课题名称
垫片冲裁模具设计及制造
课题类型
指导教师
陈新民
学生姓名
鲁松涛
学 号
0925013106
专业班级
09模具专1
本课题的研究现状、研究目的及意义
（一）本课题的研究现状和发展。
现阶段，在国内的工业化制造环节，模具发挥着突出的作用。模具的构思与加工环节，本质上就是模具的产出环节，也就是把基础物料转变为模具的环节。其核心步骤包括：明确模具构造的规划，进行模具的构思，规划工艺的步骤，安排生产各个零件，实施模具的拼装，开展试模并加以修正，进行质量检测与进行包装。模具设计与制造的核心构成，显而易见，分为两个基本环节：前者是模具设计，后者是模具制造。模具设计具体涵盖塑料模设计、冲压模设计等类别，而模具制造则既运用了传统的加工技术，例如切削加工、铸造加工等，也融合了电火花加工、电化学加工、超声波加工以及激光加工等新兴的加工技术。这些新兴的加工技术中，包含了多种先进方法。
冲压模具在模具工业总产值里占比接近一半，塑料模具占比大约三分之一，压铸模具占比大约六分之一，其余各类模具合计占比约十分之一。国内在模具制造领域已经具备相应能力，能够打造精度达到21微米的精密多工位级进模，可以生产新式汽车的部分外壳模具，能够制作48英寸大尺寸液晶电视的塑料外壳注塑模，可以提供6.5公斤大容量洗衣机的全套塑料模具，还能制造汽车保险杠和整体仪表盘等塑料模具，此外还可以生产照相机用的塑料零件模具，以及多腔体小型号齿轮模具等精密塑料模具。
我国模具数量已颇具规模，质量也获得显著进步，不过整体上设计制造能力仍与德国、美国、日本、法国、意大利等工业强国存在明显差距。国内大型精密复杂的长寿命模具在总量中占比不足三成，而国外这一比例超过半数。2004年，模具出口与进口的比例为3.7比1，经过进出口的差额计算，净进口金额高达13.2亿美元，是全世界模具净进口数量最多的国家。值得庆幸的是，近些年来，我国模具的进出口构成持续获得优化，模具的制作能力不断增强，具体情况请参见表格内容。
当前情形虽已好转，但相较之下，我国模具设计制造能力仍不及英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国家和地区。造成这种状况的原因主要有几项，具体包括以下几点。
国产模具普遍使用2Cr13和3Cr13,而国外则多选用专用模具材料DINI、2316,这种材料的综合机械性能、抗磨损能力、抗腐蚀能力以及抛光后的光泽度,都要比国产材料好得多。软件方面，国内CAD、CAE及CAM软件的研发速度较慢，整体水准不高，CAM和CAE领域的发展明显落后于CAD，三维设计技术目前仅处于初步发展阶段，数控加工技术在模具制造中的普及程度依然有限；设备方面，国内能够供应的较为完整的高精度加工装置，与国际先进装备相比，存在明显差距。国内众多公司虽已购入大量国外先进装置，但整体设备条件远逊于海外。受制于体制及资金等因素，引进的装备往往不能匹配，设备与配件不协调的情况非常常见，设备使用效率低的问题长期未能得到有效处理。这些因素共同造成我国模具产品品质不及国际水准，生产时间却长于国际水准，整体上明显落后于海外水准。
（二）本课题的研究意义
依据国家“十一五”规划里涉及模具行业的具体条款，可以归纳出模具设计与制造行业的发展动向，其中包括：
模具研发与生产：朝着更精细、更快捷、综合化及多功能化路径迈进，产品形态趋向宏大、精微、繁复、环保且成本优化，其内在科技水准持续攀升，生产准备时长逐步压缩，CAD/CAE/CAM系统正朝着一体化、立体化、智能型与互联化趋势演进，快速成型工艺、速成简易模具技术及逆向解析手段备受关注权威人士分析，短期内，我国有望成为全球首要的生产基地，这为国内模具产业带来了史无前例的进步契机。所以，迅速推广精密机械加工、敏捷成型、专业制造等先进设备在模具制造领域的实践，显著提升创新性计算机辅助设计及制造技术在模具开发与生产中的占比，着力推进模具领域新构造、新方法、新材料的探索，并着重增强高技能模具人才的训练，已成为推动我国模具产业迈向更高层次的核心要素。
课题类型：课题类型： A-理论探究型 B-实践应用型
本课题的研究内容
垫圈是扁平圆形的零件，放在螺栓螺钉或螺母的支撑面和连接零件表面之间，它的作用是扩大接触面积，减少单位压力，并防止零件表面直接受损，同时也能防止螺母松动，主要功能是增大接触面积和保护零件。
落料凸模是冲裁模具的核心部件，其头部锋刃需与冲裁件毛坯直接接触，并借助与凹模的协作来分离材料完成落料过程，操作时必须承受相当大的纵向作用力，所以落料凸模必须具备充分的刚性、耐磨损性能以及抗振动能力。
这个项目制作的零件是垫片，它具备充分的承压能力和支撑性能，构造不复杂，制作流程也不繁琐，因此决定使用组合模具来实施冲切，在冲切过程中对小型凸模加以防护，同时优化布局以减少材料损耗，选用的材料是上乘的碳素钢，利用冲压技术进行加工具有良好的经济效益
对零件实施了工艺评估，接着选定组合模具作为该副模具的生产工艺方式，通过计算研究完成了模具的核心设计运算，包含凸模与凹模工作区域的设计运算，以及关键组件的结构规划。开展了一系列计算工作之后，绘制出整体装配图、凸凹模配合图等模具设计不可或缺的图样。基本完成了模具设计的各项流程。
冲压方案制定需要依据现有制造环境，全面权衡制约生产流程顺畅运作的各项要素，科学规划零件制造步骤，恰当选择，明确各工序技术指标的具体数值与波动区间，开发模具，配备机器设备等，旨在让零件的整个制造环节实现品质优良，产量增大，成本降低，操作安全的效果。
本课题研究的实施方案、进度安排
一：垫圈设计：
工艺分析，冲压件方案，排样设计，刃口尺寸，定位机构，卸料方式，出料结构，冲压力计算，压力中心，设备选型，零件规格，图纸绘制，标准件选用 二：凸模构造
1）课题介绍
2）有关零件分析
3）基准的选择
4）轴类零件的材料、毛坯，及热处理
5）制定加工工艺路线
6) 落料凸模零件的检验
7）总结
三：进度安排：
初始阶段，于2012年3月10日确立研究项目，着手搜集相关文献，草拟了课题研究的初步方案。
第二阶段：从2012年3月15日起开展实际考察，同时启动毕业课题的文字撰写工作；
第三阶段：2012年3月18日启动撰写毕业论文（设计）工作，同时开展相关图纸的制作。
第四阶段：2012.5.18完成编写毕业论文（设计）初稿；
第五阶段：2011.5.23正式完成编写毕业论文（设计）；
第六阶段：毕业答辩。
