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摘要
本文介紹的模具實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，使用方便可靠。本套沖壓模具的設(shè)計(jì)不是以復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)為主，而主要是對(duì)模具設(shè)計(jì)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)的練習(xí)，以達(dá)到掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能的目的。
首先，對(duì)零件做整體的分析。包括：材料的使用、精度的要求、工序的要求以及成本的要求等。為了降低成本，對(duì)排樣方式進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)；其次，對(duì)零件整體進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。通過(guò)工藝目的的設(shè)計(jì)、工序的順序設(shè)計(jì)、壓力機(jī)的選擇等來(lái)實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的要求；再次，想要保證制件精度的要求，就要考慮模具刃口尺寸的計(jì)算。因?yàn)槿锌谑菦_制工件的主要工作部分，刃口處的精度就決定了制件的精度，就必須根據(jù)公差來(lái)進(jìn)行精確計(jì)算。
最后，根據(jù)計(jì)算出的模具刃口尺寸設(shè)計(jì)出相應(yīng)的凸凹模，并且查找資料選擇冷沖壓模的標(biāo)準(zhǔn)零件，符合標(biāo)準(zhǔn)后，就把凸凹模與其它各零部件進(jìn)行總體裝配。在確定了模具體閉合高度后，選出合適的壓力機(jī)在調(diào)試校驗(yàn)后并進(jìn)行試沖加工，以達(dá)到符合的標(biāo)準(zhǔn)，最終完成加工。
關(guān)鍵詞：沖壓模具，沖壓工藝，模具設(shè)計(jì)
Abstract
The topic is the chain plate punching blanking compound mold design and the mold of article described an instance is simple and practical, easy to use and is reliable. This mold is not primarily designed to complex design, but mainly on a systematic study of mold design knowledge and practice, in order to achieve the purpose of master the basic skills of stamping mold design.
First of all, do a thorough analysis for the parts, which include the using of the material, the requirement of accuracy and the requirement of working procedure and costs and so on. For declining low cost, proceeded the reasonable design to the row kind method. Secondly, do processing design for the whole parts and the purpose by craft designing and order of the working procedure and by the choice of punching machine. Thirdly, consider the calculation of size of the mould cutting edge in order to meet the need of accuracy. Because the cutting edge is the main working part of the punching processing, the accurate cutting edge guarantees the accurate parts. So you needed to tolerance do accurate calculation.
Finally, according to the calculated the size of mold cutting edge design the corresponding punch and mold, and find information on selection criteria for cold stamping parts, meet the standards, put the punch and mold with the other components to the overall assembly. In determining the specific mold closed height, select the appropriate press in the debug and test validation washed after processing, to meet compliance standards, the final completion of the processing chain plate.
Keywords：composite modulus, stamping process, mold design , punching blanking
目錄
摘要 1
Abstract 2
目錄 3
第1章 緒論 5
1.1 中國(guó)沖壓模具現(xiàn)狀 5
1.1.1 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 5
1.1.2 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 6
1.2 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望 7
1.2.1沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)。 7
1.2.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。 8
1.3中國(guó)沖壓模具發(fā)展趨勢(shì) 8
第2章 零件的分析 9
2.1 零件的工藝性分析 9
2.2 工藝方案分析 10
2.2.1 方案種類 10
2.2.2 方案的比較 10
2.2.3 方案的確定 10
第3章 彎曲模設(shè)計(jì) 11
3.1 彎曲件的工藝計(jì)算 11
3.2 排樣設(shè)計(jì) 12
3.3 模具間隙的確定 16
3.4 凸凹模的設(shè)計(jì) 18
3.5 各零件的設(shè)計(jì) 20
4.4.1 墊板 20
4.4.2 固定板 20
4.4.3 下墊板 21
4.4.4 上墊板 21
4.4.5 模柄 22
3.4.6 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 23
3.4.7 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 24
第4章 壓力中心與設(shè)備的選擇 25
4.1 壓力中心的計(jì)算 25
4.2 設(shè)備的選擇 25
第5章 模具的壽命 28
5.1 模具的失效形式 28
5.2 提高模具壽命的途徑 30
第6章 模具的裝配和沖裁模具的試沖 33
6.1 模具的裝配 33
6.2 沖裁模具的試沖 34
結(jié)論與展望 38
致謝 39
參考文獻(xiàn) 40
第1章 緒論
1.1 中國(guó)沖壓模具現(xiàn)狀
根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年，長(zhǎng)春第一汽車制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車間，該廠于1958年開(kāi)始制造汽車覆蓋件模具。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開(kāi)始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。
近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
1.1.1 模具CAD/CAM技術(shù)狀況
我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開(kāi)發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開(kāi)發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過(guò)鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開(kāi)始用于生產(chǎn)。
模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADS5，英國(guó)DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，還引進(jìn)了AutoCAD、CATIA等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開(kāi)始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。
快速原型(RP)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開(kāi)發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。
1.1.2 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況
在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。
雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。 ?
標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。
汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。
模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。
1.2 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望
發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求、發(fā)展趨勢(shì)和目前狀況來(lái)確定?？煞譃楫a(chǎn)品重點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)兩個(gè)方面來(lái)研究。
1.2.1沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)。
沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務(wù)對(duì)象來(lái)稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。
汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模、連續(xù)模今后將會(huì)有較快的發(fā)展。多功能、多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級(jí)進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度
1.2.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。
模具技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)說(shuō)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。
為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫(kù)及開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦0.1μm的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。 對(duì)于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開(kāi)發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
1.3中國(guó)沖壓模具發(fā)展趨勢(shì)
根據(jù)國(guó)內(nèi)和國(guó)際模具市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，以及未來(lái)我國(guó)的模具行業(yè)做出調(diào)整后，將呈現(xiàn)出十大發(fā)展趨勢(shì)：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來(lái)越高；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模具的比例將不斷提高；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大。這就是我國(guó)模具行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
第2章 零件的分析
2.1 零件的工藝性分析
2.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書
圖示沖裁件，材料為SUS301-CSP，厚度為0.5mm，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。
生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)
材料：SUS301-CSP
材料厚度：t=0.5mm
2.1.2沖壓件工藝分析
①材料：該沖裁件的材料具有較好的可沖壓性能。
②零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，比較適合沖裁。
③尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。
結(jié)論：適合沖裁。
2.2 工藝方案分析
2.2.1 方案種類
該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：
方案一：先落料,最后一次彎曲,二次彎曲,采用每個(gè)模具單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料-彎曲級(jí)進(jìn)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案三：采用落料,然后在復(fù)合彎曲,最后在彎曲一次。
2.2.2 方案的比較
方案一，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但需要多道工序，多副模具，成本相對(duì)較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達(dá)不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。
方案二，級(jí)進(jìn)模是一種多工位、效率高的一種加工方法。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量，小型沖壓件。而本工件尺寸輪廓較大，采用此方案，勢(shì)必會(huì)增大模具尺寸，使加工難度提高，進(jìn)而也排除此方案。
方案三，只需要3套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸、制造相對(duì)前面兩種方案都有比較好。
2.2.3 方案的確定
綜上所述，本套模具采用彎曲復(fù)合模和單工序復(fù)合模具和單工序落料模具。
第3章 彎曲模設(shè)計(jì)
3.1 彎曲件的工藝計(jì)算
彎曲件的形狀應(yīng)盡可能對(duì)稱，彎曲半徑左右一致，以防止彎曲變形時(shí)坯料受力不均勻而產(chǎn)生偏移。該支架彎曲件形狀對(duì)稱，彎曲半徑左右一致都為，滿足這一要求。該彎曲件變形區(qū)無(wú)缺口，不會(huì)出現(xiàn)叉口現(xiàn)象，故滿足彎曲要求。
彎曲件的相對(duì)彎曲半徑應(yīng)大于最小相對(duì)彎曲半徑，但也不宜過(guò)大。該支架彎曲件大于最小彎曲半徑（0.1、0.4、0.4、0.8 ）滿足要求。
（1）無(wú)圓角半徑（較小）的彎曲件（r〈0.5t）根據(jù)毛坯與制件等體積法計(jì)算。
（2）有圓角半徑（較大）的彎曲件（r>0.5t）根據(jù)中性層長(zhǎng)度不變?cè)碛?jì)算。因?yàn)閞=2>0.5t=0.5*2=1mm,屬于有圓角半徑(較大)的彎曲件.所以彎曲件的展開(kāi)長(zhǎng)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(zhǎng)度不變,圓角區(qū)展開(kāi)長(zhǎng)度按彎曲前后中性層長(zhǎng)度不變條件進(jìn)行計(jì)算.
變形區(qū)中性層曲率半徑p
?????????? P1=r+kt=0.5+0.32*0.5=0.66(mm)
????????? ?P2=r+kt=0.5+0.32*0.5=0.66 (mm)
P3=r+kt=0.5+0.32*0.5=0.66 (mm)
變形區(qū)中性層弧長(zhǎng)
L1=π×P1×125°180°=3.14×0.66×125180=1.44
L2=π×P1×125°180°=3.14×0.66×45180=0.52
L3=π×P1×125°180°=3.14×0.66×90180=1.04
該零件的展開(kāi)長(zhǎng)度為
?? Lz=13+7.2+2.1+2.5+1.44+0.52+1.04=27.8
以上格式中? P---中性層曲率半徑,mm;??????????
k---中性層位系數(shù),查表得k=0.32??????????
r---彎曲內(nèi)彎曲半徑,mm???????????
t---彎曲件材料厚度,mm??????????
LZ----彎曲件的展開(kāi)長(zhǎng)度,mm??????????
a-----彎曲中心角???????????
β---彎角
3.2 排樣設(shè)計(jì)
在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法稱為排樣。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：
１．提高材料利用率 (不影響制件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變制件形狀)。 ２．排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全。
３．模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命高。
４．保證制件質(zhì)量和制件對(duì)板料纖維方向的要求。
根據(jù)零件實(shí)際情況，采用有廢料排樣法：如，沿制件的全部外形輪廓沖壓，在制件之間及制件與條料側(cè) 邊之間 ，都有工藝余料 (稱搭邊)存在。因留有搭邊，所以制件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率降低。
排樣方式的確定：
排樣方式
概念
優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍
有廢料
排樣
沿零件的全部外形沖壓四周有一定的余量
這樣排樣材料利用率較低，但制件質(zhì)量和精度均能得到保證，沖模的壽命相應(yīng)提高，多用于形狀復(fù)雜制件精度要求較高的制品沖壓
少?gòu)U料
排樣
沿制件部分外形沖壓，也就是只能有一個(gè)。
這種排樣材料利用率較高，具有一次能沖壓多個(gè)制件和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 降低沖壓力等優(yōu)點(diǎn)。
但只能保證一個(gè)方向的制件精度。
無(wú)廢料
排樣
在整個(gè)沖壓過(guò)程中只有料頭料尾和結(jié)構(gòu)廢料。
這種排樣材料利用率最高但制件的沖壓精度差，多用于沖壓精度要求不高，且比較貴重的材料沖壓。
表 1搭邊a和a1數(shù)值(低碳鋼)
材料
厚度t
圓件及r>2t的圓角
矩形件邊長(zhǎng)l<50mm
矩形件邊長(zhǎng)l>50mm或圓角r<2t
工件間a1
側(cè)面a
工件間a1
側(cè)面a
工件間a1
側(cè)面a
0.25
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
0.25
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
0.5
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
0.8
0.8
1.0
1.2
1.5
1.5
1.8
1.2
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
1.6
1.2
1.5
1.8
2.0
2.0
2.2
2.0
1.5
1.8
2.0
2.2
2.2
2.5
2.5
1.8
2.2
2.2
2.5
2.5
2.8
3.0
2.2
2.5
2.5
2.8
2.8
3.2
3.5
2.5
2.8
2.8
3.2
3.2
3.5
4.0
3.0
3.5
3.5
4.0
4.0
4.5
5.0~10
0.6t
0.7t
0.7t
0.8t
0.8t
0.9t
表4-2 各材料搭邊系數(shù)
材料
系數(shù)
材料
系數(shù)
中等硬度的鋼
硬鋼
青銅及硬黃銅
硬鋁
0.9
0.8
1～1.1
1～1.2
軟黃銅
鋁
非金屬（皮革、硬紙板）
1.2
1.3～1.4
1.5～2
查表1得：
兩工件間的搭邊:a1=1.1mm
工件邊緣搭邊：a=2mm
條料寬度B=（D+2a）MM
式中：
B——毛坯寬度的基本尺寸(mm)；
D——毛坯寬度方向零件輪廓的最大尺寸(mm)；
a——側(cè)面搭邊，查表1 (mm)；
毛坯寬度B=27.8+1.1*2=30(mm)
步距=12mm
在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法稱為排樣。不合理的排樣會(huì)浪費(fèi)材料，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是材料的利用率，可用下式計(jì)算：
η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ＡＢ×１００％
式中
η——材料利用率；
Ｆ——工件的實(shí)際面積；
F0——所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；
A—— 送料進(jìn)距 (相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離)；
B——條料寬度。
材料利用率η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ＡＢ×１００％
η=278/30*12
=77.2%
3.3 模具間隙的確定
3.2.1 沖裁間隙的含義
沖裁模的凸模橫斷面，一般小于凹?？住０寄Ｅc凸模刃口部分，在垂直于外栽力方向的投影尺寸之差，稱為沖栽間隙。
間隙有兩種含義：—種指凹模與凸模間每側(cè)空隙的數(shù)值，稱為單面間隙；另一種指凹模與凸模間兩側(cè)空隙之和，稱為雙面間隙。對(duì)于圓形刃口的凸、凹模來(lái)說(shuō)，雙面間隙就是兩者直徑之差。習(xí)慣上常說(shuō)的多少間隙，是指雙面間隙，用符號(hào)Z表示。單面用Z／2表示。
3.2.2 間隙對(duì)沖裁的影響
生產(chǎn)實(shí)踐證明，間隙值的大小、分布是否均勻等，對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、沖裁力和模具形命等均有直接影響。凸、凹模之間的間隙大小可分三種基本情況， 即間隙合理、間隙過(guò)大和間隙過(guò)小。
1）沖裁件的斷面質(zhì)量
間隙合理，材料在分離時(shí)，凸、凹模刃口處的裂紋重合，沖裁斷面比較平直、光滑，塌角和毛刺均較小，制件質(zhì)量較好。但合理的沖裁間隙并非是一個(gè)絕對(duì)值，而是某一個(gè)數(shù)值范圍，沖裁間隙在此范圍內(nèi)都可得到?jīng)_裁斷面好的制件。間隙過(guò)大，凸、凹模刃口處的裂紋不重合，凸模刃口附近的裂紋在凹模刃口附近裂紋的里邊，材料受很大的拉伸，光亮帶小，毛刺、塌角及斜度都較大。間隙過(guò)小，裂紋也不重合，凸模刃口附近的裂紋在凹模刃口附近裂紋的外邊，兩條剪裂紋之間的一部分材料隨沖裁的繼續(xù)又被二次剪切和擠壓，在斷面上形成第二次光亮帶，并在其間出現(xiàn)夾層和毛刺。
2）尺寸精度
落料或沖孔后，因發(fā)生彈性恢復(fù)，會(huì)影響尺寸精度。間隙小到一定界限，由于壓縮變形彈性恢復(fù)，落料件尺寸會(huì)大于凹模尺寸，而使沖出的孔小于凸模。間隙大到一定界限，由于拉伸變形彈性恢復(fù)，落料件尺寸會(huì)小于凹模，而使沖出的孔大于凸模。間隙對(duì)于沖孔和落料精度的影響規(guī)律是不同的，且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
3）沖裁力和模具壽命
間隙值大時(shí)，沖栽力有一定程度的減小，卸料力和推件力也隨之降低。
沖裁時(shí)，坯料對(duì)凸模與凹模刃口產(chǎn)生側(cè)壓力，并在凸模與被沖孔之間以及凹模與落料件之間均有摩擦力。間隙越小，側(cè)壓力和摩擦力隨之增大。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中，模具因受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面，而間隙分布也不可能十分均勻所以，過(guò)小的間隙會(huì)使凸、凹模刃口磨損加劇，壽命下降。而較大的間隙則可使凸、凹模側(cè)面與材料問(wèn)摩擦減小，并減緩間隙不勻的不利影響，從而提高模具壽命；但間隙過(guò)大，坯料彎曲相應(yīng)增大，使凸模與凹模刃口端面上的壓應(yīng)力分布不均勻，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形，因而對(duì)模具壽命也不利。
3.2.3 沖裁方向的確定原則
沖裁時(shí)，由于凸、凹模之間存在間隙，因此落下的料或沖出的孔均帶有錐度，其大端尺寸基本等于凹棋尺寸，小端尺寸基本等于凸模尺寸。測(cè)量時(shí)，也是按沖孔的小端和落料的大端作為基準(zhǔn)量取尺寸的。又由于在生產(chǎn)中，凸、凹模都要與沖件或廢料發(fā)生摩擦，凸核愈磨愈小，凹模愈磨愈大，使間隙隨之增大。基于這一分析，確定沖裁間隙值的原則是：落料時(shí)因制件尺寸隨凹模尺寸而定，故間隙應(yīng)在減小凸模尺寸的方向上取得；沖孔時(shí)因孔尺寸隨凸模尺寸而定，故間隙應(yīng)在增大凹模尺寸的方向上取得。
考慮到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)，取最小合理間隙。
V形件彎曲時(shí)，凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來(lái)控制的。但在模具設(shè)計(jì)中，必須考慮到要使模具閉合時(shí)，模具的工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質(zhì)量。
U形件彎曲時(shí)必須合理確定凸、凹模之間的間隙，間隙過(guò)大則回彈大，工件的形狀和尺寸
誤差增大。間隙過(guò)小會(huì)加大彎曲力，使工件厚度減薄，增加摩擦，擦傷工件并降低模具的壽命。U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計(jì)算：
；
式中：Z/2——凸、凹模的單面間隙；t——板料厚度的基本尺寸；
△——板料厚度的正偏差；
C——根據(jù)彎曲件的高度和寬度而決定的間隙系數(shù)，其值按表4-16選取。
表-5 間隙系數(shù)C值（單位mm）
當(dāng)工件精度要求較高時(shí)，間隙值應(yīng)適當(dāng)減小，可以取Z/2=t。
查有關(guān)資料板料厚度的正偏差為
由公式可得：Z/2=1+0.15+0.05x2=1.25mm
3.4 凸凹模的設(shè)計(jì)
①凸模圓角半徑
當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑、且不小于時(shí)，凸模的圓角半徑取等于彎曲件的圓角半徑，即
該彎曲件相對(duì)彎曲半徑，查表得，，故
② 凹模的圓角半徑
凹模圓角半徑的大小對(duì)彎曲變形力、模具壽命、彎曲件質(zhì)量等均有影響。生產(chǎn)中，凹模圓角半徑通常根據(jù)材料厚度選取：t時(shí)，
③ 凹模工作部分深度
深度過(guò)大，模具材料消耗大，而且壓力機(jī)需要較大的行程。彎曲U形件時(shí)，凹模工作部分深度小于50mm。
凸模與凹模之間的間隙
生產(chǎn)中，凸模與凹模之間的間隙值一般可按如下公式確定：，查表得，
，即。
（1）凸模、凹模橫向尺寸及公差
由產(chǎn)品零件圖得知工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸，故設(shè)計(jì)凹模時(shí)應(yīng)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凹模上?？砂匆韵鹿接?jì)算：；
由工件圖經(jīng)計(jì)算得：凸模尺寸18，26.47.尺寸公差可按IT13級(jí)選取，查表得，。查表得、
Lp1=(13+0.75×0.27)-0.020=13.02-0.020
Ld1=(8.5+0.75×0.27)-0.020=8.5-0.020
3.5 各零件的設(shè)計(jì)
4.4.1 墊板
4.4.2 固定板
4.4.3 下墊板
4.4.4 上墊板
4.4.5 模柄
3.4.6 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
根據(jù)模具閉合高度，查表得，導(dǎo)柱尺寸
注：《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》245頁(yè)表9-46、50頁(yè)表2-27。
3.4.7 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
根據(jù)模具閉合高度，查表得，導(dǎo)套尺寸
注：《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》245頁(yè)表9-46、51頁(yè)表2-28。
第4章 壓力中心與設(shè)備的選擇
4.1 壓力中心的計(jì)算
沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。為了保證壓力機(jī)和沖模正常、平穩(wěn)地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心重合，對(duì)于帶模柄的中小型沖模就是要使其壓力中心與模柄軸心線重合。否則，沖裁過(guò)程中壓力機(jī)滑塊和沖模將會(huì)承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常的磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖裁件質(zhì)量和模具壽命，甚至損壞模具。因此，設(shè)計(jì)沖模時(shí)應(yīng)正確計(jì)算出沖模時(shí)的壓力中心，并使壓力中心與模柄軸心線重合，若因沖裁件的形狀特殊，從模具的結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。
由于該沖件屬于對(duì)稱形狀的零件，所以壓力中心為于刃口輪廓圖形的幾何中心上。
4.2 設(shè)備的選擇
(一) 常用壓力機(jī)的分類
壓力機(jī)的種類很多,按照不同的觀點(diǎn)可以把壓力機(jī)分成不同的類別.如:按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類分機(jī)械的、液壓的、氣動(dòng)的等；按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動(dòng)的、雙動(dòng)的、三動(dòng)的等；按驅(qū)動(dòng)滑塊的機(jī)構(gòu)的種類又可分為曲軸式、肘桿式、摩擦式；按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式可分為開(kāi)式的、閉式的等等。另外還有許多種分類方法，一般按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類而把壓力機(jī)分為機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)。
(二) 壓力機(jī)類型的選擇
壓力機(jī)類型的選擇，主要是根據(jù)沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、制件的幾何形狀、尺寸及精度要求，以及安全操作等因素來(lái)確定的。
開(kāi)式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命和沖件的質(zhì)量。但是它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。
閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能兩個(gè)方向操作,適于大中型沖壓件的生產(chǎn)。
雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊,壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。
高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力幾適用于大批量生產(chǎn)。
液壓機(jī)沒(méi)有固定的行程,不會(huì)因?yàn)榘宀暮穸瘸疃^(guò)載,全行程中壓力恒定,但是壓力機(jī)的速度低、生產(chǎn)效率低.適用于小批量,尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。
摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞。在小批量生產(chǎn)中用來(lái)完成彎曲、成形等沖壓工件。
肘桿式精壓機(jī)剛度大、滑塊行程小，在行程末端停留時(shí)間長(zhǎng)，適用于校正、校平和整形等類沖壓工序。
(三) 確定設(shè)備規(guī)格
(1) 壓力機(jī)的行程大小，應(yīng)該能保證成形零件的取出與毛坯的放進(jìn)，例如拉伸所用壓力機(jī)的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上。
(2) 壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地，但過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝小尺寸的沖模時(shí),工作臺(tái)的受力條件也是不利的。
(3) 所選壓力機(jī)的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適應(yīng)。模具的閉合高度是指上模在最低的工作位置時(shí)，下模板的底面到上模板的頂面的距離.壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī),其連桿長(zhǎng)短能調(diào)節(jié)，也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)節(jié)，故壓力機(jī)有最大閉合高度和最小閉合高度。
設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具閉合高度的數(shù)值應(yīng)滿足下式：
綜合上述，考慮到所設(shè)計(jì)的沖裁件尺寸不大，精度要求不是很高，所以選擇開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。其參數(shù)如下：
公稱壓力/ 250
固定行程/ 80
調(diào)節(jié)行程/ 80
行程次數(shù)/(次/) 100
最大閉合高度/ 250
閉合高度調(diào)節(jié)量/70
工作臺(tái)尺寸/ 左右 560
前后 200
工作臺(tái)孔尺寸/ 左右 260
前后 130
直徑180
工作臺(tái)板厚度/ 70
模柄孔尺寸(直徑深度)5070
第5章 模具的壽命
模具的壽命是指模具能夠生產(chǎn)合格制品的耐用程度，一般以模具所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量來(lái)表示。
模具在使用過(guò)程中，其零件將由于磨損或損壞而失效。如果磨損或損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致模具無(wú)法修復(fù)時(shí)，模具就應(yīng)報(bào)廢。如果模具的零件都具有互換性，零件失效后能夠得到更換，那么模具的壽命在理論上將是無(wú)限的。但是，模具在長(zhǎng)時(shí)間使用后，零件趨于老化，故障概率大大增加，修理費(fèi)用隨之增加，同時(shí)模具經(jīng)常需要修理會(huì)直接影響制件的生產(chǎn)。因此，當(dāng)修理模具在經(jīng)濟(jì)上并不合理時(shí)，也應(yīng)考慮將其報(bào)廢。模具在報(bào)廢前所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量稱為模具的總壽命。除此以外，還應(yīng)考慮模具在兩次修理之間的壽命，如沖裁模的刃磨壽命。
在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，作為用戶都會(huì)提出關(guān)于模具壽命的要求，這種要求稱為模具的期望壽命。確定模具的期望壽命應(yīng)綜合考慮兩方面的因素：一是技術(shù)上的可能性；二是經(jīng)濟(jì)上的合理性。一般而言，當(dāng)制件生產(chǎn)批量較小時(shí)，模具壽命只需滿足制件生產(chǎn)量的要求就足夠了，此時(shí)在保證模具壽命的前提下應(yīng)盡量降低模具的成本；當(dāng)制件為大批大量生產(chǎn)時(shí)，即使需要很高的模具成本，也應(yīng)盡可能地提高模具的使用壽命和使用效率。
5.1 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(shí)的磨損是不可避免的，使用時(shí)間越長(zhǎng)，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(shí)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(shí)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(guò)規(guī)定值時(shí)，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(shí)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(huì)萌生許多微裂紋。模具繼續(xù)使用時(shí)，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(shí)，模具零件的承載能力被嚴(yán)重削弱，最終導(dǎo)致模具開(kāi)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(shí)，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(shí)，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(shí)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(guò)其自身材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，零件就會(huì)產(chǎn)生塑性變形。常見(jiàn)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(shí)，因?yàn)槟撤N原因而突然出現(xiàn)較大的裂紋，甚至分裂成幾個(gè)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(jiàn)的斷裂失效有開(kāi)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(shí)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(huì)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(zhǎng)的時(shí)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(duì)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(zhǎng)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(wèn)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(gè)時(shí)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(guò)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。
5.2 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(guò)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(guò)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(shí)，如果工藝條件選擇不當(dāng)，就會(huì)會(huì)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(rùn)滑處理
模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套及其他有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位應(yīng)經(jīng)常加注潤(rùn)滑油。沖壓加工時(shí)一般應(yīng)在凸、凹模工作表面或毛坯表面涂覆潤(rùn)滑油或潤(rùn)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(duì)坯料進(jìn)行表面潤(rùn)滑處理，例如：對(duì)碳鋼坯料進(jìn)行磷化皂化處理；對(duì)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(rùn)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(huì)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?，F(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，將在起模時(shí)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(shí)脫落的材料顆粒還會(huì)加劇模具零件的磨損。因此，無(wú)論是對(duì)于制件質(zhì)量，還是對(duì)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(rùn)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(duì)于沖裁模適當(dāng)加大凸、凹模間隙，對(duì)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(duì)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(duì)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(shí)對(duì)模具成形表面的沖擊磨損，又能減小制件對(duì)模具的脹模力，從而減小模具在制件起模時(shí)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(xiàng)
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(gè)零件的失效殃及其他零件的安全。對(duì)已經(jīng)失效的零件應(yīng)及時(shí)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）。
第6章 模具的裝配和沖裁模具的試沖
6.1 模具的裝配
根據(jù)沖壓模具裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修，具體裝配見(jiàn)表9.1。
表9.1 沖壓模具的裝配
序號(hào)
工序
工藝說(shuō)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唬瑢⒏魍鼓７謩e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
6.2 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(guò)試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)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(hào)、沖模圖號(hào)、制件號(hào)、使用壓力機(jī)型號(hào)、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫(kù)。沖裁模具試沖時(shí)常見(jiàn)的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見(jiàn)表9.2。
表9.2 沖裁模具試沖時(shí)常見(jiàn)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(guò)大
1．刃口不鋒利或淬火硬度不夠
2．間隙過(guò)大或過(guò)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(guò)時(shí)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?？?，去除導(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(shí)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?？?，消除倒錐現(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(cuò)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(guò)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(duì)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(guò)小
適當(dāng)放大沖裁間隙，對(duì)于沖孔模間隙加大在凹模方向上，對(duì)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?；虬寄＃{(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(zhǎng)度與布局不一致
2．連續(xù)模多件沖裁時(shí)，其它孔形正確，只有一孔偏心，表明該孔凸凹模相對(duì)位置有變化
3．復(fù)合?？仔尾徽_，表明凸凹模相對(duì)位置有偏移
1．加大(減小)側(cè)刃長(zhǎng)度或磨小（加大）擋料塊尺寸
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(shí)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(guò)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(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)打料桿
結(jié)論與展望
本次設(shè)計(jì)的制件屬于的沖壓件，首先對(duì)該制件材料進(jìn)行分析，確定適合冷沖，然后確定制件的沖裁方案與排樣圖，計(jì)算出毛坯的尺寸以及材料的利用率，通過(guò)各種工藝力的計(jì)算來(lái)選擇壓力機(jī)，并確定卸料彈簧的數(shù)量與型號(hào)，為模具標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)準(zhǔn)件選擇做鋪墊。
經(jīng)過(guò)對(duì)工件的工藝分析：模具的成本較高，但模具結(jié)構(gòu)型式選用合理，可行性好，生產(chǎn)效率高，制品尺寸穩(wěn)定性增加，材料消耗、制造成本有所降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算也是很重要的，還要通過(guò)壓力機(jī)的最大最小閉合高度來(lái)選擇模架，接下來(lái)進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)與尺寸的設(shè)計(jì)，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，查詢并確定模具安裝和調(diào)試的要求及注意事項(xiàng)，整套模具組件的裝配技術(shù)要求，和一些重要的配合尺寸。最后根據(jù)這些資料設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖，并說(shuō)明模具的工作過(guò)程。
雖然這個(gè)方案是從幾個(gè)方案中選出的較優(yōu)方案，但是因?yàn)閭€(gè)人水平有限，肯定還有好多不足之處。在定位零件的設(shè)計(jì)方面還有很大改進(jìn)空間，比如考慮到加工零件的尺寸精度，在定位方面應(yīng)該更加精確。
雖然該設(shè)計(jì)可能還存在種種不足之處，但我覺(jué)得，該模具設(shè)計(jì)整體來(lái)說(shuō)還算巧妙，尤其是凸模的固定方式以及它與其它凸模固定板之間的配合都是經(jīng)過(guò)深思熟慮的，只要將上述所提到的一些不足之處加以改進(jìn)，還是有它的價(jià)值的。
致謝
幾年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝，幾個(gè)月的設(shè)計(jì)，就要結(jié)束。在外求學(xué)經(jīng)歷的坎坷使我慢慢成熟，在學(xué)校的這段時(shí)間里，使我收獲很多，所經(jīng)歷的一切將讓我倍加珍惜未來(lái)的生活。
本課題的撰寫是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在此，我表示真摯的感謝，從題目的確定到設(shè)計(jì)的完成，每一步都得到了老師的精心指導(dǎo)，他淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤勉的工作作風(fēng)、和藹大度的學(xué)者風(fēng)范和對(duì)我的嚴(yán)格要求使我受益匪淺、享用終生。其次，感謝同學(xué)們對(duì)我的支持，在我進(jìn)行資料查找時(shí)，是他們給了我信心和力量！
總之，我的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)和我共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的幾個(gè)月里，我們合作的非常愉快，他們教會(huì)了我許多道理，這是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予