壓力鍋鍋體沖壓模具設計含6張CAD圖.zip,壓力鍋,沖壓,模具設計,CAD 壓力鍋鍋體沖壓模具設計 摘 要 沖壓工藝與模具設計是機械設計與制造中的重要組成部分，模具是產(chǎn)品生產(chǎn)的重要工具本文介紹了壓力鍋鍋體沖壓工藝與模具設計從中提出了可行的成形方法及模具機構(gòu),主要介紹了課題的研究內(nèi)容和預計困難，沖裁的技術參數(shù)，模具材料選購原則，零件、工件的分析，模具方案計，設計計算選擇壓力機和壓力機參數(shù)定并且簡要的介紹了本課題的設計意義。 關鍵詞：壓力鍋 沖裁 模具 Abstract Stamping process and die design mechanical design and manufacture of an important part of the abrasive products is an important tool in this article describes the pressure cooker pot stamping process and die design from the feasible method of molding and die mechanism, introduced the topic research content and expected difficulties, technical parameters punching, mold material purchase principle, replacement parts and analysis of the workpiece, die program design, design calculations presses and presses, the parameter set selection and a brief introduction to this topic design sense. Keywords：Pressure cooker Punching Mould 目 錄 摘要 3 引言 4 第1章 課題的研究內(nèi)容及預計困難 5 1.1 本課題設計意義 5 1.2 沖裁模具總體設計概述 5 1.3 總體方案設計 9 第2章 沖裁的技術參數(shù) 12 2.1 沖裁理論分析 12 2.2 壓力中心計算 13 第3章 模具材料選購原則 16 3.1 滿足工作條件要求 16 3.2 滿足工藝性能要求 17 3.3 滿足經(jīng)濟性要求 19 第4章 零件工件的分析 20 4.1 模具的主要零件、作用及安全要求 20 4.2 沖裁模模具材料選擇 21 第5章 模具方案設計 24 5.1 模具結(jié)構(gòu)設計 24 5.2 模具結(jié)構(gòu)及工件加工特點 24 第6章 設計計算及壓力機的選擇 25 6.1 模具設計計算 25 6.2 壓力機參數(shù)確定 26 第7章 成型模具的注意事項 26 7.1 彎曲 27 7.2 拉深 27 結(jié)論 29 致謝 30 參考文獻 31 31 引 言 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，它是以其自身的特殊形狀通過一定的方式使原料成型?，F(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到廣泛的應用。 本次畢業(yè)設計的課題是壓力鍋鍋體沖裁模具設計及其凸模數(shù)控加工仿真；設計的工作要求是：設計一個本次畢業(yè)設計不僅使我更加深了對機械設備的選用，而且對電器元件的選擇也有了更深的了解，尤其是對以前不太熟悉的化工容積設計的步驟和方法有了深入的了解和學習。 我所設計的是壓力鍋鍋體沖裁模具，是一種典型的五金產(chǎn)品。主要利用壓力機完成對壓力鍋鍋體的下料，且對鍋體進行切邊成型的工序，其模具結(jié)構(gòu)相對簡單。通過設計我熟悉了模具設計的一般過程。本課題來源于生產(chǎn)實際，選用本課題對鍛煉我的設計能力和做好畢業(yè)設計具有一定的實際意義。 第1章 課題的研究內(nèi)容及預計困難 沖裁是指利用模具在壓力機上使板料產(chǎn)生分離的沖壓工藝。沖裁可直接沖出所需形狀的零件，也可為其他工序制備毛坯。沖裁時所需使用的模具稱為沖裁模。而本課題為壓力鍋鍋體沖裁模具設計，壓力鍋鍋體模具設計首先要設計好立體的鍋體圖，并且要有尺寸，第二、把壓力鍋鍋體的表面積算出需多少平方的原材料。在提到原材料對我來說還是個未知數(shù)，雖然說學過模具這門課，但是書本內(nèi)容不具體，由此看來解決這件事就得問懂這方面的人或到圖書館查資料或上網(wǎng)找相關資料。對于模具材料也得去了解。 預計可能由的困難還是很多的，設計鍋體的各方面是否合理，沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度。還要考慮沖裁間隙，因為沖裁間隙對沖裁件有著直接厲害關系。還有凸凹模刃口的計算、沖裁力的大小、模具的精度、模具的壽命、模具的安全、模具的使用與維護等。 總之困難重重，需要我去查閱相關資料手冊專業(yè)書籍來一步一步完成設計。 1.1 本課題設計意義 產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快。無論是工業(yè)產(chǎn)品還是家電產(chǎn)品，大多數(shù)應用模具成型。因此，產(chǎn)品對模具的精度要求越來越高、越來越普及。由于模具是典型的技術密集型產(chǎn)品，為了表達清楚設計意圖，設計人員必須花費大量的時間來繪制模架、頂桿、滑塊等結(jié)構(gòu)相對固定的零部件。目前，CAD/CAE的發(fā)展，為廣大模具設計人員提供了方便。特別是近幾年來，模具CAD/CAE技術發(fā)展很快，應用范圍日益擴大，并取得了可觀的經(jīng)濟效益。隨著科技的不斷進步，制造業(yè)正向數(shù)字化、全球化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，產(chǎn)品的生命周期越來越短，新產(chǎn)品的上市速度越來越快。模具是制造業(yè)的基本工藝設備，模具設計的、制造的效率對產(chǎn)品的開發(fā)效率有決定性影響。因此在模具設計的過程中，利用先進的CAD/CAE技術進行模具設計省事、省力，而且最為重要的是保證了成型后制品的準確性，減少了試模的次數(shù)，縮短了模具的設計及生產(chǎn)的周期。 1.2 沖裁模具總體設計概述 1．分析產(chǎn)品的制件的工藝性，擬定工藝方案 (1)先審查產(chǎn)品制件是否合乎沖裁結(jié)構(gòu)工藝性，以及沖壓的經(jīng)濟性。 (2)擬定工藝方案，在分析工藝性的基礎上，確定沖壓件的總體工藝方案，然后確定沖壓加工方案。 2．沖壓工藝及工件設計 沖壓工藝設計：是指針對某一具體的沖壓工件，根據(jù)其材料、結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度要求以及生產(chǎn)批量，按照現(xiàn)有設備和生產(chǎn)能力，擬定出一套經(jīng)濟合理，技術上切實可行的沖壓加工工藝方案。 同一種沖壓件往往有多種工藝方案，因而必須根據(jù)各方面的因素和要求，通過分析比較進行優(yōu)化設計，最終確定出最佳方案。沖壓工藝設計一般以沖壓工藝卡片的形式進行表達，在編制卡片過程中不僅要求工藝設計人員本身具備豐富的工藝設計知識和沖壓實踐經(jīng)驗，而且還要在實際工作中，與產(chǎn)品設計、模具設計人員以及模具制造、沖壓生產(chǎn)人員緊密配合，及時采用先進經(jīng)驗并采納合理化建議，將其貫穿到工藝規(guī)程中。沖壓工藝卡片是模具設計以及指導沖壓生產(chǎn)工藝過程的重要依據(jù)。 制定工藝方案的原則 在對沖壓件進行工藝分析的基礎上，考慮沖壓工序的性質(zhì)、數(shù)量、順序、組合方式以及其它輔助工序的安排，擬定出最佳工藝方案。 (1)工序性質(zhì)的確定 工序性質(zhì)是指某種沖壓件所需要的沖壓工序的種類，如分離工序中的沖孔、落料、切邊，成形工序中的彎曲、翻邊、拉深等。工序性質(zhì)的確定主要取決于沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度，同時需要考慮工件的變形性質(zhì)和具體的生產(chǎn)條件。 工序性質(zhì)的確定，應遵循以下原則: 1)工序性質(zhì)應與工藝性狀相吻合 所謂工藝性狀是指制件的材料性能和幾何形狀對某工序成形的適應狀態(tài)。在一定條件下，每種沖壓工序都有在其變形規(guī)律支配下的工藝性狀范圍，只要材質(zhì)性能和沖壓件形狀與之適應，該制件就可由該工序成形。從坯料向零件成形的多道工序中，這種材料性能和工序件形狀在每一沖壓工序后都會發(fā)生變化，因而前道工序的性質(zhì)應能保證制件的工藝性狀變化適合于下道工序的工藝性狀范圍。依此安排各個工序，使坯料得以順利地向零件轉(zhuǎn)化。由此，沖壓件本身在很大程度上就決定了工序的性質(zhì)，但有時又不十分明顯，需要通過工藝計算才能確定。 2)工序性質(zhì)應保證變形區(qū)為弱區(qū) 　所謂弱區(qū)是指變形抗力小的區(qū)域。根據(jù)阻力最小定律，應使變形區(qū)為弱區(qū)，以達到變形容易，同時又保證不變形區(qū)的相對穩(wěn)定。有時變形區(qū)與非變形區(qū)強弱對比不明顯，為了使變形區(qū)為弱區(qū)，就需要增加工序。 （2）排料及材料利用率的計算，選擇合理的排料方式，決定出塔邊值，并確定出條料的寬度，并力求取得最佳的材料利用率。 （3）刃口尺寸計算，確定出凸凹模的加工方法，按其不同的加工方法分別計算出凸凹模的刃口尺寸。 （4）沖壓力、壓力中心的計算及沖壓設備初步選擇，計算出沖壓力及壓力中心，并根據(jù)沖壓力初步選定沖壓設備。按所需方面壓力選擇設備，是否符合閉合高度要求，還需待畫模具結(jié)構(gòu)圖后，再做校核與選擇，最終確定設備的類型及規(guī)格。 工件名稱：壓力鍋鍋體 工件簡圖：如圖１．１所示 生產(chǎn)批量：大批量 材料：不銹鋼　1CR18NI9TI 材料厚度：1.5mm 3．沖模結(jié)構(gòu)設計 沖裁模結(jié)構(gòu)設計注意事項 ： (1)排樣：沖裁件的排樣。 (2)模具結(jié)構(gòu)：為何采用單工序沖裁模而不用復合模或級進模 ，模具結(jié)構(gòu)是否與沖件批量相適應。 (3)模架尺寸：模架的平面尺寸，不僅與模塊平面尺寸相適應，還應與壓力機臺面或墊板 (4)開孔大小相適應：用增加或除去墊板的辦法使壓力機容納模具時，注意壓力機臺面（墊板）開孔的改變 。 (5)送料方向:送料方向（橫送、直送）要與選用的壓力機相適應 。 (6)沖 裁 力:沖裁力計算及減力措施。 (7)操作安全:沖孔模應考慮放入和取出工件方便安全。 (8)防止失誤:沖孔模的定位，宜防止落料平坯正反面都能放入。 (9)凸模強度:多凸模的沖孔模，鄰近大凸模的細小凸模，應比大凸模在長度上短一沖件料厚，若做成相同長度則容易折斷。 (10)防止側(cè)向力:單面沖裁的模具，應在結(jié)構(gòu)上采取措施，使凸模和凹模的側(cè)向力相互平衡，不宜讓模架的導柱導套受側(cè)向力 。 (11)限 位 塊:為便于校模和存放，模具安裝閉合高度限位塊，模具工作時限位塊不應受壓。 4.沖模制造的過程 沖模制造的過程，主要包括沖壓件分析估算、模具圖樣設計、編制模具制造工藝規(guī)程、生產(chǎn)組織準備、模具零部件的加工和熱處理、模具的裝配、調(diào)試及檢驗與包裝等內(nèi)容。 (1) 分析估算 在接受模具制造的委托時，首先根據(jù)沖壓件圖樣或?qū)嵨锓治鲅芯坎捎檬裁礃拥某尚喂に嚪桨福^而確定模具套數(shù)、模具結(jié)構(gòu)及模具主要加工方法，然后估算模具費用及交貨期等。 (2) 模具圖樣設計 模具圖樣設計是模具制造過程中最關鍵的工作，通常由技術部門完成。模具設計圖樣一般包括模具結(jié)構(gòu)總裝圖和模具零件圖，圖樣中除應有的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、精度、表面粗糙度以外，還需提出必要的技術要求，如零件材料、熱處理及加工、使用等方面的要求。模具圖樣一旦確定，就成為生產(chǎn)的法規(guī)性技術文件，無論是模具原材料的準備、加工工藝的制定，還是模具的裝配與驗收等，都以此為準來進行工作。 (3)制定加工工藝規(guī)程 確定凹模尺寸，在計算出凹模的刃口尺寸的基礎上，再計算出凹模的壁厚，確定凹模外輪廓儲存，在確定凹模壁厚時要注意三個問題。第一要考慮凹模上螺孔、銷孔的布置；第二應使壓力中心與凹模的幾何中心基本重合；第三應盡量按國家標準選取凹模的外形尺寸。根據(jù)凹模的外輪廓尺寸及沖壓要求，從沖模標準中選出合適的模架類型，并查出相應標準，畫出上、下模板、導柱、導套的模架零件。畫沖模裝配圖。畫沖模零件圖。編寫技術文件。 (4)零部件加工 按照零部件加工工藝規(guī)程或工藝卡片，利用機械加工、電加工及其他方法，分別進行毛坯準備、粗加工、半精加工、熱處理及精加工或修研拋光，制造出符合設計圖樣要求的沖模零部件。 5.方案設計步驟 (1)確定凹模尺寸，在計算出凹模的刃口尺寸的基礎上，再計算出凹模的壁厚，確定襖木外輪廓尺寸，在確定凹模壁厚時要注意三個問題。第一須考慮凹模上螺孔、銷孔的位置；第二應使壓力中心與凹模的幾何中心基本重合；第三應盡量按國家標準選取凹模的外行尺寸。 (2)根據(jù)凹模的外輪廓尺寸及沖壓要求，從沖模標準中選取合適的模架類型，并查出相應標準，畫出上、下模板、導柱、導套的模架零件。 (3)畫沖模裝配圖 (4)畫沖模零件圖 (5)編寫技術文件 1.3 總體方案設計 1．方案一：導板式單工序沖裁模 單工序沖裁模又稱簡單沖裁模，這種沖裁模工作時，沖床每一次行程只完成單一的沖壓工序。模具的上模部分由模柄，上模板，墊板，凸模固定板及凸模組成。模具的下模部分由導板，導料板，固定板，固定擋料銷，凹模，下模板及承料板組成，其中導板與凸模為滑動配合，沖裁時對上模起導向作用，保證凸凹模間隙均勻，同時導板還起卸料作用。 導板與凸模的配合間隙必須小于凸凹模間隙，一般來說，對于薄料（t＜0.8mm）,導板與凸模的配合為H6/h5;對于厚料（t＞3mm）其配合為H8/h7。 導板式?jīng)_裁模結(jié)構(gòu)簡單,但對于導板與凸模的配合精度要求高,特別是模具間隙小時,導板的加工非常困難,導向精度也不容易保證,所以,此類模具主要用于材料厚,工件精度不太高的場合,沖裁時要求凸模與導板不脫開。 2.方案二：導柱式工序沖裁模 結(jié)構(gòu)主要有工作零件凸模和凹模，定位零件為兩個導料板和定位板，導料板對條料送進起導向作用，定位板是限制條料的送進距離。卸料零件為兩個固定卸料板，支撐零件為上模座和下模座等零件組成。此外還有起連接緊固作用的螺釘和銷釘?shù)取Ｄ＞吖ぷ鲿r,導柱首先進入導套從而導正凸模進入凹模,保證凸凹模間隙均勻.沖裁結(jié)束后,上?；謴?凸模隨之恢復,裝于導料板上的卸料板將箍緊與凸模上的條料卸下,工件冊從下模座漏料孔落下。 該模具具有一定的通用性，通過更換凸模和凹模，調(diào)整導料板、定位板卸料板位置，可以沖裁不同沖件。另外，改變定位零件和卸料零件的結(jié)構(gòu)，還可用于沖孔，即成為沖孔模。無導向沖裁模的特點是結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、尺寸小、制造簡單、成本低，但使用時安裝調(diào)整間隙麻煩，沖裁件質(zhì)量差，模具壽命低，操作不夠安全。因此無導向簡單沖裁適用于沖裁精度要求不高、批量小的沖裁件。 3.方案三：導柱式簡單沖裁模 導柱式簡單沖裁模是利用導柱和導套實現(xiàn)上、下模精確導向定位。凸、凹模在進行沖裁之前，導柱已經(jīng)進入導套，從而保證在沖裁過程中凸模和凹模之間的間隙均勻一致。上、下模座和導柱、導套裝配組成部件稱為模架。這種模具的結(jié)構(gòu)特點是：導柱與模座孔為H7/r6（或r7/h6）的過盈配合；導套與上模座孔也為H7/r6過盈配合。其主要目的是防止工作時導柱從下模座孔中被拔出和導套從上模座中脫落下來，為了使導向準確和運動靈活，導柱和導套的配合采用H7/r6的間隙配合。沖模工作時，條料靠導料板和固定擋料銷實現(xiàn)正確定位，以保證沖裁時條料上的搭邊值均勻一致。這副沖模采用了剛性卸料板卸料，沖出的工件在凹?？斩粗?，由凸模逐個頂出凹模直壁處，實現(xiàn)自然漏料。 由于導柱式簡單沖裁模導向準確可靠,并能保證沖裁間隙均勻穩(wěn)定,因此,沖裁件的精度比用導板模沖裁的工件精度高,沖裁模使用壽命長,而且在沖床上安裝使用方便,與導板沖裁模相比,敞開性好,視野廣,便于操作,卸料板不再起導向作用,單純用來卸料。 導柱式?jīng)_裁模目前使用較為普遍,適合大批量生產(chǎn),導柱式?jīng)_裁模的缺點是:沖裁模外形輪廓尺寸大,結(jié)構(gòu)較為復雜,制造成本高,目前各工廠逐漸采用標準模架,這樣可以大大減少設計時間和制造周期。 剛性卸料板使用于沖壓厚度在0.5mm以上的條料，尤其使用于簡單的彎曲模和拉深模。其中有封閉式剛性卸料板、鉤形剛性卸料板、懸臂式剛性卸料板等。剛性卸料板用螺釘和銷釘固定在下模上，能承受較大的卸料力，其卸料可靠、安全，但操作不便，生產(chǎn)效率不高。剛性卸料板與凸模間的單邊間隙一般取0.1～0.5mm。剛性卸料板的厚度取決于卸料力大小及卸料尺寸，一般取5～12mm。 固定擋料銷和導正銷定位的級進模 其工作零件包括沖孔凸模、落料凸模、凹模。定位零件包括導料板（與導板為一整體）、始用擋料銷、固定擋料銷、導正銷。工作時，始用擋料銷限定條料的初始位置，進行沖孔。始用擋料銷在彈簧作用下復位后，條料再送進一個步距，以固定擋料銷粗定位，落料時以裝在落料凸模端面上的導正銷進行精定位，保證零件上的孔與外圓的相對位置精度。在落料的同時，在沖孔恭維沖出孔，這樣連續(xù)進行沖裁直至條料或帶料沖完為止。采用這種級進模，當沖壓件的形狀不適合用導正銷定位時，可在條料上的的廢料部分沖出工藝孔，利用裝在凸模固定板上的導正銷進行導正。級進模一般都有導向裝置，該模具是用導板給凸模導向，并以導板進行卸料，為了便于操作和提高生產(chǎn)率，可采用自動擋料定位或自動送料裝置加定位零件定位。 推件裝置有兩種裝置，是剛性推件裝置和彈性推件裝置。剛性推件裝置其推件力大，推件可靠，但不具有壓料作用；彈性推件裝置在沖壓時能壓住工件，沖出的工件質(zhì)量較高，但彈性元件的壓力有限，當需要較大推件力時其結(jié)構(gòu)龐大。 導向及支承固定零件：對生產(chǎn)批量大、要求模具壽命長、工件精度較高的沖模，一般采用導柱、導套來保證上、下模的精確導向。導柱、導套的結(jié)構(gòu)形式有滑動和滾動兩種，故采用導柱式簡單沖裁模，且用無毛刺沖裁采用負間隙沖裁法,該方法可以應用普通模具,能比較容易地安裝在普通沖床上沖制出無毛刺的零件,實現(xiàn)該沖裁的模具如圖1所示，裝置有2副各具有一個凸模和一個凹模的模具，第一副模具為主沖模具(凸模1,凹模9),第二副模具為反沖模具(凸模7,凹模4),在模板3、6上分別裝有凸模1、7的導向套,兩凸模分別可在各自的導向套內(nèi)沿沖裁方向往復移動凹模4嵌在模板3上與模板3一起可由導柱5導向,沿沖裁軸線方向。 1—導柱，2—導套，3—上模，4—卸料螺釘，5—模柄，6—防轉(zhuǎn)銷，7—固定板，8—墊板，9—橡膠，10—凸模，11—凹模，12—螺釘，13—下模座，14—銷釘，15—卸料板，16—承料板，17—螺釘 第2章 沖裁的技術參數(shù) 2.1 沖裁理論分析 沖裁是利用沖模在壓力機上使板料分離的一種沖壓工藝，是使材料一部分相對另一部分發(fā)生分離，是沖壓加工方法中的基礎工序，應用極為廣泛，它既可以直接沖壓出所需的零件，又可以為其他沖壓工序制備毛坯。材料經(jīng)過沖裁以后，被分離成兩部分，一般為沖落部分和帶孔部分。沖裁工序的種類很多，比如切斷、落料、沖孔、切邊、切口、剖切等。若沖裁的目的是為了獲取有一定外形輪廓和尺寸的沖落部分，則稱為落料工序，剩余的帶孔部分就成為廢料；反之，若沖裁的目的是為了獲取一定形狀和尺寸的內(nèi)孔，此時，沖落部分成為廢料，帶孔部分即為l件，則稱為沖孔工序，。沖裁工藝是沖壓生產(chǎn)的主要工藝方法之一。沖裁所得到的工件可以直接作為零件使用或用于裝配部件，也可以作為彎曲、拉深、成形等其他工序的毛坯。按照分離變形機理不同，沖裁可分為普通沖裁、精密沖裁、整修和半精密沖裁，本書僅介紹普通沖裁。作為塑性加工方法之一的沖裁，它的變形力學范圍既包含了剪切又包含了斷裂。為了研究沖裁件的質(zhì)量、模具的壽命以及沖裁力較精確的計算等，應該從塑性力學理論，方法及沖裁變形的實際條件諸方面對沖裁變形機理進行分析，以便認識沖裁變形的本質(zhì)。 根據(jù)沖裁理論分析,使沖裁件具有一定的精度,并保證獲得無毛刺沖件,凸、凹模應采用負間隙,這樣可使材料在變形區(qū)造成三向壓應力狀態(tài),從而使變形區(qū)的材料進入塑性狀態(tài),可使剪口達到強力壓板精沖的精度同時,由于主沖凸模進行負間隙不完全沖裁,使得板料被壓凸后,被壓凸部分和板料部分之間未產(chǎn)生撕裂和分離,如圖2所示，這時在壓凸部分的材料與板料之間有一高為S和寬為D/2的金屬連接帶,當對被壓凸部分進行反頂并使之與板料分離時,金屬連接帶就要產(chǎn)生撕裂,同時在壓應力作用下,使板料在剪切口附近處于拉伸狀態(tài),并由產(chǎn)生塑性變形,致使板料的下表面出現(xiàn)類似于其上表面的塌角,從而有效地控制了毛刺的產(chǎn)生,如圖3所示 對板料進行沖裁時,兩凹模先對向壓緊被沖板料,而后主沖模具的凸模穿過反沖模具的凹模作不完全沖裁,當主沖模具的凸?；貜蜁r,反沖模具的凸模穿過主沖模具凹模對同一位置反向沖裁，待反沖模具的凸?；貜驮缓?兩凹模松開工件，按照上述結(jié)構(gòu)裝置,沖孔時先將被沖件放置在凹模9上后,凹模4移近凹模9壓緊被沖件,然后凸模1作不完全沖裁,待凸模1回復后,凸模7作完全沖裁,當凸模7回復時,沖壓動作完成,這樣得到的沖件為無毛刺沖件。 圖2-1無毛刺凸模 圖2-2 無毛刺沖裁凹模 A．塌角B光亮帶C撕裂帶D塌角 根據(jù)無毛刺沖裁的工藝設計,影響沖裁效果的主要因素如下: 1．沖裁深度 沖裁深度是影響沖件質(zhì)量的重要因素,根據(jù)無毛刺沖裁的工藝設計,沖件是在三向壓應力的塑性狀態(tài)下完成接近純剪變形,因而可得到高質(zhì)量的剪切斷面,即很光亮的剪切斷面，為了達到這一目的,就要對主沖凸模的沖裁深度進行研究大量的試驗和生產(chǎn)實踐證明,在主沖凸模進行不完全沖裁時,控制主沖凸模下表面距其對應的凹模上表面的高度值,是獲得高質(zhì)量剪切斷面的重要因素,如果將這一高度值控制在最小范圍內(nèi),必將會得到最長的光潔剪切斷面,即得到最高的剪口完好率，由于被沖件的材料厚度不同,推薦高度值的取值范圍為S= 1～2.5mm 2．沖裁間隙 主沖模具的沖裁間隙是影響沖裁效果的重要因素,沖裁間隙的取值不同,將直接影響到獲得無毛刺沖裁件的技術效果，在無毛刺沖裁工藝設計中采用了負間隙沖裁,如果負間隙值取值過小,將不能獲得無毛刺沖裁件;如果負間隙取值過大,這將直接影響沖件剪口的完好率,即直接影響剪口質(zhì)量，而負間隙的選定不僅與沖件材料的厚度有關,同時還取決于沖件材料的機械性能，模具刃口情況等因素?？紤]上述諸多因素,推薦主沖模具的負間隙值為D=0.05～0.50mm，最佳負間隙值的選擇,依賴于對無毛刺沖裁工藝的理解和掌握情況,最終通過試驗來確定，用負間隙沖裁法進行無毛刺沖裁時要嚴格保持一定的沖裁條件和沖裁參數(shù),這樣所沖制的工件沖切表面才能具有如圖3的特征。 2.2 壓力中心計算 確定多凸模模具的壓力中心，是將各凸模的壓力中心確定后，再計算模具的壓力中心（見圖3-2）。計算其壓力中心的步驟如下： 1.按比例畫出每一個凸模刃口輪廓的位置。 2.在任意位置畫出坐標軸線x，y。坐標軸位置選擇適當可使計算簡化。在選擇坐標軸位置時，應盡量把坐標原點取在某一刃口輪廓的壓力中心，或使坐標軸線盡量多的通過凸模刃口輪廓的壓力中心，坐標原點最好是幾個凸模刃口輪廓壓力中心的對稱中心。 圖3-2壓力中心的確定 圖3-2壓力中心的確定 ①分別計算凸模刃口輪廓的壓力中心及坐標位置X1，X2，X3，……，Xn和Y1，Y2，Y3，……，Yn ②分別計算凸模刃口輪廓的沖裁力F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3……，F(xiàn)n或每一個凸模刃口輪廓的周長 ③對于平行力系，沖裁力的合力等于各力的代數(shù)和。即F=F1+F2+……+Fn 3.根據(jù)力學定理，合力對某軸之力矩等于各分力對同軸力矩之代數(shù)和，則得壓力中心坐標計算公式。 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進人材料的深度(凸模行程)而變化的，如圖2.2.3所示。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據(jù)之一。 用普通平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算： F卸料=KLtτb 式中 F——沖裁力； L——沖裁周邊長度； ? t——材料厚度； τb——材料抗剪強度； K——系數(shù)。 系數(shù)K是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取K＝1.3。 卸料力、推件力及頂件力的計算 在沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回復）及摩擦的存在，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的。所以在選擇設備的公稱壓力或設計沖模時，應分別予以考慮。影響這些力的因素較多，主要有材料的力學性能、材料的厚度、模具間隙、凹模洞口的結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等。所以要準確地計算這些力是困難的，生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算 Fx=kxF Fz= F卸料+Fx 沖模壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn)中，可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設計與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相重合的情況，這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。?簡單幾何圖形壓力中心的位置，對稱沖件的壓力中心，位于沖件輪廓圖形的幾何中心上。此工件的是圓形,其壓力中心的在圖形的幾何中心。 第3章 模具材料選購原則 3.1 滿足工作條件要求 1．耐磨性 耐磨性又稱耐磨耗性。材料的耐磨損性能，用磨耗量或耐磨指數(shù)表示。 磨損現(xiàn)象很常見，造成這一現(xiàn)象的原因很多有物理化學和機械方面的，主要由磨粒磨損，粘著磨損（膠合），疲勞磨損（點蝕），腐蝕磨損。 耐磨性幾乎和材料所有性能都有關系，而且在不同磨耗機理條件下，為提高耐磨性對材料性能亦有不同要求。由于摩擦材料和試驗條件各不相同，可用磨耗指數(shù)表示或由用磨耗試驗機在規(guī)定條件下進行試驗所測得的材料減量（g/cm2），或其倒數(shù)表示，耐磨性是摩擦磨損試驗中的一個測量參量。 坯料在模具型腔中塑性變性時，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，從而導致模具因磨損而失效。所以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。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。強韌性 模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。 模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。 (1)疲勞斷裂性能 零件在交變載荷下經(jīng)過較長時間的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象就叫作疲勞斷裂。 條件: 超出材料的疲勞極限。 疲勞極限：在一定條件下（a）純彎曲；（b）完全對稱循環(huán)；（c）應力幅恒定；（d）頻率在3000-10000次/分；小試樣有足夠大的過渡圓角，表面經(jīng)過拋光；由實驗中得出的，在10的七次方周次下仍不斷裂的最大應力 提高疲勞極限的途徑主要有：在零件結(jié)構(gòu)設計中盡量避免尖角、缺口和截面突變，以免產(chǎn)生應力集中而由此產(chǎn)生疲勞裂紋；提高零件表面加工質(zhì)量，減少疲勞源；采用各種表面強化處理等 模具工作過程中，在循環(huán)應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。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度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。 (2)高溫性能 當模具的工作溫度較高進，會使強度降低（在不同溫度下進行金屬材料的靜拉伸試驗時，可以發(fā)現(xiàn)，隨著試驗溫度的升高，屈服平臺消失，而且材料所能承受的最大載荷也降低）。塑性增大（ 在高溫條件下，影響材料機械性能的因素增多，不僅溫度有影響，應變速度，斷裂所需時間也有影響）和強度下降。導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度。 (3)耐冷熱疲勞性能 有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。 (4)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，受熱后分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。 3.2 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；還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。 1．可鍛性 金屬具有熱塑性，在加熱狀態(tài)（各種金屬要求溫度不同），可以進行壓力加工，稱為具有可鍛性。 可鍛性：指金屬材料在壓力加工時，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。它包括在熱態(tài) 或冷態(tài)下能夠進行錘鍛，軋制，拉伸，擠壓等加工。可鍛性的好壞主要與金屬材料的化學成分 。 金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的性能，也叫工藝塑性?？慑懶灾笜送ǔＳ媒饘俨牧显谝欢ㄋ苄宰冃畏绞较卤砻骈_始出現(xiàn)裂紋時的變形量來表示，這個變形量稱為臨界變形量。各種鍛壓加工的變形方式不同,表示可鍛性的指標也不同。鐓粗以壓縮率表示,延伸以延伸率或截面縮小率表示，扭轉(zhuǎn)以扭角表示。 影響因子：可鍛性同許多因素有關，一方面受化學成分、相組成、晶粒大小等內(nèi)在因素影響；另一方面又受溫度、變形方式和速度、材料表面狀況和周圍環(huán)境介質(zhì)等外部因素影響。在一般情況下，合金元素增加，則變形抗力增高,塑性降低,加工溫度范圍變窄，因而可鍛性降低。材料內(nèi)部組織均勻，雜質(zhì)少，第二相不偏聚在晶界，可鍛性較高。加工溫度和變形速度合適，變形分布均勻，變形為壓應力狀態(tài)，材料表面光潔，可鍛性也較高。一般合金鋼和高合金鋼的可鍛性比碳鋼差；而純金屬和鋁等有色金屬的可鍛性比較好。 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。 2．退火工藝性 退火定義：將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。 　　目的：是使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學成分均勻化，去除殘余應力，或得到預期的物理性能。退火工藝隨目的之不同而有多種，如等溫退火、均勻化退火、球化退火、去除應力退火、再結(jié)晶退火，以及穩(wěn)定化退火、磁場退火等等。 （1）金屬工具使用時因受熱而失去原有的硬度。 （2）把金屬材料或工件加熱到一定溫度并持續(xù)一定時間后，使緩慢冷卻。退火可以減低金屬硬度和脆性，增加可塑性。也叫燜火。 球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。 3．切削加工性 切削加工性（可切削性，機械加工性）：指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件 的難易程度。切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量。它與金屬材料的化學成分，力學性能，導熱性及加工硬化程度等諸多因素有關。通常用硬度和韌性作切削加工性好壞的大致判斷。一般講，金屬材料的硬度愈高愈難切削，硬度雖不高，但韌性大，切削也較困難。一般非鐵金屬(有色金屬）比鐵金屬切削加工性好，鑄鐵比鋼好。 切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。 4．氧化、脫碳敏感性 高溫加熱時抗氧化懷能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點傾向小。 5．淬硬性 指鋼在淬火時硬化能力，用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。主要取決于馬氏體中的含碳量，碳含量越高，則鋼的淬硬性越高。其他合金元素的影響比較小。淬透性才是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和硬度分布表示。 淬硬性是指在理想的淬火條件下，以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達到的最高硬度，也稱可硬性。 淬火后具有均勻而高的表面硬度。 6．淬透性 表示鋼在一定條件下淬火時獲得淬硬層（馬氏體層）深度。它是衡量各個不同鋼種接受淬火能力的重要指標之一。主要與鋼的過冷奧氏體穩(wěn)定性和鋼的臨界冷卻速度有關。 淬硬層深度，也叫淬透層深度；是指由鋼的表面量到鋼的半馬氏體區(qū)（組織中馬氏體占50%、其余50%為珠光體類型組織）組織處的深度（也有個別鋼種如工具鋼、軸承鋼需要量到90%或95%的馬氏體區(qū)組織處）。鋼的淬硬層深度越大，就表面這種鋼的淬透性越好。 淬透性是指在規(guī)定條件下試樣淬透層深度和硬度分布來表征的材料特征，它主要取決于材料的臨界淬火冷速的大小。在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。即鋼淬火時得到淬硬層深度大小的能力，它表示鋼接受淬火的能力。鋼材淬透性好與差，常用淬硬層深度來表示。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好。鋼的淬透性是鋼材本身所固有的屬性，它只取決于其本身的內(nèi)部因素，而與外部因素無關。鋼的淬透性主要取決于它的化學成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加熱溫度和保溫時間等因素有關。淬透性好的鋼材，可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學性能以及可選用鋼件淬火應力小的淬火劑，以減少變形和開裂。 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。 7．淬火變形開裂傾向 常規(guī)淬火體積變化小，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，對淬火溫度及工件形狀不敏感。 8．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。 就是磨削加工工藝性，一般說磨削工藝性不好就是指材料太硬、太黏等等一些不利于磨削加工的特性。 3.3 滿足經(jīng)濟性要求 在給模具選材是，必須考慮經(jīng)濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。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)材料就不用進口材料。 第4章 零件工件的分析 4.1 模具的主要零件、作用及安全要求 工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的關鍵零件。凸凹模不但精密而且復雜，它應滿足如下要求：（1）應有足夠的強度，不能在沖壓過程中斷裂或破壞；（2）對其材料及熱處理應有適當要求，防止硬度太高而脆裂。 定位零件定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷（板）、擋料銷（板）、導正銷、導料板、定距側(cè)刀、側(cè)壓器等。設計定位零件時應考慮操作方便，不應有過定位，位置要便于觀察，最好采用前推定位、外廓定位和導正銷定位等。 壓料、卸料及出料零件壓料零件有壓邊圈、壓料板等。 壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力，從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設備上的氣墊推桿支撐，可上下運動，頂出件設計時應具有足夠的頂出力，運動要有限位。卸料板應盡量縮小閉合區(qū)域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應設有防護板，防止手指伸入或異物進入，外露表面棱角應倒鈍。 導向零件導柱和導套是應用最廣泛的一種導向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時有精確的配合間隙。因此，導柱、導套的間隙應小于沖裁間隙。導柱設在下模座，要保證在沖程下死點時，導柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導柱應安排在遠離模塊和壓料板的部位，使操作者的手臂不用越過導柱送取料。 支承及夾持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等。上下模板是沖模的基礎零件，其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向應與制件相適應，過大或過小均不利于操作。 有些模具（落料、沖孔類模具）為了出件方便，需在模架下設墊板。這時墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起，兩墊板的厚度應絕對相等。墊板的間距以能出件為準，不要太大，以免模板斷裂。 緊固零件它包括螺釘、螺母、彈簧、柱銷、墊圈等，一般都采用標準件。沖壓模具的標準件用量較多，設計選用時應保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊固件暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和妨礙操作。 在結(jié)構(gòu)上應盡量保證進料、定料、出件、清理廢料的方便。對于小型零件的加工要嚴禁操作者的手指、手腕或身體的其他部位伸入模區(qū)作業(yè)；對于大型零件的加工，若操作者必須手入模內(nèi)作業(yè)時，要盡可能減少入模的范圍，盡可能縮短身體某部位在模內(nèi)停留的時間，并應明確模具危險區(qū)范圍，配備必要的防護措施和裝置。 模具上的各種零件應有足夠的強度及剛度，防止使用過程中損壞和變形，緊固零件要有防松動措施，避免意外傷害操作者。 不允許在加工過程中發(fā)生廢料或工件飛彈現(xiàn)象，影響操作者的注意力，甚至擊傷操作者。另外要避免沖裁件毛刺割傷人手。不允許操作者在進行沖壓操作時有過大的動作幅度，避免出現(xiàn)使身體失去穩(wěn)定的姿勢；不允許在作業(yè)時有過多和過難的動作。應盡量避免沖壓加工時有強烈的噪聲和振動。模具設計應在總圖上標明模具重量，便于安裝，保障安全。20千克以上的零件加工應有起重搬運措施，減輕勞動強度。裝拆模具零件時應方便安全，避免有夾手、割手的可能；模具要便于解體存放。總之，模具中的哪怕是細微的問題都會影響安全，只有對每種作業(yè)中的具體問題進行分析，才能提出模具中的安全注意事項。 4.2 沖裁模模具材料選擇 1．沖裁模模具鋼組織的強化機理 在沖裁板件時，由于單位負荷較大（≥200MPa）、被沖裁材料的應力狀態(tài)較復雜，在分離過程中模具切削刃的發(fā)熱溫度較高（200℃），故沖裁模的耐用度在大多數(shù)情況不能滿足板料沖壓生產(chǎn)的要求。 為提高沖裁模的耐用度，研制了三種新型模具鋼。它是通過提高模具鋼內(nèi)的碳化物相數(shù)量和改變其類型，達到最大提高沖裁模耐用度的。但是，因提高了碳化物的不均勻性，這時模具鋼的機械性能可能變壞，因此，必須在模具鋼內(nèi)同時添加某些活性元素，例如，釩和鉬可改善組織內(nèi)各元素的分布，并且可提高模具鋼的物理機械性能和使用性能。鉬可部分替換碳化物內(nèi)的鉻原子，而釩可減小合金滲碳體的總量，從而可促使顯著減小模具鋼微體積內(nèi)的化學成分和碳化物的不均勻性。 形成的碳化物M7C3與顯著數(shù)量的鉻（達8％～9％）有關系，從而常降低合金化的效果。為排除這種現(xiàn)象，在鋼內(nèi)必須添加0.4％～0.8％Ti，從而可減小α固溶體內(nèi)的含碳量，提高馬氏體轉(zhuǎn)變點的溫度，并可促使減少組織內(nèi)的殘余奧氏體數(shù)量（達7％～10％）。此外,減小含碳量可促使獲得韌性較好的母體，并可導致提高應力源內(nèi)的松弛程度，這對模具鋼工作過程甚為重要。 在用形成碳化物的活性元素（Mo，V，Ti等）合理的合金化基礎上，研制了有效的組織強化機理。它可保證改善模具鋼的綜合性能，部分減小鋼內(nèi)碳化物成因的化學成分不均勻性，并可排除或難于使鉻原子從固溶體內(nèi)轉(zhuǎn)移到碳化物中。 上述元素的難熔碳化物在淬火溫度t淬＝1040～1080℃時未溶解，可保證奧氏體保持較細晶粒，從而有較高的抗脆性破壞水平和抗彎強度水平。此外，在r→α轉(zhuǎn)變時增加最分散的MC類型碳化物的體積份額，可提高馬氏體形核中心的數(shù)量，從而同樣促使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M始、M終的提高和晶粒的細化，并使模具在使用時其切削刃的金屬難于流動，從而提高模具的耐磨性。 馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度M始和終了溫度M終與模具鋼成分和淬火溫度的變化曲線 2．沖裁模模具鋼的化學成分 已確定,在含6％～12％Cr的模具鋼內(nèi),活性元素特別是Ti(達0.7%)，與Mn、Cr和Mo最佳結(jié)合，可促使形成較高質(zhì)量的組織相，并可提高模具鋼的強度（σb≥3400MPa～3600MPa），耐磨性和耐熱性(t≥450～500℃)。含0。2%～0。9%鉬，可抑制分散的脆性顆粒沿馬氏體晶界析出，并可明顯提高模具鋼在淬火和回火后的沖擊韌性。釩與鈦可細化晶粒提高模具鋼的耐磨性。釩與鉬、硅可保證模具鋼各種性能的滿意結(jié)合，而在添加鈦時可提高它們對耐磨性影響的效果。 用形成碳化物的活性元素合金化的高鉻對淬火時過熱的敏感性較小，保證細晶粒的淬水溫度區(qū)域被顯著擴大，從而可建立碳化鉻和其它元素在奧氏體內(nèi)較大溶解的條件。 統(tǒng)計處理鉻的分布數(shù)據(jù)表明，添加鈦可促使擴大鉻在固溶體內(nèi)的濃度區(qū)間，并使其右移，從而證明用形成碳化物過程中獲自由的鉻，可提高模具鋼金屬母體的合金度。 淬火后鉻的分布區(qū)間 1.Crl2MoV鋼 2.Cr5V3SiTi鋼 3.Cr12MOSiMi鋼 4.Cr3MnVTi鋼 n.Cr的分布頻率 在上述研究的基礎上,研制出三種沖裁模模具鋼的合理化學成分，列于表4-1。 表4-1 沖裁模模具鋼的化學成分 鋼 化學元素含量(%) C Mn Si Cr Mo V Ti Cr3MnVTi 1.15∽1.25 1.0∽1.2 0.45∽0.52 2.8∽3.4 0.2∽0.3 1.0∽1.2 0.55∽0.08 Cr5V3SiTi 1.75∽1.85 ≥0.8 0.9∽1.2 4.6∽5.4 0.2∽0.4 2.3∽3.2 0.4∽0.7 Cr12MoSiTi 1.75∽1.85 0.3∽0.6 0.7∽1.0 441∽2.5 0.65∽0.95 0.3∽0.5 0.4∽0.7 3．新型模具鋼的機械性能 已確定，在含鉻量3％以上的模具內(nèi)，形成碳化物較活性的元素與錳、鉻和鉬最佳結(jié)合，可提高模具鋼在熱處理后的強度和耐磨性，見表4-2。 表4-2 熱處理最佳規(guī)范和模具鋼的機械性能 鋼 　 溫度(oC) 硬度(HRC) 抗彎強度 極限(MPa) 沖擊韌性 (MJ/m3) 淬火 回火 Crl2MoV 1000~1020 200~220 61~62 2700~2900 0.35~0.4 Cr3MnVTi 980~1000 180~200 61~63 3200~3700 0.35~0.45 Cr5V3SiTi 1020~1060 220~240 61~63 3500~3700 0.5~0.6 Crl2MoSiTi 1040~1080 220~240 61~63 3400~3600 0.45~0.55 所研究的模具鋼在傳統(tǒng)淬火后的組織,由馬氏體、殘余奧氏A殘和碳化物MC所組成（見表4-3）。當不能保證所需的臨界冷卻溫度情況，同樣可能形成下貝氏體類型的組織?；鼗鸬焦ぷ饔捕?0~62HRC，將導致殘余奧氏體的部分分解和碳化物相含量的增加。淬火和回火，組織的各組元之間關系主要取決于模具鋼的化學萬分和其熱處理規(guī)范。 表4-3 模具鋼內(nèi)組織的各組元數(shù)量（%） 鋼 退火 淬火 回火 馬氏體內(nèi)的 含碳量 MC MC A殘 MC A殘 CrMnVTi 14~16 10~14 8~12 10~15 6~8 0.24~0.29 Cr5V3SiTi 18~23 14~18 15~22 15~19 5~10 0.25~0.30 Crl2MoSiTi 16~22 12~161 18~24 13~17 5~7 0.23~0.28 已確定,阻礙碳化物對鋼內(nèi)實際奧氏體晶粒長大作用的溫度區(qū)間為1000-1200oC。實際奧氏體的晶粒大小將顯著影響到馬氏體的分散性和在淬火和回火狀態(tài)下模具鋼的機械性能。 由于存在碳化鈦、碳化釩和二次碳代鉻，故在淬火和回火后被研究鋼內(nèi)的碳你物相較Crl2MoV鋼內(nèi)的分散，見表4-4。 表4-4 模具鋼內(nèi)碳化物顆粒的數(shù)量 鋼 碳化物數(shù)量（個） 碳化物總量(個) 碳化物的體積(%) 碳化物顆粒的尺（μm） <2 2~4 4~6 6~8 3~10 >10 Crl2MoV 1502 586 597 312 286 427 3710 16.6 Cr3MnVTi 1397 702 525 132 103 63 2922 12.0 Cr5VSiTi 2346 787 292 264 126 76 3891 18.8 Crl2MoSiTi 2513 804 308 204 233 133 4162 20.9 注:該數(shù)據(jù)是當每個視場面積為0.25mm2時按10個視場的平均值得出的。 從表4中可同，在Cr5V3SiTi鋼和Crl2MoSiTi鋼中，碳化物含量較傳統(tǒng)模具鋼Crl2MoV內(nèi)的多。在Crl2MoV鋼內(nèi)的細小碳化物數(shù)量（尺寸6μm以下）占碳化物總量的72.4%，而在Cr3MnVTi鋼、Cr5V3SiTi鋼和Crl2MoSiTi鋼內(nèi)的碳化物數(shù)量分別占89.8%，88.02%，87.1%。這與表4-2內(nèi)獲得的機械性能很吻合，亦與表4-5內(nèi)的模具鋼的耐磨性試驗結(jié)果和抗壓塑性變形的試驗結(jié)果相吻合。 表4-5 淬火和回火后模具鋼的抗壓強度和耐磨性 鋼 溫度（oC） 硬度（HRC） σ壓 （MPa） 相對耐 磨性 淬火 回火 Crl2MoV 1000 220 62 2071 1.0 Cr3MnVTi 980 220 62 2165 1.3 Cr5V3SiTi 1030 220 62 2478 1.75 Crl2MoSiTi 1060 240 62 2500 1.7 在所研究的模具鋼內(nèi)，細小的碳化鈦在淬火溫度時無熱動力性將鄰近段的元素溶解在自己內(nèi)，故可促使碳化物周圍微體積內(nèi)保持相對的化學均勻性，從而改善它們在金屬母體內(nèi)的固定，也就是可提高模具鋼的強度和耐磨性。 已確定，Cr5V3SiT鋼和Crl2MoSiTi鋼可使所需使用性能完全保持到回火溫度500~550oC，從而可應用于高速壓力機上的模具。這種模具的工作刃允許發(fā)熱到400oC。這些鋼種同樣推薦應用于工作在動載荷范圍寬廣的模具，以及使用在高磨損條件下的重載沖裁模。 Cr3MnVTi模具鋼可用來制造輕載沖裁模和大批量生產(chǎn)電機零件的模具。 第5章 模具方案設計 5.1 模具結(jié)構(gòu)設計 1．主要參數(shù)的確定 (1)步距精度及導正銷的設置、步距精度為±0.01mm,步距是工件的寬度尺寸加一個搭邊尺寸2405=245mm，步距為245mm步距精度由導正銷保證，有3個導正銷設在落料凸模的底部。 (2)模具主要零件精度確定、凸模與凹模的沖裁間隙尺寸可按工件的材料厚度及材料的機械性能確定。凸、凹棋雙面間隙取料厚的8%～10%之間．為0.18mrn。 (3)模架的選取。由于工件厚度適中，沖裁間隙為0.18mm。因此模肯采用滑動導向后導柱模架，回綴配合轉(zhuǎn)庇。 5.2 模具結(jié)構(gòu)及工件加工特點 模具加工是指成型和制坯工具的加工，此外還包括剪切模和模切模具。 通常情況下，模具有上模和下模兩部分組成。將鋼板放置在上下模之間，在壓力機的作用下實現(xiàn)材料的成型，當壓力機打開時，就會獲得由模具形狀所確定的工件或去除相應的廢料。 小至電子連接器，大 至汽車儀表盤的工件都可以用模具成型。 級進模是指能自動的把加工工件從一個工位移動到另一個工位，并在最后一個工位得到成型零件的一套模具。 模具加工工藝包括：裁模、沖坯模、復合模、擠壓模、四滑軌模、級進模、沖壓模、模切模具等。 模具總體設計，它由模架的上模和下模兩部分組成。工作零件是沖模完成分離材料成形所需要的零件，包括凸模與凹模。凸模和凹模刃口之間要有合理間隙并且鋒利，以保證實現(xiàn)分離材料的目的。 卸料及推件裝置是由卸料板、橡皮、螺釘組成，利用壓縮橡皮產(chǎn)生的卸料力來完成壓料、卸料。卡在凹?？變?nèi)的工件，則利用凸模在沖裁時一個推一個地由凹?？紫侣洹４送馀饔星昂髠?cè)面導板，側(cè)壓板，以及由擋料銷和兩個臨時擋料銷組成的步距定位裝置 第6章 設計計算及壓力機的選擇 6.1 模具設計計算 1．排樣、計算條料寬度及確定步距 采用單排方案，由表2-18確定搭邊值，根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值b=2.0mm，側(cè)邊取搭邊值a=2.0mm。 計算沖壓力 該模具采用鋼性卸料和下出料方式 落料力 查表8-7得? 500Ｋ=1.3 L=910.6T=1.5mmτb=500MPA ?????