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外文資料與中文翻譯
外文資料：
Analysis on The Factors of Impacting on The Life of Stamping Die
REN Hai-dong．YU Ling
Abstract：Stamping is a wide range of material processing methods，stamping die is equipment to achieve the important parts of theprocessing，whose life directly afects quality an d cost ofthe product．This article analyzes to its influencing factors，finding a method tosolveproblems，andimprovethelifeof stamping die．
Keywords：Samping die；life；Infl uencing facto
Is the use of stamping presses installed in the die pressure on the material to produce plastic deformation or separation in order to obtain the parts needed for a pressure processing method. In industrial production, especially in household appliances, automotive, aerospace and engineering fields such as instrumentation is widely available. The die is the realization of this important technology components and equipment for processing. Die as a result of a long cycle of production and processing, the use of the high cost of materials, manufacturing costs in product cost of production occupies a significant proportion, therefore, to improve the life of stamping dies is very important. Through the use of molds, for various reasons can not be a reproduction of the red pieces of qualified, could no longer be repaired, which is commonly referred to as die failure. Die life by various forms of limitations expired, common are: wear failure, failure deformation, fracture failure and failure, such as bite wounds. Stamping processes, as well as due to different working conditions of the different effects of stamping die failure are many factors, but the same factors may also bring some form of failure. In this paper, an analysis of its influencing factors, possible solutions to the problem in order to achieve the purpose of die life.
1 Mold Design
Mold design, including structural design and parts design. The structure of mold not only affects the quality of parts produced to determine the productivity of enterprises and processing methods, but also to improve the life of mold also has a key role. Therefore, before designers to make full preparations to meet the production tooling to optimize the structure at the same time.
1.1 Parts of Product Design
Reasonable product design will help improve the life of mold. If the product has a cusp, or fillet radius is too small, the design of the edge will die due to stress concentration and cracking. Without prejudice to the structure and function of products, we can change the design of some of its unreasonable.
1.2 Die Structure Design
Reasonable structure can improve the die life. For example, in Die, the direction to improve the convex and concave stamping die in the course of the relative stability, thus ensuring the mold space at a reasonable framework of blanking blanking. And the reasonableness of blanking clearance and stability to improve die life is an important measure. Accurate reduced-oriented relationship between the relative movement of the wear and tear of parts and components to avoid the convex, concave die as a result of unreasonable gap a "bite injuries" and other forms of failure. Particularly in the Fine Blanking Die, the high-precision mold-oriented institutions is to ensure that the structural design of an important guarantee for success. Therefore in order to improve the life of mold, the form must be the right choice and guide precision-oriented. The choice of orientation should be higher than the accuracy of convex and concave mold with precision. For more blanking punch, punch in a number of large difference in diameter, there is a difference and close the case that if a small and a long punch, then easily lead to instability or break. We can punch arranged in Figure 1 (a) ladder-style in order to increase its stiffness. Punching holes for the need to increase the punch guide in order to enhance the strength of punch, which is to ensure the normal work of stamping dies to the premise. Which can increase many-oriented approach, to be used in Figure 1 (b) shown in the front and the entire process-oriented and other-oriented.
Figure 1 (a) ladder layout punch 1 (b) punch-oriented
Accurate calculation of the process can also increase mold life. Such as discharge power and the calculation of stroke. If we are not allowed to easily spring fatigue fracture or failure. Die on a high degree of calculation, as well as the choice of press and reasonable manner and location-oriented institutions can effectively improve the die life. Modulus of continuity for the design and layout of the ride side of the calculation of size is also crucial.
1.3 Die gap
Stamping dies when space is the convex, concave die size difference between the horizontal edge. Gap on the impact of a large die life is a stamping process and die design of an extremely important issue. Convex, concave die gap size of a direct impact on product quality and mold the life space is too large or too small will cause the edge passivation or wear and tear (as shown in Figure 2). Die materials drop to die later, punch to punch prevail, and these two dimensions has been the impact of space. The experimental results show that the thickness of the gap below 2 percent, prone punch damage, space for more than 6%, there had been errors in parts size. Gap in the thickness of 4% ~ 5%, the effect of blanking good stability. Die gap, therefore the correct choice is to ensure that an important way to die life. At present, the choice of space data in addition to investigations, the most by the actual experience.
(a) gap is too small (b) a reasonable gap (c) gap is too large
Figure 2 gap on the impact of stampings
2 Die Manufacturing
Mold manufacturing process design is reasonable, to ensure that mold is an important way of life. Most of mold manufacturing parts of the process can be carried out in accordance with the normal, but there are special requirements for spare parts or spare parts for local processing, will need to have some special methods.
2.1 Mechanical Rough
Material machining accuracy of the assembly of the mold affects accuracy, it will directly affect the mold of parallelism, perpendicularity and coaxiality. In addition, the marks left rough, worn, are prone to stress concentration sites, but also occurred in the early fatigue cracks and the local.
2.2 Heat Treatment
Heat Treatment in the manufacture of stamping die plays a very important role, in spite of different types and different structure of mold, the use of different steel products, or using different machining and processing of shape, but they need to use heat treatment process to obtain a higher hardness and wear resistance, as well as other mechanical properties required. In general, the die service life and quality of products produced to a large extent depends on the quality of heat treatment processing. Thus, in die manufacturing, and continuously improve the skill level of heat treatment, a reasonable template to improve the performance of internal organization and working methods, it is particularly important. Heat treatment time and temperature is an important factor, because of the time in different temperatures, heat treatment may constitute a different form, the main annealing, normalizing, quenching and tempering, and carburizing, nitriding, carbonitriding, etc.. For example, in the blanking die, because people punch wedge material is the work of more serious wear and tear parts, so the hardness should be greater in general for the HRC 60 ~ 63, die for the HRC 57 ~ 60, this kind of hardness than the two , or die punch hardness is higher than the longer die life.
3 Die Assembly and Debugging
Assembly is the key to mold production process. A direct impact on the quality of the die assembly of the quality of parts, dies and the life of the state of the technology. Die assembly includes two aspects:
(1) good parts of each machining process in accordance with requirements of drawings assembled into a general assembly and assembly;
(2) in the assembly process as part of the processing work. Die in the assembly as an example, the technical requirements is to ensure consistency blanking gap and ensure the accuracy of direction-oriented institutions, as well as the movement to ensure that all relevant pieces of die design in accordance with strict technical parameters. This is a debugging tool to ensure a successful and smooth conduct of the production protection, but also to ensure that an important factor in mold life. In recent years, with the development of the production, users are vulnerable to damage parts of the swap request, so that users die at the scene of the rapid replacement of damaged parts. Die before the test mode, it should also be designed in strict accordance with the technical parameters of the model to select press. It is closely related to the length of die life. Press the stiffness, precision, crucial parameters such as tonnage. Press one of the stiffness of stiffness by the bed, transmission stiffness and rigidity of three parts-oriented, if less stiffness, load and unloading end, the die gap, great changes will happen, it will affect the accuracy of stamping parts and mold life. Die after assembly, must be red and adjust the test can be used for production. In order to protect the mold, the first time in debugging, it is necessary to pay attention to the use of paper or aluminum, as well as cold-rolled plate red test. To ensure that edge punch die edge into the depth of the scope of a reasonable (usually for a material thickness). Stamping die so red when the level of stress and wear and tear will be minimal, and fully protect the convex and concave mold, increased die life. The purpose of debugging and the task is: to die out not only qualified stampings, security and stability but also put into production use. Should be based on examination of stamping defects, analysis of its causes and try to solve them. Some bending, deep drawing and flanging, etc. so that the deformation of sheet metal dies, stamping parts, when the shape of complex or high accuracy, it is difficult to accurately calculate the deformation of the former size and shape of the rough. For this type of stamping parts, although the relevant references are rough calculation methods and formulas, but the impact of plastic deformation as a result of many factors, calculated from the size and needs of different size. In the actual production in order to obtain more accurate size, often determined through experiments. Red in the test set to adjust the size of blank.
4 Conclusion
Stamping die life impact of a number of factors, from the above analysis we can see from the mold design to the use of the entire process can improve the die life. Practice has proved that the rational design of die structure and the shape of the die using the appropriate manufacturing processes, heat treatment process, so that die in the normal conditions, can increase the mold life.
References:
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Agency. 2006.
[3]Xiaopei.wang. Stamping Manual [M]. Beijing: Mechanical Industry Press, 2006.
中文翻譯：
影響沖壓模具壽命的因素分析
任海東，于玲
摘要：沖壓成形是一種應(yīng)用廣泛的材料加工方法，沖壓模具是實(shí)現(xiàn)零件加工的重要工藝裝備，它的使用壽命直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。對(duì)模具壽命的影響因素加以分析，找出解決問(wèn)題的方法，從而達(dá)到提高模具壽命的目的。
關(guān)鍵詞：沖壓模具：壽命；影響因素
沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要的零件的一種壓力加工方法。它在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在家用電器、汽車、航空以及儀器儀表等工程領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。而沖模就是實(shí)現(xiàn)這一零件加工的重要工藝裝備。由于模具的生產(chǎn)加工周期長(zhǎng)，使用的材料費(fèi)用高，制造成本在產(chǎn)品生產(chǎn)成本中占有相當(dāng)大的比例，因此，提高沖壓模具的壽命是非常重要的。模具經(jīng)過(guò)使用，由于種種原因不能再生產(chǎn)出合格的沖件，也不能再修復(fù)，這種情況一般稱為模具失效。模具壽命受各種失效形式的限制，常見(jiàn)的有：磨損失效、變形失效、斷裂失效及啃傷失效等。由于沖壓工序不同以及工作條件的不同，影響沖壓模具失效的因素很多，而同一種因素也可能帶來(lái)幾種失效形式。本文對(duì)其影響因素進(jìn)行分析，找出解決問(wèn)題的方法，從而達(dá)到提高模具壽命的目的。
1 模具設(shè)計(jì)
模具設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)。模具的結(jié)構(gòu)不僅能影響到所生產(chǎn)零件的質(zhì)量，決定企業(yè)的生產(chǎn)效率和加工方式，而且對(duì)提高模具的使用壽命也具有關(guān)鍵的作用。因此設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之前，要做好充分的準(zhǔn)備工作，在滿足生產(chǎn)的同時(shí)盡可能優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。
1．1 零件產(chǎn)品設(shè)計(jì)
合理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)有利于提高模具的壽命。如果產(chǎn)品具有尖角，或圓角半徑太小，所設(shè)計(jì)的凹模刃口就會(huì)因應(yīng)力集中而開裂。在不影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能的前提下，我們可以改變其一些不合理的設(shè)計(jì)。
1．2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
合理的結(jié)構(gòu)可以提高模具的壽命。例如在沖裁模中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)提高了凸、凹模在沖壓過(guò)程中的相對(duì)穩(wěn)定性，從而保證模具在合理的沖裁間隙范圍內(nèi)進(jìn)行沖裁。而沖裁間隙的合理性及穩(wěn)定性正是提高模具壽命的重要措施。精確的導(dǎo)向減少了有相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的零部件的磨損，避免了凸、凹模由于間隙不合理出現(xiàn)“啃傷”等失效形式。尤其在精密沖裁模中，高精度的
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是確保模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成功的重要保障。因而為了提高模具的壽命，必須正確選擇導(dǎo)向形式和導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度的選擇應(yīng)高于凸、凹模的配合精度。對(duì)于多凸模沖裁，在幾個(gè)凸模直徑相差較大，相距又很近的情況下，如果小凸模細(xì)小而又較長(zhǎng)，則容易造成失穩(wěn)或折斷。我們可以把凸模布置成如圖1(a)階梯式的，以增加其剛度。對(duì)于小孔沖裁，必須增加對(duì)凸模的導(dǎo)向，以提高凸模的強(qiáng)度，這是保證沖壓模具能正常工作的前提。其中能增加導(dǎo)向的方法很多，可采用如圖1(b)所示的前端導(dǎo)向和全程導(dǎo)向等。
準(zhǔn)確的工藝計(jì)算也可以提高模具的壽命。如卸料力及行程的計(jì)算。若計(jì)算不準(zhǔn)，容易造成彈簧的疲勞斷裂或失效。對(duì)合模高度的計(jì)算以及壓力機(jī)的選擇，合理的定位方式及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等，都可以有效地提高模具的使用壽命。對(duì)于連續(xù)模排樣的設(shè)計(jì)和搭邊尺寸的計(jì)算也至關(guān)重要。
1．3 模具間隙
模具間隙是指沖壓時(shí)凸、凹模刃口橫向尺寸之差。間隙對(duì)模具壽命的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的問(wèn)題。凸、凹模間隙的大小直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和模具的使用壽命，間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使刃口鈍化或磨損(如圖2所示)。沖裁模中落料一般以凹模為準(zhǔn)，沖孔以凸模為準(zhǔn)，而這兩個(gè)尺寸又受到間隙的影響。實(shí)驗(yàn)表明，間隙在板厚的2％以下時(shí)，凸模容易發(fā)生損壞，間隙在6％以上時(shí)，制件尺寸出現(xiàn)誤差。間隙在板厚4％ ～5％時(shí)，沖裁穩(wěn)定效果好。因此正確選擇模具間隙，是保證模具壽命的重要途徑。目前，間隙的選擇除了查資料以外，大部分靠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)獲得。
2 模具制造
模具制造工藝設(shè)計(jì)的合理性，也是保證模具壽命的重要途徑。大部分模具零件的制造可以按正常的工藝進(jìn)行，但對(duì)有特別要求的零件或零件局部加工，就需要有一定特殊的方法。
2．1 機(jī)械粗加工
材料的加工精度對(duì)模具的裝配精度有很大的影響，將直接影響模具的平行度、垂直度和同軸度。另外，粗加工留下的刀痕、磨痕，都是容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，也是早期產(chǎn)生裂紋和發(fā)生疲勞的地方。
2．2 熱處理
熱處理在沖壓模具的制造中起著很重要的作用，盡管不同類型及不同的結(jié)構(gòu)模具，使用不同的鋼材，或采用不同的機(jī)械加工及加工成形，但都需要用熱處理的加工方法，使其獲得較高的硬度和耐磨性，以及其他所要求的力學(xué)性能。一般來(lái)說(shuō)，沖模的使用壽命及生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量，在很大程度上取決于熱處理加工質(zhì)量．因此，在沖模制造中，不斷提高熱處理的技術(shù)水平，合理的改進(jìn)模板內(nèi)部組織和性能的工作方法，就顯得格外的重要。時(shí)間和溫度是熱處理的重要因素，由于時(shí)間溫度的不同，可構(gòu)成不同的熱處理形式，其主要有退火、正火、淬火、回火和滲碳、滲氮、碳氮共滲等。比如在沖裁模中，由于凸模楔人材料，是磨損比較嚴(yán)重的工作零件，所以其硬度應(yīng)大些，一般為HRC 60～63，凹模為HRC 57～60，這樣比兩者硬度樣，或凹模硬度高于凸模的模具壽命更長(zhǎng)一些。
3 模具裝配及調(diào)試
裝配是模具生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序。沖模裝配質(zhì)量直接影響制件的質(zhì)量、沖模的技術(shù)狀態(tài)和使用壽命。沖模的裝配工作包括兩方面的內(nèi)容：
(1)將每個(gè)加工好的零件按圖紙工藝要求裝配成組合件及總體裝配；
(2)在裝配過(guò)程中進(jìn)行的一部分加工工作。以沖裁模的裝配為例，其技術(shù)要求是保證沖裁間隙一致性，保證導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向精度，以及保證各相關(guān)運(yùn)動(dòng)件能夠按照模具設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)嚴(yán)格進(jìn)行。這是保證模具調(diào)試成功及生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行的保障，也是確保模具壽命的重要因素。近年來(lái)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，用戶對(duì)易損壞零件提出了互換要求，以便用戶在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)模具損壞零件的迅速更換。模具在試模前，還應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)來(lái)選擇壓力機(jī)的型號(hào)。它關(guān)系到模具使用壽命的長(zhǎng)短。壓力機(jī)的剛度、精度、噸位等參數(shù)至關(guān)重要。其中壓力機(jī)的剛度是由床身剛度、傳動(dòng)剛度和導(dǎo)向剛度三部分組成，如果剛度較差，負(fù)載終了和卸載時(shí)，模具間隙會(huì)發(fā)生很大變化，將會(huì)影響到?jīng)_壓件的精度和模具壽命。模具裝配完后，必須經(jīng)過(guò)試沖和調(diào)整，才能進(jìn)行生產(chǎn)使用。為了保護(hù)模具，在第一次調(diào)試時(shí)，要注意利用紙片或鋁片以及冷軋板進(jìn)行試沖。保證凸模刃口進(jìn)入到凹模刃口的深度在合理的范圍內(nèi)(一般為一個(gè)料厚)。這樣模具沖壓時(shí)的沖壓力及磨損程度會(huì)最小，充分保護(hù)了凸、凹模，提高了模具壽命。調(diào)試的目的和任務(wù)是：使沖模不僅能沖出合格的沖壓件，而且能安全穩(wěn)定的投入生產(chǎn)使用。應(yīng)根據(jù)試沖件中出現(xiàn)的缺陷，分析其產(chǎn)生的原因，設(shè)法加以解決。有些彎曲、拉深及翻邊等使板料變形的沖模，當(dāng)沖壓件的形狀復(fù)雜或精度較高時(shí)，很難精確計(jì)算出變形前的毛坯尺寸和形狀。對(duì)于這一類沖壓件，雖然相關(guān)參考資料都有計(jì)算毛坯的方法和公式，但由于影響塑性變形的因素非常多，計(jì)算出來(lái)的尺寸和實(shí)際的需要尺寸是有差別的。在實(shí)際的生產(chǎn)中為了得到較準(zhǔn)確的尺寸，往往通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定．即在試沖調(diào)整中確定毛坯的尺寸。
4 結(jié)論
影響沖壓模具壽命的因素很多，從以上分析可以看出從模具設(shè)計(jì)到使用的全過(guò)程中，均能提高模具壽命。實(shí)踐證明，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)及形狀，采用恰當(dāng)?shù)臎_模制造工藝、熱處理工藝，使模具在正常的條件下工作，均能提高模具的壽命。
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河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
論文題目：屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
系 部
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師 蘇光
2006年5月15日
屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
1 緒 論
中國(guó)模具發(fā)展的現(xiàn)狀:改革開放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)中的沖冷加工以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
冷沖壓與其它加工方法相比,具有獨(dú)到之處,所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門都越來(lái)越多地釆用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機(jī)、電器、儀表、電子、國(guó)防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，不少過(guò)去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所替代。通過(guò)沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本?？梢哉f(shuō)，如果在生產(chǎn)中不廣泛釆用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本，進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。
國(guó)外的模具技術(shù)水平:車身制造中的級(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速。 在自動(dòng)沖床上用級(jí)進(jìn)沖裁模或組合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來(lái)，級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開始得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，用級(jí)進(jìn)模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來(lái)越大，省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。級(jí)進(jìn)組合沖模已在美國(guó)汽車工業(yè)中普遍應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機(jī)上使用的階梯模相比，節(jié)約 30% 。但是級(jí)進(jìn)組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度比較淺的簡(jiǎn)單零件，因此不能完全替代多工位壓力機(jī)，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)生考慮在多工位壓力機(jī)上加工。
凡工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工作都十分重視，因?yàn)槟芙o工業(yè)帶來(lái)質(zhì)量、效率和效益。模具是專用成形工具產(chǎn)品，雖然個(gè)性化強(qiáng)，但也是工業(yè)產(chǎn)品，所以標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要。模具標(biāo)準(zhǔn)化工作主要包括模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂和執(zhí)行、模具 標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)和應(yīng)用以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳、貫徹和推廣等工作。中國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，加之宣傳、貫徹和推廣工作力度小，因此模具標(biāo)準(zhǔn)化落后于生產(chǎn)，更落后于世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家。國(guó)外模具發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、美國(guó)、德國(guó)等，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作已有近 100 年的歷史，模具標(biāo)準(zhǔn)的制訂、模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)與供應(yīng)，已形成了完善的體系。而中國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化工作只是從“全國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”成立以后的 1983 年才開始的。目前中國(guó)已有約 2 萬(wàn)家模具生產(chǎn)單位，模具生產(chǎn)有了很大發(fā)展，但與工業(yè)生產(chǎn)要求相比，尚很不適應(yīng)，其中一個(gè)重要原因就是模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和水平不高。
級(jí)進(jìn)沖裁模，級(jí)進(jìn)模 (又稱連續(xù)模、跳步模)，是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的沖模。整個(gè)制件的成形是在級(jí)進(jìn)過(guò)程中逐步完成的。級(jí)進(jìn)成形是屬工序集中的工藝方法，可使切邊、切口、切槽、沖孔、塑性成形、落料等多種工序在一副模具上完成。級(jí)進(jìn)?？煞譃槠胀?jí)進(jìn)模和多工位精密級(jí)進(jìn)模。多工位精密級(jí)進(jìn)模我們將作為一專題在后續(xù)章節(jié)中討論。
由于用級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)，沖裁件是依次在幾個(gè)不同位置上逐步成形的，因此要控制沖裁件的孔與外形的相對(duì)位置精度就必須嚴(yán)格控制送料步距。為此，級(jí)進(jìn)模有兩種基本結(jié)構(gòu)類型：用導(dǎo)正銷定距的級(jí)進(jìn)模與用側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模。
今后模具的發(fā)展方向:未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
1、面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
2、速銑削加工
3、具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
4、火花銑削加工
5、高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
6、質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
7、模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
8、具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
2 總裁件的工藝性分析
此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為黃銅Ｈ62，具有良好的沖壓性能，適合總裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè)?7mm的孔、一個(gè)?5mm的孔、兩個(gè)?2.5mm的孔和十三個(gè)?1.5mm孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也要滿足要求，最小壁厚為3.5mm(12個(gè)?1.5mm的孔與?55.5mm外圓、兩個(gè)?3.5mm的孔與?55.5mm的外圓之間的壁厚)。
屏屏板的上面的形狀公差為0.2mm。外圓輪廓的尺寸為?55.5mm，未注公差均按IT13級(jí)精度制造，尺寸精度較低，普通總裁完全能夠滿足要求。
3 沖壓工藝方案的確定
該工件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔。
方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，釆用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。釆用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩副模具，成本很高而且生產(chǎn)效率很低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚3.5mm接近凸凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品留在其模具上。在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只是需要一副模具；生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過(guò)對(duì)以上三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)釆用方案三為佳。
4 主要的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 排樣方式的確定及其計(jì)算
屏屏板排樣圖
沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣正確與否將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分率叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的指標(biāo)。
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η可用下式表示：
η==72%
A————一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；
B—————條料寬度；
S—————步距（η值越大，材料的利用率就越高，在沖裁件的成本中材料費(fèi)用一般占用60%以上）
排樣進(jìn)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊雖是廢料，但在沖裁工藝中卻有很大作用。它補(bǔ)償了定位誤差和剪裁誤差，確保沖裁出合格零件。搭邊寬度對(duì)沖裁過(guò)程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊值。搭邊過(guò)大，材料利用率低；搭邊過(guò)小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，在沖裁中將被拉斷，使沖裁件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁呼不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)，正常搭邊比無(wú)搭邊沖裁時(shí)的模具壽命高50%以上。
在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度，進(jìn)而確定導(dǎo)料板間的距離。無(wú)側(cè)壓裝置的模具，應(yīng)考慮在送料過(guò)程中因條料的擺動(dòng)而使側(cè)面搭邊減小。為了補(bǔ)償側(cè)面搭邊的減小，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)條料可能的擺動(dòng)量，可按下式計(jì)算：
條料寬度—————B =（Dmax + 2a + Z）
導(dǎo)料板間距離—————A =B + 2a +2Z
式中Dmax—————條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—————側(cè)搭邊值
Δ—————條料寬度的單位（負(fù)向）偏差；
Z—————導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；
設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。屏屏板的形狀整體是一個(gè)圓盤形的特點(diǎn)，直排材料的利用率最高，所以應(yīng)釆用直排。如圖（2）所示的排樣方法，可設(shè)計(jì)成邊料載體的沖壓 方式，顯著地減少?gòu)U料。邊料載體是利用材料搭邊沖出導(dǎo)正工藝孔而形成的載體，實(shí)際上這是利用邊廢料作載體、省料、應(yīng)用普遍。見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1]中表2.5.2 搭邊值取工件間a1=1.2mm和側(cè)面a=1.5mm，條料寬度為B=59 mm，步距S=56.7mm，一個(gè)步距的材料利用率為η=72%。（計(jì)算見(jiàn)表1）。
見(jiàn)參考文獻(xiàn)[10]板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選用950×1500的黃銅板，每張黃銅板可剪裁為16張條料（59×1500），每張條料可沖26個(gè)工件，故每張黃銅板的材料利用率為71%。
表1 條料的相關(guān)計(jì)算
項(xiàng)目分類
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
排樣
沖裁件面積A
A=27.752×π
2418mm
查表2.5.2得最小搭邊
值a1=1.2 mm a=1.5 mm 釆用無(wú)側(cè)壓置，條料與
導(dǎo)料板Cmin間隙
Cmin=0.5mm
條料寬度B
B=55.5+2×1.5+0.5
59mm
步距S
S=55.5+1.2
56.7mm
一個(gè)步距的材料利用率η
η=
72%
4.2 沖壓力的計(jì)算
通常所說(shuō)的沖裁力是指沖裁力是指沖裁力最大值，這是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。
用平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算：
F= KLtτb
式中 F—————沖裁力；
L—————沖裁周邊長(zhǎng)度；
T—————材料厚度；
τb—————材料抗剪強(qiáng)度；
K—————系數(shù)
系數(shù)K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響面給出的修正系數(shù)，一般取K= 1.3 。
為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸樫上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需的力稱卸料力；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力稱頂件力。卸料力、推件力和頂件力是從沖床、卸料裝置中獲得的。一般常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力—————Fx=KxF
推件力—————FT=nKTF
頂件力—————FV=KVF
式中 F———沖壓力；
Fx FT FV—————卸料力、推件力、頂件力系數(shù)；
N—————同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。
n =
式中 h—————凹模洞口的直刃壁高度
t－————板料厚度
該模具釆用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料，下出件。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見(jiàn)表2。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選 J23—25。(見(jiàn)參考文獻(xiàn)[5]附錄)
表2 沖壓力的相關(guān)計(jì)算
項(xiàng)目計(jì)算
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
沖壓力
沖裁力F
F=KLtτb=1.3×2950.16×
2×300
230224.8 N
L=295016mm
Tb=300 MPa
卸料力Fx
FX=KXF=0.04×230224.8
9209 N
查表2.6.1
KT=0.06
kX=0.04
推件力FT
FT=nkTF=4×0.06×230224.8
55254 N
n=h/t=8/2=4
kD=0.06
沖裁力總
力FZ
FZ=FX+F+FT=
230224.8+9209+55254
294687.8N
彈性卸料、下出件
4.3 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算
沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過(guò)壓力機(jī)滑塊的中心線。對(duì)于有模柄的沖模來(lái)說(shuō)，須使壓力中心通過(guò)模柄的中心線。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌的模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響到制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。沖裁形狀對(duì)稱的沖件時(shí)，其壓力中心位于沖件輪廓圖形的幾何中心。沖裁直線段時(shí)，其壓力中心位于直線段的中點(diǎn)。沖裁圓弧線段時(shí)，其壓力中心的位置按公式：
確定復(fù)雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心，常用解析法和作圖法，該設(shè)計(jì)釆用解析法。
計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如圖（3）所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1～L4共四組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點(diǎn)的坐標(biāo)（－0.337，6.07）。有關(guān)計(jì)算如表（3）所示。(參考文獻(xiàn)[5]中的壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算)
表3 壓力中心數(shù)據(jù)表
基本要素長(zhǎng)度L/mm
各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值
x
y
L1=174.27
0
28.35
L2=100.48
0
－28.35
L3=15.7
－7.5
－15
L4=4.71
3.88
－13.86
合計(jì) 295.16
－0.337
6.07
由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該項(xiàng)工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O。若選用J23—25沖床，C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。
凹模型口圖
4.4 工作零件刃口尺寸的計(jì)算
凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁件設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。在沖裁件尺寸的測(cè)量和使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切核工業(yè)部產(chǎn)生的。故計(jì)算刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別進(jìn)行。其原則如下：
落料時(shí) 因落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致），應(yīng)先確定凹模尺寸，即以凹模尺寸為基準(zhǔn)。又因落料件尺寸會(huì)隨凹刃口的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故落料凹?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。而落料凸?；境叽纾瑒t按凹?；境叽鐪p最小初始間隙。
沖孔時(shí)，因工件光面的孔徑與凸模尺寸相等（或基本一致），應(yīng)先確定凸模尺寸，即以凸模尺寸為基準(zhǔn)。又因沖孔的尺寸會(huì)隨凸模的磨損而減小 ，故沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙。
在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工件零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單，適宜釆用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口計(jì)算就按分開加工的方法來(lái)計(jì)算,如表4所示(參考文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[6]上面的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值的選定和凸模與凹模刃口尺寸的確定。)
表4 工作零件刃口尺寸的計(jì)算
尺寸及分類
尺寸轉(zhuǎn)換
計(jì)算公式
結(jié)果
備注
落料
?55.5
?55.5
DA=(Dmax-XΔ)
DT=(DA-Zmin/2)
DA=55.25
查表 2.3.3得沖裁雙面間隙Zmax=0.16mm
Zmax=0.12mm 未注公差均為IT13級(jí)精度制造，磨損系數(shù)X=0.5，凸凹模IT8級(jí)加工制造。校核滿δA＋δT=（Zmax-Zmax）
DT=55.19
沖孔
?1.5
?1.5
dT=(dmin+XΔ)
dA=( dT+ Zmin/2)0+δΤ
dT=1.57
dA=1.63
?3.5
?3.5
dT=3.59
dA=3.65
?7
?7
dT=7.11
dA=7.17
?5
?5
dT=5.09
dA=5.15
孔心距
?45
?45
LA=LΔ/8
LA=45
R15
R15
LA=15
4.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)表（5），選用的4塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。
表（5） 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
卸料板工作行程h工
h工=h1+t+h2
6 mm
h1為凸模進(jìn)卸料板的高度1mm
橡膠工作行程H工
H工=h工+h修
8 mm
h修為凸模修模量，取2mm
橡膠自由高度H自由
H自由=4H工
32 mm
取H工為H自由的25%
橡膠的預(yù)壓縮
量H預(yù)
H預(yù)=15%H自由
4.8 mm
一般
H預(yù)=(10%~15%)H自由
每個(gè)橡膠承受的
裁荷F1
F1=F卸/4
2302.25 N
選用4個(gè)圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=(d2+.27(F1/P))0.5
68 mm
d為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取d=13mm
校核橡膠自由高度H自由
0.5H自由/D=0.541.5
滿足要求
P=0.5MPa
橡膠的安裝高度H安
H安=H自由-H預(yù)
26.8 mm
h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度3mm
5 模具的總體設(shè)計(jì)
5.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，釆用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。
5.2 定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞哚娪玫氖菞l料，控制條料的送料方向釆用導(dǎo)料板，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送料的送進(jìn)步距釆用擋料銷初定距，導(dǎo)料銷精定距，而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定的余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。
5.3 卸料、出件方式的選擇
因?yàn)楣ぜ虾駷? mm.，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可彈性卸料，又是因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以釆用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。
5.4 導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模釆用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
6 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖 4 落料凸模
6.1.1 落料凸模
凸模長(zhǎng)度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、操作安全、裝配等的需要來(lái)確定。當(dāng)按沖模典型組合標(biāo)準(zhǔn)選用時(shí)，則可取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，否則應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算。
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，釆用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M6的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/h5。其中總長(zhǎng)度可按公式計(jì)算求得：
L=h1+h2+t+h=(25+14+2+20)mm=61 mm
L—————凸模長(zhǎng)度。（mm）h1—————凸模固定板厚度（mm）
h2—————卸料板厚度（mm）t—————板厚
h—————增加長(zhǎng)度
它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm）。凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20 mm，具體結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖4所示。
具體結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖（4）所示。
6.1.2 沖孔凸模
沖小孔凸模，所謂小孔，一般系指孔徑d小于被沖板料的厚度可直徑d<1mm的圓孔和面積A<1mm2的異形孔。它大大超過(guò)了對(duì)一般沖孔零件的結(jié)構(gòu)工藝性要求。沖小孔的凸模強(qiáng)度和剛度差，容易彎曲和折彎，所以必須釆取措施提高它的強(qiáng)度和剛度，從而提高其使用壽命。其方法有
① 沖孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向。② 釆用短凸模的沖孔模。
③ 在沖模的其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造上釆取保護(hù)小凸模措施。
沖孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向有兩種，即局部保護(hù)與導(dǎo)向和全長(zhǎng)保護(hù)與導(dǎo)向。它是利用彈壓卸料板對(duì)凸模進(jìn)行保護(hù)與導(dǎo)向。
因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，又因?yàn)闆_孔凸模比較 ，所以沖孔模釆用臺(tái)階式，一方面方便，另一方面又便于裝配與更換。其中?5的圓形凸?？蛇x用標(biāo)準(zhǔn)件BII型式（尺寸為5.09×61）。沖13個(gè)?3.5和一個(gè)?7的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖5所示：
圖 5 沖孔凸模
在一般情況下，凸模的強(qiáng)度和剛度是足夠的，沒(méi)有必要進(jìn)行校核。但是當(dāng)凸模的截面尺寸很小面沖裁的板料厚度較大或根據(jù)結(jié)構(gòu)需要確定的凸模特別細(xì)長(zhǎng)時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核。
小孔?1.5r 沖孔凸模強(qiáng)度和剛度校核（d>1.3t不要校核）。（參考文獻(xiàn)[5]中的凸模的校核）
6.1.2.1 凸模最小直徑的校核
為使彈壓卸料板加工方便，取凸模與卸料的雙面間隙為0.15mm（不起導(dǎo)向作用）。
小凸模dp2縱向總壓力P 2Σ；
P 2Σ = P2+Q1
沖裁力 P2 = 1.3τL t = 1.3τπdt
推件力 Q1 = nK1P2 = 1.3τπdtnK1
則 P 2Σ = 1.3τπdt + 1.3τπdtnK1 = 1.3τπdt（1+ nK1）
根據(jù)公式
Fmax
即 =
則 dmin = = = 1.29 mm
Dp2 = dd2－Zmin =1.63 －0.12 =1.51 mm
因d p2 > 1.29 ，所以凸模強(qiáng)度足夠（取凹模洞口直徑8，取 = 300 MPa。
6.1.2.2 凸模最大自由長(zhǎng)度的校核
P 2Σ = 1.3τπdt（1+ nK1）
= 1.3×300×3.14×1.51×2×(1+4×0.06)
= 4585.88 N
≈ 4586 N
根據(jù)公式 Lmax
普通壓力機(jī)取K = 1.0 ，卸料板不起導(dǎo)向作用時(shí)，取=1、取E=3×105；最小慣性矩J=πd4/64 0.05d4
Lmax = = 12.92 mm
由此可知，小凸模工作部分長(zhǎng)度不能超過(guò)12.95 mm ，現(xiàn)取小凸模工作部分長(zhǎng)度為12 mm。
6.2 凹模
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為圓形或矩形的凸模板，在其上面開設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在支承件上，它與固定板、墊板和模座等配套使用。凹模釆用螺釘和銷釘定位時(shí)，要保證螺釘間、螺孔與銷孔及螺孔、銷孔與凹模刃口壁間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具壽命。
凹模釆用整體凹模，各沖裁的凹?？拙娪镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的依據(jù)將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按文獻(xiàn)[1]公式2.9.3、2.9.4計(jì)算：
凹模厚度 H= kb =0.3×59 =17.7 mm (查表2.9.5得k=0.3)
凹模壁厚 c（1.5～2）H = 26.55～35.4 mm
取凹模厚度 H = 20mm，凹模壁厚 C =35mm，
凹模寬度 B = b + 2c = (59 +2×35) =129 mm
凹模長(zhǎng)度 L取190 mm(送料方向)
凹模輪廓尺寸為：190×129×20 mm，結(jié)構(gòu)如圖6所示。
圖 6 落料凹模
6.3 定位零件的設(shè)計(jì)
使用導(dǎo)正銷的的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料定距或定位板等粗定位的誤差，保證孔與外形相對(duì)位置公差的要求。導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模，也可用于單工序模。導(dǎo)正銷通常與擋料銷配合使用，也可于側(cè)刃配合使用。為了使導(dǎo)正銷工作可靠，避免折斷，導(dǎo)正銷的直徑一般應(yīng)大于2mm，即孔徑小于2mm的孔不宜用導(dǎo)正銷導(dǎo)正，但可另沖直徑大于2mm的工藝孔進(jìn)行導(dǎo)正。導(dǎo)正銷的頭部由圓錐形的導(dǎo)入部分和圓柱形的導(dǎo)正部分組成。導(dǎo)正部分的直徑和高度尺寸及公差很重要。導(dǎo)正銷的基本尺寸可按下式計(jì)算：
d = dT —a
d—————導(dǎo)正銷的基本尺寸；
dT—————沖孔凸模直徑；
a—————導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值；
導(dǎo)正銷的圓柱部分直徑按公差與配合標(biāo)準(zhǔn)h6～h9制造。高度尺寸一般取（0.5～0.8）t（t為板料厚度）。
落料凸模下部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正銷，分別借用工件上兩個(gè)?3.54 mm的孔作為導(dǎo)正孔。?3.54 mm導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)如圖（7）所示。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端右1.5mm ,所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為1.2 mm 。導(dǎo)正銷釆用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔釆用H7/h6配合。(文獻(xiàn)[10]導(dǎo)正銷的選用)
圖 7 導(dǎo)正銷
起粗定距的活動(dòng)擋料銷、彈簧和螺栓選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為6×14。(文獻(xiàn)[10]中的擋料銷和螺栓的選用)。
6.4 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
導(dǎo)料板一般設(shè)在條料兩側(cè)，其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，它與卸料板分開制造；另一種是與卸料板制成整體的結(jié)構(gòu)。使條料順利通過(guò)，兩導(dǎo)料板間距離應(yīng)等于條料最大寬度加上一個(gè)間隙值（見(jiàn)排樣及條料寬度計(jì)算）。導(dǎo)料板的高度H取決于擋料方式和板料厚度，以便于送料為原則。
導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取0.5mm，這樣就可以確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按文獻(xiàn)[1]表2.9.7選擇，取導(dǎo)料板的厚度為8mm。（如圖8所示）導(dǎo)料板釆用45號(hào)鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上，導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。
圖 8 導(dǎo)料板
6.5 卸料部件的設(shè)計(jì)
6.5.1 卸料板的設(shè)計(jì)
卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm。
卸料板釆用45號(hào)鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。
6.5.2 卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為10mm ，螺紋部分為M8×10mm 。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。
6.6 模架及其他零件部件設(shè)計(jì)
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架。另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對(duì)其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種。滑動(dòng)導(dǎo)向模架的精度等級(jí)分為I級(jí)和II級(jí)。各級(jí)對(duì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級(jí)。滾動(dòng)導(dǎo)向模架的精度等級(jí)分為0I和0II級(jí)。這些技術(shù)條件保證了整個(gè)模架具有一定的精度。這是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度的裝配精度達(dá)到一定的要求，整個(gè)模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證。
該模具釆用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。
盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架,而標(biāo)準(zhǔn)模架的型號(hào)和規(guī)格就決定了上下模座的型號(hào)和規(guī)格。如果需要自行設(shè)計(jì)模座，則圓形模座的直徑應(yīng)比凹模直徑大30～70mm，矩形模座的長(zhǎng)度應(yīng)比凹模板長(zhǎng)度大40～70mm其寬度可以略大于或等于凹模板的寬度。模座的厚度可參照標(biāo)準(zhǔn)模座確定，一般為凹模厚度的確1.0～1.5倍，以保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。對(duì)于大型非標(biāo)準(zhǔn)模座，還必須根據(jù)實(shí)際需要，按鑄件工藝要求和鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。
導(dǎo)柱 d/mm×L/mm分別為?28×160，?32×160；導(dǎo)柱 d/mm×L/mm×D/mm 分別為?28×115×42，?32×115×45。
上模座厚度H上模取45mm，上模墊板厚度H墊取10mm，固定板厚度H固取25mm，下模座厚度H下模取50mm,那么，該模具的閉合高度：
H閉=H上模+H墊+ L+H+H下模－h(huán)2
=(45＋10＋61＋20＋50－3)mm= 183mm
式中： L——————凸模長(zhǎng)度，L=61mm；
H——————凹模厚度，H=20mm；
h2——————凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2 =3mm。
可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23—25最大裝模高度（220mm），可以使用。模柄，中、小型模具一般是通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對(duì)它的基本要求是：一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。壓入式模柄與上模座孔以H7/h6配合并加銷釘以防轉(zhuǎn)動(dòng)主要用于上模座較厚而又沒(méi)有開設(shè)推板孔或上模比較重的場(chǎng)合。另外還有旋入式模柄、凸緣模柄、浮動(dòng)模柄等?？傊x擇模柄的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)模具大小、上模的具體結(jié)構(gòu)、模具復(fù)雜性及模具精度等因素確定。
凸模固定板，它的作用是將凸模（凸凹模）連接固定在正確位置上。標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板有圓形、矩形和單凸模固定板等多種型式。選用時(shí)，根據(jù)凸模固定和緊固件合理布置的需要確定其輪廓尺寸，其厚度一般為凹模厚度的80%。墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以防止模座被凸模頭部壓陷，從而影響凸模的正常工作。如果頭部端面上的單位面積壓力P大于模座材料的許用壓力時(shí)，就需要在凸模頭部支承面上加一塊硬度較高的墊板；如果凸模頭部端面上的單位面積壓力P不大于模座材料的許用壓應(yīng)力時(shí)，可以不加墊板。據(jù)此，凸模較小面沖裁力較大時(shí)，一般需要加墊板；凸模較大的，一般可不加墊板。模座材料的許用壓應(yīng)力見(jiàn)表（6）所示：
表6 模座材料的許用壓應(yīng)力
模板材料
【】/MPa
鑄鐵 HT 250
90～140
鑄鋼 ZG 310～570
110～150
通過(guò)以上對(duì)模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以初步確定制造時(shí)所用的材料。我們對(duì)冷沖模具鋼使用性能的基本要求是具有高硬度（58～64HRC）和強(qiáng)度，具有高耐磨性，有足夠的韌性，熱外理變形小，有一定有熱硬性。沖裁模要求高硬度、高耐磨性和一定的韌性；而對(duì)材料工藝性能的要求中，由于冷沖模工作零件一般要經(jīng)過(guò)較復(fù)雜的制造過(guò)程，因而必須具有對(duì)各種加工工藝的適應(yīng)性。對(duì)冷沖模具材料的工藝性要求，包括可鍛性、加工工藝性、脫碳與氧化的敏感性、淬硬性、淬透性、過(guò)熱敏感性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性等。
T10A和Cr2碳素工具鋼中制造冷沖模的通用鋼材。它們淬火后形成表面硬化層，有良好的耐疲勞能力。MnCrWV鋼是低變形冷作模具鋼，其特性是淬硬性（61～64HRC）和淬透性較好，淬火開裂、變形傾向小，主要用于小批量生產(chǎn)中。在我國(guó)9Mn2V應(yīng)用較廣，實(shí)踐證明，它不僅可代替碳素工具鋼，而且可代替CrWMn、9SiCr等用以制造板料厚度小于4mm的沖裁模、彎曲模等。Cr12MoV可代替9Mn2V，主要用于大批量生產(chǎn)中。
沖模模具所用材料和熱處理要求如下所示：
零件名稱
選用材料牌號(hào)
熱處理
硬度（HRC）
上下模座
HT250
模柄
Q275
導(dǎo)柱
T10A
60～62
導(dǎo)套
T10A
57～62
凸模固定板
Q275
卸料板
Q275
導(dǎo)料板
Q275
淬火、回火
43～48
擋料銷
45
淬火、回火
43～48
導(dǎo)正銷
T8
淬火、回火
52～56
墊板
T10A
淬火、回火
43～48
螺釘
45
頭部 淬火、回火
43～48
銷釘
45
淬火、回火
43～48
表 7
7 模具總裝圖
級(jí)進(jìn)模是一種工位多、效率高的沖模。在一副級(jí)進(jìn)模上，根據(jù)沖壓件的實(shí)際需要，按一定順序安排了多個(gè)沖壓工序（在級(jí)進(jìn)模中稱為工位）進(jìn)行連續(xù)沖壓。它不但可以完成沖裁工序，，還可以完成成形工序，甚至裝配工序，許多需要多工序沖壓的復(fù)雜的復(fù)雜沖壓件可以在一副模具上完成成形，為高速自動(dòng)沖壓提供了有利條件。由于級(jí)進(jìn)模工位數(shù)較多，因而用級(jí)進(jìn)模沖制零件，必需解決條料或帶料的準(zhǔn)確定位問(wèn)題，才有可能保證沖壓件的質(zhì)量。
通過(guò)以上的設(shè)計(jì)，可得到如圖的所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（18個(gè)凸模）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式釆用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。
?? 該模具總裝圖是用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模。上、下模用導(dǎo)板導(dǎo)向。沖孔凸模與落料凸模之間的距離就是送料步距 。材料送進(jìn)時(shí)由活動(dòng)擋料銷進(jìn)行初定位，由兩個(gè)裝在落料凸模上的導(dǎo)正銷進(jìn)行精定位。導(dǎo)正銷與落料凸模的配合為H7／h6，其連接應(yīng)保證在修磨凸模時(shí)的裝拆方便。導(dǎo)正銷頭部的形狀應(yīng)有利于在導(dǎo)正時(shí)插入已沖的孔，它與孔的配合應(yīng)略有間隙。為了保證首件的正確定距，在帶導(dǎo)正銷的級(jí)進(jìn)模中，常采用始用擋料裝置。它安裝在導(dǎo)板下的導(dǎo)料板中間。在條料沖制首件時(shí)，用手推始用擋料銷 ，使它從導(dǎo)料板中伸出來(lái)抵住條料的前端即可沖第一件上的兩個(gè)孔。以后各次沖裁由固定擋料銷控制送料步距作初定位。
??? 用導(dǎo)正銷定距結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。當(dāng)兩定位孔間距較大時(shí)，定位也較精確。但是它的使用受到一定的限制。當(dāng)板料太薄 (一般為t＜0.3mm)或較軟的材料，導(dǎo)正時(shí)孔邊可能有變形，因而不宜采用條料送進(jìn)時(shí)釆用活動(dòng)擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上兩個(gè)?3.5作導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷再作精確定距。活動(dòng)擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過(guò)程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)料擋作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)到0.02mm。
總之，級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。
8 沖壓設(shè)備的選用
設(shè)備類型選擇的主要依據(jù)是所完成的沖壓工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸及精度要求、現(xiàn)在設(shè)備條件等。中、小型沖壓件主要選用開式雙柱的機(jī)械壓力機(jī)；大中型沖壓件多選用雙柱閉式機(jī)械壓力機(jī)。根據(jù)沖壓工序可分別選用通用壓力機(jī)、專用壓力機(jī)。大批量生產(chǎn)時(shí)，可選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)；小批量生產(chǎn)時(shí)，尤其大型厚板零件的成形時(shí)，可釆用液壓機(jī)。對(duì)于薄板沖裁、精密沖裁，應(yīng)注意選擇剛度和精度高的壓力機(jī)。
壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)選擇主要依據(jù)是沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸，并進(jìn)行必要的校核：沖壓總體結(jié)構(gòu)尺寸必須與選用的壓力機(jī)相適應(yīng)，即模具的總體平面應(yīng)該與壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應(yīng)；模具的封閉高度應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度或封閉高度相適應(yīng)。
通過(guò)校核，參考文獻(xiàn)[5]選擇開式雙柱式可傾壓力機(jī)J23—25足使用要求。其主要參數(shù)如下：
公稱壓力： 250 KN 滑塊行程：65 mm
最大閉合高度： 270 mm 最大裝模高度： 220 mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度： 55 mm 最大傾斜角度：30。
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：250×300 mm
墊板尺寸（厚度×孔徑）：30×150 mm
模柄孔尺寸：?30 mm×60 mm
9 模具零件加工工藝
本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若釆用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對(duì)簡(jiǎn)單。圖所示落料凸模的加工工藝過(guò)程如表（8）所示。
表（8） 落料凸模加工工藝過(guò)程
工序名
工序名稱
工序內(nèi)容
工序簡(jiǎn)圖
(示意圖)
1
備料
將毛壞鍛成長(zhǎng)方體(56×58.4×68)
圖8.1
2
熱處理
退火
圖8.2
3
刨
刨六面,上下兩面互為平行，留單邊余量為0.5 ，四周均有圓角。
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨平面
磨上下兩面，互為平行
6
鉗工劃線
劃出各孔位置線
7
加工螺釘孔、安裝孔
和穿絲孔
按位置加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔等
8
熱處理
按熱處理工藝，淬火回火達(dá)到58～62HRC
9
磨平面
精磨上、下兩平面
10
線切割
按圖張要求，輪廓達(dá)到尺寸要求
圖8.3
11
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
12
檢驗(yàn)
圖8.1 圖8.2 圖8.3
凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。凹模的加工工藝：
表(9) 凹模加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
工序簡(jiǎn)圖(示意圖)
1
備料
將毛壞鍛成長(zhǎng)方體(132×200×25)
圖 9.1
2
熱處理
退火
3
粗刨
刨六面過(guò)到(129×190×20)，互為直角
圖9.2
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨平面
磨六面互為直角
圖9.3
6
鉗工劃線
劃出名孔位置線，型孔位置線
圖9.4
7
銑漏料孔
達(dá)到設(shè)計(jì)要求
圖9.5
8
加工螺釘孔、
銷釘孔及穿絲孔
按要求加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔
圖9.6
9
熱處理
按熱處理工藝，淬火回火到60～64HRC
10
磨平面
精磨上、下平面
圖9.7
11
線切割
按圖切割型孔達(dá)到尺寸要求
圖9.8
12
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
13
檢驗(yàn)
圖 9.1 圖 9.2 圖9.3
圖 9.4 圖 9.5 圖 9.6
圖 9.7 圖9.8
10 模具的裝配
根據(jù)級(jí)進(jìn)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見(jiàn)表（10）所示。
表（10） 屏屏板級(jí)進(jìn)模的裝配
序號(hào)
工序
工藝說(shuō)明
1
凸凹模預(yù)配
裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀
將各凸模分別與相應(yīng)的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換
2
凸模裝配
以凹模孔定位，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固
3
裝配下模
在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板
在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺釘孔位置，并分別鉆孔，攻絲
將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動(dòng)擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘
4
裝配上模
在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.2mm的紙片，然后將凸模與固定板裝入凹模
預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺釘、銷孔位置并鉆螺孔、銷孔
用螺釘將固定板組合、墊板、模座連接在一起，但不要擰緊
將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端的1mm
復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘
安裝導(dǎo)正銷、承料板
切紙檢查，合適后打入銷釘
5
試沖與調(diào)
裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相反調(diào)整
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