弹簧罩冲压工艺分析与落料拉深复合模模具设计

弹簧罩的零件是带凸缘的圆筒形拉深件，又是阶梯形工件。这种复杂零件在冲压加工过程中容易造成起皱和凸缘圆角处变薄等缺陷，也容易造成外形两侧关于圆筒中心不对称的问题，故采用合理的工艺方案和模具结构才可保证零件精度。过去使用落料模和首次拉深模两套模具来生产弹簧罩的方法不仅加工成本高、精度差而且制造周期长，现在使用落料拉深复合模来生产，解决了筒形零件凸缘与外形的同心度差的问题，不存在累计定位误差，也有较高的生产效率。

  

图1 弹簧罩零件图Fig.1 Part drawing of spring cap

1 零件的工艺性分析

1.1 工艺性分析

弹簧罩采用的材料是10钢，为优质碳素钢，它强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延等冷加工性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。抗剪强度τ=255～333 MPa，抗拉强度σb=294～432 MPa，零件壁厚为1.6 mm，属于薄壁类的冲压件，公差取IT14级(图1)[1]。

影响边坡稳定性因素包括内在因素和外在诱发因素。其中内在因素包括边坡区地形条件、地层岩性，外在因素包括人类工程活动、降雨入渗、地震力的作用。现阶段影响边坡因素主要为地形条件、地层岩性和人类工程活动，随着雨季来临，降雨入渗将为对边坡稳定起做重要影响因素。

PTMC患者的治疗与管理一直存在争议[13-16]。鉴于多灶性病变的高发病率，TT曾被认为可更大程度地消除所有病灶而改善预后。然而本研究TT并未改善PTMC患者预后。因此，本研究结果支持对于大多数没有危险因素的PTMC患者可行腺叶切除，其疗效与TT基本相同且并发症风险显著低于TT。如前所述，远处转移高度提示患者不良预后。TT结合术后放射性同位素治疗是分化型甲状腺癌远处转移公认最为有效的治疗方法，此外，也是术后随访探查远处转移病灶的重要检查方法。

拉深件底与壁、凸缘与壁间的圆角半径应满足[1]：

r≥t,R≥2t

(1)

式中r为拉深件凸缘与壁的圆角半径，1 mm；R为拉深件底与壁的圆角半径，2 mm；t为零件壁厚，1.6 mm；显然不符合上述公式，故加工时应该增加整形工序。

拉深件凸缘上的孔距应满足[1]：

dc≥da+3t+2r+d

(2)

式中dc是两个小圆孔中心距，42.2 mm；da是大孔直径，27 mm；d是凸缘上孔的直径，8.8 mm；r,t意义同前；符合上述公式，故孔位布置合理。

1.2 确定加工工序

1.2.1 计算毛坯直径

毛坯直径：

 

(3)

式中∑lx是零件的表面积，mm2;得D=82 mm。

阶梯形工件可用一道工序拉深完成，需满足：

h/dz<0.45

(4)

式中h/dz为相对拉深高度，为0.85； 0.85>0.45，故需要多次拉深[2]。

此时应取修边余量为3 mm，修正凸缘直径dp=51+6=57 mm。由于宽凸缘圆筒形件拉深过程较特殊，在各次拉深中必须保证凸缘直径不变，但是在实际的拉深中由于材料受力要参与变形，凸缘直径难以保证。特别是首次拉深中，拉深系数最小，变形程度最大，一旦设计不合理，直接影响后续拉深[3]。通过表1来确定首次拉深系数。

 

表1 首次拉深系数的确定

 

Table 1 Determine first drawing coefficient

  

相对凸缘假定值毛坯相对厚度/mm第一次拉深直径/mm实际拉深系数极限拉深系数N=12196475m1=058049N=13196438m2=053049N=14196407m3=050047N=15196380m4=047047N=16196356m5=044045

应选取实际拉深系数稍大于极限拉深系数者，故可取m1=0.53，所以d1=m1D=0.53×82=43.8 mm，取其他拉深系数，m2=0.78，m3=0.78，m4=0.80，m5=0.84。进一步优化拉深系数，见表2。由表2可见，5次拉深可得到需求的零件形状。

 

表2 拉深系数的优化

 

Table 2 Optimization of drawing coefficient

  

极限拉深系数实际拉深系数各次拉深直径/mm拉深系数差值049m1=054d1=D×m1=441+005073m2=077d2=d1×m2=340+004076m3=079d3=d2×m3=269+003078m4=080d4=d3×m4=215+002080m5=083d5=d4×m5=178+003

用压边圈拉深时,应用下式计算凸凹模间隙[1]：

D凹

拉深高度：

 

(5)

式中d1为首次拉深直径，44.1 mm；D1为修正后的毛坯直径，83.1 mm；dp为修正后的凸缘直径，57 mm；r1、R1分别为首次拉深凸模和落料凹模的圆角半径，均为2 mm；得h1=22.6 mm。

校核第一次拉深相对高度，此时的许可最大相对高度{h1/d1}=0.65>22.6/44.1=0.51,故安全。

2.2.2 拉深力和冲裁力

  

图2 各次拉深后的工件图Fig.2 Workpiece map after each drawing

  

图3 弹簧罩排样图 Fig.3 Layout drawings of spring cap

2 主要工艺参数计算

2.1 排样设计

为保证金属利用率高，降低工艺废料，同时考虑到操作方便，可选用横排，排样图见图3。修正后的零件毛坯直径D1为83.1 mm,可选：沿板料送进方向搭边值a=1.2 mm，与板料上、下边的搭边值a1=1.5 mm，步距：h=D1+a1=83.1+1.2=84.3 mm，条料宽度：b=D1+2a1=83.1+2×1.5=86.1 mm，条料长度为424 mm。

计算一个步距内的材料利用率：

2.1.1 个人课题进展汇报 报告人将课题设计思路或实验研究中取得的阶段性成果进行展示，这样可以扩大学生知识面，开阔思路，通过不同学科知识的交流，有利于产生思想碰撞火花，提升创新能力。另外，还可以讨论课题研究中遇到的挫折，分享经验。不同的课题可能会用到同样的实验方法，个人在实验中遇到的挫折和苦恼，经过学习和反复摸索，使问题得到解决。其他学生可以通过Seminar学习得到一定的经验，避免重复劳动和资源浪费，有助于日后科学研究工作。

μ=Fn/bh×100%

(6)

式中F为冲裁件的面积，mm2；n为一个步距内的冲裁件数目，1；b为条料宽度，mm；h为步距，mm；得μ=74.7%。

2.2 落料拉深模具的工艺计算

2.2.1 压边力

已知t/D1=1.610 0/83.1=1.93, m1=0.54，可知加工需要使用压边圈。

满足|σ凸|+|σ凹|≤Zmax-Zmin条件，制造公差合适。

 

(7)

式中q为单位压边力，3 MPa；r凹为首次加工的凹模圆角半径，7.5 mm。得压边力为8.04 kN。

第二，一个好的财务预算管理可以加强对企业的各个部门的管理力度，是的企业对各个部门控制能力，财务预算管理是一种计划方案，各个部门要严格的安照这个方案去完成自己的工作，这样就可以直观的反应出这个部门这段时间内完成的程度、质量，领导可以通过这个来看出该部门的近期的表现。进行更好的管理。

依照同样的方法可求后3次的拉深高度，与第一次拉深的不同，只是随着拉深系数增加，富裕量减小了，得h2=27.5 mm，h3=33.9 mm，h4=5.1 mm，最后一次拉深直接拉深出所需要的高度即可。故生产弹簧罩零件的加工工序为：落料拉深+二次拉深+三次拉深+四次拉深+拉深冲孔+整形+切边。各次拉深后的工件图见图2。

零件属于宽凸缘件，拉深力和落料冲裁力计算如下[6]：

高中化学是一门实践性极强的学科，诸多化学研究都需要实验操作实现.化学该门学科自出现以来，在生活与学习中就起着十分重要的作用，但如此一门重要的学科，在现实发展中却脱离了原本的轨道.在应试教育背景下，高中化学基于分数为主，在此种状况下，化学教学也逐渐丧失掉了创新性与实效性，同生活生产相违背.时间一久，化学学科便成为了理科中的文科.化学教师在课堂教学中经常会将实验研究环节省略掉，直接告知学生真实答案，之后让学生机械记忆.

拉深力：P=πd1tσbk3=5.317 4×104N

落料冲裁力：P冲=1.3Ltτ=1.792 2×105N

(8)

式中σb为抗拉强度，300 MPa；τ为抗剪强度，330 MPa；k3为宽凸缘筒形件第一次拉深的系数，0.8；L为周长，261.1 mm。

模型使用FlowDroid[6]进行实现污点传播路径的寻找。FlowDroid是基于流分析技术的隐私泄露分析工具，它对Android应用程序的生命周期做了完整建模，并构建了一个虚拟dummyMainMethod方法来模拟生命周期，在对应用内的Sources点及Sinks点做了标记后，使用过程间数据流分析技术寻找这些点间的传播路径。

2.2.3 卸料力、推件力及顶件力的计算[1]

教育不是简单的知识技能的移植，而是生命与生命的交融。教育之道，首先在一个“爱”字。无论是身处格桑花遍开的天山雪域，还是木棉盛放的珠江之滨，无论是作为一名普通的援疆教师，还是作为百年名校培英中学的现任校长，对教育、对学生发自肺腑、虔诚执着的爱，始终是我职业生涯的原动力。我深信，爱出者爱返，爱会在传递中增殖和放大。师者之爱，是孩子成长最好的助推器，也是德育最有效的反光镜。

P卸=K卸P冲=8.961×103N

P推=K推P冲=9.857×103N

P顶=K顶P冲=1.075×104N

(9)

式中K卸为卸料力系数，0.05；K推为推件力系数，0.055；K顶为顶件力系数，0.06；所以总冲裁力P总=P卸+P冲+Q=1.962×105 N。

3 模具结构设计

根据确定的工艺方案和零件的形状特点、精度要求、所选设备的主要技术参数、模具制造条件以及安全生产等选定冲模的类型和结构形式。要使设计的模具尽可能容易制造，有很高的生产率，并且易于安装调整。落料拉深复合模的模具装配图见图4[7-10]。

  

图4 装配图Fig.4 Assembly drawings

3.1 模具工作部分尺寸的计算

零件厚度t=1.6 mm，取最小极限间隙Zmin=0.132，最大极限间隙Zmax=0.240。

由于拉深次数较多，每次拉深后零件的圆角半径都相应的减小，所以首次拉深凸模的圆角半径取4.5 mm，可以满足精度要求。拉深凸模见图7。

落料凸模与凹模采用分开加工，凸模与凹模之间的冲裁间隙由凸、凹模的实际尺寸之差来保证，拉深前的毛坯取IT14的极限偏差，即为△=0.87。

老年痴呆是一种以认知功能缺损为主要症状的综合征,随着病情发展患者出现认知功能、生活能力减退,并出现精神症状及异常行为。研究表明,85岁以后患老年痴呆的风险接近50%[1]。我国现有老年痴呆患者500万,预测到2025年将增加至1009万。老年痴呆预防已成为世界各国政府、医护人员、研究者及公众面临的重要公共卫生问题。本研究拟对山东省青岛市部分社区护士对“老年痴呆预防及早期干预现状”进行调查。现报告如下。

计算落料模工作尺寸[1]：

D凸

1.2.2 计算第一次拉深高度

会计核算制度启动后起到了较为明显的作用，约束了违法违规行为，为构建公开、高效的财务管理机制提供了帮助，虽然其本身具有一定的优势，但是也不能忽视其所存在的弊端。在会计核算过程中存在着不同程度的问题，只有及时解决这些问题，才可以保证核算制度的顺利发展。

(10)

式中σ凸、σ凹分别为落料凸模与凹模的极限偏差，-0.030，0.040；x为磨损系数，0.5。

校核间隙[2]：

Zmax-Zmin=0.240-0.132=0.108，|σ凸|+|σ凹|=0.030+0.040<0.108，

计算筒形件第一次拉深的压边力[1]：

以财政部门的预算改革为重点，对资源的分配要真正做到科学合理，要节约资源，对资源做到高效率的利用。对资产分配标准可以分类进行制定，做到详细明确，因为资产标准确定之后，为单位内资产管理和预算管理有机结合和行政事业单位资产的预算都提供了有力的依据。在制定资产分配标准的时候，还要根据实际情况进行具体的分析，行政事业单位之间工作性质的不同，要针对具体的单位运转实际配置相对应的资产，资产分配的多少要根据实际需求和配置标准进行配置，同时还要考虑到随着经济水平的提高，物品价格有所上涨的实际情况，合理分配资产。

3.1.2 首次拉深模尺寸计算

首次拉深取IT14的极限偏差，即△=0.62，并标注内形尺寸。

多次拉深的深圆筒形件筒壁厚度的变化很大程度上取决于各次拉深变形是否均匀，富裕量的分配是否合理，拉深系数越小，变形程度越大，当变形程度大于成形极限时，就在危险断面破裂或凸缘外边缘起皱，故拉深系数越小，富裕量分配就相对多些，拟于第一次拉入凹模的材料比零件最后拉深部分实际所需材料多6%[4-5]，凸缘部分的表面积S1=656π mm2，其余部分面积S2=1 009π mm2，第一次修正后，可得毛坯直径D1=83.1 mm。

z=tmax+ct

(11)

式中tmax为板料厚度的最大极限尺寸，mm；c为系数，0.5；得z=2.4 mm。

计算首次拉深模工作尺寸[1]：

D凹==49.150.09

D凹=(d1+0.4△)-σ凸=44.35-0.06

(12)

式中σ凹、σ凸分别为拉深凹模与凸模的极限偏差，0.09，0.06。

3.2 凸凹模的设计

凸凹模是起到落料凸模和拉深凹模作用的零件，由于凸凹模形状较简单，可以选择整体式凸凹模。零件的厚度为1.6 mm，故凸凹模的圆角半径可以与零件的圆角半径相等，即r凸凹=2 mm。凸凹模通过内六角螺钉和销钉固定在上模座上,凸凹模见图5。

我院2016年5月--2017年9月收治的64例行口腔修复患者,按照随机数字表法分为实验组和对照组,每组患者32例。实验组:男16例,女16例,年龄42-76岁,平均年龄(58.5±14.5)岁,病程1-5周,平均病程(2.5±0.5)周;对照组:男17例,女15例,年龄43-78岁,平均年龄(60.5±15.5)岁,病程1.5-5周,平均病程(3.25±0.75)周。将两组患者基本资料进行精细对比分析,差异不明显(P>0.05),具有临床可比性。所有患者均自愿入组并签署知情同意书。

  

图5 凸凹模Fig.5 Punches mould

3.3 落料凹模的设计

落料后的零件形状为圆形，故落料凹模可选择圆凹模，因为后续有切边工序，故落料凹模的圆角半径取6.2 mm，并不影响使用性，落料凹模见图6。

⑯爱新觉罗·弘历:《汲惠泉烹竹炉歌叠旧作韵》，裴大中、倪咸生修，秦缃业等纂:《光绪无锡金匮县志》，《中国地方志集成·江苏府县志辑》第24册，第26页。

3.4 拉深凸模的设计

3.1.1 落料模尺寸计算

  

图6 落料凹模Fig.6 Blanking die mould

  

图7 拉深凸模Fig.7 Draw deep punch mould

3.5 卸料装置设计

因为工件厚度较薄，精度要求较高，所以选用弹性卸料装置。卸料装置由卸料板、卸料螺钉和橡皮组成。卸料板可选取整体板，卸料螺钉选用M10×65规格的圆柱头卸料螺钉，由于首次拉深高度较大，如果选用合理的弹簧，会造成卸料效果不好，所以选用橡皮作为卸料的弹性元件。弹性卸料装置结构简单，易于更换，且弹性卸料板有压件作用，使得工件易于平整。

3.6 推件装置设计

为保证足够大的推件力，采用刚性推件装置。刚性推件装置由打杆和推件块组成。推件的原理是当开模接近最大行程时，压力机滑块部件中的打料横梁将刚性力传递给上模内的打杆，打杆连接推件块，从而将工件从拉深凹模中推出。

3.7 顶件装置设计

顶件装置的作用是压紧坯料及在冲压过程结束后顶出工件，同时也能防止毛坯在拉深过程中起皱。顶件装置采用弹顶器顶件，顶件装置包括上压板、下压板、橡皮、托杆、螺柱和螺母。弹顶器通过螺柱和螺母固定在下模座上，当上模下行时，压边圈将压力通过托杆传递给压板，使得橡皮压缩，等到上模上行时，橡皮将产生回弹力，将工件顶出。这种顶件装置的优点是顶件力容易调节，冲件的平直度较高。

3.8 导料和定距装置设计

采用导料销对板料的送进进行定位，以免送料偏斜，同时采用固定挡料销用来保证每次冲裁所需要的合理的搭边值和准确的送料步距。

3.9 模具工作行程

模具上模部分通过模柄安装在压力机上，模具的下模部分安装在压力机的工作台上。条料送进，压力机带动上模座下行，先完成落料工序，再完成首次拉深工序，冲压完成后，压力机带动上模上行，压边圈在弹顶器托杆的推动下，将冲压好的零件从拉深凸模顶出，零件随着凸凹模上行，卸料板将卡在凸凹模上的废料卸下，最后零件由推件块将零件从拉深凹模中推出。

4 结 论

对弹簧罩零件进行了工艺性分析，计算了各次的拉深高度及拉深直径，确立了加工工序，并且对模具进行工艺计算，设计了一套落料拉深复合模。该落料拉深复合模生产效率高，适合大批量生产，模具结构紧凑，生产出的零件精度高。同时，零件的工艺分析和模具设计可以满足零件图样的要求。

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[4] 曾建强.带凸缘筒形件的拉深工艺计算方法[J]. 模具技术，2003(5)：32-34.

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联动机制是指某一领域内，各个主体通过一定的联系方式，进行相互协调合作响应，各服务环节的互动交流、联动协作，以提升服务效率的机制。[7]

[9] 郑家贤. 冲压模具设计实用手册[M]. 北京：机械工业出版社，2007：28-202.

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