鎖芯本體的模具設(shè)計(jì)論文

青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 前言 . 1 第一章工藝分析 . 2 第二章工藝方案的確定 . 2 第三章 毛坯尺寸計(jì)算 . 2 第四章 落料沖孔級進(jìn)模 . 3 4 1 排樣設(shè)計(jì)和裁板方案 . 3 4 2 沖壓力的計(jì)算 . 5 4 3 沖孔落料級進(jìn)模工作零件刃口尺寸計(jì)算 . 5 4.3.1 落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 5 4.3.2 沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 9 4.3.3 孔邊距 . 11 4.3.4 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 . 11 4.3.5 其他模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 . 12 4.3.6 凸模的強(qiáng)度校核： . 13 4.3.7 沖床的選用 . 13 4.3.8 沖裁工藝設(shè)計(jì) . 13 第五章 彎曲單工序模 . 15 5 1 工藝分析 . 15 5 2 彎曲工藝力的計(jì)算 . 16 5 2 1 較正彎曲力的計(jì)算 . 16 5.2.2 頂件力和壓料力的計(jì)算 . 16 5.2.3 彎曲設(shè)備標(biāo)稱壓力的選擇 . 16 5.2.4 彎曲件的回彈及防止措施 . 17 5.2.4.1 影響回彈的因素： . 17 5.2.4.2 減小回彈量的措施 . 14 5.2.5 彎曲凸凹模設(shè)計(jì) . 17 5.2.5.1 彎曲凸模與凹模之間的間隙 . 17 5.2.5.2 工作部分尺寸計(jì)算 . 17 5.2.6 彎曲凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 . 18 5.2.7 彎曲模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) . 19 第六章翻邊、彎曲復(fù)合模的設(shè)計(jì) . 22 6.1 工藝分析 . 22 6.2 翻邊力與彎曲力的計(jì)算及沖壓設(shè)備的選擇 . 22 6.3 工作零件刃口尺寸計(jì)算 . 23 6.3.1 翻邊的凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 23 6.3.2 彎曲的凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 23 6.3.3 凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 . 23 6.4 復(fù)合模的特點(diǎn)、種類及選用 . 24 6.4.1 復(fù)合模的特點(diǎn) . 24 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 6.4.2 選擇復(fù)合模的原則 . 25 6.4.3 復(fù)合模的設(shè)計(jì)特點(diǎn) . 25 第七章 模具壽命及維護(hù) . 27 7.1 模具失效方式與原 因 . 27 7.1.1 模具失效方式 . 27 7.1.2 模具失效的原因 . 28 7.1.3 提高模具壽命的措施 . 28 7.1.3.1 擬定合理的沖壓工藝 . 28 7.1.3.2 設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù) . 29 7.1.3.3 合理選擇模具材料 . 29 7.1.3.4 改善模具的熱處理工藝 . 29 7.1.3.5 完善模具加工工藝 . 29 7.1.3.6 正確使用、維護(hù)和保管模具 . 29 結(jié) 論 . 30 謝 辭 . 31 參考文獻(xiàn) . 32 鎖芯本體模具設(shè)計(jì) 前言 本部分就是設(shè)計(jì)出幾套模具把鎖芯本體做出來，在設(shè)計(jì)的過程中參考 了大量書籍，如相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料還有前人的研究成果，向老師進(jìn)行大量咨詢。并根據(jù)自己的知識(shí)能力對其進(jìn)行了一些改進(jìn)。幾套模具的三維視圖是用 Solidworks 造型工具完成的，二維圖是用 Caxa 完成的。 設(shè)計(jì)的過程是先工藝分析，然后是提出工藝方案及確定，根據(jù)方案一步一步設(shè)計(jì)出各凸模、凹模及根據(jù)要求選用的其他工作零件，零件的設(shè)計(jì)過程按照沖壓模具設(shè)計(jì)的相關(guān)要求來完成，即經(jīng)過工藝分析，工藝方案確定，排樣，沖裁力的計(jì)算，凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算等等。 做設(shè)計(jì)之前需要現(xiàn)有一定的感性認(rèn)識(shí)，即對整個(gè)設(shè)計(jì)過程要有總 體上的把握。為此需要向老師借用一些沖壓模具模型以及到工廠進(jìn)行實(shí)地的參觀考察，了解模具的工作過程及結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)是工藝方案的確定和凸模、凹模的計(jì)算，畢業(yè)設(shè)計(jì)是走出校門前的最后一個(gè)關(guān)卡，是走向社會(huì)前的一個(gè)非常重要的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。進(jìn)入社會(huì)之后，考慮問題時(shí)不僅僅要考青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 慮設(shè)計(jì)本身的優(yōu)劣，還應(yīng)該考慮到單位的研發(fā)、制造水平，制造的成本，市場前景等等各個(gè)方面，單純的學(xué)生式思維已經(jīng)不能滿足今后工作的需要，因此，實(shí)地的考察是至關(guān)重要的。下面就按照步驟逐條進(jìn)行介紹。 第一章 工藝分析 該工件材料為 LF21 Y2、形狀簡單，尺寸 較小，厚度適中，大批量生產(chǎn)，屬普通沖壓件，在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1 加工過程中的定位要注意。 2 該工件有兩個(gè)彎曲，慎重選擇工藝路線，控制回彈。 3 7 的小孔翻邊，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)注意。 4 有一定的批量，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的壽命。 5 該工件需幾套模具方能完成。 6 尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按 IT9 級確定工件尺寸的公差。查公差表可得各尺寸公差為： 零件外形： 00.07475 00.0251 00.0252 00.0251.5 00.0186.5R 00.0369.89 00.05226.1 00.05228.1 00.01252R 00.06234.1 00.07457.5 零件內(nèi)形： 0.01504.87 0.03606.84 0.043012.1 0.052023 0.02502.05 0.0304 0.0306 0.062035.6 0.02502 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 孔心距： 6 0.015 17 0.0215 25.5 0.026 第二章 工藝 方案的確定 根據(jù)工藝性分析，其工序有落料、沖孔、彎曲、翻邊四種，按其先后順序組合，可得以下三種方案： a) 落料沖孔復(fù)合模 邊彎曲翻邊、中彎曲復(fù)合模。 b) 落料單工序模沖孔、翻邊復(fù)合模邊彎曲中彎曲。 c) 落料、沖孔級進(jìn)模邊彎曲單工序模孔翻邊、中彎曲復(fù)合模。 方案 1由于工件尺寸較小，落料、沖孔復(fù)合模不宜采用。 方案 2 單工序模生產(chǎn)效率低，由于此制件生產(chǎn)批量較 大，并且尺寸又較小，故不宜采用。 方案 3即解決了 2中生產(chǎn)效率的問題，又解決了 1 中尺寸較小的問題。根據(jù)工件的形狀，進(jìn)行分析，先孔翻邊，邊彎曲就不好定位，應(yīng)先邊彎曲，由于中彎曲也可用翻邊完成，可和小孔翻邊一塊加工，應(yīng)采用此方案。 第三章 毛坯尺寸計(jì)算 經(jīng)測量總長度 L=75mm，根據(jù)彎曲件展開長度計(jì)算公式得： 1. 1L、2L可看作 L 形件進(jìn)行計(jì)算。 由 公式 L=1 1 1abs 1L 27.5+9-1.92=34.58mm 2L 26.5+9-1.92=33.58mm 其他都可按 U形件進(jìn)行計(jì)算。 由公式 L=1 1 1 1a b c s可得： 3L 14+8+8-3.90=26.1mm 4L 14+9+9-3.90=28.1mm 5L 14+12+12-3.90=34.1mm 6L4L-8-8=12.1mm 1s彎曲件展開長度補(bǔ)償值 2.翻邊前小孔的尺寸計(jì)算 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 1D D-2(H-0.43r-0.72t) 9-2(3-0.43 0.5-0.72 1) 4.87mm D翻邊后孔的尺寸 H翻邊高度 r翻邊圓角半徑 t板材厚度 第四章 落料沖孔級進(jìn)模 4 1 排樣設(shè)計(jì)和裁板方案 查表得：兩工件間的搭邊： a=1.5mm 工件邊緣搭邊：1a=2.0mm 步距為： 35.6mm 采用有側(cè)刃定距的條料寬度： b= 02D a ne = 01 .5D a n e(取有側(cè)刃的搭邊 0.75aa ) = 07 5 1 . 5 1 . 5 1 2 = 079.25mm（取寬度 80mm） D沖裁件垂直于送料方向的尺寸，單位為 mm a 側(cè)刃的搭邊尺寸 n側(cè)刃的數(shù)量 e側(cè)刃沖切的條料寬度，通常取 e1.5 2.5mm，薄料取小值，厚料取大值 Z條料與側(cè)面導(dǎo)料板間的間隙值，單位為 mm 導(dǎo)料板間距離： B b+z 80mm 1b b-e 80-2 78mm 確定后 排樣如圖： 板料尺寸，選用 1200 2000 1.0mm 的板材。 裁板方案有縱裁和橫裁兩種，比較兩種青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 方案，選用其中材料利用率高的一種。 縱裁時(shí)，每張板料裁成條料數(shù)： 1n 200080條 25 條 每塊條料沖制的制件數(shù)： 2n 1200 135.6個(gè) 33 個(gè)（余 25.2mm） 每張板料沖制制件數(shù) n12nn=25 33 個(gè) 825 個(gè) 材料利用率： 8 2 5 1 7 5 4 .5 8 51 2 0 0 2 0 0 0 100% 60.3% 橫裁時(shí)，每 張板料裁成條料數(shù)： 1n 120080條 15 條 每塊條料沖制制件數(shù)： 2n 2000 135.6個(gè) 56 個(gè)（余 5.4mm） 每張板料沖制制件數(shù)： n 12nn 15 56 840 個(gè) 材料利用率： 8 4 0 1 7 5 4 .5 8 51 2 0 0 2 0 0 0 100% 61.4% 由上述計(jì)算結(jié)果可知，應(yīng)采用材料利用率高的橫裁。 4 2 沖壓力的計(jì)算 落料力： F落 KLtb KLt0.8b 1.3 1.0 120 211.133 32.94KN 沖孔力： F沖 KLtb KLt0.8b 1.3 （ 2 1D+20+102.52） 1 120 21.5KN 側(cè)沖壓力： F測 KLtb KLt0.8b 1.3 39.6 1 120 6.18KN 卸料力：查表 2-9取1K 0.06 F卸1KF落 0.06 32.94 1.98KN 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 推件力：查表 2-9取2K 0.06 凹模型口直臂高度 h 6 則 n h/t 6/1 6 F推 n2KF沖 6 0.06 21.5 7.74KN 由于采用彈性卸料裝置和下出料方式，所以總沖裁力為： F總 F落+F沖+F卸+ F推+F測 70.4KN L沖裁件周邊長度，單位為 mm b材料抗切強(qiáng)度，單位為 mm K系數(shù)，一般取 K 1.3 1K、2K卸料力、推件力系數(shù)，可見表 2-9 n同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件（或廢料數(shù)） n h/t 4 3 沖孔落料級進(jìn)模工 作零件刃口尺寸計(jì)算 4.3.1 落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 1根據(jù)沖孔和落料的特點(diǎn) 落料件的尺寸決定于凹模尺寸，故落料模以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先確定凹模的刃口尺寸，再按間隙值確定凸模的刃口尺寸；沖孔時(shí)孔徑的尺寸決定于凸模尺寸，故沖孔模以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先決定凸模的刃口尺寸，再按間隙確定凹模的刃口尺寸。 2考慮凸、凹模的磨損 凸、凹模在沖裁過程中有磨損，凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求，并盡可能提高模具的使用壽命 ，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣就能保證凸、凹模磨損到一定程度后仍能沖裁出合格的工件。不論落料還是沖孔，凸、青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 凹模間隙都應(yīng)取用合理間隙范圍內(nèi)的最小值。 3刃口制造精度與工件精度的關(guān)系 凸、凹刃口尺寸精度的選擇應(yīng)以能保證工件的精度要求為準(zhǔn)，保證合理的凸、凹模間隙值，保證模具的一定使用壽命。模具刃口制造精度與沖裁件精度的對應(yīng)關(guān)系見表 2-5。一般情況下，也可按工件公差的 1/31/4 選取。對于圓形凸 、凹模，由于制造容易，精度易保證，制造公差可按 IT6IT7 級選取。 從表 2-2可查出間隙范圍為（ 10%-14%），則minZ 0.1mm，maxZ 0.14mm, maxZ-minZ 0.04mm. minZ最小雙面合理間隙 maxZ最大雙面合理間隙 從表 2-6查出尺寸 R6.5、 4.87 的 K 0.75. 尺寸： 75、 1、 2、 1.5、 9.89、 26.1、 28.1、 34.1、 57.5、 6.84、 12.1、 23、 2.05、4、 6、 17、 25.5 的 K 1. 查表 2-5沖裁件精度等級為 IT9 級，取模具刃口制造精度為 IT7 級。 尺寸 75mm，公差值 0.074mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pTdT /4 0.018mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK= 0 . 0 1 807 5 1 0 . 0 7 4 = 0.018074.926 pD= 0m in pd TDZ= 00 .0 1 87 4 .9 2 6 0 .1 = 00.01874.826 dD落料凹模刃口的基本尺寸 pD落料凸模刃口的基本尺寸 沖裁件公差 pT凸模刃口制造公差 dT凹模刃口制造公差 K系數(shù)，為了避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向極限流尺寸，應(yīng)使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。 K 值在 0.5 1.0 之間，與沖裁件的精度等級有關(guān)?？刹楸?2-6可得。 尺寸 57.5mm，公差值 0.074mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pTdT /4 0.018mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 . 0 1 805 7 . 5 1 0 . 0 7 4 0.018057.426 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 85 7 . 4 2 6 0 . 1 00.01857.326 尺寸 34.1mm，公差值 0.062mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pT dT /4 0.015mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 . 0 1 503 4 . 1 1 0 . 0 6 2 0.015034.038 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 53 4 . 0 3 8 0 . 1 00.01533.938 尺寸 28.1mm，公差值 0.052mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pT dT /4 0.013mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 . 0 1 302 8 . 1 1 0 . 0 5 2 0.013028.048 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 32 8 . 0 4 8 0 . 1 00.01327.948 尺寸 26.1mm，公差值 0.052mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pT dT /4 0.013mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 .0 1 302 6 . 1 0 . 0 5 2 0.013026.048 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 32 6 . 0 4 8 0 . 1 00.01325.948 尺寸 9.89mm，公差值 0.036mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pT dT /4 0.009mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 . 0 0 909 . 8 9 1 0 . 0 3 6 0.00909.854 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 99 .8 5 4 0 .1 00.0099.754 尺寸 2mm，公差值 0.025mm，落料凸、凹模 的制造公差按 的 1/4 選取，則pT dT /4 0.006mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 .0 0 602 1 0 .0 2 5 0.00601.975 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 61 .9 7 5 0 .1 00.0061.875 尺寸 1mm，公差值 0.025mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pT 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 dT /4 0.006mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 .0 0 601 1 0 .0 2 5 0.00600.975 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 60 .9 7 5 0 .1 00.0060.875 尺寸 1.5mm，公差值 0.025mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pT dT /4 0.006mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 . 0 0 601 . 5 1 0 . 0 2 5 0.00601.475 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 61 .4 7 5 0 .1 00.0061.375 尺寸 13mm，公差值 0.018mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pT dT /4 0.004mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 . 0 0 401 3 0 . 7 5 0 . 0 1 8 . 0012.987 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 41 2 .9 8 7 0 .1 00.00412.887 尺寸 4mm，公差值 0.0125mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 選取，則pT dT /4 0.003mm，pT+dTmaxZ-minZ則： dD 0 dTDK 0 . 0 0 304 1 0 . 0 1 2 5 0.00303.988 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 33 .9 8 8 0 .1 00.0033.888 4.3.2 沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 尺寸 35.6mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /4 0.015mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 . 0 1 53 5 . 6 1 0 . 0 6 2 00.01535.662 d m in 0 dTpdZ 0 .0 1 503 5 . 6 6 2 0 .1 0.015035.762 pd沖孔凸模刃口的基本尺寸 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 d沖孔凹模刃口的基本尺寸 尺寸 2mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /40.006mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 .0 0 62 1 0 .0 2 5 00.0062.025 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 602 .0 2 5 0 .1 0.00602.125 尺寸 23mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /4 0.013mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 . 0 1 32 3 1 0 . 0 5 2 00.01323.052 d m in 0 dTpdZ 0 .0 1 302 3 . 0 5 2 0 .1 0.013023.152 尺寸 12.1mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /4 0.001mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 . 0 0 11 2 . 1 1 0 . 0 4 3 00.00112.143 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 101 2 .1 4 3 0 .1 0.001012.243 尺寸 6.84mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /4 0.009mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 . 0 0 96 . 8 4 1 0 . 0 3 6 00.0096.876 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 906 .8 7 6 0 .1 0.00906.976 尺寸 2.05mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /4 0.006mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 . 0 0 62 . 0 5 1 0 . 0 2 5 00.0062.075 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 602 .0 7 5 0 .1 0.00602.175 尺寸 6mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /4青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 0.007mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 .0 0 76 1 0 .0 3 00.0076.03 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 706 .0 3 0 .1 0.00706.13 尺寸 4mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /4 0.007mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 .0 0 74 1 0 .0 3 00.0074.03 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 704 .0 3 0 .1 0.00704.13 尺寸 4.87 mm 為 IT9 級精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 級，則pT dT /4 0.003mm，pT+dTmaxZ-minZ則： pd 0pdKT 00 . 0 0 34 . 8 7 0 . 7 5 0 . 0 1 5 00.0034.881 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 304 .8 8 1 0 .1 0.00304.981 4.3.3 孔邊距 尺寸 25.5mm，公差值 0.052mm 則： jB 0 1m in4BK 00 . 0 1 32 5 . 4 7 4 1 0 . 0 2 6 00.01325.5 尺寸 17mm，公差值 0.043mm 則： jB 0 1m in4BK 00.0117 尺寸 6mm，公差值 0.03mm 則： jB 01m in 4BK 00.0076 jB凹模也孔心距的尺寸，公差取工件公差的 1/4 即dT /4 minB工件孔心距的最小極限尺寸 工件孔心距公差 4.3.4 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 落料凹模板尺寸： 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 凹模厚度： h=kb( 15mm)(查表 3-3 得 k取 0.22) =0.22 75mm=16.5mm 凹模壁厚： c=(1.52)h( 3040mm) =24.7533mm 取 c=30mm b凹模孔的最大寬度，單位 mm，但 b不小于 15mm c凹模壁厚，單位 mm，指刃口至凹模外形邊緣的距離 k系數(shù)，見表 2-4可得 凹模板邊長： L b+2c 80+2 30 140mm 凹模板寬度： B 2 30+34.1 2+1.5 129.7mm 彈簧的選用：根據(jù) GB/T 2089-1994 選用圓柱螺旋壓縮彈簧，材料直徑 1.6mm，彈簧中徑 16mm，自由高度 30mm。 凸模的長度為： h1h+2h+3h 16+30+18 44mm 其中1h卸料板厚度 2h彈簧的高度 3h固定板厚度 4.3.5 其他模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 查標(biāo)準(zhǔn) GB 2858-81,確定凹模板外形為 160 125 18mm，查表 14-10 卸料板厚度為16mm，根據(jù) JB/T 8066.1-1995 查得： 墊板外形尺寸為： 160 125 6mm 固定板尺寸為： 160 125 18mm 導(dǎo)料板外形尺寸為： 160 13 6mm 根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T 2855.5-90 選取后側(cè)導(dǎo)柱 160 125 標(biāo)準(zhǔn)模架一副。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 4.3.6 凸模的強(qiáng)度校核： 1. 抗壓強(qiáng)度校核：根據(jù) 4p bcd kt 式得：可取 c 2000Map，pd 4.881mm， t1mm，符合要求。 pd凸模直徑，單位為 mm t板材厚度，單位為 mm 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 b材料抗剪強(qiáng)度，單位為 MaP c 凸模材料許用壓應(yīng)力，單位為 MaP 2. 凸模抗壓失穩(wěn)校核： F 222 EJkl 和 maxL 2270 pdF校核得，符合要求。 F沖裁力，單位為 N K安全系數(shù)，淬火鋼 k 2 3 E凸模材料的彈性模量，一般模具鋼為 52.2 10aMP J凸模最小橫截面的慣性矩，單位為 4mm maxl允許的凸模最大自由長度，單位為 mm 4.3.7 沖床的選用 根據(jù)總沖壓力 F 70.41KN，模具閉合高度，沖壓工作臺(tái)面尺寸等，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，選用開式雙柱可傾式壓力機(jī)，其主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力： 160KN 滑塊行程： 50mm 壓力行程： 3.17mm 行程次數(shù)： 150 次 /分 最大閉合高度： 220mm 閉合高度調(diào)解量： 45mm 工作臺(tái)尺寸（前后 左右）： 300 450mm 4.3.8 沖裁工藝設(shè)計(jì) 沖裁工藝設(shè)計(jì)是在對給定的沖裁件進(jìn)行工藝性分析的基礎(chǔ)上制定沖裁工藝方案，并以文件的形式確定。良好的工藝性和合理的工藝方案可以用最少的工序數(shù)量，最少的材料和工時(shí)，以最經(jīng)濟(jì)的方法保持保量地加工沖裁件。 1. 沖裁件的工藝性 沖裁件的工藝性是指其沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的材料、形狀、尺寸精度以及其它技術(shù)要求是否適應(yīng)沖裁加工的工藝要求，是從沖壓加工的角度對沖裁件設(shè)計(jì)提出的工藝要求。影響沖裁件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要有以下幾方面。 2. 沖裁件 的形狀和尺寸 具有良好工藝性的沖裁件形狀和尺寸應(yīng)符合下面的條件。 A 沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、規(guī)則，使排樣時(shí)廢料最少。 B 沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免尖銳的清角。 C 沖裁件形狀應(yīng)避免有過長的懸臂或過窄的凹槽。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 D 沖裁件上沖孔孔徑不宜太小，否則極易損壞沖孔凸模。沖孔孔徑的 最小尺寸與孔的形狀、材料的力學(xué)性能、板料的厚度和凸模的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 E 沖裁件上孔與孔之間，孔與外形邊緣的尺寸不能過小，以避免影響凹模強(qiáng)度和沖裁質(zhì)量。當(dāng)沖孔邊緣與沖裁件外形邊緣不平行時(shí)不小于 t；平等時(shí)應(yīng)不小于 1.5t。 3. 沖裁件的尺寸精度與斷面粗糙 度 A 沖裁件能達(dá)到的尺寸精度一般為 IT10IT12 級，采用較高精度的復(fù)合模可達(dá)到 IT8IT9 級。如無特殊要求，落料件的尺寸精度要比沖孔低一級。 B. 沖裁件的結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與沖裁時(shí)的定位基準(zhǔn)相重合，以避免基準(zhǔn)不重合誤差。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第五章 彎曲單工序模 5 1 工藝分析 1. 由于半成品件形狀簡單，為 U 形件，可以采用一次彎曲成形的方法。 2. 在彎曲開始時(shí)，毛坯就應(yīng)定位良好，穩(wěn)定可靠，該零件采用方孔和圓孔與擋料銷配 合定位。 3. 該零件內(nèi)形尺寸為主要尺寸，因此定義凸模為基準(zhǔn)件。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 5 2 彎曲工藝力的計(jì)算 5 2 1 較正彎曲力的計(jì)算 為了合理地選擇彎曲用的壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具，必須計(jì)算彎曲力。彎曲力的大小不僅與毛坯的尺寸、材料的力學(xué)性能、彎曲半徑等有關(guān)，而且與彎曲方式也有很大關(guān)系，從理論上計(jì)算彎曲力比較繁雜，精確度亦不高，因此生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 較正彎曲力： F qA 25 840 21KN F校正彎曲力，單位為 N A校正部分投影面積，單位為 2mm q單位面積上的校正力，單位為 MaP，其值按表 4-4 選取。 5.2.2 頂件力和壓料力的計(jì)算 頂件力或壓料力 Q 值可近似取自由彎曲力的 30% 80%。 自由彎曲力： F 20.7 bkbtrt 0 . 7 1 . 3 1 2 1 1 8 00 . 5 1 1.31KN F自由彎曲力，單位為 N b彎曲件的寬度，單位為 mm r彎曲半徑（等于凸模圓角半徑），單位為 mm b材料的抗拉強(qiáng)度，單位為 MaP k系數(shù)，一般取 k 1 1.3. 頂件力和壓料力： Q（ 0.30.8） F 0.6 1.31KN 0.786KN 5.2.3 彎曲設(shè)備標(biāo)稱壓力的選擇 校正彎曲時(shí)，由于校正彎曲力的數(shù)值比壓料或頂件力大得多，故 Q可以忽略，青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 即 yjpp 21KN jP校正彎曲力，單位為 N yP彎曲用壓力機(jī)標(biāo)稱壓力，單位為 N。 查表得取標(biāo)稱壓力為 60KN 5.2.4 彎曲件的回彈及防止措施 查表得角度回彈量為： a 0 3 5.2.4.1 影響回彈的因素 ： A. 材料的力學(xué)性能 角度回彈量及曲率回彈量與材料的屈服點(diǎn)s成正比，與彈性模量 E成反比。 B. 彎曲半徑與材料厚度的比值 r/t 當(dāng)其他條件相同時(shí)，角度回彈量隨 r/t值的增大而增大，曲率回彈量隨 r/t 的增大而減小。 C. 彎曲角 彎曲角越大，表示變形區(qū)域越大，角度回彈量也越大。而曲率回彈量與彎曲角度大小無 關(guān)。 D. 彎曲工件的形狀 一般彎制 U形工件要比彎制 V 形工件的回彈量要小。 E. 模具間隙 在彎曲 U 形工件時(shí)，凸模與凹模之間的間隙越小，則回彈量越小。 F. 校正彎曲時(shí)的校正力 校正力小，回彈量大，增加校正力可減小回彈量。對彎曲半徑?。?r/t0.20.3）的 V 形工件進(jìn)行校正彎曲時(shí)，角度回彈量可能為負(fù)值或零。 5.2.4.2 減小回彈量的措施 彎曲加工時(shí)必然要發(fā)生回彈現(xiàn)象，要完全消除回彈是極其困難的，但可以從模具設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面來減少甚至消除回彈，根據(jù)對工件的分析采用較正法來消除工件的回彈。 5.2.5 彎曲凸凹模設(shè) 計(jì) 5.2.5.1 彎曲凸模與凹模之間的間隙 Z/2maxt+kt t+ +kt 1+0.043+0.05 1 1.093 Z/2彎曲凸、凹模單面間隙 t板料厚度的基本尺寸 板料厚度的正偏差 k彎曲間隙系數(shù)，其值按表 4-10選取。 5.2.5.2 工作部分尺寸計(jì)算 彎曲件為雙向?qū)ΨQ偏差時(shí)，凸模尺寸為 ： 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 pL 014 pp TL 00 . 0 2 111 2 0 . 0 4 34 00.02112.01 pL凸模工作部分尺寸，單位為 mm L工件公稱尺寸，單位為 mm 工件公差，單位為 mm pT凹模、凸 模制造偏差，單位 mm. 5.2.6 彎曲凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 查表得：dr 5mm, pr 0.5mm,m 4mm,L 12mm 凹模外形尺寸為： 125 100 25mm 根據(jù)凹模外形尺寸查表得：選用 125 100 30mm 的上模座、 125 100 35mm的下模座，壓入式 B式模柄。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 5.2.7 彎曲模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 彎曲件的工序安排對彎曲模具的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品的精度影響極大。為了達(dá)到工件的質(zhì)量要求，在確定彎曲件的工序安排和設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)合理制定工藝，遵循彎曲過程中的變形規(guī)律，除了需要綜合考慮前述的模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)原則外，同時(shí)還必須注意以下幾點(diǎn)。 1. 彎曲件工序的安排 1） 對于形狀簡單的彎曲件，如 V 形、 U形、 Z形和帽罩形工件等，可以采用一次彎曲成形。對于形狀復(fù)雜的彎曲件，則一般需要采取二次或多次彎曲成形 ； 2） 對于批量大且尺寸較小的彎曲件，為使操作方便、定位準(zhǔn)確和提高生產(chǎn)率，應(yīng)盡可能采用級進(jìn)?；驈?fù)合模 ； 3） 需進(jìn)行多次彎曲時(shí)，彎曲次序一般是先彎兩端，后彎中間部分。前次彎曲應(yīng)考慮后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲不能影響到前次已彎曲成形的形狀。 2. 彎曲工序和模具尺寸的確定 應(yīng)充分考慮到?jīng)_件的尺寸和形狀，然后確定彎曲工序的順序。 1） 對沖件 的工藝性進(jìn)行總體分析，確定地評價(jià)沖件整體結(jié)構(gòu)的合理性和采用工藝過程的可行性。對彎曲角和彎曲次數(shù)多的沖件、非對稱形狀的沖件，要分析所采用工藝的可靠性 ；對有孔或有切口的沖件等，要注意由于彎曲的作用特別容易引起變形或出現(xiàn)的尺寸誤差。這時(shí)，最好是在彎曲之后再作沖孔或切口。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 2） 計(jì)算出沖件的毛坯展開長度，以此計(jì)算毛坯的長度在已設(shè)計(jì)好的彎曲模上作試彎曲。然后經(jīng)過修正，將毛坯的展開長度最后確定下來。這樣就可以得到最終要求尺寸的沖件。因而，先是要進(jìn)行彎曲模的設(shè)計(jì)制造，然后再確定下料模的精確尺寸。 3） 制備毛坯時(shí)，應(yīng)盡量使后續(xù)彎曲工 序的彎曲線與材料軋制方向成一定的夾角。對于需進(jìn)行多次彎曲的零件，一般應(yīng)選用沖壓行程方向作為零件的彎曲方向。 4） 選取比彎曲力噸位稍大的設(shè)備，對與此相適應(yīng)的模具大小、高度、行程長度等等作出考慮。特別是為了保證形狀及尺寸必須設(shè)計(jì)校平模的某些場合，此校平模就要做得既結(jié)構(gòu)簡單又要牢固可靠，能夠承受足夠大的壓力。 3. 毛坯要有可靠的定位 毛坯的定位必須能迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行，盡可能水平放置，并要考慮到下列各點(diǎn)： 1） 在彎曲開始時(shí)，毛坯就應(yīng)定位良好，穩(wěn)定可靠。為防止彎曲過程中毛坯可能產(chǎn)生的偏移，這時(shí)在模具上除了有放置毛坯的定位板（銷） 以外，還必需考慮到因滑動(dòng)所引起的偏移而采取必要的措施。 2） 以毛坯的外形作為粗定位，然后用凸模上的導(dǎo)正銷作精定位。它適合平而厚的板料的彎曲，其沖件的精度好，生產(chǎn)率也高。 3） 選取彎曲加工中不發(fā)生變形的部位來定位。在萬不得已的情況下要使用已發(fā)生變形的部位來定位時(shí)，要有不妨礙材料移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。 4） 當(dāng)工藝上要求多道工序時(shí)，各工序要有同一定位基準(zhǔn)。 5） 對于厚板的場合，要特別注意使定位板不致與端面的毛刺相干擾。 6） 在壓彎過程中，必須考慮到防止毛坯滑動(dòng)的可能性。 4. 增加裝置或改變工藝 為有利于提高彎曲件的精度，在必要時(shí)，彎曲件可添加工藝 連接帶（這部分材料在彎曲后再將其切除）或采用對稱彎曲。 5. 不應(yīng)使毛坯產(chǎn)生嚴(yán)重的局部變薄或變形不足。 6. 彎曲區(qū)能得到校正。 7. 有補(bǔ)償回彈量的可能。 8. 作用在毛坯上的外力要盡量對稱，以避免在變形過程中毛坯產(chǎn)生錯(cuò)移。 9. 沖件的取出裝置。 10. 注意操作者安全。 11. 模具的標(biāo)準(zhǔn)化。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第六章翻邊、彎曲復(fù)合模的設(shè)計(jì) 6.1 工藝分析 該半成品主要是翻邊模進(jìn)行加工時(shí)的固定及尺寸的精確，彎曲時(shí)必須保證其定位可靠，該零件內(nèi)形尺寸為主要尺寸，因此定義彎曲凸模為基準(zhǔn)件。 6.2 翻邊力與彎曲力的 計(jì)算及沖壓設(shè)備的選擇 翻邊力： F翻 1 .1 ( )st D d 1 . 1 3 . 1 4 1 3 2 9 ( 7 4 . 8 7 ) 2.42KN 彎曲力： P彎 13 bc bt 2 4 7 0 1 8 13 5.64KN 頂件力：1F 10%F翻 0.1 2.42KN 0.242KN 2F 60%P彎 0.6 5.64KN 3.384KN F頂1F+2F 0.242+3.384KN 3.626KN 可選用公稱壓力為 160KN 的開式雙柱可傾式壓力機(jī) 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 6.3 工作零件刃口尺寸計(jì)算 6.3.1 翻邊的凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 翻邊模單邊間隙 Z/2 值為 0.85mm 凸模的尺寸 D 7-2 0.85 5.3mm 6.3.2 彎曲的凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 (1)彎曲凸模與凹模之間的間隙 Z2 t kt 1 0 .5 2 0 .0 5 1 1.57mm (2) 彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，增大凹模取間隙。彎曲件為雙向?qū)ΨQ偏差時(shí)，凸模尺寸為： 014 pp TLL 00 .2 62 .1 0 .1 3 00.2621.13 凹模尺寸為： 0 dTdpL L Z 0 .2 602 1 .1 3 3 .1 4 0.26024.27 式中 . L彎曲件的基本尺寸 pL、dL凸模、凹模工作部分尺寸 彎曲件的公差 pT、dT凸、凹模制造公差，選用 IT9 級精度 Z彎曲模的雙面間隙 6.3.3 凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 凹模的外形尺寸： 125 100mm 翻邊的凸模的外形尺寸： 21mm 彎曲的凸模的外形尺寸： 13 10 44mm 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 選用 125 100 35mm 的下模座， 125 100 30mm 的上模座。 6.4 復(fù)合模的特點(diǎn)、種類及選用 6.4.1 復(fù)合模的特點(diǎn) A生產(chǎn)效率高。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，一套模具能完成若干工序，大大地減少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量，減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)率。 B提高沖壓件的質(zhì)量。在復(fù)合模具中幾道沖壓工序是在同一工位上完成的，不用重新定位，可以避免重新定位產(chǎn)生的誤差，從而保證了沖壓件的位置精度。 沖壓件內(nèi)、外形的同軸度偏差可達(dá) 0.020.04mm，特別適合薄 料的沖裁。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 C. 復(fù)合模對用料的要求沒有連續(xù)模那樣嚴(yán)格，不規(guī)則的邊角材料也能使用。 D復(fù)合模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比單工序模復(fù)雜，加工難度大，對模具制造精度要求高，制造周期相對較長，因此模具的制造成本顯著增加。 E某些帶狹窄面的工件受到凸凹模強(qiáng)度的限制不能用復(fù)合模加工。 6.4.2 選擇復(fù)合模的原則 確定是否采用復(fù)合模要考慮以下幾個(gè)方面。 A生產(chǎn)批量 由于復(fù)合模成本較高，小批量生產(chǎn)時(shí)宜采用單工序模，幾個(gè)單工序?？赡鼙纫惶讖?fù)合模成本還低，在大批量生產(chǎn)時(shí)適合使用生命模。 B沖壓工件的精度 當(dāng)沖 壓件的尺寸或同軸度、對稱度等位置精度要求較高時(shí)，應(yīng)考慮采用復(fù)合模；對于形狀復(fù)雜，重新定位可能產(chǎn)生較大誤差的沖壓工件，也應(yīng)采用復(fù)合模。 C復(fù)合工序的數(shù)量 一般復(fù)合模的工序數(shù)量在四工序以下，否則模具過于復(fù)雜，同時(shí)模具的強(qiáng)度、剛度、可靠性也隨之下降。 6.4.3 復(fù)合模的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 復(fù)合模中每個(gè)工序的設(shè)計(jì)、計(jì)算與單工序模相同。在進(jìn)行復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面。 A. 曲柄壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線與復(fù)合模壓力曲線的關(guān)系。由于復(fù)合模的工作行程往往較大，尤其是落料、拉深復(fù)合模，落料在先，拉深在后，一般落料力 較大，拉深力較小，這與壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線的變化趨勢相反，所以容易產(chǎn)生超載。設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)要注意校核。 B. 復(fù)合模中的凸凹模設(shè)計(jì)。由于復(fù)合模中的凸凹模（既是某工序的凸模同時(shí)又是另一工序的凹模）的壁厚是沖壓件的尺寸決定的，而凸凹模的壁厚受強(qiáng)度限制不能過薄，因此其厚度應(yīng)大于最小壁厚 a。 當(dāng)凸凹模裝于上模時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，凸凹模脹力小，其最小壁厚 a 可按下式確定： 沖裁硬材料時(shí) a=1.5t 沖裁軟材料時(shí) a t 凸凹模設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注 意其加工、裝配以及維修、刃磨等方面的要求。 C. 復(fù)合工序的先后順序排列有利于成形及模具制造、維修。例如落料 -拉深 -沖孔的復(fù)合順序是有利于成形的。又如沖孔 -落料復(fù)合時(shí)，為使凸凹模刃磨方便，兩工序應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。 D復(fù)合模選用的模架。由于復(fù)合模的精度較高，因此也應(yīng)選用精度較高的模架。對要求精度較高的小間隙薄料沖裁復(fù)合模，應(yīng)采用球面浮動(dòng)式模柄，使之可自動(dòng)微調(diào)，避免因?qū)蚓日`差或沖壓設(shè)備和模具的安裝誤差對模具產(chǎn)生不利影響，保證模具安全，提高使用壽命。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)采用浮動(dòng)模柄時(shí)，導(dǎo)柱不能離開導(dǎo)套，否則可能產(chǎn)生嚴(yán) 重的機(jī)床和人身事故。 E注意模具各部位的配合與精度要求。一般情況是： a. 凸凹模、凸模、凹模當(dāng)采用窩座定位配合時(shí)，嵌入深度一般可用 510mm； b. 頂桿、模柄采用雙邊間隙為 0.05mm 的間隙配合； c. 頂件器與凹?？字g采用 0.05mm 的單邊間隙，頂件器在頂件終了時(shí)應(yīng)突出凹模端面 0.5mm； d. 卸料板工作面就高出凸模端面 0.30.5mm。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 F復(fù)合模工作部分零件的材料選用。復(fù)合模工作部分零件應(yīng)選用加工性能較好、耐磨性好、淬透性高、熱處理變形小的材料。 G模具材料的基本性能 a. 模具材料的 耐磨性 模具工作表面與工件多次強(qiáng)烈地磨擦，因此要求模具必須能較長時(shí)間的保持其尺寸精度和表面粗糙度，不致早期失效；要求模具材料既能承受機(jī)械磨損，又能在承受重載和高速磨擦?xí)r，在被磨擦表面形成薄而致密的起潤滑作用的附著氧化膜，防止在模具和工件表面之間產(chǎn)生黏附、焊接等損傷及模具表面的氧化損傷。合理的熱處理工藝、良好的潤滑狀態(tài)和模具材料的表面處理對改善模具的耐磨性能有良好的作用。 b. 模具材料的韌性 對于受強(qiáng)烈沖擊載荷的模具零件的模具材料，韌性是十分重要的考慮因素，對于在高溫下工作的模具，還必須考慮其在工 作溫度下的高溫韌性。模具材料的化學(xué)成分、晶粒度、碳化物的組成數(shù)量、形態(tài)、尺寸和分布情況、金相組織、微觀偏析等都會(huì)對材料的韌性帶來影響；鋼的純凈度、毛坯鍛軋變形的方向會(huì)對橫向性能產(chǎn)生很大的影響。模具材料的韌性往往和耐磨性、硬度互相矛盾。因此，根據(jù)模具的工作情況，選擇合理的模具材料，并采用合理的精煉、加工和熱處理、表面處理工藝才能使模具材料具有最佳的耐磨性和韌性。 c. 硬度 模具在工作時(shí)必須具有高的硬度和強(qiáng)度，才能保持其原來的形狀和尺寸，一般沖壓模具鋼，要求其淬回火硬度為 60HRC 左右，而熱作模具鋼為 4550HRC 左右，并且要求熱作模具材料在其工作溫度下仍保持一定的硬度。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 第七章 模具壽命及維護(hù) 模具在正常工作中，沖出廢品工件以前所沖工件的數(shù)量稱為模具壽命。模具在兩次刃磨之間所沖工件數(shù)量稱刃磨壽命；模具因磨擦導(dǎo)致磨損至不能在修復(fù)為止，其所沖工件總數(shù)稱為模具總壽命；模具因某種原因而損壞，致使不能再修復(fù)，則損壞前所沖工件總數(shù)稱為損壞壽命。模具因自然磨損或損壞，致使模具不能繼續(xù)沖出合格工件，稱此模具失效。 7.1 模具失效方式與原因 7.1.1 模具失效方式 模具失效方式主要表現(xiàn)形式有磨損、塑 性變形、疲勞破壞和早期破壞等。 模具在使用過程中因磨擦自然磨損而失效者，是一種正常的失效方式。刃口模具的自然磨損規(guī)律與刃具磨損相似，分為初期磨損、正常磨損和急劇磨損三個(gè)階段。使用時(shí)應(yīng)控制在正常磨損階段以內(nèi)，當(dāng)出現(xiàn)急劇磨損時(shí)，應(yīng)立即刃磨。 在沖裁硬、脆材料時(shí)，會(huì)因硬?；蛱蓟锏膭兟涠鹉チＤp，使刃口磨損加快，此時(shí)要求凸、凹模硬度高，耐磨性好。當(dāng)沖壓高韌性金屬材料時(shí)，會(huì)出現(xiàn)粘附磨損，使磨損加快，此時(shí)要求凸、凹模耐磨性高、抗粘性強(qiáng)，同時(shí)保持良好的潤滑。對于彎曲、拉深，特別是冷擠壓，因變形金屬與模具工作表面的相 對流動(dòng)，會(huì)使磨擦磨損和粘附磨損加劇，因此，要求模具有較高的耐磨性、抗粘性和低的表面粗糙度值，同時(shí)保持良好的潤滑。 當(dāng)模具承受的負(fù)荷超過自身鋼材的屈服點(diǎn)時(shí)，模具會(huì)產(chǎn)生塑性變形，從而失去其尺寸的準(zhǔn)確性而失效。如凸模的鐓粗、局部壓塌、模具工作表面產(chǎn)生皺紋、凸模的彎曲變形等，都會(huì)使模具失效，因此要求凸、凹模有足夠的硬度。 模具的凸、凹模在反復(fù)交變應(yīng)力作用下，加工一定數(shù)量的工件之后就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋。隨著沖壓次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)展，致使模具破壞而失效。這種疲勞破壞失青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 效方式在擠壓模在表現(xiàn)突出。如冷擠壓凸、凹模經(jīng)使用一個(gè) 時(shí)期后產(chǎn)生的縱裂、橫裂、網(wǎng)裂、碎裂和剝落等。因此要求凸、凹模抗疲勞強(qiáng)度高，要求“內(nèi)柔外硬”。 模具因某種原因出現(xiàn)崩刃、折斷、碎裂等早期破壞，致使模具不能繼續(xù)工作而失效。這種早期破壞失效的方式在國內(nèi)外都普遍存在，這在模具行業(yè)中是比較突出的問題，必須尋找產(chǎn)生的原因，努力消除。 7.1.2 模具失效的原因 造成模具失效的原因很多，涉及的技術(shù)面很廣，但其中主要原因可歸納為設(shè)計(jì)不合理、材質(zhì)不佳、熱處理不當(dāng)、加工不良、使用不妥等幾方面。因此，在模具使用中出現(xiàn)失效問題后，應(yīng)逐項(xiàng)分析，找出原因，提出解決問題的辦法 。 7.1.3 提高模具壽命的措施 7.1.3.1 擬定合理的沖壓工藝 擬定合理的沖壓工藝包括下列幾個(gè)方面：工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要要符合沖壓工藝性的要求。 1. 選擇合理的工藝搭邊。 2. 合理分配各工序的變形量，合理安排變形前和工序間的軟化熱處理工序。 3. 合理潤滑，提高潤滑質(zhì)量。潤滑不僅在拉深、冷擠壓等變形工序中對提高模具壽命效果顯著，而且在沖裁工序中也有較大的作用。 4. 合理控制摶坯的尺寸和形狀誤差，保持毛坯表面清潔和較好的表面質(zhì)量。 7.1.3.2 設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和幾 何參數(shù) 合理的模具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)應(yīng)從下列諸方面考慮： 1. 增大上模座與下模座的厚度，加大導(dǎo)柱、導(dǎo)套直徑，以提高模架的剛性。 2. 提高模架的導(dǎo)向性能，增加導(dǎo)柱、導(dǎo)套數(shù)量。用卸料板作為凸模的導(dǎo)向和支承部件。 3. 選用合理的模具間隙，保證工作狀態(tài)下的間隙均勻，因此，要提高模具工作零件和導(dǎo)向裝置的相互位置精度。 4. 在模具結(jié)構(gòu)上采取防止廢料回升與堵塞的措施。 5. 保持壓力機(jī)的壓力中心和模具壓力中心基本一致。 6. 控制和減小沖壓時(shí)的振動(dòng)；提高模架剛性，縮短凸模工作部分的長度，增大其固定部分直徑和尾端的承壓 面積。細(xì)長凸模設(shè)置保護(hù)套。 7. 適當(dāng)增加凹模刃口直筒部分的高度，以增加刃磨次數(shù)。 8. 盡量避免凸、凹模在垂直和水平剖面內(nèi)的尖角過渡，以減小應(yīng)力集中或延緩磨損。盡量避免截面的急劇變化，以減小應(yīng)力集中。對于截面急劇變化的整體式凸、凹模，應(yīng)以較大的圓角半徑和錐度過渡。 9. 對于因應(yīng)力集中而易于開裂的凹模和某些結(jié)構(gòu)的凸模，可在易開裂處分開，設(shè)計(jì)成組全式或鑲拼式結(jié)構(gòu)。對于重負(fù)荷凹模應(yīng)設(shè)計(jì)成多層預(yù)應(yīng)力組合式凹模。 10. 采用合適的定位方式與支承方式，以減小毛坯的定位誤差。 11. 在成形工序中，凸、凹模的幾何參 數(shù)應(yīng)有利于金屬的變形和流動(dòng)，應(yīng)盡可能地減小工作零件表面的粗糙度值。 青島大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 7.1.3.3 合理選擇模具材料 根據(jù)加工材料和工序性質(zhì)，合理選擇模具材料。采用材料匹配，磨損快的模具零件用好鋼材，或凸、凹模分別用工具鋼和硬質(zhì)合金配合使用。 7.1.3.4 改善模具的熱處理工藝 1. 完善和嚴(yán)格控制熱處理工藝。采用真空熱處理，防止脫碳、氧化、滲碳。加熱要適當(dāng)、均勻，回火要充分。 2. 采用表面強(qiáng)化處理，使模具的成形零件“內(nèi)柔外硬”，以提高耐磨性、抗粘性和抗疲勞強(qiáng)度。 3. 采用高頻淬火、噴丸、機(jī) 械滾壓等表面硬化處理，使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，以提高抗疲勞強(qiáng)度。 4. 模具使用一個(gè)時(shí)期后進(jìn)行一次應(yīng)力退火，以清除疲勞應(yīng)力。 5. 在熱處理工藝中，增加冰冷或超低溫處理，以提高耐磨性。 6. 熱處理時(shí)，要注意強(qiáng)韌匹配，柔硬兼顧。 7.1.3.5 完善模具加工工藝 1. 采用三方六面鐓拔法反復(fù)鍛造凸、凹模毛坯，把碳化物不均勻度控制在 3 級以內(nèi)。 2. 消除電加工表面化不穩(wěn)定硬碎層；調(diào)整電加工參數(shù)，以便減小硬碎層深度和硬度；電加工后進(jìn)行回火，以消除加工應(yīng)力。 3. 應(yīng)注意防止磨削裂紋的產(chǎn)生，防止出現(xiàn)磨削燒傷，磨削 后進(jìn)行一次補(bǔ)充回火，以消除加工應(yīng)力。 4. 注意研磨