模面取在軸截面上。分瓣凹模塊15用模套24固緊，分瓣模塊與模套之間選用圓錐面配合，錐角為 6為了防止分瓣模塊上下錯(cuò)位，模塊之間設(shè)計(jì)了定位銷12，定位銷一端與一個(gè)模塊緊配合，另一端頭部呈圓錐形或拋物線形, 在分瓣凹模閉合或開模時(shí)確保定位銷能順利進(jìn)入或退出另一模塊。為了便于取出制件，在凹模分 型面上設(shè)計(jì)了分模槽口，在模套上安裝了自動(dòng)分模 裝置, 其結(jié)構(gòu)如圖 4 中件1

24、1所示。凹模型腔的尺寸 和形狀應(yīng)根據(jù)制件尺寸和形狀確定，對(duì)彈性很大的金屬板材 ( 如鈦合金) ，應(yīng)考慮回彈量。凹模高度應(yīng) 高于凸模在預(yù)緊狀態(tài)下的高度, 保證橡膠凸模始終 在閉合的型腔內(nèi)工作, 否則不僅影響脹形壓力，而且還會(huì)損壞凸模。脹形制件的表面質(zhì)量與凹模型腔的表面質(zhì)量有直接關(guān)系，因此凹模型腔連接必須圓滑，材料選用球墨鑄鐵，表面粗糙度值Ra應(yīng)在0.8 m以下。模套材料選45鋼, 模套與凹模的配合表面均應(yīng)具有一定的耐磨性7。2拉伸模具設(shè)計(jì)案例拉伸模是有色金屬行業(yè)和黑色金屬行業(yè)生產(chǎn)線材、棒材、型材、管材制品的重要工具，它是實(shí)現(xiàn)正常的連續(xù)拉伸、保證拉伸制品質(zhì)量的關(guān)鍵。在相同材質(zhì)條件下采用不同的孔型設(shè)

25、計(jì)，拉伸模產(chǎn)品使用壽命相差甚遠(yuǎn)8此，改進(jìn)孔型設(shè)計(jì)是提高模具使用壽命的一條重要途徑。國(guó)內(nèi)過去普遍采用前蘇聯(lián)上世紀(jì)50年代使用的R型系列來(lái)制訂拉絲模制作規(guī)范。這種孔型是在當(dāng)時(shí)“圓滑過渡”的理論指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出來(lái)的，其孔型結(jié)構(gòu)按工作性質(zhì)可分為“入口區(qū)、潤(rùn)滑區(qū)、工作區(qū)、定徑區(qū)、出口區(qū)”五個(gè)部分，各部交界處要求“倒棱”，圓滑過渡，把整個(gè)孔型研磨成一個(gè)很大的、具有不同曲率的弧面。這種孔型的模子在當(dāng)時(shí)的拉拔速度條件下，還是可以適用的。上世紀(jì)70年代末至80年代初，隨著拉線速度的提高，拉線模的使用壽命就成了突出問題。適應(yīng)高速拉線的要求，T.Maxwall和E.G.Kennth提出了“線型”理論。該理論著重考慮了拉

26、拔過程中的潤(rùn)滑作用和磨損因素，改進(jìn)后的直線型拉線?？仔蛻?yīng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）縱剖面線都必須是平直的。直的工作錐面拉拔力最??；（2）必須明顯，各部位可以充分發(fā)揮各自的作用，避免了過渡角對(duì)定徑區(qū)實(shí)際長(zhǎng)度的減?。唬?）延長(zhǎng)入口區(qū)和工作區(qū)高度，使線材進(jìn)入模孔工作錐的中間段，利用入口錐角和工作錐角上半部分形成的楔形區(qū)，建立“楔形效應(yīng)”，在線材表面形成更致密牢固的潤(rùn)滑膜，減少磨損，于高速拉拔；(4)區(qū)必須平直且長(zhǎng)度合理。徑區(qū)過長(zhǎng)，線摩擦力增大，線材拉出?？缀笠滓鹂s徑或斷線；定徑區(qū)過短，難以獲得形狀穩(wěn)定、尺寸精確和表面質(zhì)量良好的線材，同時(shí)模孔還會(huì)很快磨損超差9采用直線型理論設(shè)計(jì)出的拉線模，實(shí)踐應(yīng)用，其

27、使用壽比R線模提高35倍以上。下面以擴(kuò)散器10為例進(jìn)行介紹。擴(kuò)散器殼(見圖5)是一種上圓下方的結(jié)構(gòu)制件，材料為08F，厚度1.5mm，拉伸成形后要求制件表面無(wú)變形、無(wú)起皺，上圓與下方的過渡圓弧面要圓滑無(wú)棱角。 圖5擴(kuò)散器殼9.2.1 工序方案確定成形工序如圖6所示。工序 1: 下料用剪床按 所需毛坯尺寸下料; 工序 2: 拉伸成形用拉伸成形模進(jìn)行拉伸成形; 工序 3: 沖孔、修邊用沖孔、切邊模進(jìn)行中心沖孔及外形切邊；工序 4：翻邊用翻邊模將中心沖孔進(jìn)行外翻邊。 圖6成形工序圖a料片 b拉伸成形 c沖孔修邊 d內(nèi)孔翻邊拉伸成形工藝分析該制件呈上圓下方形狀, 在拉伸過程中由于從頂部圓形過渡到下部方

28、形,凸緣周邊的尺寸不同、位置的不同、受力不同加之凸緣變形區(qū)域的材料受切向壓應(yīng)力的作用下,凸緣會(huì)失去穩(wěn)定而發(fā)生皺折,上部圓和下部方體也隨之變形、平面與過渡圓弧面的切線不圓滑等問題的出現(xiàn),因此該拉伸成形模具設(shè)計(jì)關(guān)鍵是壓邊方式、壓邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及壓邊力的計(jì)算。拉伸成形模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 壓邊圈導(dǎo)向精度及剛性分析常規(guī)壓邊圈設(shè)計(jì)是無(wú)導(dǎo)向裝置的,但該拉伸成形模具的凸模上端小下端大, 拉伸成形退料時(shí)壓邊圈行 程已超出凸模大端, 因此在拉伸過程中若無(wú)導(dǎo)向裝 置, 很容易出現(xiàn)壓邊圈與凸模大端啃切拉傷及緩沖桿拉傷; 拉伸的制件精度及質(zhì)量不穩(wěn)定等現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到擴(kuò)散器殼成形模的凸模形狀特點(diǎn),拉伸過程中的壓邊力也比較

29、大,因此在設(shè)計(jì)壓邊圈時(shí)增加導(dǎo)向套。保證模具在拉伸過程中壓邊圈與凹模同步平穩(wěn)運(yùn)行,并消除壓邊圈與凹模拉伸端面的相對(duì)側(cè)向力所造成拉伸制件的精度及質(zhì)量不穩(wěn)定因素(2)下置式壓緊裝置設(shè)計(jì)一般常規(guī)設(shè)計(jì)均是將壓緊裝置設(shè)計(jì)在壓邊圈與凸模固定板之間。上述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn): 壓緊裝置的高度需要150180mm，若將壓緊裝置設(shè)計(jì)在壓邊圈與凸模固定板之間，凸模及導(dǎo)向裝置(導(dǎo)柱、導(dǎo)套)也將要增加150180mm的高度。無(wú)形之中就大大增加凸模的制造難度，制造加工精度難以保證；并且降 低了導(dǎo)向裝置精度、剛性，增加裝配難度。鑒于上述設(shè)計(jì)方案的缺點(diǎn)，采用新設(shè)計(jì)思路將壓緊裝置設(shè)計(jì)在凸模固定板下端(見圖7所示)，緩沖桿將壓邊圈與緩

30、沖板連接成一體, 增加了緩沖板與壓邊圈上下運(yùn)行的平 穩(wěn)性。這種新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是: 由于降低了凸模高度，降低了導(dǎo)向裝置長(zhǎng)度，因此也就降低了凸模的制造難度; 提高了導(dǎo)向裝置精度、剛性及壓邊的穩(wěn)定性。 圖7 擴(kuò)散器殼成形模示意圖 （3）下置式壓緊裝置工作過程凹模板5下壓, 壓邊圈4帶動(dòng)緩沖桿3將壓力傳遞給緩沖板2對(duì)緩沖彈簧 1 進(jìn)行壓縮，使緩沖彈簧1產(chǎn)生強(qiáng)大的壓邊力。(4)壓邊力計(jì)算壓邊力 Q 計(jì)算公式( N)Q=Fq式中F在壓邊圈下毛坯投影面積, mm2q單位壓邊力, N/mm2Q=Fq=261122.6=67891( N)(5)壓邊緩沖彈簧設(shè)計(jì)通過計(jì)算得出總壓邊力 Q67891N。選擇12支工

31、作極限載荷 Flim ( N) 6031 壓縮彈簧均勻分布在壓邊圈周圍, 保證拉伸時(shí)的壓緊力的需求。彈簧壓緊力裝置的優(yōu)點(diǎn)是: 壓緊力穩(wěn)定、彈簧使用壽命長(zhǎng)壓縮彈簧的主要參數(shù)見表2所示。表 2 壓縮彈簧的主要參數(shù)彈 簧 材 質(zhì)60Si2Mn材料直徑 d( mm)12彈簧中徑( D2) ( mm)70節(jié)距 P( mm)工作極限載荷 Flim( N)6031最大心軸直徑 Dmax( mm)53最大導(dǎo)筒直徑 Dmax( mm)87單圈彈簧工作極限載荷下變形量本課題研究?jī)?nèi)容充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，扎扎實(shí)實(shí)，循序漸進(jìn)，在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成。1. 閱讀專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課有關(guān)教材，要求掌握本專業(yè)

32、工藝設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。2. 到有關(guān)工廠(23家)參觀、實(shí)習(xí)，深入現(xiàn)場(chǎng)收集現(xiàn)有沖壓工藝和模具的資料，了解與沖壓工藝相關(guān)的生產(chǎn)條件(如設(shè)備參數(shù)、布局、模具制造能力等)。完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告。3. 參與沖壓(往復(fù)沖裁或纖維方向沿厚向分布的金屬板沖壓成形性能)實(shí)驗(yàn)研究。4. 查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)沖壓文獻(xiàn)資料，特別是彎曲變形的針對(duì)性資料。要求查閱期刊文獻(xiàn)15篇以上(最好有近5年刊出的論文23篇或更多)，設(shè)計(jì)手冊(cè)/工具書5冊(cè)以上。并翻譯本專業(yè)外文資料，工作量不少于2500個(gè)漢字。重點(diǎn)閱讀劉海明碩士學(xué)位論文及相關(guān)論文。5. 在以上工作基礎(chǔ)上，針對(duì)課題提出研究方案，特別是厚向纖維鋁合金板彎曲研究。6. 利用現(xiàn)有模具，開展實(shí)驗(yàn)研究。并進(jìn)行對(duì)比方案。7. 利用有關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)值模擬研究，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。8. 撰寫畢業(yè)論文，要求條理清楚，論據(jù)可靠，計(jì)算準(zhǔn)確，既要有一般性論述，還要有一定的創(chuàng)新內(nèi)容。圖文并茂(用一些Pro/E圖更好)，篇幅爭(zhēng)取達(dá)到10千字。一律用計(jì)算機(jī)打印輸出（Word文檔），格式規(guī)范。本課題研究方案 本課題研究的是下彈簧座如圖8該沖壓件只要考慮拉伸、沖孔、脹形等工序。 圖8 下彈簧座根據(jù)制件形狀可以考慮以下方案方案1：拉伸脹形沖孔方案2：研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度：1、目標(biāo)：掌握中等復(fù)雜沖壓件工藝及模具的設(shè)