帶孔山字形硅鋼片沖壓模具設(shè)計-E形墊片落料沖孔復(fù)合模、寬50高25含4張CAD圖
帶孔山字形硅鋼片沖壓模具設(shè)計-E形墊片落料沖孔復(fù)合模、寬50高25含4張CAD圖,帶孔山,字形,硅鋼片,沖壓,模具設(shè)計,墊片,沖孔,復(fù)合,50,25,cad
汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。
一、
1、模具在工業(yè)發(fā)展中的地位
采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展將起越來越大的作用。1989年3月國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位(僅次于大型發(fā)電設(shè)備及相應(yīng)的輸變電設(shè)備)，確立模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。
模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。
據(jù)統(tǒng)計，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90％的零件是綜筷具生產(chǎn)的；在飛機(jī)、汽車、農(nóng)機(jī)和無線電行業(yè)，這個比例也超過60％。例如飛機(jī)制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過三萬套，其中主機(jī)八千套、發(fā)動機(jī)二千套、輔機(jī)二萬套。從產(chǎn)值看，80年代以來，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長的趨勢。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測，到2000年，產(chǎn)品盡件粗加工的75%、精加工的50％將由模具完成；金屬、塑料、陶瓷、橡膠、建材等工業(yè)制品大部分將由模具完成，50％以上的金屬板材、80％以上的塑料都特通過模具轉(zhuǎn)化成制品。
2、模具的歷史發(fā)展
模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模使用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來的。
19世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)(槍炮的彈殼)、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展，沖模得到廣泛使用。二次大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、汽車、電子儀器、照相機(jī)、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當(dāng)時美國的沖壓技術(shù)走在前列——許多模具先進(jìn)技術(shù)，如簡易模具、高效率模具、高壽命模具和沖壓自動化技術(shù)，大多起源于美國；而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術(shù)，蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。50年代，模具行業(yè)工作重點(diǎn)是根據(jù)訂戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具。模具設(shè)計多憑經(jīng)驗，參考已有圖紙和感性認(rèn)識，對所設(shè)計模具零件的機(jī)能缺乏真切了解。從1955年到1965年，是壓力加工的探索和開發(fā)時代——對模具主要零部件的機(jī)能和受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分橋，并把這些知識不斷應(yīng)用于現(xiàn)場實際，使得沖壓技術(shù)在各方面有飛躍的發(fā)展。其結(jié)果是歸納出模具設(shè)計原則，并使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、梅具結(jié)構(gòu)、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)，從而使沖壓加工從儀能生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階段。
進(jìn)入70年代向高速化、啟動化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個過程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、商壽命、高精度助多功能自動校具。其代表是多達(dá)別多個工位的級進(jìn)模和十幾個工位的多工位傳遞模。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出既有連續(xù)沖壓工位又有多滑塊成形工位的壓力機(jī)—彎曲機(jī)。在此期間，日本站到了世界最前列——其模具加工精度進(jìn)入了微米級，模具壽命，合金工具鋼制造的模具達(dá)到了幾千萬次，硬質(zhì)合金鋼制造的模具達(dá)到了幾億次p每分鐘沖壓次數(shù)，小型壓力機(jī)通常為200至300次，最高為1200次至1500次。在此期間，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新快、用期短(如汽車改型、玩具翻新等)的需要，各種經(jīng)濟(jì)型模具，如鋅落合金模具、聚氨酯橡膠模具、鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展。
從70年代中期至今可以說是計算機(jī)輔助設(shè)計、輔助制造技術(shù)不斷發(fā)展的時代。隨著模具加工精度與復(fù)雜性不斷提高，生產(chǎn)周期不斷加快，模具業(yè)對設(shè)備和人員素質(zhì)的要求也不斷提高。依靠普通加工設(shè)備，憑經(jīng)驗和手藝越來越不能滿足模具生產(chǎn)的需要。90年代以來，機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)緊密結(jié)合，發(fā)展了NC機(jī)床，如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花機(jī)床、數(shù)控銑床、數(shù)控坐標(biāo)磨床等。而采用電子計算機(jī)自動編程、控制的CNC機(jī)床提高了數(shù)控機(jī)床的使用效率和范圍。近年來又發(fā)展出由一臺計算機(jī)以分時的方式直接管理和控制一群數(shù)控機(jī)床的NNC系統(tǒng)。
隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)也逐步進(jìn)入模具生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，包括設(shè)計、制造、管理等。國際生產(chǎn)研究協(xié)會預(yù)測，到2000年，作為設(shè)計和制造之間聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用。模具自動設(shè)計的最根本點(diǎn)是必須確立模具零件標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。要擺脫過去以人的思考判斷和實際經(jīng)驗為中心所組成的設(shè)計方法，就必須把過去的經(jīng)驗和思考方法，進(jìn)行系列化、數(shù)值化、數(shù)式化，作為設(shè)計準(zhǔn)則儲存到計算機(jī)中。因為模具構(gòu)成元件也干差萬別，要搞出一個能適應(yīng)各種零件的設(shè)計軟件幾乎不可能。但是有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大，模具結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律，放可總結(jié)歸納，為自動設(shè)計提供軟件。如日本某公司的CDM系統(tǒng)用于級進(jìn)模設(shè)計與制造，其中包括零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模板尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序(為數(shù)控加工中心和線切割編程)等，所用時間由手工的20%、工時減少到35小時；從80年代初日本就將三維的CAD／CAM系統(tǒng)用于汽車覆蓋件模具。目前，在實體件的掃描輸入，圖線和數(shù)據(jù)輸入，幾何造形、顯示、繪圖、標(biāo)注以及對數(shù)據(jù)的自動編程，產(chǎn)生效控機(jī)床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達(dá)到較高水平；計算機(jī)仿真(CAE)技術(shù)也取得了一定成果。在高層次上，CAD／CAM／CAE集成的，即數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的，可以互相直接傳輸信息．實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。目前．國外僅有少數(shù)廠家能夠做到。
3、模具的發(fā)展趨勢
（1）模具軟件功能集成化
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計高級渲染、塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件另外還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。
（2）模具設(shè)計、分析及制造的三維化
傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè)計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。舉個例子如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點(diǎn)，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設(shè)計軟件，可進(jìn)行交互式3D型腔、型芯設(shè)計、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計。澳大利亞Moldflow公司的三維真實感流動模擬軟件MoldflowAdvisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。國內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學(xué)的Z-mold軟件。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實用性的重要標(biāo)志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對應(yīng)的型芯和型腔，實現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗等。
（3）模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢
隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，以及計算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計、敏捷制造技術(shù)既有必要，也有可能。美國在其《21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。AA
二、The injection and Compression Molding
Injection molding si principally used for the production of the thermoplastic parts, although some progress has been made in developing a method for injection molding some thermosetting materials. The problem of injecting a melted plastic into a mold cavity form a reservoir of melted material has been extremely difficult to solve for thermosetting plastics which cure and harden under such conditions within a few minutes. The principle of injection molding is quite similar to that of die-casting. The process consists of feeding a plastic compound in powdered or granular form from a hopper through metering and melting stages and then injecting it into a mold. After a brief coolling period, the mold is opened and the solidified part ejected. Injection-molding machines can be arranged for manual operation, automatic single-cucle operation, and full automatic operation. The advantage of injection molding are:
(i) a high molding speed adapted for mass production is possible;
(ii) there is a wide choice of thermoplastic materials providing a variety of usefull properties;
(iii) it is possible to mold threads, undercuts, side holes, and large thin sections.
Several methods are used to force or inject the melted plastic into the mold. The most commonly used system in the larger machines is the in-line reciprocating screw.The screw acts as a combination and plasticizing unit.As the plastic is fed to the rotating screw,it passes through three zones as shown: feed,compression, and metering. After the feed zone, the screw-flight depth is gradually reduced,forcing the plastic to compress. The work is converted to heat by shearing the plastic, making it a semifluid mass. In the metering zone, additional heat is applied by conduction from the barrel surface. As the chamber in front of the screw becomes filled, it forces the screw back, tripping a limit switch that activates a hydraulic cylinder that forces the screw forward and injects the fluid plastic into the closed mold.An antiflowback valve prevents plastic under pressure from escaping back into the screw flights.
The clamping force that a machine is capable of exerting is part of the size designation and is measured in tons. A rule-of-thumb can be used to determine the tonnage required for a particular job. It is based on two tons of clamp force per square inch of projected area. If the flow pattern is difficult and the parts are thin,this may have to go to three or four tons.
Many reciprocating - screw machines are capable of handing thermosetting plastic materials.Previously these materials were handled by compression or transfer molding.Thermosetting materials cure or polymerize in the mold and are ejected hot in the range of 375℃～410℃.Thermoplastic parts must be allowed to cool in the mold in order to remove them without distortion.Thus thermosetting cycles can be faster.Of course the mold must be heated rather than chilled,as with thermoplastics.
The importance of Injecting the mold are :
⑴、Plastics have the density small, the quality light, the specific tenacity big, the insulating property good, the dielectric loss low, the chemical stability strong, the formation productivity high and the price inexpensive and so on the merits, obtained day by day the widespread application in the national economy and people's daily life each domain, as early as in the beginning of 1990s, the plastic annual output already surpassed the steel and iron and the non-ferrous metal annual output sum total according to the volume computation.In mechanical and electrical (for example so-called black electrical appliances), domains and so on measuring appliance, chemical, the automobile and astronautics aviation, the plastic has become the metal the good substitution material, had the metal material plastic tendency.
⑵、Take the automobile industry as the example , as a result of the automobile lightweight, the low energy consumption development request, the automobile spare part material constitution occurred obviously has modelled the band steel the change, at present our country automobile plastic accounts for 5% which the automobile was self-possessed to 6%, but overseas has reached 13%, forecast according to the expert, the automobile plastic bicycle amount used will also be able further to increase.On modern vehicles, regardless of is outside installs the assorted items, the internal installation assorted items, the function and the structural element, all may use the plastic material, outside installs the assorted items to have the bumper, the fender, the wheel hub cap, the air deflector and so on; After the internal installation assorted items have in the display board, the vehicle door the board, the vice-display board, the sundry goods box lid, the chair, the guard shield and so on; The function and the structural element have the fuel tank, the radiator header, the spatial filter hood, the fan blade and so on.Statistics have indicated, our country in 2000 automobile output more than 200 ten thousand, the vehicle amounted to 1,380,000 tons with the plastic.Looked from the domestic and foreign automobile plastic application situation that, the automobile plastic amount used already became one of weight automobile production technical level symbols.
⑶、Injection of a molding formation as plastic workpiece most effective formation methods because may by one time take shape each kind of structure complex, the size precise and has the metal to inlay a product, and the formation cycle is short, may by mold multi-cavities, the productivity be high, when mass productions the cost isvery inexpensive, easy to realize the automated production, therefore holds the extremely important status in the plastic processing profession.Statistics have indicated, plastic mold composition all molds (including metal pattern) 38.2%, the plastic product gross weight about 32% is uses in injecting the formation, 80% above engineering plastics product all must use the injection formation way production. 4. counts according to the customs, our country in 2000 altogether imported mold 977,000,000 US dollars, in which plastic molding forms altogether 550,000,000 US dollars, occupied for 56.3%,2001 years altogether to import mold 1,112,000,000 US dollars, in which plastic molding forms altogether 616,000,000 US dollars, accounted for 55.4%.From the variety, the import volume biggest is the plastic molding forms.
⑷、Counts according to the customs, our country in 2000 altogether imported mold 977,000,000 US dollars, in which plastic molding forms altogether 550,000,000 US dollars, occupied for 56.3%, 2001 years altogether to import mold 1,112,000,000 US dollars, in which plastic molding forms altogether 616,000,000 US dollars, accounted for 55.4%.From the variety, the import volume biggest is the plastic molding forms.
In compression molding the palstic material as powder or preforms is placed into a heated steel mold cavity,Since the parting surface is in a horizontal plane ,the upper half of the mold descends vertically.It closes the mold cavity and pressures for a predetermined period.A pressure of from 2 to 3 tons square inch and a temperaure at approximately 350F converts the plastic to a semiliquid which flows to all parts of the mold cavity.Usually from 1 to 15 minutes is required for curing,altough a recently developed alkyd plastic will cure in less than 25 secends. The mold is then opended and the molded part removed.If metal insers are desired in the parts,they should be placed in the mold cavity on pins or in the holes before the plastic is loaded.Also, the preforms should be preheated before loading into the mold cavity to eliminate gases,inprove flow,and decrease curing time.Dieletric heating is a convenient method of heating the preforms.
Since the plastic material is placed directly into the mold cavity,the mold itself can be simpler than those used for other molding precesses.Gates and sprues are unnecessary.This also results in a saving in material,because trimmed-off gates and sprues would be a complete loss of the thermosetting plastic.The press require the full attention of one operator.However,several smaller presses can be operated by one operator. The presses are conveniently located so the operator can easilymove from one to the next.By the time he gets around to a particular press again,that mold will be ready to open.the thermosetting plastics which harden under heat and pressure are suitable for compression molding and transfer molding.It is not practical to moid shermoplastic materials by these methods,since the molds would have to be alternately heated and cooled.In order to harden and eject thermoplastic parts form the mold,cooling would be necessary.
Types of molds for compression molding.The molds used for compression molding are classified into four basic types, namely ,positive molds,landed positive mold,flash-type molds,and semipositive molds.In a positive mold the plunger on the upper mold enters the lower mold cavity.since there are no lands or stops on the lower die ,the plunger completely trap the plastic material and descends with full pressure on the charge.A dense part with good electrical and physical properties is produced.The amount of plastic placed in the die cavity must be accurately measured,since it determines the thickness of the part .A landed positive mold is similar to a positive mold except that lands are added to stop the travel of the plunger at predetermined point.In this case,the lands absorb some of the pressure that should be exerted on the parts.The thickness of the parts will be accurately controlled,but the density may vary cansideraby.In a flash-type mold,flash redges are added ti the top and bottom molds.As the upper mold exerts pressure on the plastic,excess material is forced out between the flash ridges where it forms flash.This flash is further compressed.becomes hardened,and finally stops the downard thavel of the upper mold.A slight excess of the plastic material is always chared to ensure sufficient pressurs to produce a dense molded part.This type of mold is widely used because it is comparatively easy to construct and it controls thickness and density within colse limits.The semipositive mold is a combination od the flash type and landed posive molds.In addition to the flash ridges,a land is employed to restrict the travel of the upper mold.
摘要
沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動強(qiáng)度大、勞動量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中的模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動送料技術(shù)也投入到實際生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動成產(chǎn)率，減輕工人的負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價值。
本文對冷沖壓技術(shù)的分類、特點(diǎn)及發(fā)展方向作了簡略的概述：論述了沖壓零件的成形原理、基本模具結(jié)構(gòu)與運(yùn)動過程及其設(shè)計原理；對典型的沖壓件零件進(jìn)行了設(shè)計：此設(shè)計解決了沖壓模具的加工難題,沖壓模具的設(shè)計充分利用了機(jī)械壓力機(jī)的功用特點(diǎn)，在室溫的條件下對坯件進(jìn)行沖壓成形，生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
關(guān)鍵詞：沖壓、模具、模具設(shè)計、工藝
Abstract
Punching die has been widely used in the actual industrial production. In traditional industrial production,the worker work hard ,and there are too much works,so the efficiency is low.With the development of the science and technology nowdays,the use of punching die in the industial production gain more attention,and be used in the industrail production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production,punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden,so it has signification meaning in technologic progress and economic value.
The article mainly discussed the classification,feature and the developmental direction of the punching technology. Elaborated the punching comonents formation principle, the basic dies structure and the rate process and the principle of design; and designed some conventional punching die : the die for big diameter three direction pipe which solved the problem of traditional maching, the darwing and punching compound die with float punch-matrix, the drawing and cutting compound dies with unaltered press, the compound die for the back bowl of the noise keeper, the design of the compound die which could produce two workpieces in one punching, the bending die for ring shape part , the bending die which used the gemel, automate loading die for cutting, the drawing, punching and burring compound die with sliding automated loading, the punching die for the long pipe with two row of hole, the drawing die for the square box shape workpiece and the burring die for the box shape workpiece .
KeyWord： punching, die, die design, punching, bending, drawing
目錄
摘要 1
Abstract 2
目錄 3
第1章 緒論 5
1.1 模具選材的意義 5
1.2 模具選材的原則 6
1.3 冷沖壓模具的選材原則 8
第2章 零件的分析 10
2.1 零件的工藝性分析 10
2.2 工藝方案比較及確定 10
2.3 沖壓工藝與模具設(shè)計的內(nèi)容及步驟 11
2.4 零件及其沖壓工藝性分析 12
2.5 搭邊 12
2.6 送料進(jìn)距 12
2.7 條料寬度 13
2.8 排樣設(shè)計與計算 13
2.9 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機(jī) 14
2.10 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 14
第3章 確定模具總體結(jié)構(gòu)方案 15
3.1 模具類型 15
3.2 操作與定位方式 15
3.3 卸料方式與出件方式 15
3.4 模架類型及精度 15
3.5 模具的失效形式 16
3.6 提高模具壽命的途徑 17
3.7 零件的技術(shù)要求 19
3.8 裝配技術(shù)要求 20
3.9 模具安裝要求 21
3.10 沖裁模具的試沖 21
結(jié)論與展望 25
致謝 27
參考文獻(xiàn) 28
第1章 緒論
1.1 模具選材的意義
隨著市場經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和材料加工新技術(shù)新發(fā)明的不斷采用，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，對成形模具數(shù)量的需求也不斷增加，模具材料的正確選擇與合理使用已經(jīng)制約高精度、長壽命、高效率模具制造的瓶頸之一。國內(nèi)外通常按用途將模具材料分為三大類：冷作模具材料、熱作模具材料和塑性成形模具材料。目前，這三大類模具材料仍以黑色金屬及其合金為主。
合理選擇模具材料具有非常重要的意義，首先是由模具在現(xiàn)代生產(chǎn)工業(yè)中的重要作用所決定；其次，合理選材也是保證模具壽命、提高材料利用率的基本要求之一。
模具材料的選擇是指：針對具體的模具零件，在相應(yīng)的模具材料中選擇一、兩種較為理想或合適的材料的過程。一般來說，模具零件的選材要求所選材料滿足：
（1）使用性能足夠 根據(jù)工作條件，失效形式、壽命要求、可靠性的高低等提出材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等使用性能要求，其中應(yīng)考慮尺寸效應(yīng)及主要的、關(guān)鍵的性能指標(biāo)。
（2）工藝性良好 根據(jù)制造工藝流程及方法不同，保證所選材料具有良好的工藝性能，首先是能將模具零件制造出來。
（3）供應(yīng)上能保證 所選材料應(yīng)考慮地方資源市場供應(yīng)情況，盡量少用進(jìn)口材料，并且品種規(guī)格應(yīng)盡量少而集中，以便于采購和管理。
（4）經(jīng)濟(jì)性合理 要求所選材料，生產(chǎn)過程簡單、成品率高、成本低。也就是業(yè)界提出的“滿足制品要求，發(fā)揮材料潛力，經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理”原則。
由此可見，模具的選材決策是一個系統(tǒng)工程，涉及因素多，工作量大。根據(jù)系統(tǒng)工程的原理，系統(tǒng)的組成要素越多，亦即模具選材考慮的因素越多，其系統(tǒng)就越大，方案優(yōu)化決策的工作量也越大。然而，系統(tǒng)工程認(rèn)為，最終得出的決策只能是相對理想的而決不是最好的。因此，為了簡化相關(guān)問題的解決過程，系統(tǒng)所包括的要素應(yīng)盡量少。
1.2 模具選材的原則
模具選材的原則一般按下面三個方面考慮：
1） 滿足工作要求
a。耐磨性
坯料在模具型腔中塑性變形時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導(dǎo)致模具因磨損而失效。所有材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影響耐磨性的主要因素之一。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關(guān)。
b．強(qiáng)韌性
模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負(fù)荷，從而導(dǎo)致脆性斷裂。為防止模具零件在工作是突然脆斷，模具要具有較高的強(qiáng)度和韌性。模具韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織形態(tài)。
c．疲勞斷裂性能
模具工作過程中，在循環(huán)應(yīng)力的長期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂、接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度以及材料中夾雜物的含量。
d. 高溫性能
當(dāng)模具的工作溫度較高時，會使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強(qiáng)度。
e．耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作的工程中處于反復(fù)冷卻和加熱的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和脫落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，因此這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
f。耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解出HCI，HF等強(qiáng)腐蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。
2） 滿足工藝性能要求
模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本 ，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。
a．可鍛性
具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。
b．退火工藝性
球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。
c．切削加工性
切削用量大，刀具磨損低，加工表面粗糙度低。
d．氧化、脫碳敏感性
高溫加熱時抗氧化性能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點(diǎn)傾向小。
e. 淬硬性
淬火后具有均勻而高的表面硬度。
f. 淬透性
淬火后能獲得較深的淬硬層，采用緩和的淬火介質(zhì)就能淬硬。
g. 淬火變形開裂傾向
常規(guī)淬火體積變形小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工作形狀不敏感。
h. 可磨削性
砂輪相對損耗小，無燒傷，極限磨削用量大，對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。
3） 滿足經(jīng)濟(jì)性要求
在給模具選材時，必須考慮經(jīng)濟(jì)性這一原則，盡可能降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產(chǎn)材料就不用進(jìn)口材料。另外，在選材時還應(yīng)考慮市場的生產(chǎn)和供求情況，所選鋼種應(yīng)盡量少而集中，易購買。
1.3 冷沖壓模具的選材原則
冷沖壓模具（簡稱冷沖模，下同）主要用在使金屬板料產(chǎn)生塑性變形或分離而加工成形所需制件方面。由于被成形對象在成形過程中存在加工硬化現(xiàn)象，加之其它一些模具工作環(huán)境因素，所以，對模具的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性和抗疲勞性等性能指標(biāo)要求較高。而這些性能指標(biāo)，主要是通過正確的選材和合理的熱處理工藝搭配老保障。
冷沖模在選材時，通常應(yīng)遵循下述原則：
1） 選擇淬透性良好的材料
在使用過程中，大多數(shù)冷沖模除要求表面有足夠的硬度外，還要求芯部具有足夠的韌性。例如：對于大型冷沖模，若用淬透性較差的材料，則淬火回火后很難達(dá)到表里一致的組織，從而影響模具的強(qiáng)度和韌性。所以，在選擇材料時，一般應(yīng)選用淬透性能良好的鋼材。此外，為了使模具零件在淬火后能獲得較均勻的應(yīng)力狀態(tài)，以避免開裂或變形，也應(yīng)該選用淬透性較好的材料。
2） 選擇抗回火穩(wěn)定性高的材料
冷沖模在工作時，由于和被加工材料發(fā)生強(qiáng)烈的擠壓和摩擦，會形成較高的溫度，這就要求模具材料本身要具有較高的抗回火穩(wěn)定性，也就是要具有在一定溫度下保證硬度的能力。一般來說，碳素鋼和低合金鋼抗回火能力差，若采用不同程度的含鉻和含鋁的合金鋼，則能顯著提高模具零件的回火穩(wěn)定性。
3） 根據(jù)制品批量選擇材料
對于沖壓數(shù)量較大的模具一般選用優(yōu)質(zhì)合金工具鋼制造，而對于制件數(shù)量較小的模具則可采用廉價的碳素工具鋼制造。
4） 根據(jù)模具的精密程度和使用壽命選擇材料
制造小型精密而復(fù)雜的冷沖模，宜選用優(yōu)質(zhì)鋼材；而對于結(jié)構(gòu)比較簡單、且使用壽命要求不高的模具，則可采用相對便宜的材料制作。對于大型凸、凹模，可以采用局部鑲嵌結(jié)構(gòu)，以節(jié)省貴重鋼材。
5） 根據(jù)模具零件的作用選擇鋼材
冷沖模的關(guān)鍵零部件，如凸、凹模，可采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，而其它零件可以采用一般鋼材制作。但對于結(jié)構(gòu)比較的沖裁凸模和凹模，以及彎曲模和拉伸模，如果是用來沖制數(shù)量不多或者厚度不大的有色金屬和黑色金屬，則多半可以選用優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。例如，在工作中承受較大沖擊的模具，可選用T8A鋼，但對于基本不承受沖擊的模具，則可選用T10A鋼。對于成產(chǎn)批量較大的模具，其凸、凹?？刹捎肅r12鋼制造。
總之，在選擇冷沖模材料時，既要考慮其使用性能，又要考慮其總成本，兩者綜合，才是最佳的選擇。
第2章 零件的分析
2.1 零件的工藝性分析
原始設(shè)計題目如下圖所示：
圖 1沖件零件圖
2.2 工藝方案比較及確定
20年代開始，金屬制品、玩具和小五金等行業(yè)就使用沖床、壓機(jī)等簡易機(jī)械設(shè)備及模具加工產(chǎn)品的毛坯或某些零部件，其中有用于落料、沖孔的“刀口模子”，用于金屬拉伸的“塢工模子”。當(dāng)時各廠使用的沖壓設(shè)備功率不大，大多還是手扳腳踏。模具加工除使用少量簡陋的通用設(shè)備外，以手工為主，故而模具的精度不高，損壞率大。直到40年代初，才出現(xiàn)水壓機(jī)冷沖模具。50年代公私合營后，由于增添了磨床、銑床和鋸床等設(shè)備，又配上硬度計、外徑內(nèi)徑測定器和快規(guī)等，使冷沖模具的精度得以提高。隨著產(chǎn)品生產(chǎn)大量使用沖壓機(jī)床，1960～1970年，冷沖模具以從原來單沖落料、單沖孔模具發(fā)展為落料、沖孔復(fù)合模。又由于冷沖模架標(biāo)準(zhǔn)件的出現(xiàn)，使模具設(shè)計結(jié)構(gòu)形式多樣，精度也由此提高。同時，隨著熱處理技術(shù)的進(jìn)步和檢測手段的完善，冷沖模具使用壽命提高5-7倍。這一時期，還由于成型磨削、電脈沖和線切割機(jī)等機(jī)床相繼使用，又采用硬質(zhì)合金為模具材料，冷沖模具的制造工藝有了新的發(fā)展。硬質(zhì)合金冷沖模具的使用壽命從原來的3.5萬次躍增到150次以上。由于設(shè)計人員改進(jìn)制模工藝，具有自動送料、自動理片和接料裝置的復(fù)合模具大量問世。靠模銑床引進(jìn)后，用石膏、木?；?qū)嵨锛纯煞瞥鱿嗤螤畹哪Ｐ荆o制作復(fù)合拉伸模具提供了方便，確保了精度。70年代以后，使用斜度線切割機(jī)加工冷沖模具，其凸模（沖頭）和凹?？上却慊鹛幚碓偾懈钛b配，取代了原來冷沖模具制作：熱處理—裝配—變形修正的繁瑣工藝。模具的光潔度也提高了一個等級，精度可以達(dá)到0.01㎜。后來各專業(yè)模具廠、模具車間小組已廣泛使用線切割機(jī)加工制作冷沖模具。
2.3 沖壓工藝與模具設(shè)計的內(nèi)容及步驟
沖壓工藝與模具設(shè)計應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)綜合考慮,選擇全性各個方面和設(shè)計出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、使用安全可靠的工藝方案和模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計圖樣上所提出的各項技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，盡可能降低沖壓件的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。一般來講，設(shè)計的主要內(nèi)容及步驟包括：成本、勞動強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全。
1. 零件及其沖壓工藝分析
根據(jù)沖壓件產(chǎn)品圖，分析沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規(guī)格和力學(xué)性能,并結(jié)合可供選用的沖壓設(shè)備規(guī)格以及模具制造條件/生產(chǎn)批量等因素，分析零件的沖壓工藝性能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)、供序數(shù)目、工序順序及組合方式等。
工藝參數(shù)指制定工藝方案所依據(jù)的數(shù)據(jù),計算有兩種情況,第一種是工藝參數(shù)可以計算的比較準(zhǔn)確，如零件材料的排樣利用率、沖裁壓力中心、工件面積等；第二重視工藝參數(shù)只能作近似計算，如一般彎曲或拉深成形力、復(fù)雜零件的坯料展開尺寸。
2.4 零件及其沖壓工藝性分析
沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級是否符合沖裁加工的工藝要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單單等等。通常對沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。對幾何形狀的要求是沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱，最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些形狀所組成，使排樣時廢料最少；沖裁件的凸出懸臂和凹槽的寬度不宜太小，以免凸模折斷；沖裁件的外形或內(nèi)形的轉(zhuǎn)角出，要避免夾角出現(xiàn)，應(yīng)以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理或沖壓時的在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時可以防止尖角部位的刃口磨損過快而使模具壽命降低。對精度的要求是沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于IT11級，最高可達(dá)
2.5 搭邊
沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝預(yù)料稱為搭邊。搭邊的作用是避免因誤送發(fā)生零件缺角、搭邊或尺寸超差；使凸凹模刃口受力均勻，提高模具的使用壽命及沖裁件的斷面質(zhì)量,此外利用搭邊還可以實現(xiàn)模具的自動送料。
搭邊的合理數(shù)值主要取決與沖裁件的板料厚度、材料性質(zhì)、外廓形狀及尺寸大小等。一般來說，材料硬時，搭邊值可取小些；軟材料或脆性材料，搭邊值可取大些；板料厚度大，需要的搭邊值大；沖裁件的形狀復(fù)雜，尺寸大，過度圓角半徑小，需要的搭邊值大；手工送料或有側(cè)壓板導(dǎo)料時，搭邊值可取小些。
鏈板片搭邊設(shè)計：
查表得a=2mm。
2.6 送料進(jìn)距
模具每沖裁一次，條料在模具上前進(jìn)的距離稱為送料進(jìn)距或步距。當(dāng)單個進(jìn)距內(nèi)只沖裁一個零件時，送料進(jìn)距的大小等于調(diào)料上兩個對應(yīng)點(diǎn)之間的距離。
A=D+a （2.2）
式中：A為送料進(jìn)距，單位mm；D為平行于送料方向的沖裁件寬度，單位mm；a為沖裁件之間的搭邊值，單位mm。
所以鏈板片的送料進(jìn)距為：A=D+a=27
2.7 條料寬度
沖裁前通常需要按要求將板料裁剪為適當(dāng)寬度的條料。為保證送料順利，不因過寬而發(fā)生卡死現(xiàn)象，條料的下料公差規(guī)定為負(fù)偏差。條料在模具上送料時，一般都有導(dǎo)料裝置，有時還要使用測壓裝置。
條料寬度：
B=L+2a+Δ （2.3）
式中：B為條料寬度，單位mm；L為沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸，單位mm；a為沖裁件與條料之間的搭邊，單位mm；Δ為條料下料時的下偏差值，單位為mm。
所以條料寬度 B=L+2a+Δ=55
2.8 排樣設(shè)計與計算
根據(jù)沖裁件形狀特征，質(zhì)量要求，模具類型與結(jié)構(gòu)方案，材料利用率等方面因素進(jìn)行沖裁件的排樣設(shè)計。鑒于生產(chǎn)批量大重點(diǎn)考慮節(jié)省材料，提高材料利用率排樣方式顯得尤為重要。該零件材料厚度較大，尺寸大，近似三角形，因此可采用對頭直排的排樣方式。如圖4.1.1所示：
圖4.1.1 排樣圖
由零件圖算得一個零件的面積為8508mm2,一個進(jìn)距內(nèi)沖兩件，故Ａ＝1010 (mm2),一個進(jìn)距內(nèi)的坯料面積B×S=55×27=1484(mm2)
因此材料的利用率為：η=A/BS=1010/1484×100%=68%
2.9 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機(jī)
根據(jù)沖裁件尺寸，排樣圖和模具結(jié)構(gòu)方案，計算沖裁力，卸料力，推件力，及總沖壓力，并計算模具的壓力中心。根據(jù)沖壓總力，沖件尺寸，模架類型與精度等初步選定壓力機(jī)的類型與規(guī)格。
1） 沖裁力
本模具采用剛性卸料裝置和下出料方式，考慮到在實際生產(chǎn)中模具間隙值的波動及均勻性，刃口磨損，材料機(jī)械性能及厚度的波動，潤滑情況等因素對沖壓力的值都有影響
2） 確定模具壓力中心
畫出工作狀態(tài)，把沖裁周邊分成基本線段，并選坐標(biāo)XOY
計算出的壓力中心是圖中的C點(diǎn)
2.10 計算凸、凹模刃口尺寸及公差
采用線切割機(jī)床加工凹模，各型孔尺寸和孔間距尺寸的制造公差均可標(biāo)準(zhǔn)為±0.01（mm）。
第3章 確定模具總體結(jié)構(gòu)方案
在沖裁工藝方案確定以后，根據(jù)沖裁件的形狀特點(diǎn)，精度要求，生產(chǎn)批量，模具制造條件，操作與安全，以及利用現(xiàn)有設(shè)備的可能，確定每道沖裁工序所用沖模的總體結(jié)構(gòu)方案。確定模具總體結(jié)構(gòu)方案，就是對模具作出通盤的考慮和總體結(jié)構(gòu)上的安排，它既是模具零部件設(shè)計與選用的基礎(chǔ)，又是繪制模具總裝圖的必要準(zhǔn)備，因而也是模具設(shè)計的關(guān)鍵，必須十分重視。
其結(jié)構(gòu)方案的確定包括以下內(nèi)容：
3.1 模具類型
根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級進(jìn)沖裁模。
3.2 操作與定位方式
零件為大批大量生產(chǎn)，可以采用手工送料式，考慮到零件尺寸較大，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，自動擋料銷粗定位與導(dǎo)正銷精確定位的方式。為了減少料頭和料尾的材料消耗提高材料利用率采用始用擋料銷。
3.3 卸料方式與出件方式
考慮零件較厚，采用剛性卸料方式。為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。
3.4 模架類型及精度
為了保證模具滑動平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，橫向送料連續(xù)又是級進(jìn)模，因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的對角導(dǎo)柱模架?？紤]到零件的精度不是很好，但沖裁間隙較小。因此采用Ⅰ級精度。
3.5 模具的失效形式
模具失效的基本形式有五種，即磨損失效、疲勞失效、熱疲勞失效、塑性變形失效和斷裂失效。
磨損失效
模具在使用時的磨損是不可避免的，使用時間越長，則磨損量也越大，磨損就越嚴(yán)重。磨損的形式有磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。判斷模具是否因磨損而失效的主要標(biāo)準(zhǔn)是制件的尺寸精度，當(dāng)制件的尺寸超出允許的公差范圍時即宣告模具失效。如果模具的磨損導(dǎo)致制件的表面質(zhì)量嚴(yán)重下降，那么制件的表面質(zhì)量要求也是判斷模具是否失效的依據(jù)。沖裁模的凸、凹模刃口由于磨損而逐漸鈍化，嚴(yán)重時將顯著地劣化模具的工作條件和制件的質(zhì)量。制件的毛刺高度隨著凸、凹模刃口的鈍化而逐漸增高，因而可以作為判斷凸、凹模刃口鈍化程度的標(biāo)志，當(dāng)毛刺高度超過規(guī)定值時，表明刃口鈍化嚴(yán)重，需要重新刃磨刃口后模具才能繼續(xù)使用。
疲勞失效
模具一般都以間歇工作的方式進(jìn)行工作，頻繁的反復(fù)加載和卸載使模具受力零件處于交變應(yīng)力作用下。模具使用一段時間后，由于交變應(yīng)力的作用，在零件表面或內(nèi)部存在微觀缺陷及應(yīng)力集中的部位將會萌生許多微裂紋。模具繼續(xù)使用時，這些微裂紋將逐漸擴(kuò)展，當(dāng)微裂紋擴(kuò)展到一定程度時，模具零件的承載能力被嚴(yán)重削弱，最終導(dǎo)致模具開裂或破損。
熱疲勞失效
熱加工模具一般都在急冷急熱條件下工作。當(dāng)模具零件急劇受熱時，溫度較高的表層材料的受熱膨脹受到溫度較低的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生壓應(yīng)力；當(dāng)模具零件急劇冷卻時，溫度較低的表層材料的冷卻收縮又受到溫度較高的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生拉應(yīng)力。在工作一段時間后，這種循環(huán)熱應(yīng)力將使模具零件表層材料出現(xiàn)許多細(xì)小的裂紋，導(dǎo)致模具失效。熱疲勞裂紋的形狀有網(wǎng)狀、放射狀、平行狀等。
塑性變形失效
當(dāng)模具零件承受的載荷使零件內(nèi)部的應(yīng)力超過其自身材料的屈服強(qiáng)度時，零件就會產(chǎn)生塑性變形。常見的塑性變形失效有工作零件出現(xiàn)表面皺紋、局部塌陷和棱角倒塌，凸模、型芯出現(xiàn)鐓粗、縱向彎曲，型腔、型孔出現(xiàn)脹大等。
斷裂失效
模具在正常工作時，因為某種原因而突然出現(xiàn)較大的裂紋，甚至分裂成幾個部分，使模具立即喪失工作能力的失效形式稱為斷裂失效。常見的斷裂失效有開裂、破裂、崩刃、折斷等。
模具失效的五種基本形式中，熱疲勞失效一般只出現(xiàn)于冷熱溫差較大的熱加工模具，其他的四種形式在各類模具上都有可能出現(xiàn)。不同的失效形式之間常常有密切的聯(lián)系和交互促進(jìn)作用。磨損產(chǎn)生的溝痕往往成為萌生疲勞裂紋和熱疲勞裂紋的發(fā)源地，同時深而尖銳的溝痕本身就可成為一次性斷裂的起裂點(diǎn)。零件表面出現(xiàn)疲勞裂紋和熱疲勞裂紋后，表面質(zhì)量嚴(yán)重惡化，將使磨損加劇，裂紋的尖端出現(xiàn)應(yīng)力集中，將成為斷裂源，促進(jìn)一次性斷裂的產(chǎn)生。磨損雖然會導(dǎo)致模具失效，但在正常的工作條件下，模具在失效前都能在較長的時間內(nèi)穩(wěn)定有效地工作。大部分模具的有效壽命決定于磨損失效，對于這些模具，磨損失效是它們的正常失效形式，其有效磨損壽命是確定模具期望壽命的依據(jù)。部分重載模具如冷擠壓模的有效壽命主要決定于疲勞失效，部分冷、熱溫差很大的模具如壓鑄模的有效壽命主要決定于熱疲勞失效。在疲勞和熱疲勞失效前，模具一般也有較長的使用壽命，但習(xí)慣上仍將它們看作是模具的早期失效。如果模具質(zhì)量存在問題，或者使用不當(dāng)，塑性變形和斷裂失效在模具使用的各個時期都有可能產(chǎn)生，而且一旦發(fā)生的話，其后果很可能是致命的，它們是造成模具早期失效的主要形式。
保證和提高模具的壽命，一方面要通過各種途徑保證和提高模具的耐磨性，使模具具有足夠的有效磨損壽命，另一方面要采取各種措施，預(yù)防早期失效的出現(xiàn)，保證模具在有效壽命期內(nèi)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
3.6 提高模具壽命的途徑
模具磨損的根本原因是模具零件與制件（或坯料）之間或模具零件與零件之間的相互摩擦作用。能夠降低這種摩擦作用，或者能夠提高模具零件的耐磨性的途徑，都是降低模具的磨損速度、提高模具有效磨損壽命的有效途徑。
合理選擇模具材料
材料的耐磨性是決定模具零件磨損速度的主要因素之一，材料的耐磨性主要決定于材料的種類和熱處理狀態(tài)。常用模具材料中，以冷作模具用鋼為例，硬質(zhì)合金的耐磨性最高，其次是高碳高鉻工具鋼，再次是低合金工具鋼，碳素工具鋼的耐磨性最低。一般情況下，需要耐磨的模具零件都應(yīng)通過淬火或其他熱處理方法提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性就越好。
提高模具零件表面質(zhì)量
首先，要提高零件表面的精加工質(zhì)量。零件加工越精細(xì)，表面粗糙度值越小，則磨損速度就越慢，使用壽命就越高。其次，要盡力避免零件表層材料在加工過程發(fā)生軟化現(xiàn)象，防止材料耐磨性的降低。例如，在磨削加工時，如果工藝條件選擇不當(dāng)，就會會產(chǎn)生磨削燒傷，使表層材料的硬度降低，大大降低零件的耐磨性。
潤滑處理
模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套及其他有相對運(yùn)動的部位應(yīng)經(jīng)常加注潤滑油。沖壓加工時一般應(yīng)在凸、凹模工作表面或毛坯表面涂覆潤滑油或潤滑劑。變形抗力大的沖壓加工，如冷擠壓、厚料拉深、變薄拉深等，應(yīng)對坯料進(jìn)行表面潤滑處理，例如：對碳鋼坯料進(jìn)行磷化皂化處理；對不銹鋼坯料進(jìn)行草酸鹽處理。鍛模、塑料模和壓鑄模等模具在成形前都應(yīng)將潤滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。
防止粘模
如果制件材料與模具材料之間有較強(qiáng)的親和力，兩者之間會產(chǎn)生很強(qiáng)的粘附作用，甚至相互間在高壓作用下產(chǎn)生冷焊，這就是所謂的粘?，F(xiàn)象。粘模現(xiàn)象嚴(yán)重時，將在起模時導(dǎo)致制件和模具零件表面的材料撕裂脫落，一方面影響制件的表面質(zhì)量，另一方面將使模具零件產(chǎn)生劇烈的粘著磨損，同時脫落的材料顆粒還會加劇模具零件的磨損。因此，無論是對于制件質(zhì)量，還是對于模具壽命，粘?，F(xiàn)象都是極為有害的，都應(yīng)采取措施加以預(yù)防。
預(yù)防粘模的方法有：采用與制件材料親和力較小的模具材料；采用可靠的潤滑措施，防止?jié)櫥ぴ诟邏合卤粩D破；采用滲氮、碳氮共滲等表面處理方法，改變模具零件表層材料的組織結(jié)構(gòu)。
合理選擇模具結(jié)構(gòu)參數(shù)和成形工藝條件
在保證制件質(zhì)量的前提下，對于沖裁模適當(dāng)加大凸、凹模間隙，對于彎曲模、拉深模適當(dāng)加大凸、凹模間隙和凹?？诓繄A角半徑，對于冷擠壓模適當(dāng)減小凹模入口角和凸、凹模工作帶高度，以及增加制件的起模斜度，都能提高模具磨損壽命。對于塑料模、壓鑄模等模具，適當(dāng)減小成形壓力、溫度和速度，提高模具溫度，既能減小熔融塑料或合金液在充模時對模具成形表面的沖擊磨損，又能減小制件對模具的脹模力，從而減小模具在制件起模時的磨損。
表面強(qiáng)化
表面強(qiáng)化的目的是提高模具零件表面的耐磨性。常用的表面強(qiáng)化方法有表面電火花強(qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊、滲氮、碳氮共滲、滲硫處理、表面鍍鉻等。表面電火花強(qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊常用于沖裁模。滲氮（硬氮化）主要用于熱加工模具鋼零件的表面強(qiáng)化，此方法除能提高零件的耐磨性外，還能提高零件的耐疲勞性、耐熱疲勞性和耐磨蝕性，主要用于壓鑄模、塑料模等模具。碳氮共滲（氣體軟氮化）不受鋼種的限制，能應(yīng)用于各類模具。滲硫處理能減小摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性，一般只用于拉深模、彎曲模。表面鍍鉻主要用于塑料模及拉深模、彎曲模。除了上述常用方法外、模具的表面強(qiáng)化還有滲硼處理、滲金屬處理、化學(xué)氣相沉積處理、碳氮硼多元共滲等許多方法。
其他事項
妥善處理模具損壞事故，細(xì)致分析事故原因，進(jìn)而采取適當(dāng)措施防止同類事故的再次發(fā)生。
做好預(yù)防性維修工作，防止一個零件的失效殃及其他零件的安全。對已經(jīng)失效的零件應(yīng)及時修理或更換。妥善保管摸具，防止模具生銹，遺失。
在日常生產(chǎn)中模具由于磨損或其他形式而失效，在這之前生產(chǎn)的零件稱為模具的壽命（生產(chǎn)壽命）。
3.7 零件的技術(shù)要求
1．沖模零件不允許有裂紋，工作表面不允許有劃痕、機(jī)械損傷、銹蝕等表面缺陷。經(jīng)熱處理后的零件硬度應(yīng)均勻、不允許有軟點(diǎn)和脫碳區(qū)，并清除氧化物等。
2．沖模各零件的材料和熱處理硬度應(yīng)優(yōu)先按模具設(shè)計手冊中標(biāo)準(zhǔn)選用，允許采用性能高于兩表規(guī)定的其他鋼種。
3．零件圖中普通螺紋的基本尺寸應(yīng)符合GB/T196的規(guī)定，選用極限與配合應(yīng)符合GB/T197的規(guī)定。
4．固定板、凹模、墊板、卸料板的形狀和位置公差按GB/T1182-1996等的規(guī)定。
5．沖模各零件的幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等應(yīng)符合設(shè)計圖樣的要求。
6．零件圖中未注公差尺寸的極限偏差按GB/T1804的規(guī)定。
7．零件圖中未注的形狀和位置公差按GB/T1184-1996的規(guī)定。
8．沖裁模之凸、凹模刃口及側(cè)刃必須鋒利，不允許有崩刃、缺刃和機(jī)械損壞。
9．沖裁模凹模工作孔不允許有倒錐度。
3.8 裝配技術(shù)要求
1．裝配時應(yīng)保證凸、凹模之間的間隙均勻一致，配合間隙符合設(shè)計要注，不允許采用使凸、凹模變形的方法來修正間隙。
2．推料、卸料機(jī)構(gòu)必須靈活，卸料板或推件器在沖模開啟狀態(tài)時，一般應(yīng)突出凸凹模表面0.5-1mm。
4．各接合面保證密合。
5．沖壓的凹模刃口的高度，按設(shè)計要求制造，其漏料孔應(yīng)保證暢通，一般應(yīng)比刃口大0.2-2mm
6.沖模所有活動部分的移動應(yīng)平穩(wěn)靈活，無滯止現(xiàn)象，滑塊、楔埠在固定滑動面移動時，其最小面積不少于其面積的一半。
7．各緊固用的螺釘、鎖釘不得松動，并保證螺釘和銷釘?shù)亩嗣娌煌怀錾?、下模座平面?
8．各卸料螺釘沉孔深度應(yīng)保證一致。
9．各卸料螺釘、頂桿的長度應(yīng)保證一致。
10．凸模的垂直度必須在凸凹模間隙值允許范圍內(nèi)。
11．沖模的裝配必須符合模具裝配圖、明細(xì)表及技術(shù)條件規(guī)定。
12．凸模、凸凹模等與固定板的配合一般按H7/h6或H7/m6，保證工作穩(wěn)定可靠。
3.9 模具安裝要求
1.上模座上平面對下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對上模座上平面的垂直度均應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度要求。
2.模架的上模沿導(dǎo)柱上、下移動應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。
3.裝配好的模具,其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定的要求。
3.10 沖裁模具的試沖
模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。
沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打上編號、沖模圖號、制件號、使用壓力機(jī)型號、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗合格入庫。沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見表9.2。表9.2 沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法
缺陷
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
沖件毛刺過大
1．刃口不鋒利或淬火硬度不夠
2．間隙過大或過小，間隙不均勻
1．修磨刃口使其鋒利
2．重新調(diào)整間隙，使其均勻
沖件不平整
1．凸模有倒錐，沖件從孔中通過時被壓彎
2．頂出件與頂出器接觸零件面積大小
3．頂出件、頂出器分布不均勻
1．修磨凹?？祝コ龑?dǎo)錐現(xiàn)象
2．更換頂出桿，加大與零件的接觸面積
尺寸超差和形狀不準(zhǔn)確
凸模、凹模形狀及尺寸精度差
修整凸模、凹模形狀及尺寸，使其達(dá)到形狀及尺寸精度要求
凸模折斷
1．沖裁時產(chǎn)生側(cè)壓力
2．卸料板傾斜
1．在模具上設(shè)置擋塊抵消側(cè)向力
2．修整卸料板或使凸模增加導(dǎo)向裝置
凹模被脹裂
1．凹?？子械瑰F度形象
2．凹?？變?nèi)卡住廢料
1．修磨凹?？祝瑰F現(xiàn)象
2．修抵凹?？赘叨?
凸、凹模刃口相咬
1．上、下模座，固定板、凹模、墊板等零件安裝基面不平行
2．凸、凹模錯位
3．凸模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套與安裝基面不垂直
4．導(dǎo)向精度差，導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙過大
5．卸料板孔位偏斜使沖孔凸模位移
1．調(diào)整有關(guān)兩件重新安裝
2．重新安裝凸、凹模，使之對正
3．調(diào)整其垂直度重新安裝
4．更換導(dǎo)柱、導(dǎo)套
5．調(diào)整及更換卸料板
沖裁件剪切斷面光亮帶寬，甚至出現(xiàn)毛刺
沖裁間隙過小
適當(dāng)放大沖裁間隙，對于沖孔模間隙加大在凹模方向上，對落料間隙加大在凸模方向上
剪切斷面光亮帶寬窄不均勻，局部有毛刺
沖裁間隙不均勻
修磨或重新調(diào)整凸模或凹模，調(diào)整間隙保證均勻
外型與內(nèi)孔偏移
1．在連續(xù)模中孔與外形偏心，并且所偏的方向一致，表明側(cè)刃的長度與布局不一致
2．連續(xù)模多件沖裁時，其它孔形正確，只有一孔偏心，表明該孔凸凹模相對位置有變化
3．復(fù)合模孔形不正確，表明凸凹模相對位置有偏移
1．加大(減小)側(cè)刃長度或磨?。哟螅趿蠅K尺寸
2．重新裝配凸模并調(diào)整其位置使之正確
3．更換凸（凹）模，重新進(jìn)行裝配調(diào)整合適
送料不暢通，有時被卡死
易發(fā)生在連續(xù)模中
1．兩導(dǎo)料板之間的尺寸過小或有斜度
2．凸模與卸料板之間的間隙太大，致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞
3．導(dǎo)料板的工作面與側(cè)刃不平行，卡住條料，形成毛刺大
1．粗修或重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板
2．減小凸模與導(dǎo)料板之間的配合間隙，或重新調(diào)整澆注卸料板孔
3．重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板，使之平行
4．修整側(cè)刃及擋塊之間的間隙，使之達(dá)到嚴(yán)密
卸料及卸料困難
1．卸料裝置不動作
2．卸料力不夠
3．卸料孔不暢，卡住廢料
4．凹模有錐度
5．漏料孔太小
6．推桿長度不夠
1．重新裝配卸料裝置，使之靈活
2．增加卸料力
3．修整卸料孔
4．修整凹模
5．加大漏料孔
6．加長打料桿
表9.1 沖壓模具的裝配
序號
工序
工藝說明
1
凸、凹模預(yù)配
（1）裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀
（2）將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，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?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板8的形孔中，
并擰緊牢固
3
裝配下模
（1）在下模座1上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模17、導(dǎo)料板5；
（2）在下模座1、導(dǎo)料板5上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲
（3）將下模座1、導(dǎo)料板5、凹模17、擋料銷20、凹?？蜓b在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘
4
裝配上模
（1）在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12片，然后將凸模與固定板的組合裝入凹模
（2）預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔。銷孔位置并鉆絞螺孔、銷孔
（3）用螺釘將固定板組合，墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊
（4）將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠14和卸料螺釘12，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1；復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；切紙檢查，合適后打入銷釘
5
試沖與調(diào)整
裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整
結(jié)論與展望
經(jīng)過幾個月的的努力，在老師和同學(xué)們的幫助下，我的設(shè)計完成了。在整個的設(shè)計過程中，我遇到了許多的困難，在解決一個又一個難題的過程中我學(xué)到了很多東西，也有很深的感觸。不管在什么時候任何年代，知識永遠(yuǎn)是非常有用的，而且知識的更新速度也是相當(dāng)?shù)目?，你要想成為時代的領(lǐng)跑者，不僅要求你擁有淵博的知識，同時也要求你不斷學(xué)習(xí)新的知識。設(shè)計的完成宣告著我們在學(xué)校的學(xué)習(xí)已經(jīng)結(jié)束，但是我不會停止學(xué)習(xí)的步伐?，F(xiàn)在我就對此次設(shè)計進(jìn)行一次簡單的總結(jié)，并將一些要點(diǎn)記錄如下：
第一，接到任務(wù)以后進(jìn)行選題。選題是設(shè)計的開端，選擇恰當(dāng)?shù)?、感興趣的題目，這對于整個設(shè)計是否能夠順利進(jìn)行關(guān)系極大。我自己結(jié)合自己今后的工作方向和興趣所在，選取了沖壓模具設(shè)計這一塊。在題目難度上，我考慮自己在專業(yè)知識掌握的情況，選取了設(shè)計這一典型的沖壓模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。
第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作，好的開端就相當(dāng)于成功了一半。通過到圖書館、網(wǎng)上查找資料，既方便又快捷。特別是通過圖書館的超星圖書搜尋資料，十分方便。這使我在短暫的時間內(nèi)就找到了許多沖壓模具設(shè)計方面的資料。
第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來更透徹的分析設(shè)計題目，對所設(shè)計工件進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和工藝方案的確定。
第四，完成工藝分析和方案確定后，便開始進(jìn)行主要的工藝計算，排樣設(shè)計、壓力中心計算等。
第五，當(dāng)做完上面幾步后，就可以進(jìn)行主要零部件的計算和設(shè)計了。在設(shè)計主要零部件的時候也遇到了不少問題，如一些尺寸不合理等。當(dāng)主要零件基本確定完后，便開始在電腦上繪制總裝圖，在畫圖的過程中在來不斷發(fā)現(xiàn)問題和修正問題。就這樣不斷的修正和完善，直到所有零部件的最終確定。
第六，完成總裝圖和主要零件圖的繪制。
設(shè)計不僅是對前面所學(xué)專業(yè)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。設(shè)計是本科生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生通過設(shè)計，綜合性地運(yùn)用幾年內(nèi)所學(xué)知識去分析、解決一個問題，在作論文（設(shè)計）的過程中，所學(xué)知識得到疏理和運(yùn)用，它既是一次檢閱，又是一次鍛煉。作為當(dāng)代大學(xué)生，知識與能力能否結(jié)合關(guān)系到以后生存的難易程度。所以作一次實戰(zhàn)性的設(shè)計是非常有必要的，同時也是對我們生存能力的一種檢驗。在社會競爭日趨激烈的今天，做好設(shè)計是我們成功邁向社會的第一步。
設(shè)計是源頭，設(shè)計雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個模具成本的70%～80%。所以，設(shè)計時詳盡地考慮了模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設(shè)計，在實際生產(chǎn)中要具體問題具體分析，根據(jù)實際狀況進(jìn)行模具調(diào)整也是必需的。
在這次的設(shè)計中，我綜合了幾年多來所學(xué)的所有專業(yè)知識，使我受益匪淺。在做設(shè)計的過程中，在設(shè)計和繪圖都遇到方面遇到了一些問題，經(jīng)過老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫準(zhǔn)，再加上自身不懈的努力，問題得到了及時解決。這次的設(shè)計使我對沖壓模具設(shè)計有了一定的認(rèn)識，在模具設(shè)計過程中，不僅把大學(xué)所學(xué)到知識加深了，還學(xué)會了查有關(guān)書籍和資料，能夠把各科靈活的運(yùn)用到設(shè)計中去。
這次的設(shè)計不僅是對自己大學(xué)幾年的考核，也是在工作之前對自身的一次全面、綜合型的測試。這為今后的工作做好了鋪墊和奠定了一定的基礎(chǔ)。
致謝
本次設(shè)計受到了院系老師的高度重視，得到了全校教師的大力支持與幫助。在此，我衷心的向你們道一聲：你們辛苦了。
通過設(shè)計，是對我們幾年來所學(xué)知識的綜合的檢測，更是一個對所學(xué)知識的回顧及綜合復(fù)習(xí)的過程；對機(jī)械繪圖、工程材料、機(jī)械設(shè)計、模具設(shè)計等過程等都有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。
感謝院系老師給了我足夠時間來完成整套設(shè)計，在設(shè)計過程中，得到了老師和同學(xué)的幫助與指導(dǎo)，在此表示感謝；也對做相關(guān)題目的同學(xué)的資助表示感謝，感謝他們在設(shè)計過程中對我的幫助和指導(dǎo)，尤其對擔(dān)任本次設(shè)計的指導(dǎo)老師表示深深敬意，在設(shè)計過程中遇到一些困難，在老師的幫助下我才順利的完成了該設(shè)計，他對我設(shè)計過程中出現(xiàn)的疏忽與不足之處提出批評與修改建議，使我的設(shè)計最終更加的完善。
這次設(shè)計我深知有很多不足，在此懇請大家給予指導(dǎo)。
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