支撐板沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【彎曲落料沖孔復(fù)合?！俊菊f明書+CAD】

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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱 支撐板沖壓成形工藝及及模具設(shè)計(jì) 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務(wù)書 有 無 開題報(bào)告 有 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 慢 中期工作匯報(bào)及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1、緒論 1.1模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時(shí)，有近200個億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預(yù)計(jì)2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 1.2 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進(jìn)模，可在一臺壓力機(jī)上完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 1.3沖壓工藝的種類 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 1.4沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機(jī)械化、自動化程度低 美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的5～10倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。 突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機(jī)械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線自動化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國際水平。。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時(shí)改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。 阻力二：生產(chǎn)集中度低 許多汽車集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。 突破點(diǎn)：走專業(yè)化道路 迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強(qiáng)，成為國際上有競爭實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商。 阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套 目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進(jìn)口。 突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢在必行。 阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢 在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲備。 突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為40%～45%，而國際上一般在70%左右。 突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，特別是成形過程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換率。力爭2005年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到60%，2010年達(dá)到70%以上基本滿足市場需求。 阻力六：專業(yè)人才缺乏 業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。 突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì) 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。 國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家，大批掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有計(jì)劃、分層次地培養(yǎng)。 2、支撐板工藝分析 零件名稱：支撐板 生產(chǎn)批量：大批量 材料：35 料厚：2mm 零件圖：見圖 零件圖 2.1工藝分析 此彎曲件為V型彎曲，零件圖如圖所示。圖中的尺寸公差為未注公差，在處理這類零件公差等級時(shí)均按IT14級要求。彎曲圓角半徑r=2，均大于最小彎曲半徑：（mm） 故此件形狀，尺寸，精度均滿足彎曲工藝的要求，可用彎曲工藝進(jìn)行加工。彎曲后再采用落料、沖孔。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11—IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm，將以上精度與零件的精度要求相比較，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況也均符合沖裁的工藝要求。 2.2 工藝方案的確定 該零件所需的沖壓工序?yàn)閺澢?、沖孔好落料。可擬定以下三種方案： 方案一：采用簡單模分三次加工，即彎曲—落料—沖孔。 方案二：彎曲、落料、沖孔復(fù)合模。 采用方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求.由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁方式，方案二和方案三更具優(yōu)越性。 采用方案二，需要一套模具，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。 盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，單零件的幾何尺寸相對簡單，模具制造并不困難。 通過對兩種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復(fù)合膜為佳。 2.3彎曲工藝計(jì)算 彎曲件展開長度的計(jì)算 當(dāng)彎曲圓角半徑較小（r<0.5t）時(shí)，根據(jù)毛坯與制件等體積法計(jì)算， 當(dāng)彎曲圓角半徑較大(r>0.5t)時(shí)，根據(jù)中性層長度不變原理計(jì)算。 因?yàn)镽=2>0.5×2,屬于圓角半徑較大的彎曲件。所以彎曲件的展開長度按直邊區(qū)與圓角 區(qū)分段進(jìn)行計(jì)算。視直邊區(qū)在彎曲前后長度不變，圓角區(qū)展開按彎曲前后中性層長度不變條件進(jìn)行計(jì)算。 由于R/t=2/2=1，查表（《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P97表3.4） 得位移系數(shù)x=0.42 變形區(qū)中性層曲率半徑按（《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P97表3.7） 公式計(jì)算 得： 毛坯尺寸（中性層長度） 其中（中性層圓角部分的長度） = = =3.468mm = =2.477mm 該零件的展開長度為 以上各式中 ――― 中性層曲率半徑，mm； k――― 中性層位置系數(shù)，查表得k=0.42,mm； A――― 中性層圓角部分的長度,mm; t――― 材料彎曲厚度，mm； ――― 彎曲件的展開長度，mm； β――― 彎角，(°)。 2.4彎曲工作部分尺寸計(jì)算 2.4.1凸模圓角半徑計(jì)算 ①當(dāng)彎曲件r>10時(shí)，凸模圓角半徑為 ②當(dāng)彎曲件r較小時(shí)，凸模圓角半徑為 （但） 此工件的彎曲圓角半徑較小但不小于工件材料所允許的最小彎曲半徑 ，故凸模圓角半徑可取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑r=2mm。 2.4.2凹模圓角半角計(jì)算 凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。 凹模圓角半徑一般按材料的厚度來取。 mm (3～6)t (2～4)mm (2～3)t mm 該工件厚度為2mm，故凹模半徑mm 2.4.3凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算。 凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對工件的尺寸精度造成一定的影響，查表3.12得凹模的底部最小厚度 因此，凹模工作部分深度h=38+2+4=44mm 2.4.4凸凹模間隙的確定 彎曲模的凸凹模間隙是指單邊間隙Z/2，V型件彎曲時(shí)，凸凹模的間隙時(shí)是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的，不需要在設(shè)計(jì)，制造模具時(shí)確定。在模具設(shè)計(jì)中，必須考慮到模具閉合時(shí)，模具工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質(zhì)量。 ① 一般情況下，Z/2=t++ ② 工件精度要求較高時(shí)，Z/2=t 以上各式中 t―― 工件材料厚度，mm； C―― 間隙系數(shù)； ―― 材料厚度的正偏差，mm。 2.5彎曲件回彈值的計(jì)算 小變形程度(r/t≥10）時(shí)，回彈大，先計(jì)算凸模圓角半徑，再計(jì)算凸模角度；大變形程度（r/t＜5)時(shí)，卸載后圓角半徑小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化。彎曲時(shí)，彎曲中心角為110o，查相關(guān)手冊，取回彈角為3o；彎曲中心角為130o，查相手冊，取回彈角4o。 2.6彎曲力計(jì)算 V形件彎曲力 = =(11466～14905.8)N 校正彎曲的彎曲力 =160×30×70 =336000N （無論工件形狀如何） ――沖壓行程結(jié)束時(shí)自由彎曲的彎曲力（N）； K――系數(shù)，一般取1.3； b――彎曲件寬度 (mm)； t――彎曲件材料寬度 （mm）； ――彎曲件材料的抗拉強(qiáng)度（MP）； r――彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm）； F――校正彎曲力（N）； A――校正部分投影面積 （）； p――單位面積校正力（MP），查表得。 2.7沖孔Φ10mm凸、凹刃口尺寸的計(jì)算 由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 查表2.5得凸、凹模制造公差： 校核查表2.5得凸、凹模制造公差 而 滿足的條件 查表2.6得：IT14級時(shí)磨損系數(shù)x=0.5， =(10+0.5×0.2) =10.1mm =(10.1+0.246) =10.346mm 2.8外形落料凸、凹刃口尺寸的計(jì)算 由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 查表2.5得凸、凹模制造公差： 校核查表2.5得凸、凹模制造公差 而 滿足的條件 查表2.6得：IT14級時(shí)磨損系數(shù)x=0.5， =(166.4-0.5×0.2) =166.3mm =(166.3-0.246) =166.054mm 2.9沖壓力計(jì)算 落料力 沖孔力 沖孔時(shí)的推件力 取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表2.21查得h=6mm， 則 n=h/t=3， 查表2.7得， 落料時(shí)的卸料力 查表2.7取 2.10壓力中心的計(jì)算 由于該件都對稱，故選其幾何中心為壓力中心 2.11橡皮的選擇 橡皮允許承受的負(fù)荷較彈簧大，且安裝調(diào)試方便，在沖裁模中廣泛應(yīng)用。 ① 橡皮的平面尺寸 平面尺寸按其所產(chǎn)生的壓力F計(jì)算 F=Sq 所以 橡皮壓縮量/％ 10 15 20 25 30 35 單位壓力／MPa 0.26 0.50 0.70 1.06 1.52 2.10 R―― 橡皮半徑； S―― 橡皮的橫截面子； q―― 與橡皮的壓縮量有關(guān)單位壓力，按橡皮的壓縮特性曲線選用。 ② 橡皮的高度 橡皮的高度必須滿足工藝要求與模具結(jié)構(gòu)空間要求，并考慮橡皮的壽命。 ⑴橡皮最大壓縮量不宜超過自由高度H的35％～45％。 ⑵橡皮裝在模具上，一般應(yīng)預(yù)先壓縮（10％～15％）H，使預(yù)壓的壓力達(dá)到所需要的卸料力。 ⑶壓縮工作行程為（25％～30％）H 橡皮的自由高度為 H=/(0.25～0.30)=20/(0.25～0.30)=(66.7～80)mm 取H=70mm 式中――橡皮壓縮工作行程，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)可知； H――橡皮的自由高度。 上式中的高度校核： 高度校核：H=0.65D 3、模架與壓力機(jī)的選用 3.1模架的選擇 根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括彎曲、沖孔和落料兩三個工序，可采用復(fù)合模具，利用彈性卸料裝置，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？锥粗?，利用彈性卸料裝置卸料，落料廢料在落料凸凹模外側(cè)自由落下；而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中是先彎曲后落料和沖孔的。所以彈性元件還應(yīng)具有壓料的作用，應(yīng)選用彈性卸料板來卸下工件。 因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從前向后送料。 因采用的是復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。 為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，故選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。 選擇模架，選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，315 × 250 閉合高度300～350 上模座315×200×30 下模座315×250×50。 模具閉合高度 =35+30+38+60+72+55+50 =340mm 3.2壓力機(jī)的選擇 選擇型號為JB23-63的開式雙柱可傾壓力機(jī)滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力： 630KN 滑塊行程： 100mm 滑塊行程次數(shù)（次/min）： 40 最大閉合高度： 500mm 封閉高度調(diào)節(jié)量： 80mm 工作臺尺寸： 570×860 墊塊尺寸： 80 模柄孔尺寸： Φ50×85 最大傾斜角度： 25 3.3壓力機(jī)的校核 1. 模具閉合高度是指模具工作行程終了時(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。 H=340mm<-=500-80=420mm 滿足要求。 2. =31400+60000+14905+336000 =442305N 滿足使用要求 3. 工作臺尺寸： 570×860 模具尺寸：315×250 4.模柄孔尺寸： Φ50×85 模柄安裝尺寸：Φ45×55 4、模具主要零部件的設(shè)計(jì)。 4.1沖孔Φ10凸模設(shè)計(jì)。 由于凸模較長，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分應(yīng)制成逐漸增大的多級形式，凸模固定板厚度去38mm，凸模結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定。 26 =38+60+110-26 =192mm ① 承壓應(yīng)力校核 沖裁時(shí)凸模承受的壓應(yīng)力，必須小于凸模材料強(qiáng)度所允許的壓應(yīng)力 對于圓形凸模，由上式可得 即 mm 凸模淬火到58～62HRC時(shí) (1000～1600)MPa ②失穩(wěn)彎曲應(yīng)力檢驗(yàn) 圓形凸模 滿足設(shè)計(jì)要求 4.2落料凹模的設(shè)計(jì) 落料凹模內(nèi)部有彈性卸料裝置，所以凹模刃口應(yīng)采用直臂形刃口，查表得，取刃口高度h=6mm，由于該模具選用組合式凹模。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選用一組對稱的。沖裁時(shí)凹模承受沖裁力合側(cè)向擠壓力的作用。由于凹模的結(jié)構(gòu)形式方法眾多，受力情況又比較復(fù)雜，目前還不能用理論方法精確地把凹模外輪廓尺寸算出來。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖件的料厚度和沖件的輪廓尺寸，把凹模刃壁至外形邊的距離，按經(jīng)驗(yàn)公式來確定。 4.3凸凹模的設(shè)計(jì) 再復(fù)合模中，至少有一個凸凹模。凸凹模的外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，從強(qiáng)度考慮，壁厚受最小值限制。對于倒裝復(fù)合膜，因孔內(nèi)會積存廢料，所以最小壁厚要厚一些。凸凹模的最小壁厚一般由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定。 4.4凸模固定板的設(shè)計(jì) 凸模固定板的作用是用來固定凸模的，由于該模具的主要作用是固定用的，因此該零件不需要太高的硬度，故選用經(jīng)常用的45鋼來加工該零件，在設(shè)計(jì)該零件時(shí)，要保證上下兩面的平行度要求，且需要保證凸模孔的精度要求。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6-0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模斷面與固定板一起磨平。 4.5墊板的設(shè)計(jì) 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出凹坑，影響凸模的正常工作。模具中最為常見的是凸模墊板，模具是否加裝墊板要根據(jù)模座所受壓力的大小進(jìn)行判斷，若模座所受單位壓力大于模座材料的需用壓應(yīng)力，則需加墊板。墊板外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取3-10mm。墊板材料為45鋼，淬火硬度為43-48HRC。墊板上下表面應(yīng)磨平，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大0.3-0.5mm。 4.6模座的設(shè)計(jì) 上模座用來固定上模部分零件，并同過模柄或螺栓、壓板把上模固定到壓力機(jī)滑塊上，同時(shí)又起到傳遞并承受沖裁力的作用。下模座用來固定下模部分零件，并通過螺栓，壓板將下模座固定在壓力機(jī)工作臺面上，同時(shí)起著承受并分散沖裁力的作用。設(shè)計(jì)模座時(shí)一般按照國標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)模架設(shè)計(jì)，自行設(shè)計(jì)時(shí)，圓形模座的直徑應(yīng)比凹模板直徑大30-70mm，矩形模座的長度應(yīng)比凹模板長度大40-70mm。寬度可以略大于或等于凹模板的寬度，模座的厚度可以參照標(biāo)準(zhǔn)模座，一般為凹模板厚度的1.0-1.5倍。模座材料一般選用鑄鐵，也可以用Q235、Q255結(jié)構(gòu)鋼，沖裁力大時(shí)也可以選用鑄鋼ZG35\ZG45. 4.7模柄的設(shè)計(jì) 模柄的作用是使模具的中心線與壓力機(jī)的中心線重合，并把沖壓模具零件部分固定在壓力機(jī)的滑塊上，常用于1000KN以下的壓力機(jī)上的中、小模具的安裝。此套模具選用壓入式模柄，他與模座孔采用過渡配合，加銷釘以防止轉(zhuǎn)動，模柄有較高的垂直度和同軸度。 4.8導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因?yàn)楸局萍暮穸葹?.6mm，所以采用H7/h6。 5、繪制模具總裝配圖 稱， 這是一個后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向的復(fù)合模，橡皮的作用是提供彎曲時(shí)所需的壓力，為后來的沖孔落料提供必要的空間，同時(shí)也起到了壓料與卸料作用。由于限位螺釘?shù)淖饔?，凸模被限制在一定的活動范圍?nèi)，不會因自重而落下，由于沖孔凸模采用階梯結(jié)構(gòu)，有效地保證了凸模的剛度。落料凸模與彎曲凹模做在一起，彎曲后在進(jìn)行落料，結(jié)構(gòu)簡單，同樣保證了落料凸模與彎曲凹模強(qiáng)度，故不再考慮由于制件的不對稱，而產(chǎn)生的偏移現(xiàn)象。 6、結(jié)束語 大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計(jì)這個實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對于模具特別是塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個全新的認(rèn)識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 26 機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零件名稱 落料凹模 00-03 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 備料Φ12mmX73mm 鋸床 2 熱處理 退火 3 銑 按圖形銑保證單邊余量0.02mm的磨削余量 銑床 4 磨 一次裝夾后磨削 磨床 5 熱處理 淬火、回火達(dá)到硬度要求HRC58-62 6 檢驗(yàn) 編制： 韓書山 校對： 審核： 批準(zhǔn)： 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目錄 1.緒論 ……………………………………………………………………1 2、支撐板工藝分析 ………………………………………………………6 2.1工藝分析 ………………………………………………………………6 2.2工藝方案的確定 ………………………………………………………7 2.3彎曲工藝計(jì)算 …………………………………………………………7 2.4彎曲工作部分尺寸計(jì)算 ………………………………………………9 2.4.1凸模圓角半徑計(jì)算 …………………………………………………9 2.4.2凹模圓角半角計(jì)算 …………………………………………………9 2.4.3凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………10 2.4.4凸凹模間隙的確定…………………………………………………10 2.5彎曲件回彈值的計(jì)算…………………………………………………10 2.6彎曲力計(jì)算……………………………………………………………10 2.7沖孔φ10mm凸、凹刃口尺寸的計(jì)算…………………………………11 2.8外形落料凸、凹刃口尺寸的計(jì)算……………………………………12 2.9沖壓力計(jì)算……………………………………………………………13 2.10壓力中心的計(jì)算 ……………………………………………………13 2.11橡皮的選擇 …………………………………………………………13 3、模架與壓力機(jī)的選用 ………………………………………………16 3.1模架的選擇 …………………………………………………………16 3.2壓力機(jī)的選擇 ………………………………………………………17 3.3壓力機(jī)的校核 ………………………………………………………18 4、模具主要零部件的設(shè)計(jì) ………………………………………………19 4.1沖孔Φ10凸模設(shè)計(jì)……………………………………………………19 4.2落料凹模的設(shè)計(jì) ………………………………………………………20 4.3凸凹模的設(shè)計(jì) …………………………………………………………21 4.4凸模固定板的設(shè)計(jì) ……………………………………………………21 4.5墊板的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………22 4.6模座的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………22 4.7模柄的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………22 4.8導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 ……………………………………………………23 5、繪制模具總裝配圖………………………………………………………24 6、結(jié)束語……………………………………………………………………26 - 2 - 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 致 謝 首先感謝本人的導(dǎo)師于智宏老師，她對我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。于智宏老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母?！幽蠙C(jī)電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗呂昆龍同學(xué)，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻(xiàn) [1] 原紅玲.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.9 [2] 王芳. 冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.5 [3] 宛強(qiáng).沖壓模具設(shè)計(jì)及實(shí)例精解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.4 [4] 楊占堯.沖壓模具圖冊[M].北京：高等教育出版社，2008.3 [5] 李天佑.沖模圖冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.10 [6] 寇世瑤.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社， 2006.5 [7] 陳玉萍.互換性與測量技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2005.7 [8] 孫風(fēng)勤.沖壓與塑壓成型設(shè)備[M].北京：高等教育出版社，2007.12 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)評語 學(xué)生姓名： 班級: 學(xué)號： 題 目： 支撐板沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì) 綜合成績： 指導(dǎo)者評語： 1）該同學(xué)工作態(tài)度較認(rèn)真，能較好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)； 2）該同學(xué)查閱了國內(nèi)有關(guān)沖壓模具設(shè)計(jì)與制造方面的大量資料，制訂出了較合理的沖壓成形工藝及模具結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)中不存在創(chuàng)新； 3）該同學(xué)設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容較完整，計(jì)算較正確，格式較規(guī)范； 4）該同學(xué)裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)較合理，圖紙質(zhì)量較高； 5）可以提交答辯； 建議該同學(xué)成績評定：良好 指導(dǎo)者(簽字)： 2009年5月10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)評語 評閱者評語： 韓書山同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)來自生產(chǎn)實(shí)際，工作量大小適中，能夠按照要求書寫設(shè)計(jì)說明書，模具結(jié)構(gòu)正確可行，裝配圖和零件圖上雖存在少量問題，但都符合基本要求，可以提交答辯。 建議成績?yōu)椋毫己? 評閱者(簽字)： 2009年5月15日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)： 年 月 日 i 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: [1] Weng its gold. Cold stamping technology [M]. Beijing: Mechanical Industry Press, 2007. [2] Liu, ZHANG Bao-zhong. Stamping die design and manufacture of [M]. Beijing: Higher Education Publishing 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。對模具壽命的影響因素加以分析，找出解決問題的方法，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，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幾種失效形式。本文對其影響因素進(jìn)行分析，找出解決問題的方法，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、凹模在沖壓過程中的相對穩(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)向減少了有相對運(yùn)動關(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。對于多凸模沖裁，在幾個凸模直徑相差較大，相距又很近的情況下，如果小凸模細(xì)小而又較長，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。對于小孔沖裁，必須增加對凸模的導(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)中的一個極其重要的問題。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，間隙過大或過小都會使刃口鈍化或磨損(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。一般來說，沖模的使用壽命及生產(chǎn)出來的產(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，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，用戶對易損壞零件提出了互換要求，以便用戶在現(xiàn)場對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)來選擇壓力機(jī)的型號。它關(guān)系到模具使用壽命的長短。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)，模具間隙會發(fā)生很大變化，將會影響到?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)(一般為一個料厚)。這樣模具沖壓時(shí)的沖壓力及磨損程度會最小，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，往往通過試驗(yàn)來確定．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。 參考文獻(xiàn)： [1]翁其金．冷沖壓技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007． [2]劉建超，張寶忠．沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M]．北京：高等教育出版 社。2006． [3]王孝培．沖壓手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006． 14