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使用冲压转移工艺的直接制造模式与微孔表面上的疏水性纳米结构的 具 摘要：转印冲压工艺近年来被用来制造薄膜图案。由于模具和油墨的材料的特性，在模具的空腔和底层上的剩余层上的残留油墨仍然是一个问题。为了解决这个问题，我们提出了一种在模具微观结构的空腔上制造疏水性纳米结构的概念，可以有效地减少在涂层过程中存在于模具空腔上的凹陷。首先，在阳极氧化铝（ 制造周期性纳米孔。第二， 后，通过将纳米结构的 分突出到模具的微孔中，形成突出的凸起微结构的阵列。之后，从压花 膜铸造聚二甲基硅氧烷（ 具。纳米结构在 具的微腔上的接触角约为 145。使用该 具，使用转印冲压工艺，在聚对苯二甲酸乙二醇酯（ 材上成功地转移没有残留层的微图案。 1、介绍 微接触印刷（ 1和纳米接触印刷（ n 2已经开发出来，以便直接制造没有残留层的微结构。通过这些方法可以将聚二甲基硅氧烷（ 具上微观结构的浮雕特征的油墨图案转移到底物上。还提出了一种转印印刷工艺，用于制造 于有机薄膜晶体管的应用 3,4。该过程主要依赖于转移界面，油墨 /模具和油墨 /基材的不同粘合力 ，从模具的浮雕特征到基底的转印图案。需要 且可以在一步中转移模式。在理想情况下。如图 1（ a）所示，转印冲压工艺可以直接从冲压模具转移微图案，而没有残留层。但是在实际情况下。如图 1（ b）所示，油墨通常在旋涂时存在于模具结构的空腔中，并且在后续步骤中引起大量的残留层。这是因为在冲压步骤中压力使模具变形，导致屋顶塌陷（参见图 1） 2（ a）。为了解决屋顶塌陷，许多模具设计和制造具有高纵横比。然而，高纵横比的 具有其他缺陷，如屈曲或侧向塌陷 5，如图 1所示。 2（ b）和（ c）分别导 致转印冲压工艺失败。 为了改善这些问题，我们提出了一种制备低纵横比的模具的新方法，但通过控制微腔表面的润湿现象，能够不残留层的传输模式。固体表面润湿现象近年来已经得到广泛的研究。在理论领域和实验 6,7中已经研究了诸如莲花之类的超疏水材料，它们可用于微流体，自清洁涂层，散热板等。许多方法已经开发了制造超疏水材料如光刻 8，模板方法 9,10，离子轰击 11,12，单层自组装 13，化学沉积 14,15和光催化 16 ， 17。但是，这些方法的费用高昂，费时，复杂或有限。另一方面，由于其独特的 构，阳极氧化铝（ 被用作纳米技术的纳米结构模板 18。 特点可以通过调节阳极氧化条件19,20来容易地控制，例如阳极电压，电解液的温度和阳极氧化时间。 括抗反应和疏水性。 在本文中，我们提出了一种使用 们首先制作 板，然后将该模板用于压印第一热压花工艺中的下来，我们使用这种压花 后，获得具有 米 结构的凸起微结构的 后将这种具有纳米 /微结构的 膜作为主模铸造结构由 后，得到了微腔表面疏水性纳米结构的 具。完整的加工过程如图 1 所示。我们还通过测量证明了 米结构的疏水性接触角（ 不同结构的 具表面。最后，转移冲压工艺的结果表明，微孔疏水纳米结构表面的 具可以改善残留层和残留层的问题。 2、微孔表面疏水纳米结构 具有多孔纳米结构的 图 1 使用的 度的工业铝薄 板， 所示。一开始，将片材在高氯酸和乙醇的混合溶液中电抛光（ 4： 1:4），作为阴极施加碳黑作为阳极。提供 10 V 的恒定电压 15分钟。然后，抛光的片材首先在 酸溶液中阳极氧化 5 小时 ;的温度溶液保持在 4，并施加80后将片材浸入 6重量磷酸的溶液中，以 90速度搅拌32温度 2小时以除去薄片上的氧层。那么那张表 在与氧气相同的条件下第二次阳极氧化，但只有 10分钟。接下来，为了扩大 片材在 90搅拌速度和 32的温 度下再次放入 6 重量的磷酸溶液中 15分钟。 最终，获得了具有多孔纳米结构的 5显示了具有纳米孔的 像。由于这种铝材料的杂质， 板上的纳米结构是像莲子叶一样混杂有微米和纳米结构的表面，产生高疏水性。为了制造微结构，我们制造了带有微孔的不锈钢模具。首先，一个 50 毫米厚的不锈钢具有微孔阵列的荫罩由台湾科技星科技提供。不锈钢阴影面具有 300300孔的阵列，并通过双面光刻和湿法蚀刻制成。图 6是不锈钢模具的光学显微镜（ 像。微孔是直径为 145 距为 200 m。 图 2 气辅热压花工艺 图。 7 是气辅热压花加工方案。 在这个过程中，模具和聚合物基材最终放在热板上，聚（对苯二甲酸乙二醇酯）（ 膜用作真空薄膜以覆盖模具和基材。 接下来，房间关闭，并且 体作为压力吹入室内 ; 在主题中，加热器将温度升高至或接近 璃化转变温度），以软化聚合物基材。在该步骤中，将模具压制到软化的基材上，在其上压印“负”图案 基质。 之后，腔室被冷却，气体被释放并且室被打开。 事实上，获得了具有结构的该 图 3 压花基板 。 在微腔表面制备疏水纳米结构的 具的过程如图 1 所示。第一步是通过将裸露的 膜突出到 板的孔中来制造纳米结构的 膜。在第二步中，纳米结构的 二步是在这种 有 米结构的凸起的微观结构是通过在热压花过程中在毛细管和表面张力的作用下将软化膜部分地突出到不锈钢模具的微孔中而形成的。之后，下面的步骤是使用 种具有纳米结构的预制凸型微结构的 膜应用于主模具 ;然后将 合物由基剂和固 化剂组成，比例为 10： 1，然后将其浇注到母模上，将疏水性纳米结构的 铸于微腔表面。在室温下合适的固化时间后，得到微腔表面疏水性纳米结构的 图 4 图 5 图 6 图 7 纳米结构在微结构空腔上的结果和讨论 图 8（ a）显示了具有纳米结构的突出凸型微结构的 膜的 像。该 一次热压花的参数为 155和20二次压花过程中参数为 140和 25图显示了通过第一和第二次气体辅助热压花加工，在压花 膜上突出的凸出微结构的表面上成功地制造了 后将该 通过 合物复制其结构。固化 合物后，获得微腔表面上的疏水性纳米结构的 具。图。图 8（ b）显示了该微腔的疏水性纳米结构表面的 像。如图所示，这些表面微腔充满 明了 腔表面疏水性纳米结构 具的表面结构如图 1所示。该图显示了空腔的深度约为 18 了评估 米结构的疏水性，我们测量了不同 面的接触角（ 如图 1 所示。光滑 面无纳米结构的 为 110，如图 10 所示。恰恰相反图 10（ b）显示具有纳米结构的 的 署近 145 度。发现 平滑 面高，这证明纳米结构可以有效地改善疏水性。图 10（ c）显示了具有纳米结构的弯曲 A。相比图如图 10（ b）所示，结果表明，在第二次气体辅助热压花加工之后，疏水性仍然保持。 3、疏水纳米结构 具在微腔表面的应用 转印冲压工艺 如上所述， 图 1示意性地示出了转印过程：首先，油墨旋涂在模具 上。 接下来，将该模具压在基板上，以从该模具的特征转移墨图案。 接下来的步骤是脱模。最后，获得转印图案。 在我们的实验中，使用厚度为 180 膜（ A 型， A，台湾）作为透明透明基材，油墨材料为正性光致抗蚀剂 10（ 图 8图 9 图 10 在 在这项研究中，转移冲压过程是在微腔表面的疏水性纳米结构的 具以及简单地具有微腔但没有疏水性纳米结构的 具中进行的。我们分别使用这两个模具进行转印冲压加工。墨水使用的材料是 种正性光致抗蚀剂）。一开始，将适量的 在模具上 ; 1分钟后，旋涂机以 6000行 20秒。然后，将霉菌压在 上 1分钟，将油墨图案从模具特征转移到 。之后，释放压力，下一步是脱模。最后得到转印图案。图 11 显示了转印冲压工艺的结果。图 11（ a）显示了仅具有微腔 但没有疏水性纳米结构的 明显在这些微腔中存在残留的 被转移到上，产生大量的残留物。相反，图 11（ b）显示了表面上疏水性纳米结构的 具的转移模式微腔到 膜。模具结构的偏差约为 差为 并且转移图案中的这些圆形的平均直径为 致约 偏差。比较图图 11（ a）如图 11（ b）所示， 冲压过程中的残留层 图 11 4、结论 在移印过程中消除残留油墨和残留层，在本文中，我们提出了在模具微观结构的空腔上形成疏水性纳米结构的思路。我们还报道了纳米结构的新颖制造的阳极氧化铝（ 板在突出的微观结构上。在相同的聚碳酸酯（ 膜上按照热压花制造纳米结构和凸出的微结构。之后， 具被铸造从压花 终得到微孔表面的疏水性纳米结构 有纳米结构的 的接触角为 145，高于光滑 面上的接触角，无纳米结构约为 110。结果表明，纳米结构可以有效地提高疏水性能。而且，具有纳米结构的弯曲 接触 角也约为 145。此外，使用该 具的转印冲压工艺已经在 板上成功地转移了具有无残留层的微图案。显然，微孔表面上疏水性纳米结构的 具的制造有助于解决残留油墨的问题，转印冲压过程中的残留层。 参考文献 1 A. 63 (1993) 2002. 2 J. 124 (2002) 7654 7655. 3 J. 19 (2009) 025010 (8 4 86 (2009) 586 589. 5 A. 0 (2004) 6430 6438. 6 X. F. J. Y. Z. J. 18 (2008) 621 633. 7 C. W. 79 (1997) 667. 8 P. 16 (2004) 561. 9 D. J. W. J. 18 (2008) 015019 (5 10 C. L. J. G. Y. L. D. (2004) 750 753. 11 E. A. 540 (2003) 355 362. 12 E. E 67 (2003) 031604. 13 X. F. X. H. Y. L. J. 126 (2004) 3064. 14 H. L. J. L. D. 0 (2004) 5659 5661. 15 J. V. G. M. V. P. P. P. 1 (2005) 10328 10331. 16 N. T. K. K. T. H. 4 (2004) 723 727. 17 T. M. A. 4 (2004) 189 192. 18 (2009). 19 . 19 (3) (2002) 467 473. 20 S. K. H. T. 7 (3) (2004) is as is C of in as 1(b),in of of in is in of on 2(a). or in On to as a 18. be by 9,20, as of AO in we a on of 8 (2011) 849854of on be to by A to of 3,4. on to of to is be In as 1(a), by of on in as in 6,7, in to 8, 9,10, 1,12, of a 13, 4,15 16,17. 1(2 in no - 211 2010 on is 45no on (a 010 or 5, 2(b)c), in to we a is to on C by by of C of an of is on u, 06, 010 0102 010of on to in to on of we a of of of on et AO We AO is to a PC in we C as a a a PC of AO is C is as a to a of on of is is 3. We AO by 1. of (a) of b) 2. of (a) (b) c) to of on of is 3. C by on of of of of of of AO of AO is an is 4. At is in a of 2 1:4), is as a a is as an A 0 V is 5 is a h; of is a 0 V is is a 0 2 h to on is as 0 to is a 2 5 AO is 5 AO to of on AO we a of a 50a is an 00is by 6 is M) of in 00lm in 7 is of a a (is as to 2is as in to or g(in to is to on is is is 2011) 849854AO C as in is of on et C by of of of in is to C C of is of at 0:1, is of on at of on is of on 8(a) EM C of C is in of 55 3. on (b) of in c)of on 2011) 849854 85120 40 5 AO on of on C C is a of on of is 8(b) EM of of of As of AO AO is of of is 9. 8lm in to AO we on 10. A of a)10(b) A of a) AO is to C C C is as a to 4. AO (a) (b) (c) 1(d) (e) 2nd f) 5. AO et 8 (2011) 849854CA is 45It is A is on 10(c) A on 10(b), of of A 1 is 6. of of 7. of (a) b) (c) in d) et is a to of is is In A, a 80lm is as of is 10( of on ET is of on of as We of a of At is is 000 0 s. ET .4 to ET is is is 8. (a) C of 9. 2011) 849854 85311 of 11(a)It is is in is ET a of On 11(b) of on ET of in 46.3 is .9%of in 41.3 of in in an of 11(a) 11(b), AO of in in in we of on of b) of on et 8 (2011) 849854We on a of on on in is C of on of is on 45on is 10on is 45on a of on of in 10. (a)CA is 10on (b) CA 45AO c) CA is on AO A. 63 (1993) 2002.2 J. 124 (2002)76547655.3 J. 19 (2009) 025010(84 86 (2009) 586589.5 A. 0(2004) 643011. OM of (a) b) of on of 6 X. F. J. Y. Z. J. 18 (2008) 621633.7 C. W. 79 (1997) 667.8 P. 16 (2004) 561.9 D. J. W. J. 18(2008) 015019 (510 C. L. J. G. Y. L. D. (2004) 750753.11 E. A. 540 (2003) 355362.12 E. E 67 (2003) 031604.13 X. F. X. H. Y. L. J. 2004) 3064.14 H. L. J. L. D. 0 (2004) 56595661.15 J. V. G. M. V. P. P. P. 1 (2005) 1032810331.16 N. T. K. K. T. H. 4(2004) 723727.17 T. M. A. 4 (2004) 189192.18 (2009).19 . 19(3) (2002) 467473.20 S. K. H. T. 7 (3) (2004) E 1 关于开水壶胀形模的调研报告 前言：本文通过图书馆资料查询和其他参考文献，对 冲压 成 形模具的材料，工艺，使用情况，发展做了一系列的调查，并且为 接下来的毕业设计进行了前期铺垫工作。 一 、 模具的发展 模具被称为“工业之母”，孕育和支撑着各工业领域的产品创新和大规模生产；模具又是生产工具，“工欲善其事，必先利其器”，具有很高的专业技术特性和很高的使用生产效率；因此，模具及其行业的科技水平决定一个国家或地区甚至世界的生产力水平。模具按材料和成型特点不同分为冲压模具、注塑模具、铸造模具、压铸模具和粉末冶金模具等种类，其中冲压模具数量约占 50%，销售额约占 37%。据中国模具工业年鉴， 2011 年中国模具行业规模以上企业销售额1,240 亿元，比上年增长 其中冲压模具约占 37%即 元；冲压模具 生产数量约 1,050 万套，消耗模具钢材约 172 万吨。现阶段中国模具行业的生产规模已位列世界第三，约占全球的 20%，仅次于日、美。因此，在中国及全球提倡可持续发展的大趋势下，模具行业的可持续发展将变得愈发重要。 随着人们对物质生活水平需求的不断提高和科技进步，产品的升级换代越发频繁，相关企业为了在激烈的市场竞争中抢得先机，不断追求缩短新产品的开发周期。许多机电产品单个机种的生产寿命已从上世纪 80、 90 年代的百万台以上，如 、 、 和电视机等家电产品，降低到现在的几万台甚至几千台，相应地制造产品的模具也会频繁更新换代；新产品量产导入周期也由以前的 3月缩短至现在的 1 2 个月。按照国际惯例，停止生产的机电产品，其模具需要妥善保存 57 年，以备偶尔生产少量维修配件之需，因此，除了模具废弃数量逐年增加以外，近十多年来相关工厂储存了大量已停产的模具。由于缺少互换性通用模块，模具废弃则意味着模具整体废弃，而模具的许多功能性元件和模块仍处于较完好状态，造成资源浪费十分严重。伴随着全球范围低碳经济和节能环保的要求日趋强烈，模具行业面临着可 持续发展的需求。 二、 设计安全模具结构的原则 （ 1）安全第一。因模具设计是安全的基础，要把安全作为第一位来考虑。最安全的模具设计基本原则为，所设计的模具应能完全杜绝事故的发生。 （ 2）不允许出现因模具结构设计缺陷而引起的事故，如废料排出时飞散落到危险界限内，模具结构部件（尤其是上模）因螺钉松动掉下而造成的事故等。 （ 3）严禁操作者向模具内伸手，即模具结构设计将“不允许设计使操作者将身 2 体的某一部分进入危险境界”为原则。 （ 4）模具结构的设计，不应使操作者有不安全感。 （ 5）在加工时，模具结构要有必要的强度 设 计安全模具结构的基本要求 （ 1）整个框架结构的厚度不要过薄，要均匀。 （ 2）模具工作部分结构的厚度不要过薄。 （ 3）模具结构要满足承受力的需要。 （ 4）要考虑采用质量平衡的结构。 （ 5）框架结构的材质、工作部分的材质不要选错，否则会造成异常磨损和浪费，增加采购成本和加工制造成本。 （ 6）紧固螺钉不宜过小，否则在冲压过程的振动下会引起松动。 （ 7）起吊部件的选择要准确可靠，否则亦可造成事故。 （ 8）模具结构要满足承受力的需要。 保证足够的强度； 使其产生力矩。 （ 9）零部件结构尽量通过计算来设计。 （ 10）原则上，模具不要从冲压机床的垫板、滑块上突出来。特别是当突出部分处有导柱等危险部分时，必须设计防护罩并涂漆，以表示危险。 （ 11）在加工制造和使用时，模具的重要部件要使操作者看得清楚，不要有盲点，如模具整体的导向部分、定位部分、工作部分、安全区处等。 （ 12）在模具上、下本体需要清晰看见模具内 部结构工作状态部分处，尽量设计观察孔 。 （ 13）在容易产生夹住危险的可动部分，留出让空或安装安全护板。 （ 14）模具结构设计不允许废料排出时产生飞散，使操作者有不安全感。 （ 15）模具结构设计时要考虑模具操作高度，以满足制件送取的可操作性和安全性。 （ 16）要在上、下模具本体设计 4 处安全平台，以满足和确保模具调整、使用、存放安全性的安全空间为 100 、 成 形模 具 及胀形模具 1. 成型模 是指用各种不同性质的局部变形来改变毛坯形状的各种工序。这些局部变形的方法主要有起伏变形，孔的翻边和外缘翻边，胀形，缩口，整形 等。 2. 胀 形模是指在 使空心毛坯内部在双向拉应力作用下，产生塑性变形，取得凸肚形制件的冲模。依靠材料的拉伸，将直径较小的空心零件或者管毛坯，在半径方向上向外扩张的方法，胀形一般要用可分为凹模，其凸模有以下形式： 3 （ 1）橡皮凸模（ 2）分块式凸模（ 3）用液体作为凸模，拉伸成形在实际生产中，往往是通过调整和加大压边力来消除包状皱褶。但当压力超过最大合理压力边时就会出现拉伸破裂。所以拉伸成形可分为两个阶段，初始的椎体形拉伸和最后的筒形拉伸成形 四 、两种高新胀形模： （ 1） 聚氨酯橡胶胀形模的结构及工作原理 1. 聚氨酯胀形原理 聚氨酯胀形模采用了具有高强度、高硬度、耐磨、耐油、耐老化、抗撕裂强等性能的聚氨酯橡胶做凸模 ,利用其受压后横向膨胀而卸载后自行恢复原状的特性使零件胀形 ,即利用它的各向流动性质 ,在变形过程中其形状的变化来成形各种冲压件 ,所以它具有刚性胀形模那样易于控制而不易流散、无污染及流体胀形模的贴模性好和表面质量好等优点 ,而且又克服了刚性及液体胀形模的缺点。此外 ,聚氨酯胀形模结构简单、生产周期短、成本低、易于修复 ,它不仅适合于中小批量和单件生产 ,也适合于大批量生产。 2. 聚氨酯橡胶胀形的力学特性 胀形中壶身变形 的应力来自芯模的作用 ,聚氨酯芯模胀形把压力机的机械能转变为芯模的变形能 ,再以芯模的抗变形力对工件施压 ,变成工件的变形能而使工件变形。 自由状态的聚氨酯圆柱体两端受压时 ,橡胶体变成鼓形 ,但由于工件材料的强度和刚度高于橡胶 ,所以工件的变形滞后于芯模的变形。因此胀形初期 ,橡胶芯模只能按工件毛坯形状变形 ,并以体积变形方式把压力机的作用力转变成芯模的变形能 ,再转化为对工件的压力。当压力达到一定值时 ,工件才开始塑性变形。 材料的强度越高 ,开始塑性变形所需的压力就越大。 在芯模变形开始到工件开始塑 性变形的过程中 ,芯模一方面对工件壁施加压力 ,另一方面与工件侧壁产生相对滑动 ,由于橡胶与金属间的摩擦系数高达 0. 4,产生很大的摩擦力 ,橡胶与毛坯的摩擦作用带动毛坯向胀形区流动。 因此 ,考虑橡胶胀形工艺参数要有别于流体胀形。 （ 2） 液压胀形的基本原理 液压胀形技术是一种冷压技术，其工作原理是液体受压时，体积不变而压力向各方向均匀传递，使材料在最有利的情况下沿模具变形，达到成形的目的 四，胀形模的发展 随着改革开放和国民经济的高速发展，推动了模具技术和模具工业的新发展，在仪器仪表、家用电器、交通、通讯等各行业中，有 70%以上的产品是使用模具加工成型，模具设计水平的高低、模具制造能力强弱以及模具质量的优劣，直接影响各种产品的质量、经济效益的增长及整体工业水平的提高，现代 4 工业产品的品种发展和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，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， 因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具产业带动作用很强。现在很多地方开始重视模具行业的发展了，他们认识到当地的产业优势如果要发展，不发展相应的模具产业就没有后劲。模具是效益放大器，模具是供给制品产业的，可以使相关工业的效益比自身增加约一百倍，因此它的带动作用就大。模具的发展，不光是带动了自己行业的发展，而且向全国各地方提供模具，实际上是支持了全国相关行业的发展。是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，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，因此已成为衡量一个国家产品 制造水平高低的重要标志。 综上 , 目前针对管材弯曲成形从理论、实验方面着手研究的较多 , 基于数值模拟研究的较少 ;针对加热弯曲成形研究的多 , 而对冷弯成形研究的少 ;针对矩形管弯曲研究的多 , 针对圆管弯曲研究的少 ;研究纯弯和均匀弯曲的多 , 但针对先进而复杂的数控弯管工艺开展的研究不多 ,相关报道较少。由于影响管材弯曲的因素多而复杂 , 因素之间还存在耦合关系 , 再加之产品品种繁多 , 此理论解析十分困难 , 长期依靠设计者的经验和反复试制。 对管材弯曲的计算机辅助设计尚处于初级阶段 , 大多仅仅是经验公式计算机化的工作 , 可靠性低。 而将有限元法这种解决工程技术问题的可靠工具引入管材弯曲的研究 , 可以高效准确地分析成形过程、检验工模具模型、设计结果 , 大大降低工模具设计成本和风险。 因此 , 采用有限元法模拟管材弯曲成形过程 , 并与计算机辅助工艺设计相结合构筑基于理论、经验和数值模拟的稳健计算机辅助专家系统是管材弯曲研究发展的趋势。 五 、 模具的 可持续 发展 展望未来，模具材料多元化以满足不同的模具要求，新型超硬陶瓷材料和超低摩擦系数的高硬度铜合金材料的广泛应用使模具的耐用度和工作效率大幅提高；模具的标准化率不断提高，模具单件生产的工作量逐渐减少，模具制造效率和使用效率大幅提高，模具制造周期大幅缩短，模具制造成本和使用成本大幅降低，模具行业及冲压行业员工的劳动强度大幅降低。 现代模具行业是技术、资金密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术，如 技术 、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等 5 等。因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分。 依据可持续发展的概念论述了冲压模具的创新体系、创新路径和发展趋势。随着创新活动的开展和深入，会有不断的创新成果涌现。 可持续概念的明确提出最早可追溯至1980 年由世 界 自 然 保 护 联 盟（ 联 合 国 环 境 规 划 署（ 野生动物基金会（ 发表的世界自然保护大纲。至今为止有关可持续的概念仍存在许多的定义与阐述，影响 力最大、接受最广泛的还是 1987 年世界环境与发展委员会（ 布的布伦兰特报告（ 我们共同 的 未 来 （ 报告在系统地探讨了所面临的 3 个重大方面（如图 1 所示）：环境（ 社会 （ 以 及 经 济（ 题之后，提出 了 可持续发展的概念：既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。早在 1987 年的布伦兰特报告（ ，工业 就作为了独立的一个章节进行了探讨（第八章 工业：高产低耗）。其中强调了工业和工业过程的几点发展方向：控制工业有害物、废物、事故及资源消耗的大量增加；增强能源和原料的利用；通过新技术提高生产率、能源和资源效率，以及改善工业的组织结构。剑桥大学工业可持续发展研究中心主任 授主张工业对社会发展具有重要且深远的意义。 2013 年 授在浙江大学管理学院的报告中指出，工业体系未来创新的关键点为：提升经济效率；将高成本外部活动内部化；利用与合作伙伴的关系实现多元协作与配合 ；创新的系统设计实现优化系统效率。在 1992 年联合国环境与发展会议之后不久，中国政府就组织编制了世界上首部国家级可持续发展战略 中国 21世纪议程 中国 21世纪人口、环境与发展白皮书。在 2002 年十六大会议上把“可持续发展能力不断增强”作为全面建设小康社会的目标之一。 2012 年 6 月，联合国可持续发展大会中国筹委会发布了中华人民共和国可持续发展国家报告。报告编写领导小组的副组长、国家发改委副主任杜鹰出席国务院新闻办举办的新闻发布会并介绍了该报告总体情况，对外正式发布报告并就有关问题回答了记者的提问。在报告中指出：中国工业应坚持走新型工业化道路，重视技术创新能力；积极培育发展战略性新兴产业 在 2010 年 10 月，中国发布了国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，明确将高端装备制造业等七个产业领域作为战略新兴产业发展方向；将资源的可持续利用、推进节能降耗作为经济社会发展 的战略性任务等 。 六 、 冲压模具可持续发展的创新路径 围绕冲压模具可持续发展的创新体系，涉及模具材料创新、冲压工艺创新、模具结构创新、模具精度创新、模具制造工艺及装备创新、模具生产模式创新、 6 一 体化创新和模具模块化创新等创新路径。 （ 1） 模具材料创新。随着科技进步和各种新产品的不断发展，应用于冲压成型生产的制件新材料日益增多，如高强度合金钢、不锈钢、高温合金钢、钛合金钢、非金属材料和复合材料等，与普通材料相比，这些制件新材料具有更高的强度、更高的硬度和更高的弹性等特性，这些特性对现有常用模具材料做成的模具构成严 峻挑战，使模具易磨损、擦伤、破损和微观变形，模具耐用度降低，模具工作效率低，制件质量不稳定和降低，冲压生产成本增加。要解决这些问题，就需要模具材料具有更高的硬度、更高的强度、更高的冲击韧性和更高的耐磨性，就需要不断研发和应用新的模具材料 具材料创新除了传统合金工具钢、高速钢和硬质合金领域外，新型工业陶瓷材料和铜合金领域也是一个方向。（ 2）冲压工艺创新。冲压模具是完成冲压工艺的载体，冲压模具决定冲压工艺，冲压工艺指导冲压模具，因此冲压工艺的创新非常重要。冲压工艺的创新能够提高模具效率、提高模 具制件质量和降低制件成本，如复合落料模和连续模就是冲压工艺创新的典范。复合落料模是将落料和冲孔切边两道工序合并成一道工序用一个模具完成；连续模是将冲孔、切边、成型和落料等多个工序并成一道工序用一个模具完成，极大地提高了制件的生产效率，降低了工人的劳动强度。冲压工艺创新还包括其他冲压工序的组合，依赖于模具结构创新支持，减少冲压工序和模具数量，从而降低模具成本和制件成本。冲压工艺创新的另一条路径是研究新的冲压工艺以达到更好的冲压制件质量，这些质量指标包括端面塌边小于 20%、端面无塌边和表面无毛刺等，工艺创新将带 来模具创新。（ 3）模具结构创新。随着人们审美要求的提高和高科技产品的功能需求，金属外形和结构零件三维（ 3D）造型日益增多，如手机、家电、汽车和飞机等，冲床等压力机标准设备只具备完成往复直线运动，相应地模具上下模开合也是直线运动，因此，要完成三维零件的成型仅仅依靠模具往复直线运动是不够的，还需要辅助模具里模具零件的机械运动。目前应用于冲压模具的机械运动有直线 线 曲线等，典型结构有斜楔滑块运动副、旋转摆块运动副和齿轮齿条运动副等。未来模具结构创新就是不断地将机械原理应用于模具里，以完成各种 不同的三维（ 3D）零件冲压成型。（ 4）模具精度创新。冲压模具精度决定冲压制件的精度，是冲压制件质量的根本保证。为了满足通讯、机电、汽车和飞机等精密工业产品高精度和高外观质量的要求，对冲压制件提出了更高的精度和质量要求。未来的冲压制件，冲裁的毛刺高度小于材料厚度的 3%，冲裁的尺寸和形位公差达到 型的尺寸和形位公差达到 裁端面的粗糙度 下，这些技术指标对冲压模具的精度提出了更高的要求，现有的模具精度难以保证，需要模具精度不断创新。 7 （ 5）模具制造工艺及装备创新。高精度的模具需 要相应的模具制造工艺及装备做保证。目前的冲压模具制造工艺以切削加工、平面磨削、圆形磨削、线切割和火花放电成型加工等加工工艺为主，对应的制造装备主要有加工中心（ 平面磨床、内外圆磨床、线切割机和火花机等。磨削加工工艺可以达到更高的尺寸精度和更低的表面粗糙度，可以满足精密模具的制造要求，但是目前的磨削设备仅能完成平面和圆形的加工。未来的模具制造装备创新路径是精密磨床的数控（ 术升级，更进一步的创新是磨床加工中心，完成模具零件的三维磨削加工。模具制造工艺及装备创新的另一条路径是模具零件的热处理及表面处理，旨在提高模具材料的综合机械性能。（ 6）模具生产模式创新。模具的生产特点是单件生产，生产效率低，周期长。模具的单件生产由单件设计、单件加工和少量外协采购等部分构成，各部分工艺流程长。模具单件设计的工艺流程如下：设计制品展开图；设计制品工艺图；设计模具装配图和平面图；设计模具零件图；材料和零配件清单表；设计审核；标准化审查；批准等。模具单件加工的工艺流程如下：确 定坯料尺寸；材料采购；下料；粗加工；半精加工；热处理；精加工；线切割；检验；装配；试模等。模具制造周期由以上工艺流程各工序的设计和加工时间累计而成，单件生产的特点就是生产准备时间长，因此生产效率低，周期长。模具生产模式创新能够提高生产效率，缩短周期。（ 7）一体化创新。为了满足人们对高生产效率、高产品质量和低劳动强度的追求，模具已从单纯的机械工具向“机液”一体化发展。例如马达定转子叠加连续冲压模、多工序联动冲压模、多工位传动冲压模、连续拉伸模和连续冲压模自动冲压纠错保护等，都是将电气、 控制和液压技术与模具集成为一体。未 来 的 模 具 一 体 化 创 新 将 会 朝 着“ 机电液 体化方向发展，进一步将 控）、 算机互联网）、信息化管理、在线智能化控制技术和物联网等与模具系统集成为一体，进一步提高生产力水平，为将来模具和冲压车间无人化打下基础。（ 8）模具模块化创新。模具模块化就是将模具从功能、易损更换和可重复使用等方面对模具进行拆分和组合，具有提高模具制造效率、便于模具维护、节省模具材料和降低模具成本等优点，但模块化的一个缺点就是会增加模具使用的生产准备时间。 目前常用的模块化品种有凸凹模镶件、滑块运动副和垫铁等，未来将向可持续使用的功能性组件方向发展。例如深圳市基石模具科技有限公司研发的一种具有可持续性的工艺装备 模具平台即是模具模块化的创新，它“可以有效地简化模具设计、降低模具的重量和成本、缩短模具的周期、提高模具的可靠性和安全性以及提升冲压产品的质量等” 七 、调研总结 8 随着模具企业结构、产品结构、技术结构和模具进出口结构的不断向着合理化方向调整与发 展， 冲压件模具也必将会不断提高其综合水平而进一步适应各种行业的发展。预计， 冲压模具的国内外市场将进一步发展， 近年内仍将维持持续高速、产需两旺的景象。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向加速的情况下，我国冲压模具必将尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，这些至关重要的事扎扎实实地落实到模具企业的具体业务上去，模具企业就必然会在国内外市场 竞争中更具竞争优势，我国冲压模具的水平也必然会更上一层楼。 9 参考文献 1. 张云亮，张泽号 论冲压模具的可持续发展 模具制造 2014 年第 6 期 冲压模具设计过程中的关键要素 汽车工艺与材料 2011 年第三期 吴鹄翔 刘斌 孙延明 水壶壶身的胀形工艺及模具 华南理工大学 新技术新工艺 1999 年第 3 期 应用液压胀形技术加工球体形薄壁零件 浙江大学 机电工程 1996 年第三期 胀形模 杨合 江志强 管材弯曲成形的国内外研究现状及发展趋势 西北工业大学材料学院 机械科学与技术 2004 年第 23 卷第 12 期 乔小燕 王军基于 的冲模 统的开发 天津科技大学 机械工程学院机械设计与制造第 8 期 华 冲压模具设计过程中的关键要素 张泽浩 论冲压模具的可持续发展 车工业之母 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 摘要 现阶段模具设计水平的高低决定了质量和效益，模具也在不断地标准化，本文通过分析开水杯零件，校核开水杯尺寸形状及性能，设计了这套开水杯胀形模具。从模具设计的安全角度，到针对开水杯胀形模具各个零件之间的材料，强度，配合进行了计算和校核，通过 结了制件的工艺性，冲压的方案，通过标准化国标制件的尺寸，设计并选用了从模座、垫板，导柱，导套、上下模、模柄等一系列模具构成部分。并解决了模具结构形式的论证，材料的利用等问题。 关键词 ： 开水杯胀形模 零件 校核 冲压模具的数字化设计与制造 模具构成 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 t of of is of of of of of of B a of of of of 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目录 前言 . 1 第一章胀形零件原理 . 2 1 1设计安全模具前的准备 . 2 1 . 2 1 . 2 1 2开水杯胀形模工作原理 . 3 1 . 3 1 . 3 1 . 4 1 . 4 1 3压力机的选择 . 4 1 . 4 1 . 4 1 . 5 第二章零件的工艺分析 . 6 2 1零件的材料分析 . 6 2 2零件的形状分析 . 6 2 3空心毛坯胀形膨胀系数 . 7 2 4成形工艺力计算 . 8 第三章模具所有零件的选择及设计 . 11 3 1凸模设计 . 11 3 2卸料装置的确定 . 12 3 . 12 3 . 12 3 3模柄的选择 . 12 3 4卸料螺钉及其余 16个螺钉的选择 . 13 3 5模架的选择标准 . 14 3 6导向装置的选择 . 15 3 7上模下模的制造 . 16 第四章模具结构 . 17 4 1整体模具的构架思路 . 17 4 2模具的装配配合及标准件的查 找与使用 . 17 谢辞 . 19 参考文献 . 22 附录 . 23 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 1 前 言 被称为 “ 工业之母 ” 的模具是保证工业领域创新和生产的主要生产工具 ， 生产率高 ， 专业性强 ， 产量大 。 一个领域的生产力强弱的标准可以用模具水平来进行衡量 。所以模具的重要性不言而喻。模具按材料和特点的不同又分很多种，在此我不赘述，我只针对成形模具涉及到的主要领域进行讲解。 其次随着人们对物质的需求不断提高，产品需要创新的速度也越来越快，新产品频繁更新，旧产品根据规定在 57年也不能销毁 ， 导致资源浪费严重 ， 磨具行业面临可持续 发展。成形模具就是用局部改变来改变毛坯形状的工序，局变形的方法有外缘翻边，整形，胀形，起伏变形，孔翻边，缩口等等，本文的开水杯胀形模就是其中一种。胀形模指在使空心毛坯内部在双向拉应力作用下，产生塑性变形，取得凸肚形制件的冲模。依靠材料的拉伸 ，将直径较小的空心零件或者管毛坯，在半径方向上向外扩张的方法。这就需要对各种应力达到一定要求，具体条件在正文中有所提及。 改革开放以来 ， 国民经济 具技术和模具工业在进行不断发展，在大多数领域中都有模具加工成型，设计水平的高低决定了质量和效益模具也在不断地标准化，制作效率也在不断提高，模具除了为企业服务外，还在直接为高新产业服务，所以我国的模具行业需要提高水平，改革加发展，努力奋斗，提高世界模具产业竞争力 。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 2 第一章 胀形零件原理 1 1 设计安全模具前的准备 1 计安全模具结构的原则 （ 1）安全第一。因模具设计是安全的基础，要把安全作为第一位来考虑。最安全的模具设计基本原则为，所设计的模具应能完全杜绝事故的发生。 （ 2）不允许出现因模具结构设计缺陷而引起的事故，如废料排出时飞散落到危险界限内，模具结构部件（尤其是上模）因螺钉松动掉下而造成的事故等。 （ 3）严禁操作者向模具内伸手，即模具结构设计将“不允许设计使操作者将身体的某一部分进入危险境界”为原则。 （ 4）模具结构的设计，不应使操作者有不安全感。 （ 5）在加工时，模具结构要有必要的强度 1 计安全模具结构的基本要求 （ 1）整个框架结构的厚度不要过薄，要均匀。 （ 2）模具工作部分结构的厚度不要过薄。 （ 3）模具结构要满足承受力的需要。 （ 4）要考虑采用质量平衡的结构。 （ 5）框架结构的材质、工作部分的材质不要选错，否则会造成异常磨损和浪费，增加采购成本和加工制造成本。 （ 6）紧固螺钉不宜过小，否则在冲压过程的振动下会引起松动。 （ 7）起吊部件的选择要准确可靠，否则亦可造成事故。 （ 8）模具结构要满足承受力的需要。 以保证足够的强度； 使其产生力矩。 （ 9）零部件结构尽量通过计算来设计。 （ 10）原则上，模具不要从冲压机床的垫板、滑块上突出来。特别是当突出部分处有导柱等危险部分时，必须设计防护罩并涂漆，以表示危险。 （ 11）在加工制造和使用时，模具的重要部件要使操作者看得清楚，不要有盲点，大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 3 如模具整体的导向部分、定位部分、工作部分、安全区处等。 （ 12）在模具上、下本体需要清晰看见模具内部结构工作状态部分处，尽量设计观察孔。 （ 13）在容易产生夹住危险的可动部分，留出让空或安装安全护板。 （ 14）模 具结构设计不允许废料排出时产生飞散，使操作者有不安全感。 （ 15）模具结构设计时要考虑模具操作高度，以满足制件送取的可操作性和安全性。 （ 16）要在上、下模具本体设计 4处安全平台，以满足和确保模具调整、使用、存放安全性的安全空间为 100 2 开水杯胀形模工作原理 1 介 成型模是指用各种不同性质的局部变形来改变毛坯形状的各种工序。这些局部变形的方法主要有起伏变形，孔的翻边和外缘翻边，胀形，缩口，整形等。 胀形模是指在使空心毛坯内部在双向拉应力作用下，产生塑性变形，取得凸肚形制件的冲模。依靠 材料的拉伸，将直径较小的空心零件或者管毛坯，在半径方向上向外扩张的方法，胀形一般要用可分为凹模，其凸模有以下形式：（ 1）橡皮凸模（ 2）分块式凸模（ 3）用液体作为凸模，拉伸成形在实际生产中，往往是通过调整和加大压边力来消除包状皱褶。但当压力超过最大合理压力边时就会出现拉伸破裂。所以拉伸成形可分为两个阶段，初始的椎体形拉伸和最后的筒形拉伸成形。胀形与其他冲压成形工序的主要不同之处是，胀形时变形区在板面方面呈双向拉应力状态，在板厚方向上是减薄，即厚度减薄表面积增加。胀形主要用于加强筋、花纹图案、标记等平板毛蒙皮等 薄板的拉张成形。汽车覆盖件等曲面复杂形状零件成形时也常常包含胀形成分。 1 形的特点 切向应力大于 0，径向应力大于 0，周向应力大于0，径向应变大于 0，厚向应变小宇 0，且在球头凸模胀形时的底部切向应力等于径向应力径向应变等于厚向应变。所以胀形变形属于板平面方向的双向拉伸应力状态，变形主要是由材料厚度方向的减薄量支持面方向的伸长量而完成的，变形后材料厚度减薄，表面积增大。胀形属伸长变形。 4倍 ， 使塑性变形仅局限于一个固定的变形范围 ， 板料不向变形区外转移也不从变形区外进入变形区 。 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 4 3由于胀形变形时材料板面方向处于双向拉伸的应力状态，所以变形不易产生失稳起皱现象，成品零件表面光滑，质量好。成形极限主要受拉伸破裂的限制。 胀形变形时拉应力沿板厚方向的变化很小 ， 因此当胀形力卸除后回弹小 ， 工件几何形状容易固定 ， 尺寸精度容易保证 。 对汽车覆盖件等较大曲率半径的零件的成形和有些零件的冲压校形 ，常采用胀形方法或加大胀形成分的成形方法 。 1 形极限变形程度 胀形的 极限变形程度是零件在胀形时不产生破裂所能达到的最大变形 。 各种胀形的成形极限的表示方法 ， 因不同的变形区分布及模具结构 、 工件形状 、 润滑条件 、 材料性能等因素的影响而各不相同 ， 如胀形系数 、 胀形深度 、 双向拉应力下的成形极限图 （ ，管型毛坯胀形时常用的胀形系数表示成形极限，压凹坑等板料胀形时常用胀形深度表示成形极限。胀形系数、胀形深度等方法是材料发生破裂时式样的某些总体尺寸达到的极限值来表示的。 极限胀形变形程度主要取决于材料的塑性和变形的均匀性 ：塑性好，成形极限可提高；应变硬化指数 n 值大，可促使变形均匀，成形 极限也可提高；润滑、制件的几何形状、模具结构等，凡是可以使胀形变形均匀的各种因素，均能提高成形极限。如平板毛坯的局部胀形，同条件下圆形比方形或其他形状的胀形高度要大。此外材料厚度增加，也可以使成形极限提高。 1 心毛坯的胀形 空心毛坯胀形是将空心件或管状毛坯料胀出所需曲面的一种加工方法 。 用这种方法可以成形高压气瓶 、 球形容器 、 波纹管 、 自行车多通接头等产品或零件 。 1 3 压力机的选择 1 择压力机主要考虑的因素 选择压力机主要考虑的因素有三个：压力机的类型，能力和规格。 1 型的选择 类型的选择主要根据冲压的性质 、 生产批量大小 、 制件的几何形状 、 尺寸及精度要求 ， 以及安全操作等因素来确定 ， 在这里我选择适用与普通的通用压力机大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 5 中 的开式双柱可倾斜压力机。 压力和扭矩能力 ：在选用压力机时，应使冲压变形力和冲压变形曲线位于滑块许用负荷曲线之下，当压力机对坯料施加压力的形成小于 5%的压力行程时，压力机压力选择的计算公式为 F F F 压力机的公称压力 F 冲压变形力、推件力、顶件力、卸料力的总和。 1 结选取压力机如下表 表 4 1选取压力机表 名称 开式双柱可倾斜压力机 型号 0 压力行程 7 最大公称压力 400大闭合高度 300 行程次数 80 最大装模高度 220 闭合高度调节 80 立柱间距离 300 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 6 第二章 零件的工艺分析 如下图 胀形零件开水杯 ， 生产批量为中批 ， 通过模拟分析 ， 制成开水杯模具为轴向镦压胀形模具 图 5 1 开水杯零件 2 1 零件的材料分析 开水杯的材料选择 304不锈钢，材料号 1水杯要求 表面光滑， 因为表面光滑不容易积垢 ， 污垢的沉积会使钢生锈甚至造成腐蚀。表面必须便于每天清洗，而且经常要用化学清洗剂。所以不锈钢是这方面最佳材料，它的一个重要特性是 可以 经常清洗，这是不锈钢优于铝的一个显著特点。其次 ， 不锈钢强度、硬度适中，而塑性、韧性较高，是良好的冲压材料 。 2 2 零件的 形状分析 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 7 图 5 2 毛坯图 图 5 3 工件图 得出结论零件外壁胀形为空心毛坯胀形 2 3 空心毛坯胀形膨胀系数 空心毛坯胀形时 ， 材料受切向拉应力而产生切向伸长 ， 其变形程度用胀形系数来表示 5 4 毛坯胀形尺寸标注 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 8 式中 心毛坯直径 （ 形后零件的最大直径（ 带入 K=心毛坯胀形时毛坯两端一般不固定 ， 允许其自由收缩 ， 有利于零件成形 。毛坯的长度按下式群定 ： 1+（ + h 式中 坯长度（ L=零件变形区的母线长度（ =零件变形区切向最大伸长率 h=修边余量，取 20300=31 +（ 2834%+2030= 0 空心毛坯胀形的胀形系数 表 5 1 空心毛坯胀形的胀形系数 不锈钢 1度 形系数 向许用伸长率切（） 2632 2834 2 4 成形工艺力计算 图 5 5 工艺分析图 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 9 公式如下： P=（ 式中 P=胀形力（ N） D=胀形的最大直径 （ F=胀形面积（ t=材料厚度（ 料抗拉强度（ 不锈钢 520=(3/42=(上 ，胀形毛坯胀形区域 30寸如图 5 1，需要胀形力 P 模技术条件 标准 14662 2006中规定了冲模的要求、验收、标志、包装、运输和储存。本标准用于冲模的设计、制造和验收模具 工作零件常用材料及硬度 。 表 5 2 冲压材料数据 模具类型 冲件与冲压工艺情况 材料 硬度 弯曲模 形状简单、中小批量 662 5 3 复合模最小壁厚 制作材料 材料厚度 1 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 10 表 5 4推件装置的形式选择 类型 特点 刚性推件装置 一般装于上模，它是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的横梁，撞击上模内的打杆，装在模柄孔内的打杆在横梁的阻挡下下落，并通过打料板、打料杆，推下推件器将制件从凹模中推出，因此推件力大，工作可靠。打杆、推板、连接推杆等都已标准化，设计时可根据冲件结构形状，尺寸及推件装置的结构要求从标准中选取 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 11 第三章 模具所有零件的选择及设计 3 1 凸模设计 5825 20085829 2008 标准分别规定了圆柱头直杆圆凸模 、 圆柱头缩杆圆凸模 、 60 锥头缩杆圆凸模和球锁紧圆凸模 。在这里我选用圆柱头直杆凸模 5825 2008 标准规定了冲模圆柱头直杆圆凸模的尺寸规格，适用于直径在 136直杆凸模，同时还给出了材料指南和硬度要求，并规定了圆柱头直杆圆柱凸模的标记。 经查表计算结果如下表格 表 6 1 凸模各数据尺寸 +1/0 H + 35 5 40 体参数如图 6 1 图 6 1 凸模 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 12 3 2 卸料装置的确定 3 件块的设计 查资料得出结论：（冲压模具标准及应用手册 冲裁件的内形尺寸较小 、外形尺寸较简单时 ， 推件块 （顶件块）外形与凹模为间隙配合 H8/件块（顶件块）内控与凸模为非配合关系（外导向） 通过对零件的分析及凸模尺寸的综合考虑 ， 设计的卸件块尺寸如图 6 2 图 6 2 卸件块 此时卸件快与凸模之间的间隙 ：取 杆的 选择 查表得知 H=h1+ 顶出状态时，打杆在上模座平面以下的长度 压力机的结构尺寸 C 误差常数，一般 10 到 15 3 3 模柄的选择 中小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上 。 模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件 。 对它的基本要求是 ： 一要与压力机滑块上的模柄孔正确配合 ， 安装可靠 ； 二要与上模正确而可靠地连接 。 7646 2008冲模模柄大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 13 标准规定的冲模模柄有压入式模柄、旋入式模柄、凸模模柄、槽型模柄、浮动式模柄和推入式活动模柄 这里选择 凸缘 模柄 ， 7646。 3 2008 标准规定了冲模凸模模柄的尺寸规格和标记，适用于冲模凸缘模柄，同时还给出了材料指南和技术要求。用 34个螺钉紧固于上模座 ， 模柄的凸缘与上模座的窝孔采用 H7/表 6 2 凸缘模柄尺寸 d 2 d2 d3 d4 d5 h 20 67 58 18 2 11 44 9 14 9 设计具体尺寸如图 6 3 图 6 3 模柄 3 4 卸料螺钉及其余 16 个螺钉的选择 螺钉是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺钉用于固定模具零件，一般选用内六角螺钉。螺钉规格应根据冲压力大小、凹模厚度等确。 2008规定了冲模圆柱头卸料螺钉的尺寸规格和标记，适用于冲模圆柱头卸料螺钉，同时还给出了材料指南和技术要求 表 6 3 卸料螺钉尺寸 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 14 d 0 r 0.5 l 8 0.5 5 H 6 C 1.5 t 3 b 2 .2 l 90100 3 5 模架的选择标准 模座一般分为上、下模座，其形状基本相似。上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。模座因强度不足会产生破坏；如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具的工作零件和导向零件迅速磨损，这是常见的却又往往不为人们所重视的现象。 在选用和设计时应注意如下几点： (1）尽量选用标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格。保证有足够的强度和刚度。 (2）所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的 有关尺寸相适应，并进行必要的校核。比如，下模座的最小轮廓尺寸，应比压力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大 40503）模座材料一般选用 可选用 于大型精密模具的模座选用铸钢 (4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为 4级。 (5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在下；模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为 4级。 (6）模座的上、下表面粗糙度为 保证平行度的前提下，可允许降低为 模座和下模座选择冲模滑动导向中间导柱模座选取表格 为了缩短模具制造周期 ， 降低成本 ， 我国已制定出模架标准 ， 并有商品模架出售 。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质分为滑动导向模架和滚动导向模架大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 15 两大类 ， 这里我选用滑动导架 2815 2008冲模滑动导向模架标准时对1990冲模滑动导向模架 中间导柱模架，书中规定了冲模滑动导向模架的结构，尺寸规定与标记，适用于冲模滑动导向铸铁模架。 中间导柱模架标准要求导柱 ， 导套安装在年中心线 上， 左右对称布置 ， 适用于纵向送料的单工序模 ， 复合模及工步较少的级进模 。 3 6 导向装置的选择 这里采用导柱导套光滑的圆柱导向型式 导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动。对生产批量较大、零件公差要求较高、寿命要求较长的模具，一般都采用导向装置。模具中应用最广泛的是导柱和导套。 导柱、导套与模座的装配方式及要求按标准规定。但要注意，在选定导向装置及零件标准之后，根据所设 计模具的实际闭合高度 导柱和导套一般采用过盈配合 H7/别压入下模座和上模座的安装孔中。导柱、导套之间采用间隙配合，其配合尺寸必须小于冲裁间隙。 导柱、导套一般选用 20 钢制造。为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为 5862 上下模的导向在凸凹模与凹模开始作用前或压料板接触到制件前就应该充分合上，以确保导向在冲压工作开始时即以发挥正常的作用，导柱的长度应保证冲模在最低位置时导柱的上端面与上模座顶面的距离不小于 10 15下模座顶面与导柱底面的距离不小于 5 2008标准分别规定了冲模导向装置的 A 型小导柱、 导套、压板固定式导套、压板、导柱座和导套座这里我选用 表 6 4 冲模导向装置 D d L H 20 32 45 50 65 70 23 25 23 28 表 6 5 冲模导向装置 d l 20 20 100 30 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 16 3 7 上模下模的制造 由于本模具没有凹模，可以把下模理解为凹模来设计，我选择了两个梯形体扣在一起，中间挖出需要胀形的弧度，方便开合模具，方便毛坯的放入和取出，并节省了加工步骤。在接触部位表面粗糙度需求较高，选择 其余部位 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 17 第 四 章 模具结构 4 1 整体模具的构架思路 整体模具从下到上依次是下模座、垫板、下模、凸模、包在凸模里面的卸件块、上模、上模座、模柄、卸料螺钉，因为采用中间导柱的设计，一共有两套导柱和两套导套连接在上下模座的两侧，然后分别用四个螺钉固定模柄和上模座， 4套螺钉连接上模和上模座， 4套 螺钉连接固定下模和下模座，垫板嵌在下模座上和下模之间，卸件块间隙配合在凸模内并由卸料螺钉固定在压力机上，与上面的凸模、上模座、模柄共同构成动模。反之，下半部分的下模、垫板、下模座共同构成定模。模具爆炸图如图 7 1 图 7 1 爆炸图 4 2 模具的装配配合及标准件的查找与使用 如图 7 2是模具装配的三视图，实际装配时，导套和模座，导套和导柱，导柱和模座，模柄和模座都是配合关系，在这里，根据装配及其他条件，经查表得出导套上模座配合尺寸 32（ 导柱导套配合尺寸 20（ 导柱下模座配合尺寸 20（ 模柄上模座配合尺寸 67（ 在模座的选择上经过查表 B/柄查表 料螺钉查表 柱导套查表B/顶板查表 柄选择大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 18 的内六角平圆头螺钉查表 其余用内六角圆柱头螺钉查表配完 成的三视图如图 7 2. 图 7 2 装配三视图 大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文） 19 谢 辞 本论文在汤武初老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次 毕业设计 从选题到完成，每一步都是在老师的悉心指导下完成的，倾注了老师大量的心血。
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