沖壓模具設(shè)計開題報告

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 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： 學(xué) 號： 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。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)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(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。我國沖壓模無論在數(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。我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國沖壓模自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(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：運用大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)課程知識、理論和畢業(yè)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決沖壓模具設(shè)計中的工藝分析、工藝方案論證、工藝計算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計等問題。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。通過所給產(chǎn)品進(jìn)行該產(chǎn)品模具設(shè)計，獲得根據(jù)所生產(chǎn)制品來設(shè)計出經(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)計思想和使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊、圖冊工具書進(jìn)行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)

4、處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。熟練掌握查閱手冊圖表資料文獻(xiàn)。充分利用與本沖壓設(shè)計有關(guān)的各種資料，做到科學(xué)合理地熟練運用。設(shè)計題目既滿足教學(xué)的前提，又滿足生產(chǎn)實際，科學(xué)研究和實驗室建設(shè)要求。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（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：手工機械自動無人。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、是機械化。如今的沖壓加工已有很大程度的自動化，并已開始向無人化水平發(fā)展。目前，國外沖壓生產(chǎn)的水平及發(fā)展趨勢如下：1沖壓生產(chǎn)發(fā)展特點自動化 = 1 * alphabetic a.單機自動 比如日本AIDA公司的高速沖床，每分鐘可以進(jìn)行一千多次的沖裁。b.多機聯(lián)合生產(chǎn)線 比如生產(chǎn)汽車門板零件，由5臺大噸位沖床組合，從板料自動送進(jìn)到各道工序的加工到最后產(chǎn)品檢驗，全由計算機控制。c.沖壓自動線 不僅有小型薄帶料零件的沖壓自動線，而且有大型厚板料零件的沖壓自動線。有的工廠安裝厚板零件自動沖壓生產(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，可以直列式放置10副模具，并改機械傳動為液壓驅(qū)動的帶料連續(xù)沖壓設(shè)備，就是一個典型的例子。（2） 無人化a.沖壓柔性加工系統(tǒng) 美國、德國、英國、日本等發(fā)達(dá)國家均有這種系統(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)備實行自動協(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)前期才會開始普遍起來。（3） 精密化 精密化是針對沖壓產(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，僅從上面三個直徑為

7、小孔的孔徑、孔的不圓度、孔間距精度均小于來看，足見其精度要求之高，日立公司用14道沖壓工序、22個工步的級進(jìn)模加工出來。顯然該產(chǎn)品的精度是由模具的精度來保證的。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個方面：現(xiàn)代模具設(shè)計制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強調(diào)信息的集成，更應(yīng)強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。在開發(fā)模具制造系統(tǒng)時強調(diào)“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作機制集成及人員集成，這更適合未來制造系統(tǒng)的需求。應(yīng)用人工智能技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)的智能化，實現(xiàn)生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實現(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現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議，信息通訊接口系統(tǒng)操作控制策略等，是實現(xiàn)跨國模具的成功例子。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為我國模具企業(yè)實現(xiàn)敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。未來產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計不僅用到機械科學(xué)的理論知識，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，以求模具產(chǎn)品動態(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UR是人造的計算機環(huán)境，人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺，并強調(diào)人的介入與操作。這項技術(shù)在21世紀(jì)整個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、實現(xiàn)基于制造仿真的設(shè)計與制造、實現(xiàn)集成人的設(shè)計等。美國已于1999年借助此項技術(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)來存儲、表達(dá)處理多種信息，融文學(xué)、語言、圖象于一體，給人一種真實感。常規(guī)的模具設(shè)計常以產(chǎn)品的已有設(shè)計信息

10、為依據(jù)，這些設(shè)計信息通過工程圖或者一些模型來表達(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)品并非來自設(shè)計概念，而是起源于另一些產(chǎn)品或?qū)嵨?。如果想要在只有產(chǎn)品原型或者實物模型而無產(chǎn)品圖樣的條件下，進(jìn)行模具的設(shè)計和制造以便制造出產(chǎn)品；那么首先要對實物進(jìn)行測量，然后利用測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造，這個過程就是反求工程。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，實物CAD模型的修改，零件的重新設(shè)計、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)。這項技術(shù)與零件的幾何復(fù)雜程度無關(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)制造的費時和耗成本，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。并且強調(diào)質(zhì)量控制活動應(yīng)包括從市場調(diào)研、產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)、制造、檢測到售后服務(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)品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計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，也是目前國際、國內(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)先地制造商用來從事概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、詳細(xì)的機械設(shè)計以及工程仿真和數(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算機輔助設(shè)計模塊、板金設(shè)計加工模

13、塊，模具設(shè)計加工模塊、管路設(shè)計布局模塊等。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，給使用和維修帶來不便。利用聚氨酯橡膠壓縮變形時作用在坯料上的力，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)簡單，同時也給使用和維修帶來方便。6介紹橡膠脹形模的設(shè)計方法。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，壓力機對凸模施加壓力后，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算根據(jù)圖3所給尺寸,對落料、拉伸工序的工藝參數(shù)進(jìn)行分析和計算,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）脹形變形程度的計算脹形變形的特點是材料受切向拉伸，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) 計算 K8( 極限 脹 形系 數(shù)) 。計算結(jié)果表明, 材料性能滿足工藝過程變形程 度的要求。（3）脹形所需壓力計算聚氨酯橡膠彈性脹形所需單位壓力 q 的計算 公式為: q = 1. 15 2 t

17、b / d m ax 式中 t 毛坯厚度, mm b 毛坯材料強度極限, M Pa d m ax 制件最大直徑, mm經(jīng)計算, 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。（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)實踐中，常根據(jù)經(jīng)驗選定。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)計模具設(shè)計包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和模具零件設(shè)計,模具零件設(shè)計主要包括凸模、凹模、模套、橡膠凸模等零件的設(shè)計，這里主要介紹聚氨酯橡膠凸模和分瓣剛性凹模的設(shè)計。彈性凸模設(shè)計主要有形狀、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)壓力機處于提升狀態(tài)時，將毛坯放置在分瓣鑲拼式剛性凹模中定位?；瑝K下行，帶動上模運動，橡膠凸模進(jìn)入毛坯中?；瑝K 繼續(xù)下行，橡膠凸模承受壓力機垂直壓力的作用，開始變形，逐漸貼緊毛坯, 產(chǎn)生垂直于毛坯的初始壓力。當(dāng)壓力繼續(xù)增加超過毛坯材料的變形抗力時，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)形等簡單的幾何形狀，也可以由幾 個簡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, 確定補償體 積減小所需的彈性模塊高度 h 2 ；因為在脹形過程中，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)驗值為 30 50mm, 經(jīng)計算確定凸模高度為 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)零件澆注成一個整體。（3）凹模設(shè)計凹模的結(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位，模塊之間設(shè)計了定位銷12，定位銷一端與一個模塊緊配合，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)計了分模槽口，在模套上安裝了自動分模 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，拉伸模產(chǎn)品使用壽命相差甚遠(yuǎn)8此，改進(jìn)孔型設(shè)計是提高模具使用壽命的一條重要途徑。國內(nèi)過去普遍采用前蘇聯(lián)上世紀(jì)50年代使用的R型系列來制訂拉絲模制作規(guī)范。這種孔型是在當(dāng)時“圓滑過渡”的理論指導(dǎo)下設(shè)計出來的，其孔型結(jié)構(gòu)按工作性質(zhì)可分為“入口區(qū)、潤滑區(qū)、工作區(qū)、定徑區(qū)、出口區(qū)”五個部分，各部交界處要求“倒棱”，圓滑過渡，把整個孔型研磨成一個很大的、具有不同曲率的弧面。這種孔型的模子在當(dāng)時的拉拔速度條件下，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)具有以下幾個特點：（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，避免了過渡角對定徑區(qū)實際長度的減?。唬?）延長入口區(qū)和工作區(qū)高度，使線材進(jìn)入?？坠ぷ麇F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滑膜，減少磨損，于高速拉拔；(4)區(qū)必須平直且長度合理。徑區(qū)過長，線摩擦力增大，線材拉出模孔后易引起縮徑或斷線；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?？走€會很快磨損超差9采用直線型理論設(shè)計出的拉線模，實踐應(yīng)用，其

27、使用壽比R線模提高35倍以上。下面以擴散器10為例進(jìn)行介紹。擴散器殼(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變形、無起皺，上圓與下方的過渡圓弧面要圓滑無棱角。 圖5擴散器殼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)計關(guān)鍵是壓邊方式、壓邊結(jié)構(gòu)設(shè)計及壓邊力的計算。拉伸成形模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 壓邊圈導(dǎo)向精度及剛性分析常規(guī)壓邊圈設(shè)計是無導(dǎo)向裝置的,但該拉伸成形模具的凸模上端小下端大, 拉伸成形退料時壓邊圈行 程已超出凸模大端, 因此在拉伸過程中若無導(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)計時考慮到擴散器殼成形模的凸模形狀特點,拉伸過程中的壓邊力也比較

29、大,因此在設(shè)計壓邊圈時增加導(dǎo)向套。保證模具在拉伸過程中壓邊圈與凹模同步平穩(wěn)運行,并消除壓邊圈與凹模拉伸端面的相對側(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)計一般常規(guī)設(shè)計均是將壓緊裝置設(shè)計在壓邊圈與凸模固定板之間。上述設(shè)計結(jié)構(gòu)的缺點: 壓緊裝置的高度需要150180mm，若將壓緊裝置設(shè)計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)計方案的缺點，采用新設(shè)計思路將壓緊裝置設(shè)計在凸模固定板下端(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行的平 穩(wěn)性。這種新設(shè)計結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是: 由于降低了凸模高度，降低了導(dǎo)向裝置長度，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帶動緩沖桿3將壓力傳遞給緩沖板2對緩沖彈簧 1 進(jìn)行壓縮，使緩沖彈簧1產(chǎn)生強大的壓邊力。(4)壓邊力計算壓邊力 Q 計算公式( 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)計通過計算得出總壓邊力 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, 保證拉伸時的壓緊力的需求。彈簧壓緊力裝置的優(yōu)點是: 壓緊力穩(wěn)定、彈簧使用壽命長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內(nèi)容充分發(fā)揮主觀能動性，靈活運用所學(xué)知識，扎扎實實，循序漸進(jìn)，在教師指導(dǎo)下，獨立完成。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)計的基本知識。2. 到有關(guān)工廠(23家)參觀、實習(xí)，深入現(xiàn)場收集現(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)實習(xí)報告。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)實驗研究。4. 查閱國內(nèi)外有關(guān)沖壓文獻(xiàn)資料，特別是彎曲變形的針對性資料。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)計手冊/工具書5冊以上。并翻譯本專業(yè)外文資料，工作量不少于2500個漢字。重點閱讀劉海明碩士學(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，開展實驗研究。并進(jìn)行對比方案。7. 利用有關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)值模擬研究，優(yōu)化設(shè)計方案。8. 撰寫畢業(yè)論文，要求條理清楚，論據(jù)可靠，計算準(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)，篇幅爭取達(dá)到10千字。一律用計算機打印輸出（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)