連接蓋落料沖孔拉深翻邊復(fù)合模設(shè)計

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1、 湘潭大學(xué)課程設(shè)計論文 題 目： 連接蓋沖壓模具設(shè)計 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 第一章 沖壓件工藝性分析 1.1分析技術(shù)要求是否合理 圖1-1 該零件形狀簡單，尺寸精度要求不高，是由拉伸和翻邊等工序組成的復(fù)合

2、件。工件的尺寸精度： 沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟精度范圍內(nèi)（所謂經(jīng)濟精度是指在正常加工條件下，采用符合標準的設(shè)備工藝裝備和標準技術(shù)等級工人、不延長加工時間所能保證的加工精度），對于普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于IT11級，沖孔比落料件高一級。對與本次設(shè)計，未標注有尺寸精度，考慮到成本，按照一般精度要求來加工應(yīng)該可以滿足其工作性能，本工件要求內(nèi)精度，故除特別要求工件精度等級選取IT14。 沒有熱處理要求 1.2審查零件材料選用是否得當 考慮到產(chǎn)品成本和零件的使用性能，選用常用材料08F，是 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，，屈服強度180MPa，抗拉強度280~390MPa，抗剪強度200~310延伸率3

3、2％，適宜沖壓選擇。 1.3沖裁件工藝性分析 一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、形位公差及技術(shù)要求。沖裁件的工藝性合理與否、，影響到?jīng)_裁件的質(zhì)量、模具壽命、材料消耗、生產(chǎn)率等，在設(shè)計中應(yīng)盡可能提高其工藝性。 沖裁件的形狀盡可能簡單、對稱、避免復(fù)雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計成少、無廢料排樣的形狀，以減少廢料。矩形孔兩端宜用圓弧連接，以利于模具加工。 沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴禁尖角。除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)，都應(yīng)有適當?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命。沖裁減凸出或凹入部分不能太窄，盡可能避免過長的懸

4、臂和窄槽。最小寬度b一般 不小于1.5t，若沖裁材料為高碳鋼時，b≥2t，Lmax≤5b，當材料厚度t<1mm時，按t=1mm計算。沖裁件的孔徑因受孔凸模剛度和強度的限制，不宜太小，否則容易折斷或壓彎，沖孔的最小尺寸取決與沖壓材料的力學(xué)性能、凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。 本次設(shè)計，該零件是軸對稱件，沖裁結(jié)構(gòu)較為簡單，厚度僅為1mm，沖裁性能較好，工藝性容易滿足材料。 1.4翻邊工藝性分析 一般情況下，圓孔翻邊時的孔緣在單向拉應(yīng)力作用下，切向伸長變形引起的厚度減薄最大，最容易破裂，由于材料性

5、質(zhì)不均勻，孔緣各處允許的切向延伸率不一樣，一旦孔緣某處的伸長變形超過了該處延允許的材料伸率，該處就會因厚度減薄過大而破裂。翻邊時的變形區(qū)基本上限制在凹模圓角區(qū)之內(nèi)，凸模底部材料為只要變形區(qū)，處于切向、徑向二向受拉伸的應(yīng)力狀態(tài)。切向應(yīng)力在孔邊緣最大，徑向應(yīng)力在孔邊緣為零。 圓孔翻邊時的變形程度用翻邊系數(shù)K表示： 式中 d——毛坯上圓孔的初始直徑； D——翻邊后豎邊的中徑。 影響圓孔翻邊成形極限的因素如下： ⑴ 材料伸長率和硬化指數(shù)n大，小，成形極限大。 ⑵孔緣如無毛刺和無冷作硬化時，較小，成形極限較

6、大。為了改善孔緣狀況，可采用鉆孔代替沖孔，或在沖孔后進行整修，有時還可在沖孔后退火，以消除孔緣表面的硬化。 ⑶用球形、錐形和拋物線凸模翻邊時，變形條件比平底凸模優(yōu)越，較小。在平底凸模中，其相對圓角半徑/t越大，極限翻邊系數(shù)可越小。 ⑷板材相對厚度越大，越小，成形極限越大。 毛坯尺寸的計算： （1）毛坯翻邊預(yù)制孔直徑 式中 D——翻邊直徑19（按中線計）（mm）； H——翻邊高度（mm），H=6mm； R——豎邊與凸緣的圓角半徑（mm），r=1.5mm； R——料厚（mm），t=1mm。 則： 已知預(yù)

7、制孔直徑為9.7mm （2）毛坯的直徑 當零件的彎曲角為時，則毛坯的展開長度為 已知，d=49，r=1.5，H=5 D=57 第二章 沖壓工藝方案的確定 考慮到需落料、沖孔、拉深、翻邊成形四道工序，可以有以下種方案： 方案一：先落料沖孔，后拉深翻邊成形，采用單工序生產(chǎn)。。 方案二：落料-沖孔-翻邊-拉深復(fù)合模，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：落料-沖孔-翻邊-拉深級進模，采用級進模生產(chǎn)。 方案一結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具才能完成，效率較低，且精度不易保證。如此浪費了人力，物力，財力。從經(jīng)濟角度考慮不妥當，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。 方案二只需一副模

8、具即可成型，該工藝特點首先進行落料，再沖孔，翻邊，拉深成型。采用這種方法加工的工件外觀平整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量高，而且大大的提高了生產(chǎn)效率，也解決了操作者將手放入模具內(nèi)的不安全因素，復(fù)合模能在壓力機的一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔、及拉深、翻邊數(shù)道工序。在完成這些工序的過程中，沖件材料無須進給移動。 復(fù)合模具具有以下主要特點： 1） 沖件精度較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對位置一直性好。 2） 沖件表面較為平整。 3） 適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。 4） 可從充分利用短料和邊角余料。、 5） 沖裁件內(nèi)孔和外緣的相對位置精度容易保證，而且板料的定位精度要求比級進模低 6）

9、 沖模面積較小。 復(fù)合模也存在一定的問題，如凸凹模內(nèi)、外形間的壁厚，或內(nèi)形與外形間 壁厚，都不能過薄，以免影響強度。另外，沖件不能漏下，需要解決出件問題。同時，復(fù)合模具結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。同樣用復(fù)合模生產(chǎn)可分為采用筒形料加工和板料加工。筒形料加工工件厚度不能保證。板料加工模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。 方案三：級進模是在壓力機一次行程中完成多個工序的模具，它具有操作安全的顯著特點，模具強度較高，壽命較長。使用級進模便于沖壓生產(chǎn)自動化，可以采用高速壓力機生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度較高，先落料后沖孔，再進行拉伸翻邊成形，但是級進模較難保證內(nèi)、外相對位置的一直性，材相對生產(chǎn)周期長，其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高

10、，料的定位與送進是級進模設(shè)計中的關(guān)鍵問題。 通過上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的板料加工為佳。 第三章 排樣及材料利用率的計算 3.1排樣的設(shè)計 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計中一項很重要的工作。 沖沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況。 結(jié)構(gòu)廢料 由于

11、工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結(jié)構(gòu)廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。因此，提高材料利用率要從減少工藝廢料著手，同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可以有三種： （1）有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖a所示。 （2）少廢料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料

12、側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖b所示。 （3）無廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。如圖c所示。 A 圖3-1排樣方法 a) 有廢料排樣 b) 少廢料排樣 c)無廢料排樣 有廢料的排樣法材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。 少、無廢料排樣法的材料利用率較高，在無廢料排樣時只有料頭、料尾損失，材料利用率可達85%～95%，少廢料排樣法也可達70%～90%。少、無廢料排樣法有利于一次沖裁

13、多個工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局限性，受到工件形狀結(jié)構(gòu)的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會直接影響工件尺寸而使工件的精度降低。在幾個工件的匯合點容易產(chǎn)生毛刺。由于采用單邊剪切，也會加快模具磨損而降低沖模壽命，并直接影響工件的斷面質(zhì)量，所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 1． 有廢料、少廢料或無廢料排樣。按工件的外形特征、排樣的形式又可分為直排、斜排、對排、混合排、多排和裁搭邊等 考慮到造作方便及模具結(jié)構(gòu)簡單，故采用單排排樣設(shè)計。搭邊值要合理確定。搭邊值

14、過大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高，但過小時就不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過程中會被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時候還會被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過小，會使作用在凸模側(cè)表面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長的分布不均勻，引起模具刃口的磨損。 影響搭邊值的因素主要有以下幾點： 1.材料的力學(xué)性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強度大的材料，搭邊值可小些。 2.材料的厚度 材料越厚，搭邊值也越大。 3.工件的形狀和尺寸 工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。 4.排樣的形式 對排的搭邊值大雨直排的搭邊。 5.送料及擋料的方式

15、用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。 查得搭邊值=1.5mm，=2.1mm。 條料送進步距h=57+1.5=58.5mm 3.2材料利用率的計算 一個步距內(nèi)的材料利用率 式中 A——沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)

16、）（） ——一個步距內(nèi)的沖件數(shù)目；n取1 B——條料寬度（mm）； h——進距（mm） A=3.14×57/2×57/2=2550（）B=61.2， =71.2% 第四章 各部分工藝力的計算 4.1沖裁力的計算 沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。 沖裁力是凸模與凹模相對運動使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計模具、選擇壓力機的重要參數(shù)。計算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計模具。選用沖壓設(shè)備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設(shè)計的模具必須能傳遞

17、和承受所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。 4.1.1沖壓力的行程曲線 在沖裁過程中，沖裁力的大小是不段變化的，圖4-1為沖裁時沖裁力-凸模行程曲線。圖中AB段相當于沖裁的彈性階段，凸模進入材料后，載荷急劇上升，但當凸模刃口一旦擠入材料，即進入塑性變形階段，載荷的上升就緩慢下來，如BC段所示。雖然由于凸模擠入材料使承受沖裁力的材料面積秒減小，但只要材料加工硬化的影響超過受剪切面積小的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當兩者達到相當?shù)挠绊懙乃查g，沖裁力達最大值，即圖中C點。此后，受剪面積的減少超過硬化的影響，于是沖裁力下降。凸模再繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴張，沖裁力急劇下降，

18、如圖中CD段所示，此為沖裁的斷裂階段。此后所用的力僅是克服摩擦阻力,推出已分離的料。 4.1.2沖裁力的計算公式 沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關(guān)?？紤]到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力F（N）： （4-1） 式中 L——沖裁件周邊長度（mm）； t——材料厚度（mm）； τ——材料抗剪強度（MPa）； K——系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù)K=1.3。 沖裁件周邊長度L=3.14×57=17

19、8.98mm,取179mm 材料的抗剪強度（MPa），取τb=310 MPa 一般情況下，材料的σb=1.3τ，故沖裁力F（N） F1=LTσb=179×1×310=55490N =0.04×55490=2219.6N =0.063×55490=3495.9N F1=55490+2219.6+3495.9=6120.5N 式中σb——材料的抗拉強度（MPa）。 4.1.3降低沖裁力的方法 在沖裁高強度材料或厚度大、周邊長時，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有壓力機噸位，就有必須采取措施降低沖裁力，主要有以下幾種方法：

20、 （一）階梯凸模沖裁 在多凸模沖裁模具中，為避免各凸模沖裁力的最大值同時出現(xiàn)，可根據(jù)凸模尺寸的大小，做成不同高度，形成階梯布置，從而減少沖裁力。這種模具的缺點是長凸模插入凹模較深，容易磨損，修磨刃口也比較麻煩。 （二）斜刃口沖裁 在用平刃口模具沖裁時，整個刃口同時與沖裁件周邊接觸，同時切斷，所需沖裁力大。若采用斜刃口模具沖裁，也就是將凸模（或凹模）刃口做成有一定斜度的斜刃，沖裁時刃口就不是同時切入，而是逐步切入材料，逐步切斷，這樣，所需的沖裁力可以減小，并能減小沖擊、振動和噪聲，對于大型沖壓件，斜刃沖裁用的比較廣泛。 斜刃沖裁降低了沖裁力，使壓力機性能在比較柔和、平穩(wěn)的條件下工作。但模

21、具制造與修磨比較復(fù)雜，增加了困難，刃口容易磨損，工件不夠平整，一般只用于大型工件沖裁及厚板沖裁。 除上述兩種方法外，將材料加熱沖裁也是一種行之有效的降低沖裁力的方法，因為材料在加熱狀態(tài)的抗剪強度有明顯下降。但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因為要加熱，勞動條件差。另外，在保證沖裁件斷面質(zhì)量的前提下，也可適當增大沖裁間隙等方法來降低沖裁力。 4.2沖孔力的計算 式中 L——沖裁件周邊長度（mm）； t——材料厚度（mm）； ——材料抗剪強度（MPa）； K——系數(shù)，考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材

22、料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。 所以，一般情況下，上式也可以寫成 L=3.14×9.7=30.5mm =310MPa 則=1.3×30.5×1×310=12291.5N 推件力： 式中 ——推件力因素，查得 =0.063； n——工件卡的凹模內(nèi)的個數(shù)，取n=1。 則 =0.063×12291.5=774.4N F2=12291.5+774.4=13065.9N 4.3翻邊力的計算 式中

23、——翻邊后豎邊的中徑（mm），=21mm； ——圓孔初始直徑（預(yù)制孔）（mm），=9.7mm； ——毛坯厚度（mm），=1mm； ——材料屈服點（MPa）。 =180MPa則 F3==1.1×3.14（21-9.7）×1×180=7025.4N 4.4淺拉深成形力 式中 d——拉深件的直徑（mm），d=49mm； ——材料抗拉強度（MPa），得 =390MPa t——材料厚度（mm），t=1mm m=d/D=49/57=0.86 K——修正系數(shù)，取K=0.8

24、。 則 F4==0.8×3.14×49×1×390=48004.32N 4.5總的沖裁力的計算 因此，總的沖裁力為： =F1+F2+F3+F4 =6120.5+13065.9+7025.4+48004.32 =74216.12N 4.6壓力中心的計算 沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致，沖壓時會產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。通常利用求平行力系合力作用點的方法（解析法或圖解法）確定模具的

25、壓力中心。 本模具由于制件為軸對稱零件，所以其壓力中心及為零件的幾何中心 第五章 沖壓設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品制造、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要的問題。對于中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機。雖然開式壓力機的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機械話的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點，目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設(shè)備。 確定設(shè)備的規(guī)格時應(yīng)注意以下幾個問題： 1）壓力機的行程大小，應(yīng)能保證成

26、形零件的取出與毛坯的放進，例如拉深所用壓力機的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上。 2）壓力機工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還需要留有安裝固定的余地，但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模時，工作臺的受力條件也是不利的。 3）所選壓力機的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適應(yīng)。 模具的閉合高度H0是指上模在最低的工作位置時，下模板的底面到上模板的頂面的距離。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時，工作臺面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機的連桿長短能調(diào)節(jié)，也既壓力機的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機有最大閉合爆肚Hmax和最小閉合高度Hmin。 設(shè)計模具時，模具閉合高度H0的數(shù)值應(yīng)滿足下式：

27、 4）沖壓力與壓力機力能的配合關(guān)系：當進行沖裁等沖壓加工時，由于其施力行程較小，近于板材的厚度，所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的總和F總選取壓力機。 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓家的幾何尺寸和精度要求等來選定設(shè)備類型。由于復(fù)合模的特點，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力選擇壓力機。選取公稱壓力為350kN的開式壓力機JC23-35。其與模具設(shè)計的相關(guān)參數(shù)為： 公稱壓力：350kN 滑塊行程：80 mm、 最大閉合高度：280mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：60 mm 工作臺孔徑：380mm610mm 模柄孔尺寸：50mm70mm 第六章 主要工作部

28、分尺寸計算 6.1沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙分單邊間隙和雙邊間隙，單邊間隙用C表示，雙邊間隙用Z表示。間隙值的大小對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力大小的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。 6.1.1沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響 沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角?。粺o裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表面應(yīng)盡可能平整。尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定公差范圍之內(nèi)影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性能等，其中間隙值大小與分布的均勻程

29、度是主要因素。 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實際尺寸與標稱尺寸的差值（）。差值越小，精度越高。這個差值包括兩方面的偏差，一 是沖裁件相對凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。 沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠?，主要是由于沖裁過程中，材料受拉伸、擠壓、彎曲等作用引起的變形，在加工結(jié)束后工件脫離模具時，會產(chǎn)生彈性恢復(fù)而造成。偏差值可能是正的，也可能是負的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹模的間隙。間隙大小對沖裁件尺寸偏差的影響規(guī)律可見圖6-1。 當間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則大于

30、凸模尺寸。當間隙較小時，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料手凸、凹模擠壓力大。沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增打發(fā)，而沖孔件的孔徑則變小。 6.1.2沖裁間隙對模具壽命的影響 沖裁模具的壽命以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后總的壽命，沖裁過程中，模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、啃壞等多種式。 影響模具壽命的因素很多，有模具間隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度；被加工材料特性；沖裁件輪廓形狀和潤滑條件等。模具間隙是其中的一個重要因素。 因為沖裁過程中，模具端面受到很大的垂直壓力與側(cè)壓力，而模具表面

31、與材料的接觸面僅局限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就以為著即使整個模具在許用壓應(yīng)力下工作，但在模具刃口處所受的壓力也非常大。這種高的壓力會使沖裁模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當接觸面發(fā)生相對滑動時，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損——附著磨損。其磨損量與接觸壓力、相對滑動距離成正比，與材料屈服強度成反比。它被認為是模具磨損的主要形式。當模具間隙減小時，接觸壓力（垂直力、側(cè)壓力、摩擦力）會隨之增大，摩擦距離隨這增長，因此模具磨損加劇，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。因此適當增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料見摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過大時，半了的彎曲拉伸

32、相應(yīng)增大，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形使磨損加劇，降低模具壽命，同時，間隙過大卸料力會隨之增大，也會增加模具的磨損，所以間隙是影響模具壽命的一個重要因素。 6.1.3 沖裁間隙對沖裁力及卸料力的影響 當間隙減小時，凸模壓入板材的情況接近于擠壓狀態(tài)，材料所受拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，板料的易產(chǎn)生裂紋，因此最大沖裁力增大。當間隙增大時，材料所受拉應(yīng)力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，因此沖裁力減小，繼續(xù)增大間隙值，凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋不相重合，會發(fā)生二次斷裂，沖裁力下降變緩。 當間隙增大時沖裁件光亮帶窄，落料件尺寸偏差為負，沖孔見尺寸偏差為正，因而使卸料力、推件力或頂件力

33、減小。間隙繼續(xù)增大時，制件毛刺增大，卸料力、頂件力迅速增大。 6.2 沖孔刃口尺寸計算 6.2.1計算原則 由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶有錐度的，且落料見的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔見的小斷尺寸等與凸模尺寸，在測量與使用中，落料件都是以大端尺寸為基準，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準。沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越來越大，因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時，必須遵循以下原則： （1） 落料模先確定凹模r刃口尺寸，其標稱尺寸應(yīng)取接近或等與制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件

34、，凸模刃口的標稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。 （2）沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應(yīng)取接近或等于之間的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的空。凹模人口的標稱尺寸應(yīng)比凸模大個億最小合理間隙。 （3）選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值，一般沖模精度較工件精度高2~3級。若零件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的IT14級精度來處理，圓形件可按IT10級精度要求來處理，工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標注為單向公差。所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應(yīng)向材料尸體方向單向標注，即：落料

35、件正公差為零，只標注負公差；沖孔見負公差為零，只標注正公差。 6.2.2計算方法 模具工作部分尺寸及公差的計算方法與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。 1.凸模與凹模分開加工 凸、凹模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡單的工件，為了保證凸、凹模間隙小于最大合理間隙，不僅凸、凹模分別標注公差（凸模，凹模），而且要求有較高的制造精度，以滿足如下條件: 或取 也就是說，新制造的模具應(yīng)該是。否則制造的模具間隙已超過允許的變動范圍~，影響模具的使用壽命。 2.凸模與凹模配合加工 對于沖制件形狀復(fù)雜或薄板制

36、件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作為基準件，然后根據(jù)此基準件的實際尺寸，配作凹模（或凸模），使他們保持一定距離。因此，只需在基準件上標注尺寸及公差，另一件只標注標稱尺寸，并注明“××尺寸按凸模（或凹模）配作，保證雙面間隙”。這樣?？煞糯蠡鶞始闹圃旃?。其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。 由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化趨勢不同，所以基準件的刃口尺寸計算方法也不相同 6.2.3沖孔刃口尺寸計算 查得沖裁刃口雙面間隙Zmin=0.08mm，Zmax=0.12mm。未注公差的零件尺

37、寸按IT14級精度計算，查得x=0.5。 沖孔凸、凹模的制造公差可由下表查出： 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ≤18 0.020 0.020 〉18~30 0.020 0.025 〉30~80 0.020 0.030 〉80~120 0.025 0.035 〉120~180 0.030 0.040 〉180~260 0.030 0.045 〉260~360 0.035 0.050 〉360~500 0.040 0.060 〉500 0.050 0.070 表6-2 規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁時凸模、凹模的制造偏差（mm） 從

38、上表可知： ，-0.52 校核： 因此，凸、凹模采用配合加工方法。 則凸模刃口尺寸由下式計算： d=9.96mm 凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保證其雙間隙為0.08~0.12mm。 d =10.33mm 圖6-1沖孔凸模 6.2.4拉深成形工作部分尺寸計算 拉深起伏見未注公差按IT14級計算，其偏差值可查表6-1，得其極限偏差為。則凸、凹模的制造公差可按IT10級計算，其值可查得0.14mm。 拉深成形模的單邊間隙； Z=1.62+0.8*1=2.42 查得x=0.75 20mm翻邊凸，根據(jù)入體原則，則先計算凹模尺寸： D=19.75

39、mm 凸模尺寸根據(jù)凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法： D=15.16mm 50mm成形件凸、凹模，根據(jù)入體原則，也先計算凹模： D=55.09mm 凸模尺寸根據(jù)凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法： D=50.25mm 6.2.5落料刃口尺寸計算：。 落料件尺寸Φ58.5mm的極限偏差由表6-1查出=0.87mm。磨損因數(shù)查出x=0.5。凹模的制造公差： 則：凸模尺寸為：d=58.07mm 凹模尺寸:d=58.42mm 圖6-2落料凹模 第七章 模具總體設(shè)計 7.1模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓

40、，所以模具類型為復(fù)合模具。 7.2確定送料方式 模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式，還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。如L（送料方向的凹模長度）＜B（垂直于送料方向的凹模寬度）時，采用縱向送料方式；L＞B時，則采用橫向送料方式；L=B時，縱向或橫向均可。就本模具而言，L=B其送料方式應(yīng)采用橫向送料。 7.3定位方式的選擇 由于該模具采用的是條料，控制條料送進方向采用導(dǎo)料柱和擋料銷協(xié)調(diào)作用?？刂茥l料送進步距采用擋料銷。而第一件工件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。 7.4卸料、出件方式的選擇 模具是采用彈壓卸料板，還是采

41、用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時比固定卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動作，且彈壓卸料板卸料時對條料施加的是柔性力，不會損傷工件表面，因此實際設(shè)計中盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料板卸料力不足時，才改用固定卸料板。 7.5導(dǎo)向方式的選擇 如采用縱向送料方式，適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架（對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架也可）；橫向送料適宜采用對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架：而后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架有利于送料（縱橫向均可且送料較順暢），但工作時受力均衡性和對稱性比中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架差一些；四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具；而精密模具還須采用滾珠導(dǎo)柱

42、導(dǎo)套。本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，因為向橫向送料方式較適合。 第八章 沖模主要零件設(shè)計 8.1模具材料的選擇 8.1.1模具材料的處理 一模具材料的選擇是否正確不僅影響到模具使用壽命，也影響著制件的生產(chǎn)質(zhì)量。應(yīng)該根據(jù)模具制造條件、模具工作條件、模具材料的基本性能等相關(guān)因素，來選擇經(jīng)濟、先進、適用的模具材料。選材時必須兼顧模具使用性能要求。對于冷沖模應(yīng)主要考慮鋼的強度、韌性和耐磨性。強度與韌性以及韌性與耐磨性之間往往此消彼長。當模具的主要失效方式是脆性開裂時可考慮選擇強度較低但韌性更好的材料或制訂合理的熱處理工藝以改善鋼的韌性，亦可根據(jù)實際情況選擇同時具有高強度與高韌性的高級合金鋼。

43、從兼顧韌性和耐磨性的角度除了整體合理選材外，亦可考慮在保證韌性的同時，采用合理的表面處理以改善模具的耐磨性。塑料模具鋼選用時要兼顧其在塑料成形溫度下的強度、耐磨性和耐蝕性，同時還應(yīng)考慮其加工性能和鏡面度。 熱處理不當是導(dǎo)致模具早期失效的重要因素。熱處理對模具壽命的影響主要反映在熱處理技術(shù)要求不合理和熱處理質(zhì)量不良兩個方面。統(tǒng)計資料表明，由于選材和熱處理不當，致使模具早期失效的約占70％。 8.1.2 Cr12鋼的性能 Cr12 鋼C含量0.9%～1.05%,Mn含量0.8%～1.1%,Si含量0.15%～0.35%，Cr含量0.9%～1.2%，淬火溫度820～840℃，HRC不低于62，

44、回火溫度140～160℃，HRC60～64。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸穩(wěn)定性好，變形小，并有效好的韌性。 由于鎢形成碳化物，這種鋼在淬火和低溫回火后具有比鉻鋼和 9SiCr 鋼更多的過剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，鎢還有助于保存細小晶粒，從而使鋼獲得較好的韌性。所以由Cr12鋼制成的刃具，崩刃現(xiàn)象較少，并能較好地保持刀刃形狀和尺寸。 但是，Cr12 鋼對形成碳化物網(wǎng)比較敏感，這種網(wǎng)的存在，就使工具刃部有剝落的危險，從而使工具的使用壽命縮短，因此，有碳化物網(wǎng)的鋼，必須根據(jù)其嚴重程度進行鍛壓和正火。這種鋼用來制造在工作時切削刃口不劇烈變熱的工具和淬火時要求不變形的量具和刃具，

45、例如制作刀、長沖裁模的工作零件對材料性能特殊要求，沖裁模的刃口在工作時受到強烈的摩擦和沖擊，所以其模具材料應(yīng)該具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。 由于該模具是用來沖裁復(fù)雜形狀的工件，采用材料Cr12，熱處理HRC58～60 8.2沖孔凸凹模的設(shè)計 8.2.1凸模、凹模的固定形式 如圖8—1所示、圖a、b、g、h是直接固定在模板上的，其中圖b、h一般用于小型和大列零件，圖a、s常用于沖壓數(shù)量較少的簡單模；圖c、i所示凸模(凹模)與固走板用H7/m6配合．上面留有臺階，這種形式多在零件形狀簡單、板材較厚時采用；固d所示是采用鉚接，凸模上無臺階，全部長度尺寸形狀相同，裝配時上面

46、鉚開然后磨平。這種形式適用于形狀較復(fù)雜的零件，加工凸模時便于全長—起磨削，圖J所示是僅靠H7/r6配合固緊，一般只在沖壓小件時使用；圖e、f、k所示是快速更換凸模(凹模)的固定形式。對多凸模(凹模)沖模，其中個別凸模(凹模)特別易壞．需經(jīng)常更換，此時采用這種形式更換易損凸模(凹模)較方便。 圖8-1 凸模、凹模的固定形式 本設(shè)計采用圖(h) 8.2.2落料凹模刃口形式 凹模刃口通常有如圖8-2所示的幾種形式。 圖8-2凹模的刃口形式 圖a的特點是刃邊強度較好該刃口形式的特點是刃邊強度較好，刃磨后工作部分尺寸不變,但洞口易積存廢料或制件,推件力大且磨損撒,刃磨時磨去的尺寸較

47、多。一般刃磨后工作部分尺寸不變，但洞口積存廢料或制件，推件力大且磨損大，刃磨時磨去的尺寸較多。一般用于形狀復(fù)雜和精度要求較高的制件,對向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。 圖b的特點不易積存廢料或制件,對洞口磨損及壓力很小,但刃邊強度差。且刃磨后尺寸稍有增大,不過由于它的磨損小,這種增大不會影響模具壽命。一般適用于形狀較簡單、沖裁制件精度要求不高、制件或廢料向下落的情況。 圖c、d與圖b相似,圖c適用于沖裁較復(fù)雜的零件;圖d適用于沖裁薄料和凹模厚度較薄的情況。 圖e 與圖a相似,適用于上出件或上出料的模具。 圖f 適用于沖裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高（35～40

48、HRC），采用這種形式可用手錘打斜面以調(diào)整間隙，直到試出滿意的沖裁件為止。 第九章 標準件的選擇 9.1模架及模柄的選擇 根據(jù)主要零件的結(jié)構(gòu)、外形尺寸及卸料裝置的尺寸，選取后側(cè)導(dǎo)柱模架，根據(jù)《冷沖模國家標準》GB/T 2851.6—1990 取凹模周界D0=160mm*250mm，始用最小閉合高度180mm，最大閉合高度225mm。上模板厚H=45mm，下模板厚H=55mm，材料HT200。 根據(jù)凸模的形式及卸料的要求，根據(jù)JB/T7646.3選擇凸緣模柄。 9.2導(dǎo)料柱的選擇 考慮P小于料厚，所以根據(jù)JB71-85選擇M10×80 選用材料為45號鋼。

49、 9.3推桿的選擇 按照Jb2867.3-81選擇帶肩推桿JB/T7650.1 B8×110 9.4導(dǎo)柱，導(dǎo)套的選擇 根據(jù)選擇的模架來選擇導(dǎo)柱，導(dǎo)套。導(dǎo)柱，導(dǎo)套為配合選擇 導(dǎo)柱：GB2861.1-81 導(dǎo)套：GB2861.1-81 9.5模柄的選擇 根據(jù)所選擇的壓力機來選擇模柄GB2862.8-81 9.6連接推桿的選擇 推桿的作用是實現(xiàn)推板和頂出器的傳動，根據(jù)模具總壓力考慮選擇 GB2867.3-81 選用材料Q235。 第十章 繪制模具總圖及裝配圖 1，下模架 2，導(dǎo)柱 3，導(dǎo)套 4，上模架 5，彈簧 6，墊板 7，螺釘 8，模柄 9，螺釘 10，打料銷 11，打料板 12，打桿 13，沖孔凸模 14，卸料器 15，翻邊凸模 16，拉深凸模 17，落料拉深凸凹模 18，落料凹模 19，頂料銷 20，壓板 21，橡膠 22，推桿 23，螺釘 24，限位螺釘 25，卸料板 26，卸料螺釘