冲压模具设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告

题 目： 上弹簧座

学 科 部： 理工学科部
专 业： 材料成型及控制工程
班 级：
学 号：
姓 名：
指导教师：
填表日期： 2012 年 2 月 20 日

一、 选题的依据及意义
选题依据：冲压--是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。我国冲压模无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地。
选题意义：运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决冲压模具设计中的工艺分析、工艺方案论证、工艺计算、模具结构设计和零件设计等问题。提高结构设计的能力。通过所给产品进行该产品模具设计，获得根据所生产制品来设计出经济高效、省力合理且能保证加工质量的模具的能力。、培养正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。熟练掌握查阅手册图表资料文献。充分利用与本冲压设计有关的各种资料，做到科学合理地熟练运用。设计题目既满足教学的前提，又满足生产实际，科学研究和实验室建设要求。
二、 国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：

冲压加工是金属塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也时常称为板料冲压。由于这种方法多在常温下进行，所以也叫做冷冲压。虽然上述两种叫法都不能十分确切地把冲压加工的内容充分地表达清楚，但在机械工程领域里已经得到广泛应用[1]
冲压技术已经有一百多年的历史，其生产的作业形式及发展过程可以概括为：手工——机械——自动——无人。古代的冲压加工是依靠手工制作，现代冲压加工的标志是机械化。如今的冲压加工已有很大程度的自动化，并已开始向无人化水平发展。目前，国外冲压生产的水平及发展趋势如下：
1．冲压生产发展特点
（1） 自动化
a.单机自动 比如日本AIDA公司的高速冲床，每分钟可以进行一千多次的冲裁。
b.多机联合生产线 比如生产汽车门板零件，由5台大吨位冲床组合，从板料自动送进到各道工序的加工到最后产品检验，全由计算机控制。
c.冲压自动线 不仅有小型薄带料零件的冲压自动线，而且有大型厚板料零件的冲压自动线。有的工厂安装厚板零件自动冲压生产线，板料从开卷、反垂、送进、冲压到卷走废料、取出工件全部自动化。
d.小型冲压系统 冲压设备不断推陈出新，比如日本推出的第三次冲床革命的新产品MP210压力机，可以直列式放置10副模具，并改机械传动为液压驱动的带料连续冲压设备，就是一个典型的例子。
（2） 无人化
a.冲压柔性加工系统 美国、德国、英国、日本等发达国家均有这种系统。比如，日本 TOYOTA公司的柔性加工系统是通过数控使一组冲压设备实行自动协调加工。
b.冲压加工中心 日本的AIDA公司很早就开始了冲压加工中心的研制。不过，对其研制进展缓慢，说明难度较大，所需人力，才力投资很大，可能要道1世纪前期才会开始普遍起来。
（3） 精密化
精密化是针对冲压产品特别是小型零件精密化要求而发展的相应生产技术。例如彩色显像管电子枪用膜片零件，仅从上面三个直径为0.57mm小孔的孔径、孔的不圆度、孔间距精度均小于±0.10mm来看，足见其精度要求之高，日立公司用14道冲压工序、22个工步的级进模加工出来。显然该产品的精度是由模具的精度来保证的。
2．开发和发展冲压新理论、新工艺
冲压技术从一种加工方法经历 一百多年的发展，成了一门应用技术科学，虽然其理论指导比较系统，但是仍未达到十分完善的地步，况且所有的基础科学和应用科学还都将不断发展[2]
冲压技术的新发展对模具制造行业也将有新的要求，而21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追求的目标是提高模具质量及生产效率、缩短设计及制造周期、降低生产成本、最大限度地土高模具制造行业的应变能力，满足用户需求。具体表现在以下8个方面：
1.集成化技术
现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应强调技术、人和管理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需求。
2.智能化技术
应用人工智能技术实现产品生命周期各环节的智能化，实现生产过程各个环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。
3.网络技术的应用
网络技术包括硬件和软件的集成实现。各种通讯协议及制造自动化协议，信息通讯接口系统操作控制策略等，是实现跨国模具的成功例子。网络技术的应用为我国模具企业实现敏捷制造和动态联盟奠定了技术基础。
4.多学科多功能综合产品设计技术
未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论知识，还用到电磁学、光学、控制理论等。甚至需考虑到经济、心理、环境、卫生及社会等各方面的因素。产品的开发要进行多目标、全性能的优化设计，以求模具产品动态特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。
5.虚拟现实与多媒体技术的应用
虚拟现实UR是人造的计算机环境，人处在这种环境中有身临其境的感觉，并强调人的介入与操作。这项技术在21世纪整个制造中都将有广泛的应用，可以用于培训、制造系统仿真、实现基于制造仿真的设计与制造、实现集成人的设计等。美国已于1999年借助此项技术成功修复太空望远镜。而多媒体技术主要是采用多种介质来存储、表达处理多种信息，融文学、语言、图象于一体，给人一种真实感。
6.反求技术的应用
常规的模具设计常以产品的已有设计信息为依据，这些设计信息通过工程图或者一些模型来表达，然后制定出加工工艺规划，最终通过模具和设备制造出产品。但是在许多情况下，一些产品并非来自设计概念，而是起源于另一些产品或实物。如果想要在只有产品原型或者实物模型而无产品图样的条件下，进行模具的设计和制造以便制造出产品；那么首先要对实物进行测量，然后利用测量数据进行实物的CAD几何模型的重新构造，这个过程就是反求工程。一旦建立了CAD几何模型，就可以依据这种数字化的几何模型进行后续的许多操作。例如，实物CAD模型的修改，零件的重新设计、有限元分析、误差分析、数控加工指令生成及模具的设计和制造等。
7.快速成型制造技术
快速成型制造技术RPM的基本原理是层制造原理，它是一种能够迅速制造出产品原型的新技术。这项技术与零件的几何复杂程度无关，具有复杂曲面形状的产品制造更能显示其优越性。这种技术不仅能够迅速制造出产品原型，还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具；从而避免了传统制造的费时和耗成本，因而它在模具制造中发挥着重要作用。
8.全面质量管理技术
全面质量管理技术的核心思想是：企业的一切活动都围绕着质量进行。不仅要求质量管理部门进行质量管理，还要求从企业最高决策者到一般员工均应参加到质量管理过程中。并且强调质量控制活动应包括从市场调研、产品规划、产品开发、制造、检测到售后服务等产品生命周期[3]
而随着工业技术和科学技术的发展，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计与制造方法已不能适应工业产品快速更新换代和提高质量的要求，因此，发达国家从20世纪50年代就开始了模具CAD/CAM的技术研究。而且，CAD/CAM技术最早在冷冲模的设计中应用[4] UG是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CAD/CAM/CAE高端软件，也是目前国际、国内应用最为广泛的大型CAD/CAM/CAE集成化软件之一。作为一个集成的全面产品工程解决方案，UG软件家族使得用户能够数字化地创建和获取三维产品定义。UG软件被当今许多世界领先地制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化制造等领域 。UG除了具有通用模块之外，还提供各种专用模块如计算机辅助设计模块、板金设计加工模块，模具设计加工模块、管路设计布局模块等。它的领先技术始终位于先进制造技术领域的前沿，反映了当前领域发展的最新成果[5]
9.冲压设计案例
9.1橡胶胀形模具，
胀形工艺常采用钢模胀形、橡皮胀形和液压胀形等。若采用钢模胀形会使凸模的分瓣数增多，制件外观质量难以保证，并且模具结构复杂，给使用和维修带来不便。利用聚氨酯橡胶压缩变形时作用在坯料上的力，使节板料产生分离或塑形变形而获得合格的零件。采用橡胶皮胀形既然保证制件的形状和表面质量要求，又使模具结构简单，同时也给使用和维修带来方便。[6]介绍橡胶胀形模的设计方法。
9.1.1工艺分析
小煮锅制件材料为不锈钢(1Cr18Ni9),厚度1.5m m，图1为小煮锅立体示意图,图2为锅盖零件图，图 3 为锅体零件图。锅体的直立部分为球体的一部分,下部与锅底通过圆弧光滑过渡。制件尺寸精度要求不高，但要求外观形状美观漂亮(锅体 与同样需胀形的锅盖组合在一起, 酷似一个苹果的形状)。锅体与锅盖均需经落料、拉伸、胀形、切边、局部成形、冲孔 (或钻孔)等多道工序才能完成。锅盖2孔用于排气,方孔用于安装手提。锅体上2孔用于安装手柄，局部成形部分( 图 3 及其 B 向视 图所示)用于锅内液体的倒出，本文仅讨论锅体多道工序中的胀形工序。

图1 小煮锅立体示意 图2 锅盖零件图

图3 锅体零件图

锅体中部凸出，口部尺寸较小，如果采用刚模胀形,凸模需要分块制造, 若分块数较少，制件轮廓会出现直面，胀形精度较差，得不到精度较高的旋转体 制件。若凸模分块数增加，虽可提高胀形精度，但模具制造困难，使用维修不便如果采用弹性凸模、刚 性凹模胀形，压力机对凸模施加压力后，凸模变形压 迫毛坯，则使毛坯产生变形并紧贴在刚性凹模上，从而得到所需的制件形状。弹性凸模变形均匀，传力可靠,故易保证制件的几何形状,所以小煮锅胀形模采用橡胶凸模、刚性凹模。凸模材料选用聚氨酯橡胶，凹模材料选用球墨铸铁。
9.1.2工艺参数的确定
（1）胀形前毛坯直径及高度计算
根据图3所给尺寸,对落料、拉伸工序的工艺参数进行分析和计算,确定胀形前毛坯形状为桶形,外径15 9+ 0.4mm,高度为 11 0mm 。计算毛坯高度的公式为:
L 0 = L + ( 0. 3~ 0. 4)+ B

式中 L 0 毛坯高度, mm
L 工件高度或母线长度, m m
材料圆周方向的最大延伸率
B 切边余量，一般取 5~ 15mm

（2）胀形变形程度的计算
胀形变形的特点是材料受切向拉伸，其变形程度受材料的极限延伸率限制, 常以胀形系数 K 表示 胀形变形程度:
K = d m ax / d 0
式中 d m ax 胀形后最大直径, mm
d 0 胀形前毛坯的直径, mm
K 胀形系数
经 计算 K 1.2< [ K ] = 1.28( 极限 胀 形系 数) 。计算结果表明, 材料性能满足工艺过程变形程 度的要求。
（3）胀形所需压力计算
聚氨酯橡胶弹性胀形所需单位压力 q 的计算
公式为:
q = 1. 15 2 t b / d m ax
式中 t 毛坯厚度, mm
b 毛坯材料强度极限, M Pa
d m ax 制件最大直径, mm
经计算, 胀形所需单位压力 q 约为 12.5M P a。单位压力确定后, 根据公式 P = K qF 确定设备 压力, 其中p为设备压力, q为胀形所需单位压力，F 为聚氨酯橡胶模最大水平投影面积,K为安全系
数, 通常 K取1.2。
经计算, 所需设备压力P约为410kN ,考虑毛坯高度、送件和取件的方便性等因素，选取公称压力630kN 、滑块行程为270mm 的双盘摩擦压力机。
（4）聚氨酯橡胶凸模压缩量及硬度的选择
橡胶胀形模的压缩量和硬度对零件的胀形精度影响很大，最小压缩量一般在10%以上才能确保零件在开始胀形时具有所需的预压力，但是压缩量最 大不能超过35%，否则橡胶模很快就会损坏。
橡胶凸模的硬度可以根据其尺寸、压缩量以及 所承受的载荷选择，在生产实践中，常根据经验选定。表1给出了橡胶模成形不锈钢、耐热合金和钛合 金零件的硬度选择。

工艺方法
胀形件
复杂胀形件
波纹套
波纹垫
冲裁件
硬度( 邵氏A )
70~ 75
70~ 75
90~ 95
80~ 90
85~ 95
表 1 橡胶模硬度选择
9.1.3模具设计
模具设计包括模具结构设计和模具零件设计, 模具零件设计主要包括凸模、凹模、模套、橡胶凸模等零件的设计，这里主要介绍聚氨酯橡胶凸模和分瓣刚性凹模的设计。弹性凸模设计主要有形状、尺寸的确定及聚氨酯橡胶硬度的选择等。分瓣刚性凹模设计包括结构形式、形状、尺寸、精度确定及材料选择等。
（1）模具结构及工作过程
模具结构如图4所示。当压力机处于提升状态时，将毛坯放置在分瓣镶拼式刚性凹模中定位。滑块下行，带动上模运动，橡胶凸模进入毛坯中。滑块 继续下行，橡胶凸模承受压力机垂直压力的作用，开始变形，逐渐贴紧毛坯, 产生垂直于毛坯的初始压力。当压力继续增加超过毛坯材料的变形抗力时，毛坯就与橡胶凸模一起改变形状向凹模型腔贴靠完成胀形。胀形结束后, 压力机回程，顶件器( 顶杆 17、19) 将分瓣凹模15沿模套24向上顶出，在分模装置11 的作用下凹模被分开，取出工件。拼合凹模并放入模套，即可开始下一工件的加工。
（2）凸模设计
聚氨酯橡胶凸模的形状与尺寸取决于制件的形状、尺寸和模具的结构，不仅要保证凸模在成形过程中能顺利进入毛坯，还要有利于压力的合理分布, 使制件各个部位均能贴紧凹模型腔, 在解除压力后还 应与制件有一定的间隙, 以保证制件顺利脱模。根据胀形件形状的不同, 橡胶凸模的形状常取为柱 形、锥形和圆环形等简单的几何形状，也可以由几 个简单形状组合成所需形状。本模具凸模形状为空心圆柱体 ( 空心形状为圆柱形, 用于凸模的固定)，内外径尺寸分别为17mm、141mm.
形状和径向尺寸确定以后，就可以确定高度尺寸。高度尺寸 h 由 3 部分组成，这 3 部分的确定原则是：根据弹性凸模压缩后体积不变, 并且与制 件体积相同的假设，确定橡胶模块 ( 相当于制件体 积大小) 的基本高度 h 1；根据弹性体压缩后不仅改变形状，还发生体积变形这一事实, 确定补偿体 积减小所需的弹性模块高度 h 2 ；因为在胀形过程中，沿凸模高度方向上产生的胀形压力不同, 为了提高制件精度, 使橡胶凸模在胀形过程中产生的最 、大变形力得到充分利用，需要增加弹性模块高度 h 3 。后两者之和的经验值为 30~ 50mm, 经计算确定凸模高度为 165mm。

图 4    模具结构
1、7、14.螺钉  2.拉杆  3.模柄  4.螺母 5、23.销钉  6.垫板  8.凸模  9.上模座 10. 导柱  11、25.自动分模装置  12.定位 销  13.下模座 15.分瓣凹模  16.顶板
17、19.顶杆  18.螺栓  20.压板  21.橡胶凸模  22.制件  24.模套  26.导套

橡胶凸模的硬度对胀形工艺影响很大，可以根据零件的形状、尺寸以及材料状态合理选取。本模具选择的聚氨酯橡胶硬度为邵氏70A 。
聚氨酯橡胶凸模的制造可用浇注型胎的方法，也可用现有的聚氨酯橡胶板材加工。如果选用浇注型胎的方法制造凸模，要考虑聚氨酯橡胶在注塑过程中的收缩量，收缩量的大小与橡胶材料的性能、浇注型胎结构及注塑形式有关。橡胶凸模21与凸模8的连接方法有2种，一种是用机械方法固紧，另一种是直接将模块和有关零件浇注成一个整体。
（3）凹模设计
凹模的结构形式分整体式和分瓣式两大类，结构形式的选择由零件形状确定。分瓣式凹模分模面必须根据零件的形状合理选择，在确 保能顺利取出零件的前提下，分瓣块数应尽量少，凹模瓣在闭合状态下，分模面应紧密贴合，内腔圆滑连接成一个完整的封闭型腔。本制件为凸肚形回转体，故确定凹模为分瓣式结构, 凹模分2块，分模面取在轴截面上。分瓣凹模块15用模套24固紧，分瓣模块与模套之间选用圆锥面配合，锥角为 6为了防止分瓣模块上下错位，模块之间设计了定位销12，定位销一端与一个模块紧配合，另一端头部呈圆锥形或抛物线
形, 在分瓣凹模闭合或开模时确保定位销能顺利进入或退出另一模块。为了便于取出制件，在凹模分 型面上设计了分模槽口，在模套上安装了自动分模 装置, 其结构如图 4 中件11所示。凹模型腔的尺寸 和形状应根据制件尺寸和形状确定，对弹性很大的金属板材 ( 如钛合金) ，应考虑回弹量。凹模高度应 高于凸模在预紧状态下的高度, 保证橡胶凸模始终 在闭合的型腔内工作, 否则不仅影响胀形压力，而且还会损坏凸模。
胀形制件的表面质量与凹模型腔的表面质量有直接关系，因此凹模型腔连接必须圆滑，材料选用球墨铸铁，表面粗糙度值Ra应在0.8 m以下。模套材料选45钢, 模套与凹模的配合表面均应具有一定的耐磨性[7]。
2拉伸模具设计案例
拉伸模是有色金属行业和黑色金属行业生产线材、棒材、型材、管材制品的重要工具，它是实现正常的连续拉伸、保证拉伸制品质量的关键。在相同材质条件下采用不同的孔型设计，拉伸模产品使用寿命相差甚远[8]此，改进孔型设计是提高模具使用寿命的一条重要途径。国内过去普遍采用前苏联上世纪50年代使用的R型系列来制订拉丝模制作规范。 这种孔型是在当时“圆滑过渡”的理论指导下设计出来的，其孔型结构按工作性质可分为“入口区、润滑区、工作区、定径区、出口区”五个部分，各部交界处要求“倒棱”，圆滑过渡，把整个孔型研磨成一个很大的、具有不同曲率的弧面。这种孔型的模子在当时的拉拔速度条件下，还是可以适用的。上世纪70年代末至80年代初，随着拉线速度的提高，拉线模的使用寿命就成了突出问题。适应高速拉线的要求，T.Maxwall 和 E.G.Kennth 提出了“线型”理论。 该理论着重考虑了拉拔过程中的润滑作用和磨损因素，改进后的直线型拉线模孔型应 具有以下几个特点：
（1）纵剖面线都必须是平直的。直的工作锥面拉拔力最小；
（2）必须明显，各部 位可以充分发挥各自的作用，避免了过渡角对定径区实际长度的减小；
（3）延长入口区和工作区高度，使线材进入模孔工作锥的中间段，利用入口锥角和工作锥角上半部分形成的楔形区，建立“楔形效应”，在线材表面形成 更致密牢固的润滑膜，减少磨损，于高速拉拔；
(4)区必须平直且长度合理。径区过长，线摩擦力增大， 线材拉出模孔后易引起缩径或断 线；定径区过短，难以获得形状稳定、尺寸精确和表 面质量良好的线材，同时模孔还会很快磨损超差[9] 采用直线型理论设计出的拉线模，实践应用，其使用寿比R线模提高 3～5 倍以上。下面以扩散器[10]为例进行介绍。
扩散器壳(见图5)是一种上圆下方的结构制件，材料为08F，厚度1.5mm，拉伸成形后要求制件表面无变形、无起皱，上圆与下方的过渡圆弧面要圆滑无棱角。

图5扩散器壳
9.2.1 工序方案确定
成形工序如图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——用拉伸成形模进行拉伸成形; 工序 3: 冲孔、修边——用冲孔、切边模进行中心冲孔及外形切边；工序 4：翻边——用翻边模将中心冲孔进行外翻边。

图6成形工序图
a——料片 b——拉伸成形 c——冲孔修边 d——内孔翻边
9.2.2拉伸成形工艺分析
该制件呈上圆下方形状, 在拉伸过程中由于从顶部圆形过渡到下部方形,凸缘周边的尺寸不同、位置的不同、受力不同加之凸缘变形区域的材料受切向压应力的作用下,凸缘会失去稳定而发生皱折,上部圆和下部方体也随之变形、平面与过渡圆弧面的切线不圆滑等问题的出现,因此该拉伸成形模具设计关键是压边方式、压边结构设计及压边力的计算。
9.2.3拉伸成形模具结构设计
(1) 压边圈导向精度及刚性分析
常规压边圈设计是无导向装置的,但该拉伸成形模具的凸模上端小下端大, 拉伸成形退料时压边圈行 程已超出凸模大端, 因此在拉伸过程中若无导向装 置, 很容易出现压边圈与凸模大端啃切拉伤及缓冲杆拉伤; 拉伸的制件精度及质量不稳定等现象。在设计时考虑到扩散器壳成形模的凸模形状特点,拉伸过程中的压边力也比较大,因此在设计压边圈时增加导向套。保证模具在拉伸过程中压边圈与凹模同步平稳运行,并消除压边圈与凹模拉伸端面的相对侧向力所造成拉伸制件的精度及质量不稳定因素
(2)下置式压紧装置设计
一般常规设计均是将压紧装置设计在压边圈与凸模固定板之间。上述设计结构的缺点: ①压紧装置的高度需要150~180mm，若将压紧装置设计在压边圈与凸模固定板之间，凸模及导向装置(导柱、导套)也将要增加150~180mm的高度。无形之中就大大增加凸模的制造难度，制造加工精度难以保证；②并且降 低了导向装置精度、刚性，增加装配难度。鉴于上述设计方案的缺点，采用新设计思路将压紧装置设计在凸模固定板下端(见图7所示)，缓冲杆将压边圈与缓冲板连接成一体, 增加了缓冲板与压边圈上下运行的平 稳性。这种新设计结构的优点是: ①由于降低了凸模高度，降低了导向装置长度，因此也就降低了凸模的制造难度; ②提高了导向装置精度、刚性及压边的稳定性。

图7 扩散器壳成形模示意图

1.缓冲弹簧 2.缓冲板 3.缓冲杆 4.压边圈 5.凹模 6.凸模
7.导柱 8.导套 9.凸模固定板 10.底板 11.垫块
（3）下置式压紧装置工作过程
凹模板5下压, 压边圈4带动缓冲杆3将压力传递给缓冲板2对缓冲弹簧 1 进行压缩，使缓冲弹簧1产生强大的压边力。
(4)压边力计算
压边力 Q 计算公式( N)
Q=Fq
式中 F——在压边圈下毛坯投影面积, mm2
q——单位压边力, N/mm2
Q=Fq=26112×2.6=67891( N)
(5)压边缓冲弹簧设计
通过计算得出总压边力 Q≈67891N。选择12支工作极限载荷 Flim ( N) 6031 压缩弹簧均匀分布在压边圈周围, 保证拉伸时的压紧力的需求。弹簧压紧力装置的优点是: 压紧力稳定、弹簧使用寿命长
压缩弹簧的主要参数见表2所示。
表 2 压缩弹簧的主要参数
弹 簧 材 质
60Si2Mn
材料直径 d( mm)
12
弹簧中径( D2) ( mm)
70
节距 P( mm)
23.4
工作极限载荷 Flim( N)
6031
最大心轴直径 Dmax( mm)
53
最大导筒直径 Dmax( mm)
87
单圈弹簧工作极限载荷下变形量
10.18

三、 本课题研究内容
充分发挥主观能动性，灵活运用所学知识，扎扎实实，循序渐进，在教师指导下，独立完成。
1. 阅读专业基础课和专业课有关教材，要求掌握本专业工艺设计的基本知识。
2. 到有关工厂(2~3家)参观、实习，深入现场收集现有冲压工艺和模具的资料，了解与冲压工艺相关的生产条件(如设备参数、布局、模具制造能力等)。完成毕业实习报告。
3. 参与冲压(往复冲裁或纤维方向沿厚向分布的金属板冲压成形性能)实验研究。
4. 查阅国内外有关冲压文献资料，特别是弯曲变形的针对性资料。要求查阅期刊文献15篇以上(最好有近5年刊出的论文2~3篇或更多)，设计手册/工具书5册以上。并翻译本专业外文资料，工作量不少于2500个汉字。重点阅读刘海明硕士学位论文及相关论文。
5. 在以上工作基础上，针对课题提出研究方案，特别是厚向纤维铝合金板弯曲研究。
6. 利用现有模具，开展实验研究。并进行对比方案。
7. 利用有关软件进行数值模拟研究，优化设计方案。
8. 撰写毕业论文，要求条理清楚，论据可靠，计算准确，既要有一般性论述，还要有一定的创新内容。图文并茂(用一些Pro/E图更好)，篇幅争取达到10千字。一律用计算机打印输出（Word文档），格式规范。
四、 本课题研究方案
本课题研究的是下弹簧座如图8该冲压件只要考虑拉伸、冲孔、胀形等工序。

图8 下弹簧座
根据制件形状可以考虑以下方案
方案1：拉伸——胀形——冲孔
方案2：

五、 研究目标、主要特色及工作进度：

1、目标：掌握中等复杂冲压件工艺及模具的设计能力，熟悉冲压冲模具及模具设计的工作流程。
2、特色：工艺计算相对来说比较简单，在冲压过程中模具的尺寸设计要求非常高，其首先要解决的问题是对该零件的冲压工艺性进行分析，并在此基础上制定出合理的冲压工艺方案。在工艺方案制定好后，要进行工艺计算，包括计算毛坯尺寸、制定排样与裁板方案、计算材料利用率、计算工序尺寸、确定压力中心，并选择设备。采用缩口技术代替拉深工艺，大大提高了生产效率
序号
各阶段工作内容
起讫日期
备 注
1
阅读教材、文献，测绘零件图、熟悉设计课题
02.13~02.17
含借阅设计手册等
2
阅读、翻译外文资料，参与冲压实验研究
02.20~02.24
注明译者
3
毕业实习、搜集资料，参与冲压实验研究
02.27~03.02
临时安排，提交实习报告
4
方案分析、讨论、初步设计、搜素、阅读文献，要结合课题提炼
03.05~03.09
提交开题报告
5
修改、讨论、设计计算
03.12~03.16

6
提交模具总体结构设计经审查，计算、绘图
03.19~03.23
含CAD绘图
7
设计计算、绘图
03.26~03.30
含CAD绘图
8
设计计算、绘图、编写设计说明书
04.02~04.06
进行中期考核
9
绘图、模具制造工艺设计、编写设计说明书
04.09~04.13
相互检查，修改
10
绘图、模具制造工艺设计、编写设计说明书
04.16~04.20

11
设计说明书输入
04.23~04.27

12
设计说明书输入打印、准备毕业答辩
04.30~05.04

13
毕业答辩（答辩后全部资料整理，刻录光盘）
05.07~05.11
用PPT文件
14

05.14~05.18

六、参考文献：
[1]锻压学会 编 锻压手册 第三版 第2卷 冲压（第3版），北京：机械工业出版社，2008
[2]卢险峰.冲压技术的发展趋势与对策建议.机械工人 [J]，1999（5）:5
[3]洪慎章.模具制造业的现状及发展方向.模具制造[J]，2003（18）：3—5
[4]李名尧主编.模具CAD/CAM[M].北京:机械工业出版，2003
[5]洪如瑾主编.UG NX CAD快速如入门指导[M].北京：清华大学出版社， 2003
[6]李锦棠，杨年爱.蘑菇形顶盖的胀形模设计.机械工人[J]，2006.2.52
[7]李彦蓉，袁光明，王好臣.橡胶胀形模设计.模具工业.2000.NO.1总227。
[8]oner Spa. 碳化钨拉丝模 [J]. 晏鹏飞，译. 湘钢译丛，1996，（2）：39-48
[9]金茂，张建家.拉丝模现状、展趋势及国外修模设备综述[J]，1991，13（3）：23-26.
[10]白汉英，扩散器拉伸成形模设计，模具制造 2008 ：1：7-8
[11]编写组 编. 冲模设计手册. 北京：机械工业出版社，1991。
[12]冲模设计应用实例. 北京：机械工业出版社，1999。
[13]锻压学会 编. 锻压手册 第2卷 冲压（第3版）. 北京：机械工业出版社，2008。
[14]李天佑编. 冲压模具图册. 机械工业出版社，1985。
[15]王孝培 主编. 冲压手册（第2版）. 北京：机械工业出版社，1997.
[16]翁其金等主编. 冲压工艺与模具设计. 机械工业出版社