帶孔山字形硅鋼片沖壓模具設計-E形墊片落料沖孔復合模、寬50高25含4張CAD圖

帶孔山字形硅鋼片沖壓模具設計-E形墊片落料沖孔復合模、寬50高25含4張CAD圖,帶孔山,字形,硅鋼片,沖壓,模具設計,墊片,沖孔,復合,50,25,cad 摘要 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動強度大、勞動量大，嚴重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中的模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動送料技術也投入到實際生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動成產(chǎn)率，減輕工人的負擔，具有重要的技術進步意義和經(jīng)濟價值。 本文對冷沖壓技術的分類、特點及發(fā)展方向作了簡略的概述：論述了沖壓零件的成形原理、基本模具結構與運動過程及其設計原理；對典型的沖壓件零件進行了設計：此設計解決了沖壓模具的加工難題,沖壓模具的設計充分利用了機械壓力機的功用特點，在室溫的條件下對坯件進行沖壓成形，生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟效益顯著。 關鍵詞：沖壓、模具、模具設計、工藝 Abstract Punching die has been widely used in the actual industrial production. In traditional industrial production,the worker work hard ,and there are too much works,so the efficiency is low.With the development of the science and technology nowdays,the use of punching die in the industial production gain more attention,and be used in the industrail production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production,punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden,so it has signification meaning in technologic progress and economic value. The article mainly discussed the classification,feature and the developmental direction of the punching technology. Elaborated the punching comonents formation principle, the basic dies structure and the rate process and the principle of design; and designed some conventional punching die : the die for big diameter three direction pipe which solved the problem of traditional maching, the darwing and punching compound die with float punch-matrix, the drawing and cutting compound dies with unaltered press, the compound die for the back bowl of the noise keeper, the design of the compound die which could produce two workpieces in one punching, the bending die for ring shape part , the bending die which used the gemel, automate loading die for cutting, the drawing, punching and burring compound die with sliding automated loading, the punching die for the long pipe with two row of hole, the drawing die for the square box shape workpiece and the burring die for the box shape workpiece . KeyWord： punching, die, die design, punching, bending, drawing 目錄 摘要 1 Abstract 2 目錄 3 第1章 緒論 5 1.1 模具選材的意義 5 1.2 模具選材的原則 6 1.3 冷沖壓模具的選材原則 8 第2章 零件的分析 10 2.1 零件的工藝性分析 10 2.2 工藝方案比較及確定 10 2.3 沖壓工藝與模具設計的內(nèi)容及步驟 11 2.4 零件及其沖壓工藝性分析 12 2.5 搭邊 12 2.6 送料進距 12 2.7 條料寬度 13 2.8 排樣設計與計算 13 2.9 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機 14 2.10 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 14 第3章 確定模具總體結構方案 15 3.1 模具類型 15 3.2 操作與定位方式 15 3.3 卸料方式與出件方式 15 3.4 模架類型及精度 15 3.5 模具的失效形式 16 3.6 提高模具壽命的途徑 17 3.7 零件的技術要求 19 3.8 裝配技術要求 20 3.9 模具安裝要求 21 3.10 沖裁模具的試沖 21 結論與展望 25 致謝 27 參考文獻 28 第1章 緒論 1.1 模具選材的意義 隨著市場經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和材料加工新技術新發(fā)明的不斷采用，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，對成形模具數(shù)量的需求也不斷增加，模具材料的正確選擇與合理使用已經(jīng)制約高精度、長壽命、高效率模具制造的瓶頸之一。國內(nèi)外通常按用途將模具材料分為三大類：冷作模具材料、熱作模具材料和塑性成形模具材料。目前，這三大類模具材料仍以黑色金屬及其合金為主。 合理選擇模具材料具有非常重要的意義，首先是由模具在現(xiàn)代生產(chǎn)工業(yè)中的重要作用所決定；其次，合理選材也是保證模具壽命、提高材料利用率的基本要求之一。 模具材料的選擇是指：針對具體的模具零件，在相應的模具材料中選擇一、兩種較為理想或合適的材料的過程。一般來說，模具零件的選材要求所選材料滿足： （1）使用性能足夠 根據(jù)工作條件，失效形式、壽命要求、可靠性的高低等提出材料的強度、硬度、塑性、韌性等使用性能要求，其中應考慮尺寸效應及主要的、關鍵的性能指標。 （2）工藝性良好 根據(jù)制造工藝流程及方法不同，保證所選材料具有良好的工藝性能，首先是能將模具零件制造出來。 （3）供應上能保證 所選材料應考慮地方資源市場供應情況，盡量少用進口材料，并且品種規(guī)格應盡量少而集中，以便于采購和管理。 （4）經(jīng)濟性合理 要求所選材料，生產(chǎn)過程簡單、成品率高、成本低。也就是業(yè)界提出的“滿足制品要求，發(fā)揮材料潛力，經(jīng)濟技術合理”原則。 由此可見，模具的選材決策是一個系統(tǒng)工程，涉及因素多，工作量大。根據(jù)系統(tǒng)工程的原理，系統(tǒng)的組成要素越多，亦即模具選材考慮的因素越多，其系統(tǒng)就越大，方案優(yōu)化決策的工作量也越大。然而，系統(tǒng)工程認為，最終得出的決策只能是相對理想的而決不是最好的。因此，為了簡化相關問題的解決過程，系統(tǒng)所包括的要素應盡量少。 1.2 模具選材的原則 模具選材的原則一般按下面三個方面考慮： 1） 滿足工作要求 a。耐磨性 坯料在模具型腔中塑性變形時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導致模具因磨損而失效。所有材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影響耐磨性的主要因素之一。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關。 b．強韌性 模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作是突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。模具韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織形態(tài)。 c．疲勞斷裂性能 模具工作過程中，在循環(huán)應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂、接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度以及材料中夾雜物的含量。 d. 高溫性能 當模具的工作溫度較高時，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。 e．耐冷熱疲勞性能 有些模具在工作的工程中處于反復冷卻和加熱的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和脫落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，因此這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。 f。耐蝕性 有些模具如塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解出HCI，HF等強腐蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。 2） 滿足工藝性能要求 模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本 ，其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。 a．可鍛性 具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。 b．退火工藝性 球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。 c．切削加工性 切削用量大，刀具磨損低，加工表面粗糙度低。 d．氧化、脫碳敏感性 高溫加熱時抗氧化性能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點傾向小。 e. 淬硬性 淬火后具有均勻而高的表面硬度。 f. 淬透性 淬火后能獲得較深的淬硬層，采用緩和的淬火介質(zhì)就能淬硬。 g. 淬火變形開裂傾向 常規(guī)淬火體積變形小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工作形狀不敏感。 h. 可磨削性 砂輪相對損耗小，無燒傷，極限磨削用量大，對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。 3） 滿足經(jīng)濟性要求 在給模具選材時，必須考慮經(jīng)濟性這一原則，盡可能降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產(chǎn)材料就不用進口材料。另外，在選材時還應考慮市場的生產(chǎn)和供求情況，所選鋼種應盡量少而集中，易購買。 1.3 冷沖壓模具的選材原則 冷沖壓模具（簡稱冷沖模，下同）主要用在使金屬板料產(chǎn)生塑性變形或分離而加工成形所需制件方面。由于被成形對象在成形過程中存在加工硬化現(xiàn)象，加之其它一些模具工作環(huán)境因素，所以，對模具的強度、硬度、韌性、耐磨性和抗疲勞性等性能指標要求較高。而這些性能指標，主要是通過正確的選材和合理的熱處理工藝搭配老保障。 冷沖模在選材時，通常應遵循下述原則： 1） 選擇淬透性良好的材料 在使用過程中，大多數(shù)冷沖模除要求表面有足夠的硬度外，還要求芯部具有足夠的韌性。例如：對于大型冷沖模，若用淬透性較差的材料，則淬火回火后很難達到表里一致的組織，從而影響模具的強度和韌性。所以，在選擇材料時，一般應選用淬透性能良好的鋼材。此外，為了使模具零件在淬火后能獲得較均勻的應力狀態(tài)，以避免開裂或變形，也應該選用淬透性較好的材料。 2） 選擇抗回火穩(wěn)定性高的材料 冷沖模在工作時，由于和被加工材料發(fā)生強烈的擠壓和摩擦，會形成較高的溫度，這就要求模具材料本身要具有較高的抗回火穩(wěn)定性，也就是要具有在一定溫度下保證硬度的能力。一般來說，碳素鋼和低合金鋼抗回火能力差，若采用不同程度的含鉻和含鋁的合金鋼，則能顯著提高模具零件的回火穩(wěn)定性。 3） 根據(jù)制品批量選擇材料 對于沖壓數(shù)量較大的模具一般選用優(yōu)質(zhì)合金工具鋼制造，而對于制件數(shù)量較小的模具則可采用廉價的碳素工具鋼制造。 4） 根據(jù)模具的精密程度和使用壽命選擇材料 制造小型精密而復雜的冷沖模，宜選用優(yōu)質(zhì)鋼材；而對于結構比較簡單、且使用壽命要求不高的模具，則可采用相對便宜的材料制作。對于大型凸、凹模，可以采用局部鑲嵌結構，以節(jié)省貴重鋼材。 5） 根據(jù)模具零件的作用選擇鋼材 冷沖模的關鍵零部件，如凸、凹模，可采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，而其它零件可以采用一般鋼材制作。但對于結構比較的沖裁凸模和凹模，以及彎曲模和拉伸模，如果是用來沖制數(shù)量不多或者厚度不大的有色金屬和黑色金屬，則多半可以選用優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。例如，在工作中承受較大沖擊的模具，可選用T8A鋼，但對于基本不承受沖擊的模具，則可選用T10A鋼。對于成產(chǎn)批量較大的模具，其凸、凹?？刹捎肅r12鋼制造。 總之，在選擇冷沖模材料時，既要考慮其使用性能，又要考慮其總成本，兩者綜合，才是最佳的選擇。 第2章 零件的分析 2.1 零件的工藝性分析 原始設計題目如下圖所示： 圖 1沖件零件圖 2.2 工藝方案比較及確定 20年代開始，金屬制品、玩具和小五金等行業(yè)就使用沖床、壓機等簡易機械設備及模具加工產(chǎn)品的毛坯或某些零部件，其中有用于落料、沖孔的“刀口模子”，用于金屬拉伸的“塢工模子”。當時各廠使用的沖壓設備功率不大，大多還是手扳腳踏。模具加工除使用少量簡陋的通用設備外，以手工為主，故而模具的精度不高，損壞率大。直到40年代初，才出現(xiàn)水壓機冷沖模具。50年代公私合營后，由于增添了磨床、銑床和鋸床等設備，又配上硬度計、外徑內(nèi)徑測定器和快規(guī)等，使冷沖模具的精度得以提高。隨著產(chǎn)品生產(chǎn)大量使用沖壓機床，1960～1970年，冷沖模具以從原來單沖落料、單沖孔模具發(fā)展為落料、沖孔復合模。又由于冷沖模架標準件的出現(xiàn)，使模具設計結構形式多樣，精度也由此提高。同時，隨著熱處理技術的進步和檢測手段的完善，冷沖模具使用壽命提高5-7倍。這一時期，還由于成型磨削、電脈沖和線切割機等機床相繼使用，又采用硬質(zhì)合金為模具材料，冷沖模具的制造工藝有了新的發(fā)展。硬質(zhì)合金冷沖模具的使用壽命從原來的3.5萬次躍增到150次以上。由于設計人員改進制模工藝，具有自動送料、自動理片和接料裝置的復合模具大量問世?？磕ｃ姶惨M后，用石膏、木?；?qū)嵨锛纯煞瞥鱿嗤螤畹哪Ｐ?，給制作復合拉伸模具提供了方便，確保了精度。70年代以后，使用斜度線切割機加工冷沖模具，其凸模（沖頭）和凹模可先淬火處理再切割裝配，取代了原來冷沖模具制作：熱處理—裝配—變形修正的繁瑣工藝。模具的光潔度也提高了一個等級，精度可以達到0.01㎜。后來各專業(yè)模具廠、模具車間小組已廣泛使用線切割機加工制作冷沖模具。 2.3 沖壓工藝與模具設計的內(nèi)容及步驟 沖壓工藝與模具設計應結合工廠的設備、人員等實際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)綜合考慮,選擇全性各個方面和設計出技術先進、經(jīng)濟上合理、使用安全可靠的工藝方案和模具結構，應使沖壓件的生產(chǎn)在保證達到設計圖樣上所提出的各項技術要求的基礎上，盡可能降低沖壓件的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。一般來講，設計的主要內(nèi)容及步驟包括：成本、勞動強度、環(huán)境的保護以及生產(chǎn)的安全。 1. 零件及其沖壓工藝分析 根據(jù)沖壓件產(chǎn)品圖，分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規(guī)格和力學性能,并結合可供選用的沖壓設備規(guī)格以及模具制造條件/生產(chǎn)批量等因素，分析零件的沖壓工藝性能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)、供序數(shù)目、工序順序及組合方式等。 工藝參數(shù)指制定工藝方案所依據(jù)的數(shù)據(jù),計算有兩種情況,第一種是工藝參數(shù)可以計算的比較準確，如零件材料的排樣利用率、沖裁壓力中心、工件面積等；第二重視工藝參數(shù)只能作近似計算，如一般彎曲或拉深成形力、復雜零件的坯料展開尺寸。 2.4 零件及其沖壓工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應性，即沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度等級是否符合沖裁加工的工藝要求。良好的結構工藝性應保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結構簡單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單單等等。通常對沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。對幾何形狀的要求是沖裁件的形狀應盡可能簡單、對稱，最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些形狀所組成，使排樣時廢料最少；沖裁件的凸出懸臂和凹槽的寬度不宜太小，以免凸模折斷；沖裁件的外形或內(nèi)形的轉(zhuǎn)角出，要避免夾角出現(xiàn)，應以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理或沖壓時的在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時可以防止尖角部位的刃口磨損過快而使模具壽命降低。對精度的要求是沖裁件的經(jīng)濟精度一般不高于IT11級，最高可達 2.5 搭邊 沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝預料稱為搭邊。搭邊的作用是避免因誤送發(fā)生零件缺角、搭邊或尺寸超差；使凸凹模刃口受力均勻，提高模具的使用壽命及沖裁件的斷面質(zhì)量,此外利用搭邊還可以實現(xiàn)模具的自動送料。 搭邊的合理數(shù)值主要取決與沖裁件的板料厚度、材料性質(zhì)、外廓形狀及尺寸大小等。一般來說，材料硬時，搭邊值可取小些；軟材料或脆性材料，搭邊值可取大些；板料厚度大，需要的搭邊值大；沖裁件的形狀復雜，尺寸大，過度圓角半徑小，需要的搭邊值大；手工送料或有側(cè)壓板導料時，搭邊值可取小些。 鏈板片搭邊設計： 查表得a=2mm。 2.6 送料進距 模具每沖裁一次，條料在模具上前進的距離稱為送料進距或步距。當單個進距內(nèi)只沖裁一個零件時，送料進距的大小等于調(diào)料上兩個對應點之間的距離。 A=D+a （2.2） 式中：A為送料進距，單位mm；D為平行于送料方向的沖裁件寬度，單位mm；a為沖裁件之間的搭邊值，單位mm。 所以鏈板片的送料進距為：A=D+a=27 2.7 條料寬度 沖裁前通常需要按要求將板料裁剪為適當寬度的條料。為保證送料順利，不因過寬而發(fā)生卡死現(xiàn)象，條料的下料公差規(guī)定為負偏差。條料在模具上送料時，一般都有導料裝置，有時還要使用測壓裝置。 條料寬度： B=L+2a+Δ （2.3） 式中：B為條料寬度，單位mm；L為沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸，單位mm；a為沖裁件與條料之間的搭邊，單位mm；Δ為條料下料時的下偏差值，單位為mm。 所以條料寬度 B=L+2a+Δ=55 2.8 排樣設計與計算 根據(jù)沖裁件形狀特征，質(zhì)量要求，模具類型與結構方案，材料利用率等方面因素進行沖裁件的排樣設計。鑒于生產(chǎn)批量大重點考慮節(jié)省材料，提高材料利用率排樣方式顯得尤為重要。該零件材料厚度較大，尺寸大，近似三角形，因此可采用對頭直排的排樣方式。如圖4.1.1所示： 圖4.1.1 排樣圖 由零件圖算得一個零件的面積為8508mm2,一個進距內(nèi)沖兩件，故Ａ＝1010 (mm2),一個進距內(nèi)的坯料面積B×S=55×27=1484(mm2) 因此材料的利用率為：η=A/BS=1010/1484×100%=68% 2.9 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機 根據(jù)沖裁件尺寸，排樣圖和模具結構方案，計算沖裁力，卸料力，推件力，及總沖壓力，并計算模具的壓力中心。根據(jù)沖壓總力，沖件尺寸，模架類型與精度等初步選定壓力機的類型與規(guī)格。 1） 沖裁力 本模具采用剛性卸料裝置和下出料方式，考慮到在實際生產(chǎn)中模具間隙值的波動及均勻性，刃口磨損，材料機械性能及厚度的波動，潤滑情況等因素對沖壓力的值都有影響 2） 確定模具壓力中心 畫出工作狀態(tài)，把沖裁周邊分成基本線段，并選坐標XOY 計算出的壓力中心是圖中的C點 2.10 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 采用線切割機床加工凹模，各型孔尺寸和孔間距尺寸的制造公差均可標準為±0.01（mm）。 第3章 確定模具總體結構方案 在沖裁工藝方案確定以后，根據(jù)沖裁件的形狀特點，精度要求，生產(chǎn)批量，模具制造條件，操作與安全，以及利用現(xiàn)有設備的可能，確定每道沖裁工序所用沖模的總體結構方案。確定模具總體結構方案，就是對模具作出通盤的考慮和總體結構上的安排，它既是模具零部件設計與選用的基礎，又是繪制模具總裝圖的必要準備，因而也是模具設計的關鍵，必須十分重視。 其結構方案的確定包括以下內(nèi)容： 3.1 模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級進沖裁模。 3.2 操作與定位方式 零件為大批大量生產(chǎn)，可以采用手工送料式，考慮到零件尺寸較大，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導料板導向，自動擋料銷粗定位與導正銷精確定位的方式。為了減少料頭和料尾的材料消耗提高材料利用率采用始用擋料銷。 3.3 卸料方式與出件方式 考慮零件較厚，采用剛性卸料方式。為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。 3.4 模架類型及精度 為了保證模具滑動平穩(wěn)，導向準確可靠，橫向送料連續(xù)又是級進模，因此采用導向平穩(wěn)的對角導柱模架。考慮到零件的精度不是很好，但沖裁間隙較小。因此采用Ⅰ級精度。 3.5 模具的失效形式 模具失效的基本形式有五種，即磨損失效、疲勞失效、熱疲勞失效、塑性變形失效和斷裂失效。 磨損失效 模具在使用時的磨損是不可避免的，使用時間越長，則磨損量也越大，磨損就越嚴重。磨損的形式有磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。判斷模具是否因磨損而失效的主要標準是制件的尺寸精度，當制件的尺寸超出允許的公差范圍時即宣告模具失效。如果模具的磨損導致制件的表面質(zhì)量嚴重下降，那么制件的表面質(zhì)量要求也是判斷模具是否失效的依據(jù)。沖裁模的凸、凹模刃口由于磨損而逐漸鈍化，嚴重時將顯著地劣化模具的工作條件和制件的質(zhì)量。制件的毛刺高度隨著凸、凹模刃口的鈍化而逐漸增高，因而可以作為判斷凸、凹模刃口鈍化程度的標志，當毛刺高度超過規(guī)定值時，表明刃口鈍化嚴重，需要重新刃磨刃口后模具才能繼續(xù)使用。 疲勞失效 模具一般都以間歇工作的方式進行工作，頻繁的反復加載和卸載使模具受力零件處于交變應力作用下。模具使用一段時間后，由于交變應力的作用，在零件表面或內(nèi)部存在微觀缺陷及應力集中的部位將會萌生許多微裂紋。模具繼續(xù)使用時，這些微裂紋將逐漸擴展，當微裂紋擴展到一定程度時，模具零件的承載能力被嚴重削弱，最終導致模具開裂或破損。 熱疲勞失效 熱加工模具一般都在急冷急熱條件下工作。當模具零件急劇受熱時，溫度較高的表層材料的受熱膨脹受到溫度較低的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生壓應力；當模具零件急劇冷卻時，溫度較低的表層材料的冷卻收縮又受到溫度較高的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生拉應力。在工作一段時間后，這種循環(huán)熱應力將使模具零件表層材料出現(xiàn)許多細小的裂紋，導致模具失效。熱疲勞裂紋的形狀有網(wǎng)狀、放射狀、平行狀等。 塑性變形失效 當模具零件承受的載荷使零件內(nèi)部的應力超過其自身材料的屈服強度時，零件就會產(chǎn)生塑性變形。常見的塑性變形失效有工作零件出現(xiàn)表面皺紋、局部塌陷和棱角倒塌，凸模、型芯出現(xiàn)鐓粗、縱向彎曲，型腔、型孔出現(xiàn)脹大等。 斷裂失效 模具在正常工作時，因為某種原因而突然出現(xiàn)較大的裂紋，甚至分裂成幾個部分，使模具立即喪失工作能力的失效形式稱為斷裂失效。常見的斷裂失效有開裂、破裂、崩刃、折斷等。 模具失效的五種基本形式中，熱疲勞失效一般只出現(xiàn)于冷熱溫差較大的熱加工模具，其他的四種形式在各類模具上都有可能出現(xiàn)。不同的失效形式之間常常有密切的聯(lián)系和交互促進作用。磨損產(chǎn)生的溝痕往往成為萌生疲勞裂紋和熱疲勞裂紋的發(fā)源地，同時深而尖銳的溝痕本身就可成為一次性斷裂的起裂點。零件表面出現(xiàn)疲勞裂紋和熱疲勞裂紋后，表面質(zhì)量嚴重惡化，將使磨損加劇，裂紋的尖端出現(xiàn)應力集中，將成為斷裂源，促進一次性斷裂的產(chǎn)生。磨損雖然會導致模具失效，但在正常的工作條件下，模具在失效前都能在較長的時間內(nèi)穩(wěn)定有效地工作。大部分模具的有效壽命決定于磨損失效，對于這些模具，磨損失效是它們的正常失效形式，其有效磨損壽命是確定模具期望壽命的依據(jù)。部分重載模具如冷擠壓模的有效壽命主要決定于疲勞失效，部分冷、熱溫差很大的模具如壓鑄模的有效壽命主要決定于熱疲勞失效。在疲勞和熱疲勞失效前，模具一般也有較長的使用壽命，但習慣上仍將它們看作是模具的早期失效。如果模具質(zhì)量存在問題，或者使用不當，塑性變形和斷裂失效在模具使用的各個時期都有可能產(chǎn)生，而且一旦發(fā)生的話，其后果很可能是致命的，它們是造成模具早期失效的主要形式。 保證和提高模具的壽命，一方面要通過各種途徑保證和提高模具的耐磨性，使模具具有足夠的有效磨損壽命，另一方面要采取各種措施，預防早期失效的出現(xiàn)，保證模具在有效壽命期內(nèi)能夠安全穩(wěn)定地運行。 3.6 提高模具壽命的途徑 模具磨損的根本原因是模具零件與制件（或坯料）之間或模具零件與零件之間的相互摩擦作用。能夠降低這種摩擦作用，或者能夠提高模具零件的耐磨性的途徑，都是降低模具的磨損速度、提高模具有效磨損壽命的有效途徑。 合理選擇模具材料 材料的耐磨性是決定模具零件磨損速度的主要因素之一，材料的耐磨性主要決定于材料的種類和熱處理狀態(tài)。常用模具材料中，以冷作模具用鋼為例，硬質(zhì)合金的耐磨性最高，其次是高碳高鉻工具鋼，再次是低合金工具鋼，碳素工具鋼的耐磨性最低。一般情況下，需要耐磨的模具零件都應通過淬火或其他熱處理方法提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性就越好。 提高模具零件表面質(zhì)量 首先，要提高零件表面的精加工質(zhì)量。零件加工越精細，表面粗糙度值越小，則磨損速度就越慢，使用壽命就越高。其次，要盡力避免零件表層材料在加工過程發(fā)生軟化現(xiàn)象，防止材料耐磨性的降低。例如，在磨削加工時，如果工藝條件選擇不當，就會會產(chǎn)生磨削燒傷，使表層材料的硬度降低，大大降低零件的耐磨性。 潤滑處理 模具的導柱、導套及其他有相對運動的部位應經(jīng)常加注潤滑油。沖壓加工時一般應在凸、凹模工作表面或毛坯表面涂覆潤滑油或潤滑劑。變形抗力大的沖壓加工，如冷擠壓、厚料拉深、變薄拉深等，應對坯料進行表面潤滑處理，例如：對碳鋼坯料進行磷化皂化處理；對不銹鋼坯料進行草酸鹽處理。鍛模、塑料模和壓鑄模等模具在成形前都應將潤滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。 防止粘模 如果制件材料與模具材料之間有較強的親和力，兩者之間會產(chǎn)生很強的粘附作用，甚至相互間在高壓作用下產(chǎn)生冷焊，這就是所謂的粘模現(xiàn)象。粘?，F(xiàn)象嚴重時，將在起模時導致制件和模具零件表面的材料撕裂脫落，一方面影響制件的表面質(zhì)量，另一方面將使模具零件產(chǎn)生劇烈的粘著磨損，同時脫落的材料顆粒還會加劇模具零件的磨損。因此，無論是對于制件質(zhì)量，還是對于模具壽命，粘?，F(xiàn)象都是極為有害的，都應采取措施加以預防。 預防粘模的方法有：采用與制件材料親和力較小的模具材料；采用可靠的潤滑措施，防止?jié)櫥ぴ诟邏合卤粩D破；采用滲氮、碳氮共滲等表面處理方法，改變模具零件表層材料的組織結構。 合理選擇模具結構參數(shù)和成形工藝條件 在保證制件質(zhì)量的前提下，對于沖裁模適當加大凸、凹模間隙，對于彎曲模、拉深模適當加大凸、凹模間隙和凹模口部圓角半徑，對于冷擠壓模適當減小凹模入口角和凸、凹模工作帶高度，以及增加制件的起模斜度，都能提高模具磨損壽命。對于塑料模、壓鑄模等模具，適當減小成形壓力、溫度和速度，提高模具溫度，既能減小熔融塑料或合金液在充模時對模具成形表面的沖擊磨損，又能減小制件對模具的脹模力，從而減小模具在制件起模時的磨損。 表面強化 表面強化的目的是提高模具零件表面的耐磨性。常用的表面強化方法有表面電火花強化、硬質(zhì)合金堆焊、滲氮、碳氮共滲、滲硫處理、表面鍍鉻等。表面電火花強化、硬質(zhì)合金堆焊常用于沖裁模。滲氮（硬氮化）主要用于熱加工模具鋼零件的表面強化，此方法除能提高零件的耐磨性外，還能提高零件的耐疲勞性、耐熱疲勞性和耐磨蝕性，主要用于壓鑄模、塑料模等模具。碳氮共滲（氣體軟氮化）不受鋼種的限制，能應用于各類模具。滲硫處理能減小摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性，一般只用于拉深模、彎曲模。表面鍍鉻主要用于塑料模及拉深模、彎曲模。除了上述常用方法外、模具的表面強化還有滲硼處理、滲金屬處理、化學氣相沉積處理、碳氮硼多元共滲等許多方法。 其他事項 妥善處理模具損壞事故，細致分析事故原因，進而采取適當措施防止同類事故的再次發(fā)生。 做好預防性維修工作，防止一個零件的失效殃及其他零件的安全。對已經(jīng)失效的零件應及時修理或更換。妥善保管摸具，防止模具生銹，遺失。 在日常生產(chǎn)中模具由于磨損或其他形式而失效，在這之前生產(chǎn)的零件稱為模具的壽命（生產(chǎn)壽命）。 3.7 零件的技術要求 1．沖模零件不允許有裂紋，工作表面不允許有劃痕、機械損傷、銹蝕等表面缺陷。經(jīng)熱處理后的零件硬度應均勻、不允許有軟點和脫碳區(qū)，并清除氧化物等。 2．沖模各零件的材料和熱處理硬度應優(yōu)先按模具設計手冊中標準選用，允許采用性能高于兩表規(guī)定的其他鋼種。 3．零件圖中普通螺紋的基本尺寸應符合GB/T196的規(guī)定，選用極限與配合應符合GB/T197的規(guī)定。 4．固定板、凹模、墊板、卸料板的形狀和位置公差按GB/T1182-1996等的規(guī)定。 5．沖模各零件的幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等應符合設計圖樣的要求。 6．零件圖中未注公差尺寸的極限偏差按GB/T1804的規(guī)定。 7．零件圖中未注的形狀和位置公差按GB/T1184-1996的規(guī)定。 8．沖裁模之凸、凹模刃口及側(cè)刃必須鋒利，不允許有崩刃、缺刃和機械損壞。 9．沖裁模凹模工作孔不允許有倒錐度。 3.8 裝配技術要求 1．裝配時應保證凸、凹模之間的間隙均勻一致，配合間隙符合設計要注，不允許采用使凸、凹模變形的方法來修正間隙。 2．推料、卸料機構必須靈活，卸料板或推件器在沖模開啟狀態(tài)時，一般應突出凸凹模表面0.5-1mm。 4．各接合面保證密合。 5．沖壓的凹模刃口的高度，按設計要求制造，其漏料孔應保證暢通，一般應比刃口大0.2-2mm 6.沖模所有活動部分的移動應平穩(wěn)靈活，無滯止現(xiàn)象，滑塊、楔埠在固定滑動面移動時，其最小面積不少于其面積的一半。 7．各緊固用的螺釘、鎖釘不得松動，并保證螺釘和銷釘?shù)亩嗣娌煌怀錾?、下模座平面? 8．各卸料螺釘沉孔深度應保證一致。 9．各卸料螺釘、頂桿的長度應保證一致。 10．凸模的垂直度必須在凸凹模間隙值允許范圍內(nèi)。 11．沖模的裝配必須符合模具裝配圖、明細表及技術條件規(guī)定。 12．凸模、凸凹模等與固定板的配合一般按H7/h6或H7/m6，保證工作穩(wěn)定可靠。 3.9 模具安裝要求 1.上模座上平面對下模座下平面的平行度，導柱軸心線對下模座下平面的垂直度和導套孔軸心線對上模座上平面的垂直度均應達到規(guī)定的精度要求。 2.模架的上模沿導柱上、下移動應平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。 3.裝配好的模具,其封閉高度應符合圖樣規(guī)定的要求。 3.10 沖裁模具的試沖 模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設計和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠?qū)δ＞哌M行適當?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。 沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應在模具模座正面打上編號、沖模圖號、制件號、使用壓力機型號、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗合格入庫。沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見表9.2。表9.2 沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法 缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 沖件毛刺過大 1．刃口不鋒利或淬火硬度不夠 2．間隙過大或過小，間隙不均勻 1．修磨刃口使其鋒利 2．重新調(diào)整間隙，使其均勻 沖件不平整 1．凸模有倒錐，沖件從孔中通過時被壓彎 2．頂出件與頂出器接觸零件面積大小 3．頂出件、頂出器分布不均勻 1．修磨凹?？?，去除導錐現(xiàn)象 2．更換頂出桿，加大與零件的接觸面積 尺寸超差和形狀不準確 凸模、凹模形狀及尺寸精度差 修整凸模、凹模形狀及尺寸，使其達到形狀及尺寸精度要求 凸模折斷 1．沖裁時產(chǎn)生側(cè)壓力 2．卸料板傾斜 1．在模具上設置擋塊抵消側(cè)向力 2．修整卸料板或使凸模增加導向裝置 凹模被脹裂 1．凹?？子械瑰F度形象 2．凹?？變?nèi)卡住廢料 1．修磨凹?？?，消除倒錐現(xiàn)象 2．修抵凹模孔高度 凸、凹模刃口相咬 1．上、下模座，固定板、凹模、墊板等零件安裝基面不平行 2．凸、凹模錯位 3．凸模、導柱、導套與安裝基面不垂直 4．導向精度差，導柱、導套配合間隙過大 5．卸料板孔位偏斜使沖孔凸模位移 1．調(diào)整有關兩件重新安裝 2．重新安裝凸、凹模，使之對正 3．調(diào)整其垂直度重新安裝 4．更換導柱、導套 5．調(diào)整及更換卸料板 沖裁件剪切斷面光亮帶寬，甚至出現(xiàn)毛刺 沖裁間隙過小 適當放大沖裁間隙，對于沖孔模間隙加大在凹模方向上，對落料間隙加大在凸模方向上 剪切斷面光亮帶寬窄不均勻，局部有毛刺 沖裁間隙不均勻 修磨或重新調(diào)整凸模或凹模，調(diào)整間隙保證均勻 外型與內(nèi)孔偏移 1．在連續(xù)模中孔與外形偏心，并且所偏的方向一致，表明側(cè)刃的長度與布局不一致 2．連續(xù)模多件沖裁時，其它孔形正確，只有一孔偏心，表明該孔凸凹模相對位置有變化 3．復合模孔形不正確，表明凸凹模相對位置有偏移 1．加大(減小)側(cè)刃長度或磨小（加大）擋料塊尺寸 2．重新裝配凸模并調(diào)整其位置使之正確 3．更換凸（凹）模，重新進行裝配調(diào)整合適 送料不暢通，有時被卡死 易發(fā)生在連續(xù)模中 1．兩導料板之間的尺寸過小或有斜度 2．凸模與卸料板之間的間隙太大，致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞 3．導料板的工作面與側(cè)刃不平行，卡住條料，形成毛刺大 1．粗修或重新調(diào)整裝配導料板 2．減小凸模與導料板之間的配合間隙，或重新調(diào)整澆注卸料板孔 3．重新調(diào)整裝配導料板，使之平行 4．修整側(cè)刃及擋塊之間的間隙，使之達到嚴密 卸料及卸料困難 1．卸料裝置不動作 2．卸料力不夠 3．卸料孔不暢，卡住廢料 4．凹模有錐度 5．漏料孔太小 6．推桿長度不夠 1．重新裝配卸料裝置，使之靈活 2．增加卸料力 3．修整卸料孔 4．修整凹模 5．加大漏料孔 6．加長打料桿  表9.1 沖壓模具的裝配 序號 工序 工藝說明 1 凸、凹模預配 （1）裝配前仔細檢查各凸模形狀以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀 （2）將各凸模分別與相應的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板8的形孔中， 并擰緊牢固 3 裝配下模 （1）在下模座1上劃中心線，按中心預裝凹模17、導料板5； （2）在下模座1、導料板5上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲 （3）將下模座1、導料板5、凹模17、擋料銷20、凹?？蜓b在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 4 裝配上模 （1）在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12片，然后將凸模與固定板的組合裝入凹模 （2）預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔。銷孔位置并鉆絞螺孔、銷孔 （3）用螺釘將固定板組合，墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊 （4）將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠14和卸料螺釘12，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1；復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；切紙檢查，合適后打入銷釘 5 試沖與調(diào)整 裝機試沖并根據(jù)試沖結果作相應調(diào)整 結論與展望 經(jīng)過幾個月的的努力，在老師和同學們的幫助下，我的設計完成了。在整個的設計過程中，我遇到了許多的困難，在解決一個又一個難題的過程中我學到了很多東西，也有很深的感觸。不管在什么時候任何年代，知識永遠是非常有用的，而且知識的更新速度也是相當?shù)目?，你要想成為時代的領跑者，不僅要求你擁有淵博的知識，同時也要求你不斷學習新的知識。設計的完成宣告著我們在學校的學習已經(jīng)結束，但是我不會停止學習的步伐?，F(xiàn)在我就對此次設計進行一次簡單的總結，并將一些要點記錄如下： 第一，接到任務以后進行選題。選題是設計的開端，選擇恰當?shù)?、感興趣的題目，這對于整個設計是否能夠順利進行關系極大。我自己結合自己今后的工作方向和興趣所在，選取了沖壓模具設計這一塊。在題目難度上，我考慮自己在專業(yè)知識掌握的情況，選取了設計這一典型的沖壓模具結構進行設計。 第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做設計的前期準備工作，好的開端就相當于成功了一半。通過到圖書館、網(wǎng)上查找資料，既方便又快捷。特別是通過圖書館的超星圖書搜尋資料，十分方便。這使我在短暫的時間內(nèi)就找到了許多沖壓模具設計方面的資料。 第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎上，綜合已有的資料來更透徹的分析設計題目，對所設計工件進行詳細的工藝分析和工藝方案的確定。 第四，完成工藝分析和方案確定后，便開始進行主要的工藝計算，排樣設計、壓力中心計算等。 第五，當做完上面幾步后，就可以進行主要零部件的計算和設計了。在設計主要零部件的時候也遇到了不少問題，如一些尺寸不合理等。當主要零件基本確定完后，便開始在電腦上繪制總裝圖，在畫圖的過程中在來不斷發(fā)現(xiàn)問題和修正問題。就這樣不斷的修正和完善，直到所有零部件的最終確定。 第六，完成總裝圖和主要零件圖的繪制。 設計不僅是對前面所學專業(yè)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。設計是本科生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。學生通過設計，綜合性地運用幾年內(nèi)所學知識去分析、解決一個問題，在作論文（設計）的過程中，所學知識得到疏理和運用，它既是一次檢閱，又是一次鍛煉。作為當代大學生，知識與能力能否結合關系到以后生存的難易程度。所以作一次實戰(zhàn)性的設計是非常有必要的，同時也是對我們生存能力的一種檢驗。在社會競爭日趨激烈的今天，做好設計是我們成功邁向社會的第一步。 設計是源頭，設計雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個模具成本的70%～80%。所以，設計時詳盡地考慮了模具結構，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設計，在實際生產(chǎn)中要具體問題具體分析，根據(jù)實際狀況進行模具調(diào)整也是必需的。 在這次的設計中，我綜合了幾年多來所學的所有專業(yè)知識，使我受益匪淺。在做設計的過程中，在設計和繪圖都遇到方面遇到了一些問題，經(jīng)過老師和同學的指導幫準，再加上自身不懈的努力，問題得到了及時解決。這次的設計使我對沖壓模具設計有了一定的認識，在模具設計過程中，不僅把大學所學到知識加深了，還學會了查有關書籍和資料，能夠把各科靈活的運用到設計中去。 這次的設計不僅是對自己大學幾年的考核，也是在工作之前對自身的一次全面、綜合型的測試。這為今后的工作做好了鋪墊和奠定了一定的基礎。 致謝 本次設計受到了院系老師的高度重視，得到了全校教師的大力支持與幫助。在此，我衷心的向你們道一聲：你們辛苦了。 通過設計，是對我們幾年來所學知識的綜合的檢測，更是一個對所學知識的回顧及綜合復習的過程；對機械繪圖、工程材料、機械設計、模具設計等過程等都有了更進一步的認識。 感謝院系老師給了我足夠時間來完成整套設計，在設計過程中，得到了老師和同學的幫助與指導，在此表示感謝；也對做相關題目的同學的資助表示感謝，感謝他們在設計過程中對我的幫助和指導，尤其對擔任本次設計的指導老師表示深深敬意，在設計過程中遇到一些困難，在老師的幫助下我才順利的完成了該設計，他對我設計過程中出現(xiàn)的疏忽與不足之處提出批評與修改建議，使我的設計最終更加的完善。 這次設計我深知有很多不足，在此懇請大家給予指導。 參考文獻 1、王孝培主編.沖壓手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1990 2、《沖壓模具設計與制造》　劉建超、張寶忠主編　高等教育出版社 3、《模具設計與制造簡明手冊》(第二版)　馮炳堯編　上?？茖W技術出版社 4、李碩本主編.沖壓工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，1982 5、模具實用技術叢書編委會.沖壓設計應用實例.北京：機械工業(yè)出版社，1994 6、高鴻庭，劉建超主編.冷沖壓設計及制造.北京：機械工業(yè)出版社，2002 7、《沖模圖冊》李天佑主編　機械工業(yè)出版社 8、丁松聚主編.冷沖模設計.北京：機械工業(yè)出版社，1994 9、成虹主編.沖壓工藝與模具設計.北京：高等教育出版社，2000 10、李天佑主編.沖模圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，1988 11、國家技術監(jiān)督局.沖模模架.北京：中國標準出版社，1991 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