殼體的沖壓切邊工藝與模具設(shè)計(jì)【切邊沖孔復(fù)合模具】
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1 緒 論
1.1 冷沖壓模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位
模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。
模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度,使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠(chǎng)大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制鋼板或鋼帶為坯料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造工業(yè)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。
目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機(jī)加工，一臺(tái)普通壓力機(jī)設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機(jī)的生產(chǎn)率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表等產(chǎn)品，有60%左右的零件是用模具加工出來(lái)的；而自行車(chē)、手表、洗衣機(jī)、電冰箱及電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品，有90%左右的零件是用模具加工出來(lái)的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來(lái)進(jìn)行。顯而易見(jiàn)，模具作為一種專(zhuān)用的工藝裝備，在生產(chǎn)中的決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識(shí)。
1.2 冷沖壓模具的分類(lèi)
冷沖壓模具的種類(lèi)很多，按其工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式不同，可作如下不同的分類(lèi)。
1.2.1 按沖壓工藝進(jìn)行分類(lèi)
（1）沖裁模具
沖裁模具又可分為沖孔模具、落料模具、切口模具、切斷模具、剖切模具等。
（2）彎曲模具
彎曲模具又可分為自由彎曲模具、矯正彎曲模具、V型彎曲模具、U型彎曲模具等。
（3）拉伸模具 拉伸模具又可分為無(wú)凸緣筒形件拉伸模具、有凸緣筒形件拉伸模具、錐形件拉伸模具、階梯形件拉伸模具、球面件拉伸模具、拋物面件拉伸模具、盒形件拉伸模具等。
（4）成形模具 成形模具又可分為脹形模具、翻邊模具、縮口模具、校形模具等。
1.2.2 按工序組合程度進(jìn)行分類(lèi)
A、單工序沖模 單工序沖模是在一副模具中只完成一個(gè)沖壓工序的，如落料模、沖孔模、彎曲模等，單工序沖模的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，又稱(chēng)簡(jiǎn)單沖模，一般適用在生產(chǎn)批量小或新產(chǎn)品試制的場(chǎng)合，以及大型沖壓件的沖壓，如大型覆蓋件拉深成形用毛坯的切口、切槽、下料等。
單工序沖模由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工相對(duì)方便，制造周期短，工藝成本相對(duì)較低。
B、復(fù)合模 復(fù)合模是指在模具的一次沖壓中能順序完成幾個(gè)沖壓工序的模具。其結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：具有復(fù)合型式的凸凹模，它既是落料的凸模，又是沖孔的凹模。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，生產(chǎn)率適中，形位精度高。
C、級(jí)進(jìn)模 級(jí)進(jìn)模又稱(chēng)連續(xù)模、跳步模。
連續(xù)模是在模具的一次沖壓中，在不同部位，按一定順序依次完成兩個(gè)或兩個(gè)以上工序的模具。
1.2.3 按上下模的導(dǎo)向方式分類(lèi)
A、無(wú)導(dǎo)向沖模 無(wú)導(dǎo)向沖模又稱(chēng)敝開(kāi)模，多用于單工序沖壓、生產(chǎn)批量較小或沖壓件精度要求低的情況。上、下模的相對(duì)位置由壓力機(jī)滑塊導(dǎo)向精度來(lái)保證。
B、導(dǎo)柱模 導(dǎo)柱模是上、下模之間用導(dǎo)柱和導(dǎo)模來(lái)保證其相對(duì)位置精度的。一般有二導(dǎo)柱和四導(dǎo)柱的布排方式。
導(dǎo)向形式又分滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種方式，使用滾動(dòng)導(dǎo)向的模架可比滑動(dòng)導(dǎo)向模架提供更高的導(dǎo)向精度。滾動(dòng)導(dǎo)向框架適用于精沖模具、薄料沖模和多工位級(jí)進(jìn)模等精密模具中。
導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的模架制造技術(shù)的成熟和標(biāo)準(zhǔn)沖壓模架供應(yīng)的市場(chǎng)商品化，使導(dǎo)柱模得到廣泛的應(yīng)用。大批量沖壓生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用導(dǎo)柱模，有利于生產(chǎn)組織和操作安全。
C、導(dǎo)板模 用導(dǎo)板導(dǎo)向的模具有兩種形式，一種是用導(dǎo)板（兼作卸料板）直接為凸模導(dǎo)向，對(duì)小孔沖模，可以同時(shí)保護(hù)小凸模。導(dǎo)板孔與凸模之間配合為H7/H6或H8/H7。導(dǎo)板模在工作時(shí)，凸模不應(yīng)脫開(kāi)導(dǎo)板。
固定導(dǎo)板模一般適用于料厚大于0.5mm的單工序落料、沖孔或多工序跳步?jīng)_孔、落料和連續(xù)拉深等沖壓工序。
導(dǎo)板導(dǎo)向可與導(dǎo)柱導(dǎo)向聯(lián)用，與導(dǎo)柱聯(lián)用的有導(dǎo)向卸料板，可保護(hù)沖小孔凸模，減小小凸模折斷的可能。
使用導(dǎo)板導(dǎo)向的另一種形式多用于大型覆蓋件拉深模、整形模等。
1.2.4 按導(dǎo)料或定位形式分類(lèi)
分為固定導(dǎo)料銷(xiāo)模具、活動(dòng)導(dǎo)料銷(xiāo)模具、導(dǎo)正銷(xiāo)模具、側(cè)刃定距模具等。
1.2.5 按使用模具材料分類(lèi)
按使用模具材料的不同，可分為金屬?zèng)_模和非金屬?zèng)_模兩類(lèi)。
金屬?zèng)_模包括鋼制沖模、低熔點(diǎn)合金沖模和鋅基合金模具等。選用碳素工具鋼、合金工具鋼制作凸、凹模的鋼制沖模，是沖壓件生產(chǎn)用工裝模具的主要方式，適用于不同生產(chǎn)批量。
非金屬?zèng)_模主要有橡膠沖模和塑料（樹(shù)脂）沖模。
1.2.6 按生產(chǎn)適應(yīng)性分類(lèi)
根據(jù)不同生產(chǎn)規(guī)模的需求，可分為通用沖模和專(zhuān)用沖模兩種形式。
通用沖模有組合沖模、通用彎曲模等，前者適用于少批量、多品種生產(chǎn)形式。
一般生產(chǎn)中使用的沖模多為專(zhuān)用模個(gè)，即一副模具只沖壓某一種或幾種零件。
1.3 鏈節(jié)模具設(shè)計(jì)
1.3.1 鏈節(jié)模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖孔、落料是沖壓基本思路之一，它利用沖裁模在壓力及作用下、將平板坯料進(jìn)行沖孔或落料的加工方法。一般情況下，一般精度的工件采用IT8～I(xiàn)T7級(jí)精的普通沖裁模；較高精度的工件采用IT7～I(xiàn)T6級(jí)精度的高級(jí)沖裁模。
支件沖孔落料件是最典型的沖裁件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單。就沖孔落料，可采用單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果可選用的標(biāo)準(zhǔn)模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱導(dǎo)套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合長(zhǎng)度決定，設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。
1.3.2 鏈節(jié)模具設(shè)計(jì)預(yù)進(jìn)度
1. 了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，所用時(shí)間20天。
2. 確定加工方案，所用時(shí)間5天。
3. 模具設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天。
4. 模具的調(diào)試，所用時(shí)間5天。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿(mǎn)的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。
2 制件工藝性分析及工藝計(jì)算
工件名稱(chēng)：階梯圓筒
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：10#
材料厚度：0.5mm
工件簡(jiǎn)圖：如圖2-1所示
圖2-1 工件圖
2.1 制件工藝分析
該階梯圓筒若分單工序則有拉深、沖孔、切邊三道工序形成，下面著重介紹沖孔、切邊兩道工序。
2.1.1 沖壓件的工藝分析
該零件形狀對(duì)稱(chēng)、簡(jiǎn)單，是由圓弧和直線(xiàn)組成的，有圓角過(guò)渡，便于模具加工，減少?zèng)_壓時(shí)的尖角開(kāi)裂現(xiàn)象。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11～I(xiàn)T13，兩孔中心距極限偏差為+ -0.12mm，孔中心與邊緣距離尺寸極限偏差為+ -0.5mm，將以上精度與零件的精度要求相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故采用沖壓方式進(jìn)行加工。
2.1.2 沖壓工藝方案的確定
該工件后續(xù)成型包括切邊和沖孔兩道基本工序，可以有以下三中方案：
方案一：先切邊，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：切邊、沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔、切邊級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序，成本高而生產(chǎn)效率低，工件累積誤差大，操作不方便，難以滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求，所以方案二和方案三更具有優(yōu)越性。
該零件?6.5mm的孔與外緣之間的最小距離為6.25mm，大于此零件要求的最小壁厚1.8mm，可以采用沖孔、切邊復(fù)合?；驔_孔、切邊級(jí)進(jìn)模。復(fù)合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)效率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，模具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模雖生產(chǎn)效率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形狀精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。
通過(guò)對(duì)以上三種方案的分析比較，該零件的生產(chǎn)采用方案二的復(fù)合模為佳。
2.2 典型零件的工藝計(jì)算
2.2.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
查表2.4的沖裁模的初始雙面間隙值為：
2.2.1.1沖孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
沖孔與，由于制件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、間隙要求較小，精度要求不高，所以采用凸模和凹模配作法制作凸、凹模。
其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下：
查表2.5得凸、凹模制造公差：
沖
沖
校核：，而
滿(mǎn)足：的條件
查表2.6得 IT13級(jí)時(shí)磨損系數(shù)x=0.5
沖孔時(shí)：凸模磨損后：、尺寸變小
1、沖孔
2、沖孔
凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證雙邊間隙在0.04-0.06之間。
2.2.1.2 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
對(duì)外輪廓的落料，由于尺寸較多，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
以凹模為基準(zhǔn)件配作凸模，凹模磨損后，刃口尺寸增大。
工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差：
落料
校核：，而
滿(mǎn)足：的條件
查表2.6得 IT13級(jí)時(shí)磨損系數(shù)x=0.5
凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證雙邊間隙在0.04-0.06之間。
2.2.2 沖裁力的計(jì)算
由表1.3得10#鋼的抗拉強(qiáng)度
沖孔力 ：
式中：
落料力 ：
式中
沖孔時(shí)的推件力 ：
取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表2.21差得：h=7mm,則
（沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模刃口1mm）。
查表2.7得，
落料時(shí)的卸料力 ：
查表2.7得，
故
總沖壓力：
為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右，即
2.2.3 壓力中心的確定
該工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且為一對(duì)稱(chēng)件，一切對(duì)稱(chēng)沖裁件的壓力中心，均位于沖裁件輪廓幾何中心上，所以該沖裁件的壓力中心為它的幾何中心Ｏ點(diǎn)。如圖2-4所示：
圖2-2 壓力中心
由以上分析可知，該工件的沖裁力不大，其壓力中心就在它的幾何中心。
2.2.4初選壓力機(jī)
選擇開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23－25就能滿(mǎn)足使用要求，其具體參數(shù)如下：
公稱(chēng)壓力：160KN
滑塊行程：
最大裝模高度：180mm
最大閉合高度：
工作臺(tái)尺寸（前后左右）：
模柄孔尺寸：
最大傾斜角度：30°
2.2.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
卸料橡膠采用聚氨酯，在這里選用塊，其厚度務(wù)必一致相等，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。其具體計(jì)算如下：
卸料板工作行程
式中，為凸模凹進(jìn)卸料板的高度
為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度
橡膠的工作行程
式中，為凸模修磨量，取
橡膠自由高度
?。?(23~28)mm
式中，取24mm
橡膠的預(yù)壓縮量
?。剑?
式中，一般?。?
每個(gè)橡膠承受的載荷
＝（選用個(gè)圓筒形橡膠）
橡膠的外徑
式中：——為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取
——橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力，與壓縮量有關(guān)，查《沖壓手冊(cè)》可得
校核橡膠的自由高度
?。?
橡膠的安裝高度
?。?
取
2.3 模具總體設(shè)計(jì)
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和切邊兩個(gè)工序，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的橡膠塊進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模孔洞內(nèi)，應(yīng)在凹模內(nèi)設(shè)置橡膠塊；卡與凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開(kāi)設(shè)通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凹模與卸料板一起配合工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，應(yīng)選用彈性卸料板來(lái)卸下條料廢料。
因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式。
該制件采用的是倒裝復(fù)合模。
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，且沖裁力較小，為方便安裝調(diào)試，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，此導(dǎo)向方式可便與沖裁時(shí)的送料和出件。
2.4 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于有支撐板的作用在落料凹模內(nèi)部凹模刃口采用直壁式刃口，落料凹模高度可減小并查表2.21，取得刃口高度h=4mm。該模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宜采用整體式（落料凹模整體尺寸設(shè)計(jì)如圖2-5所示）。查表2.22，得k=0.25
即 凹模高度
凹模壁厚
取,
凹模外形尺寸的確定：凹模外形寬度
凹模外形長(zhǎng)度
所以，落料凹模整體尺寸取為
圖2-3落料凹模整體尺寸
2.4.1.2 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
采用圓柱頭直桿圓凸模，凸模固定板厚度取20mm，凸模長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來(lái)確定：
由于此凸模長(zhǎng)度較長(zhǎng)，有推件塊對(duì)其進(jìn)行保護(hù)作用，不會(huì)出現(xiàn)縱向失穩(wěn)的折斷，無(wú)需對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模刃口1mm。
2.4.1.3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和切邊凹模外，還有一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖應(yīng)如圖2-6所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
校核凸凹模的強(qiáng)度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚為1.8mm,而實(shí)際壁厚為6.25mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸6.25mm的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高級(jí)，及定為（）mm。
圖2-4 凸凹模結(jié)構(gòu)
對(duì)于這些凸，凹模具的加工，有以下幾種工藝路線(xiàn)：
1、下料鍛造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工，精加工，基面磨削）劃線(xiàn)刃口輪廓粗加工刃口輪廓精加工鏍孔，銷(xiāo)孔加工淬火與回火研磨或拋光。此工藝路線(xiàn)鉗工工作量大，適用于形狀簡(jiǎn)單，熱處理變形小的零件。
2、下料鍛造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工，精加工，基面磨削）劃線(xiàn)刃口輪廓粗加工鏍孔，銷(xiāo)孔加工淬火與回火采用成形磨削進(jìn)行刃口輪廓精加工研磨或拋光。此工藝路線(xiàn)能消除熱處理變形對(duì)模具精度的影響，使凸，凹模的加工精度容易保證，可用于熱處理變形大的零件。
3、下料鍛造退火毛坯外形加工鏍孔，銷(xiāo)孔，穿絲孔加工淬火與回火磨削加工上下面及基準(zhǔn)面線(xiàn)切割加工鉗工修整。此工藝路線(xiàn)主要用于以線(xiàn)切割為主要工藝的凸，凹模加工，尤其適用形狀復(fù)雜，熱處理變形大的直通式凸模，凹模零件。
通過(guò)對(duì)以上三種工藝路線(xiàn)方案的比較，再結(jié)合零件本身的狀況，鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸較小，第一種方案適宜做為凸，凹模的生產(chǎn)過(guò)程
2.4.2 卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
2.4.2.1 卸料板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
卸料板的周界尺寸與落料凹模的周界尺寸相同，厚度為，其結(jié)構(gòu)如圖2-7所示
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為。
圖2-5 卸料板結(jié)構(gòu)
2.4.2.2 卸料螺釘?shù)倪x用
標(biāo)記：M891 JB/T7650.5-1994
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘。卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面，有誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。
2.4.3 模架及其它零部件的設(shè)計(jì)
2.4.3.1 模架的選用
該模具選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具后側(cè)位置，沖壓時(shí)可保證零件質(zhì)量穩(wěn)定。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格?！ ?
由《冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)》可查得：
閉合高度為
則：上模座
下模座
導(dǎo)柱
導(dǎo)套
上模座厚度 上模墊板厚度
凸固定板厚度 支撐板厚度
落料凹模厚度 凸凹模厚度
下模座厚度
那么模具的閉合高度為：
=
=216mm
式中：――凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，。
2.4.3.2 其它零部件的選用
凸模固定板
凸模固定板的厚度一般取的0.6～0.8倍的凹模厚度，其外形尺寸與凹模的外形尺寸一樣，在這里，凸模固定板的厚度為20mm。
墊板
墊板的厚度取12mm，其外形尺寸與固定板尺寸相同。
推件塊的設(shè)計(jì)
該模具中，被凸凹模推入落料凹模的沖壓件被設(shè)置在落料凹模內(nèi)的推件塊推出，其尺寸分別按照凸、凹尺寸進(jìn)行配做，保證單邊間隙0.1mm。推件塊采用Q235鋼，熱處理硬度為43～48HRC。
卸料板的厚度
彈壓卸料板的厚度一般比凹模厚度小些，在這里取12mm。
模柄尺寸的計(jì)算
模柄選用壓入式模柄，與模座孔采用過(guò)渡配合，可保證較高的垂直度和同軸度，使用于各種中、小型沖壓模具。其為標(biāo)準(zhǔn)件，材料為Q235，直徑d=40mm，高度L=110的B型壓入式模柄。
標(biāo)記：模柄B5091 JB/T7646.1
上模螺釘和銷(xiāo)釘
螺釘：螺紋規(guī)格d=M8，公稱(chēng)長(zhǎng)度為92mm，性能等級(jí)8.8級(jí)，表面氧化的A級(jí)，內(nèi)六角圓柱螺釘：GB/T70.1 M892
下模螺釘和銷(xiāo)釘
螺釘：螺紋規(guī)格d=M8，公稱(chēng)長(zhǎng)度為54.5mm，性能等級(jí)8.8級(jí)，表面氧化的A級(jí)，內(nèi)六角圓柱螺釘：GB/T70.1 M854.5
銷(xiāo)釘：公稱(chēng)直徑d=8mm，公差m6，公稱(chēng)長(zhǎng)度為65mm,材料為鋼，經(jīng)普通淬火（A型），表面氧化處理的圓柱銷(xiāo)。
銷(xiāo)GB/T 119.1 8m665-A
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線(xiàn)切割加工技術(shù)加工，這些零件的加工就變得相對(duì)簡(jiǎn)單。
凸凹模的加工工藝過(guò)程如表3.1所示。
表3.1 凸凹模加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
圓形毛坯
2
熱處理
退火，消除內(nèi)應(yīng)力
3
銑削
銑外形，留單邊余量0.5mm
數(shù)控銑床
4
磨平面
磨上下平面及外形面
平面磨床
5
磨外形
磨外形面
成型磨床
6
鉗工劃線(xiàn)
劃出各孔位置線(xiàn)
7
鉆孔
按位置加工出穿絲孔
鉆床
8
熱處理
淬火回火達(dá)到58～62HRC
9
磨削
精磨上下平面及外形面
坐標(biāo)磨床
10
線(xiàn)切割
按圖線(xiàn)切割，輪廓達(dá)到尺寸要求
電火花線(xiàn)割機(jī)
11
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
12
檢驗(yàn)
沖孔凸模的加工工藝過(guò)程如表3.2所示。
表 3.2 沖孔凸模加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
用軋制的圓棒料在鋸床上鋸斷
鋸床
2
鍛造
將棒料鍛成圓形毛坯
3
熱處理
退火，消除內(nèi)應(yīng)力
4
車(chē)床加工
車(chē)外圓，留磨余量
普通車(chē)床
5
熱處理
淬火回火達(dá)到58～62HRC
6
磨外圓
在外圓磨床上磨外圓至要求尺寸
外圓磨床
7
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
8
檢驗(yàn)
4 模具總裝
4.1模具總裝圖
通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到如圖所示的模具總裝配圖。模具上模部分由上墊板、墊板、凸模、凸模固定板以及落料凹模等組成。卸料方式才用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凸凹模、凸凹模固定板、卸料板、橡膠等組成。沖孔廢料漏料孔漏出，零件由上模打桿頂出。
具體裝配圖如圖5-1 所示
圖5-1 裝配圖
4.2模具工作原理
上模下行，進(jìn)行沖裁，導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)上、下模的運(yùn)動(dòng)起到可靠的導(dǎo)向作用。落料凹模接觸到卸料板時(shí)，對(duì)對(duì)工件起邊作用。沖孔完畢，卡在凸凹模外的搭邊廢料由下模部分的彈性卸料裝置卸下，沖孔廢料由下模部分的漏料空落下，沖裁下的工件卡在上模內(nèi)，隨上模一起回程，上行到一定位置時(shí)，由橡膠塊作用推件塊把工件推出模外。進(jìn)行下一次沖裁。
4.3 模具的裝配
模具的裝配就是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)條件，以一定的裝配順序和方法，將符合圖樣技術(shù)要求的零件，經(jīng)協(xié)調(diào)加工組裝成滿(mǎn)足使用要求的模具。在裝配過(guò)程中，既要保證配合零件的配合精度，又要保證零件之間的位置精度，對(duì)于具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，還必須保證它們之間的運(yùn)動(dòng)精度。因此，模具裝配是實(shí)現(xiàn)沖模設(shè)計(jì)和沖壓工藝意圖的過(guò)程，是模具制造過(guò)程中的關(guān)鍵工序。模具裝配的質(zhì)量直接影響制件的沖壓質(zhì)量，模具的使用與維修和模具壽命
根據(jù)級(jí)進(jìn)模的裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝上模，再裝下模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配如下：
4.3.1 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)的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。
4.3.2 凸模裝配
以凹?？锥ㄎ?，將各凹模分別壓入凸模固定板的孔形中，并擠緊牢固
4.3.3 裝配下模
(1)、在下模座上劃中心線(xiàn)，按中心預(yù)裝凸凹模固定板；
(2)、在下模座、凸凹模固定板、卸料板，用已加工好的凸凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；
(3)、在下模座、凸凹模固定板、橡膠、卸料板、安裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷(xiāo)釘。
4.3.4 裝配上模
(1)、在已經(jīng)調(diào)整好的下模上放等高墊鐵，再在凹模上放如0.12的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模；
(2)、預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷(xiāo)孔位置并鉆鉸螺孔、銷(xiāo)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)、復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；
(5)：切紙檢查，合適后打入銷(xiāo)釘。
4.3.5 模具裝配特點(diǎn)
模具裝配屬單件生產(chǎn)。組成模具實(shí)體的零件，有些在制造過(guò)程中是按照?qǐng)D紙標(biāo)注的尺寸和公差獨(dú)立的進(jìn)行加工的（如落料凹模、沖孔凸模、導(dǎo)套和導(dǎo)柱、模柄等），這類(lèi)零件一般都是直接進(jìn)行裝配；有些在制造過(guò)程中只有部分尺寸可以按照?qǐng)D紙標(biāo)柱尺寸進(jìn)行加工，需協(xié)調(diào)相關(guān)尺寸；有的在進(jìn)入裝配前需采用配制或和體加工，有的需在裝配過(guò)程中通過(guò)配制取得協(xié)調(diào)，圖紙上標(biāo)柱的部分尺寸只作為參考（如模座的導(dǎo)套或?qū)е萄b孔，多凸模固定板上的凸模固裝孔，需連接固定在一起的板件螺栓孔、銷(xiāo)釘孔等）。
因此，模具裝配適合于采用集中裝配，在裝配工藝過(guò)程上多采用修配法和調(diào)整裝配法來(lái)保證裝配精度。從而實(shí)現(xiàn)能用精度不高的組成零件，達(dá)到較高的裝配精度，降低零件加工要求。
4.3.6 裝配技術(shù)要求
沖裁模裝配后，應(yīng)達(dá)到下述主要技術(shù)要求：
(1)、模架精度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)（JB/T8050――1999《沖模模技術(shù)條件》、JB/T8071――1995《沖模模架精度檢查》）的規(guī)定。模具的閉合高度應(yīng)符合圖紙的規(guī)定要求。
(2)、裝配好的沖模，上模沿導(dǎo)柱上、下滑動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)、可靠。
(3)、凸、凹模間的間隙應(yīng)符合圖紙規(guī)定的要求，分布均勻。凸?；虬寄５墓ぷ餍谐谭霞夹g(shù)條件的規(guī)定。
(4)、定位和擋料裝置的相對(duì)位置應(yīng)符合圖紙要求。
(5)、卸料和頂件裝置的相對(duì)位置應(yīng)符合技術(shù)要求，超高量在許用規(guī)定范圍內(nèi)，工作面不允許有傾斜或單邊偏擺，以保證制件或廢料能及時(shí)卸下和順利頂出。
(6)、緊固件裝配應(yīng)可靠。螺栓螺紋旋入長(zhǎng)度在鋼件連接時(shí)應(yīng)不小于螺栓的直徑，鑄件連接時(shí)應(yīng)不小于1.5倍螺栓直徑；銷(xiāo)釘與每一個(gè)零件的配合長(zhǎng)度應(yīng)大于1.5倍銷(xiāo)釘直徑；螺栓和銷(xiāo)釘?shù)亩嗣娌粦?yīng)露出上、下模座等零件的表面。
(7)、落料孔或出料槽應(yīng)暢通無(wú)阻，保證制件回廢料能自由排出。
(8)、標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)能互換。緊固螺釘和定位銷(xiāo)釘與其孔的配合應(yīng)正常、良好。
(9)、模具在壓力機(jī)上的安裝尺寸需符合選用設(shè)備的要求；起吊零件應(yīng)符合技術(shù)要求。
(10)、模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
4.3.7 裝配的工藝要點(diǎn)
在模具裝配之前，要認(rèn)真研究模具圖紙，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)條件，制定合理的裝配方案，并對(duì)提交的零件進(jìn)行檢查，除了必須符合設(shè)計(jì)圖紙要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足裝配工序?qū)Ω黝?lèi)零件提出的要求，檢查無(wú)誤方可按規(guī)定步驟進(jìn)行裝配。裝配過(guò)程中，要合理選擇檢測(cè)方法及測(cè)量工具。
沖模裝配工藝要點(diǎn)是：
(1)、選擇裝配基準(zhǔn)件。裝配時(shí)，先要選擇基準(zhǔn)件。選擇基準(zhǔn)件的原則是按照模具主要零件加工時(shí)的依賴(lài)關(guān)系來(lái)確定?？梢宰鳛檠b配基準(zhǔn)件的主要有凸模，凹模，凸、凹模，導(dǎo)向板及固定板等。
(2)、組件裝配。組件裝配是指模具在總裝前，將兩個(gè)以上的零件按照規(guī)定的技術(shù)要求連接成一個(gè)組件。如模架的組裝，凸模和凹模與固定板的組裝，卸料與卸料機(jī)構(gòu)各零件的組裝等。這些組件，應(yīng)按照各零件所具有的功能進(jìn)行組裝，這將對(duì)整副模具的精度起到一定的保證作用。
(3)、總體裝配?？傃b是將零件和組件結(jié)合成一副完整的模具過(guò)程。在總裝前，應(yīng)選好裝配的基準(zhǔn)件和安排好上、下模的裝配順序。
(4)、調(diào)整凸、凹模間隙。在裝配模具時(shí)，必須嚴(yán)格控制及調(diào)整凸、凹模間隙的均勻性。間隙調(diào)整后，才能緊固螺釘及銷(xiāo)釘。
調(diào)整凸、凹模間隙的方法有透光法、測(cè)量發(fā)、墊片發(fā)、涂層發(fā)等
(5)、檢驗(yàn)、調(diào)試。模具裝配完畢后，必須保證裝配精度，滿(mǎn)足規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求，并要按照模具驗(yàn)收技術(shù)條件，檢驗(yàn)?zāi)＞吒鞑糠值墓δ堋Ｔ趯?shí)際生產(chǎn)條件下進(jìn)行試模，并按試模生產(chǎn)制件情況調(diào)整、修正模具，當(dāng)試模合格后，模具加工、裝配才算基本完成。
沖裁模試沖時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題和調(diào)整方法如下所示：
表3.3 沖裁模試沖時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題和調(diào)整方法
存在問(wèn)題
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
送料不暢通或料被卡住
(1)：兩導(dǎo)料板之間的尺寸過(guò)小或有斜度
(2)：凸模與卸料板之間間隙過(guò)大，使搭
邊翻扭
(3)：用側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模，導(dǎo)料板
作面與側(cè)刃不平行，或側(cè)刃與側(cè)刃檔塊不密合，形成方毛刺
(1)：根據(jù)情況銼修或磨或重
裝
(2)：減小凸模與卸料板之間
間隙
(3)：重裝導(dǎo)料板，修整側(cè)刃
檔塊，消除間隙
制件有毛刺
(1)：刃口不鋒利或淬火硬度低
(2)：配合間隙過(guò)大或過(guò)小
(3)：間隙不均勻使沖件的一邊有顯著的
帶斜角的毛刺
刃磨刀口，使其鋒利；調(diào)
整凸、凹模之間間隙，使其
均勻一致
制件不平
(1)：凹模有倒錐度
(2)：頂料桿和工件接觸面過(guò)小
(3)：導(dǎo)正銷(xiāo)與預(yù)沖孔配合過(guò)緊，將沖件
壓出凹陷
修正擋料釘
更換頂料桿，增加與工件
接觸面積
修正導(dǎo)正銷(xiāo)，保持與導(dǎo)入
孔成動(dòng)配
內(nèi)孔與外形位置不正，成偏拉情況
(1)：擋料釘位置不正
(2)：落料凸模上導(dǎo)正銷(xiāo)尺寸過(guò)小
(3)：導(dǎo)料板與凹模送料中心線(xiàn)不平行，
使孔偏斜
(4)：側(cè)刃定距不準(zhǔn)
修正擋料釘
更換導(dǎo)正銷(xiāo)
修正導(dǎo)料板
修磨或更換側(cè)刃
卸料不正常
(1)：彈簧或橡皮的彈力不足
(2)：凹模和下模座的漏料孔沒(méi)有校正，
料被堵死而排不出來(lái)
(3)由于裝配不正確，使卸料機(jī)構(gòu)不能
正常工作，如卸料板與凸模配合過(guò)
緊或卸料裝配有傾斜現(xiàn)象而卡緊凸模
更換橡膠或橡皮
修正漏料孔
修正卸料板
凹模被漲裂
凹模孔有倒錐現(xiàn)象，即上口大，下口小。
或凹刃口深度太長(zhǎng)，積存的減數(shù)太多，脹
力太大
修正凹模刃口，消除倒
錐現(xiàn)象或減少凹模刃口長(zhǎng)
度，使沖下的件盡快漏下
5 設(shè)計(jì)小結(jié)
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。
對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、在洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠(chǎng)師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過(guò)這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過(guò)在圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。
通過(guò)大學(xué)三年的學(xué)習(xí)，使我對(duì)模具這個(gè)專(zhuān)業(yè)從一無(wú)所知到現(xiàn)在熟練掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)，深入了解模具行業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)的重要位置，使我更加增強(qiáng)了今后在工作和學(xué)習(xí)中的信心。通過(guò)學(xué)習(xí)，我能從事簡(jiǎn)單的沖壓工藝規(guī)程的編制、沖模設(shè)計(jì)及沖模制造工藝規(guī)程的編制。
本設(shè)計(jì)的內(nèi)容為鏈節(jié)倒裝復(fù)合模具的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)模具的設(shè)計(jì)，基本掌握了對(duì)冷沖模設(shè)計(jì)的方法及步驟，對(duì)冷沖模有了更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，對(duì)模具的制造方法和制造過(guò)程更加熟悉，為今后的工作積累了豐富寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類(lèi)型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對(duì)產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過(guò)必要的工藝計(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫(xiě)沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)過(guò)程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
沖壓模具設(shè)計(jì)則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問(wèn)題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備想適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過(guò)程。
沖模制造是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、模具材料、尺寸精度、形位精度、工作特性和使用壽命等項(xiàng)要求，綜合考慮各方面的特點(diǎn)，并充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的一切特長(zhǎng)，正確選擇加工方法和裝配方法，選出最佳加工方案，制定出合理的沖模加工工藝規(guī)程的過(guò)程。
設(shè)計(jì)中，我充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。我也更認(rèn)識(shí)到了模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，不但要有深厚的理論知識(shí)做基礎(chǔ)，吸取他人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和勞動(dòng)成果也是非常重要的。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，有一些的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿(mǎn)的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師翟德梅老師，她對(duì)我的仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。翟老師淵博的知識(shí)誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗呂寧同學(xué)，和他在一起討論、研究使我受益非淺。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
參考文獻(xiàn)
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外文資料與中文翻譯
外文資料：
Analysis on The Factors of Impacting on The Life of Stamping Die
REN Hai-dong．YU Ling
Abstract：Stamping is a wide range of material processing methods，stamping die is equipment to achieve the important parts of theprocessing，whose life directly afects quality an d cost ofthe product．This article analyzes to its influencing factors，finding a method tosolveproblems，andimprovethelifeof stamping die．
Keywords：Samping die；life；Infl uencing facto
Is the use of stamping presses installed in the die pressure on the material to produce plastic deformation or separation in order to obtain the parts needed for a pressure processing method. In industrial production, especially in household appliances, automotive, aerospace and engineering fields such as instrumentation is widely available. The die is the realization of this important technology components and equipment for processing. Die as a result of a long cycle of production and processing, the use of the high cost of materials, manufacturing costs in product cost of production occupies a significant proportion, therefore, to improve the life of stamping dies is very important. Through the use of molds, for various reasons can not be a reproduction of the red pieces of qualified, could no longer be repaired, which is commonly referred to as die failure. Die life by various forms of limitations expired, common are: wear failure, failure deformation, fracture failure and failure, such as bite wounds. Stamping processes, as well as due to different working conditions of the different effects of stamping die failure are many factors, but the same factors may also bring some form of failure. In this paper, an analysis of its influencing factors, possible solutions to the problem in order to achieve the purpose of die life.
1 Mold Design
Mold design, including structural design and parts design. The structure of mold not only affects the quality of parts produced to determine the productivity of enterprises and processing methods, but also to improve the life of mold also has a key role. Therefore, before designers to make full preparations to meet the production tooling to optimize the structure at the same time.
1.1 Parts of Product Design
Reasonable product design will help improve the life of mold. If the product has a cusp, or fillet radius is too small, the design of the edge will die due to stress concentration and cracking. Without prejudice to the structure and function of products, we can change the design of some of its unreasonable.
1.2 Die Structure Design
Reasonable structure can improve the die life. For example, in Die, the direction to improve the convex and concave stamping die in the course of the relative stability, thus ensuring the mold space at a reasonable framework of blanking blanking. And the reasonableness of blanking clearance and stability to improve die life is an important measure. Accurate reduced-oriented relationship between the relative movement of the wear and tear of parts and components to avoid the convex, concave die as a result of unreasonable gap a "bite injuries" and other forms of failure. Particularly in the Fine Blanking Die, the high-precision mold-oriented institutions is to ensure that the structural design of an important guarantee for success. Therefore in order to improve the life of mold, the form must be the right choice and guide precision-oriented. The choice of orientation should be higher than the accuracy of convex and concave mold with precision. For more blanking punch, punch in a number of large difference in diameter, there is a difference and close the case that if a small and a long punch, then easily lead to instability or break. We can punch arranged in Figure 1 (a) ladder-style in order to increase its stiffness. Punching holes for the need to increase the punch guide in order to enhance the strength of punch, which is to ensure the normal work of stamping dies to the premise. Which can increase many-oriented approach, to be used in Figure 1 (b) shown in the front and the entire process-oriented and other-oriented.
Figure 1 (a) ladder layout punch 1 (b) punch-oriented
Accurate calculation of the process can also increase mold life. Such as discharge power and the calculation of stroke. If we are not allowed to easily spring fatigue fracture or failure. Die on a high degree of calculation, as well as the choice of press and reasonable manner and location-oriented institutions can effectively improve the die life. Modulus of continuity for the design and layout of the ride side of the calculation of size is also crucial.
1.3 Die gap
Stamping dies when space is the convex, concave die size difference between the horizontal edge. Gap on the impact of a large die life is a stamping process and die design of an extremely important issue. Convex, concave die gap size of a direct impact on product quality and mold the life space is too large or too small will cause the edge passivation or wear and tear (as shown in Figure 2). Die materials drop to die later, punch to punch prevail, and these two dimensions has been the impact of space. The experimental results show that the thickness of the gap below 2 percent, prone punch damage, space for more than 6%, there had been errors in parts size. Gap in the thickness of 4% ~ 5%, the effect of blanking good stability. Die gap, therefore the correct choice is to ensure that an important way to die life. At present, the choice of space data in addition to investigations, the most by the actual experience.
(a) gap is too small (b) a reasonable gap (c) gap is too large
Figure 2 gap on the impact of stampings
2 Die Manufacturing
Mold manufacturing process design is reasonable, to ensure that mold is an important way of life. Most of mold manufacturing parts of the process can be carried out in accordance with the normal, but there are special requirements for spare parts or spare parts for local processing, will need to have some special methods.
2.1 Mechanical Rough
Material machining accuracy of the assembly of the mold affects accuracy, it will directly affect the mold of parallelism, perpendicularity and coaxiality. In addition, the marks left rough, worn, are prone to stress concentration sites, but also occurred in the early fatigue cracks and the local.
2.2 Heat Treatment
Heat Treatment in the manufacture of stamping die plays a very important role, in spite of different types and different structure of mold, the use of different steel products, or using different machining and processing of shape, but they need to use heat treatment process to obtain a higher hardness and wear resistance, as well as other mechanical properties required. In general, the die service life and quality of products produced to a large extent depends on the quality of heat treatment processing. Thus, in die manufacturing, and continuously improve the skill level of heat treatment, a reasonable template to improve the performance of internal organization and working methods, it is particularly important. Heat treatment time and temperature is an important factor, because of the time in different temperatures, heat treatment may constitute a different form, the main annealing, normalizing, quenching and tempering, and carburizing, nitriding, carbonitriding, etc.. For example, in the blanking die, because people punch wedge material is the work of more serious wear and tear parts, so the hardness should be greater in general for the HRC 60 ~ 63, die for the HRC 57 ~ 60, this kind of hardness than the two , or die punch hardness is higher than the longer die life.
3 Die Assembly and Debugging
Assembly is the key to mold production process. A direct impact on the quality of the die assembly of the quality of parts, dies and the life of the state of the technology. Die assembly includes two aspects:
(1) good parts of each machining process in accordance with requirements of drawings assembled into a general assembly and assembly;
(2) in the assembly process as part of the processing work. Die in the assembly as an example, the technical requirements is to ensure consistency blanking gap and ensure the accuracy of direction-oriented institutions, as well as the movement to ensure that all relevant pieces of die design in accordance with strict technical parameters. This is a debugging tool to ensure a successful and smooth conduct of the production protection, but also to ensure that an important factor in mold life. In recent years, with the development of the production, users are vulnerable to damage parts of the swap request, so that users die at the scene of the rapid replacement of damaged parts. Die before the test mode, it should also be designed in strict accordance with the technical parameters of the model to select press. It is closely related to the length of die life. Press the stiffness, precision, crucial parameters such as tonnage. Press one of the stiffness of stiffness by the bed, transmission stiffness and rigidity of three parts-oriented, if less stiffness, load and unloading end, the die gap, great changes will happen, it will affect the accuracy of stamping parts and mold life. Die after assembly, must be red and adjust the test can be used for production. In order to protect the mold, the first time in debugging, it is necessary to pay attention to the use of paper or aluminum, as well as cold-rolled plate red test. To ensure that edge punch die edge into the depth of the scope of a reasonable (usually for a material thickness). Stamping die so red when the level of stress and wear and tear will be minimal, and fully protect the convex and concave mold, increased die life. The purpose of debugging and the task is: to die out not only qualified stampings, security and stability but also put into production use. Should be based on examination of stamping defects, analysis of its causes and try to solve them. Some bending, deep drawing and flanging, etc. so that the deformation of sheet metal dies, stamping parts, when the shape of complex or high accuracy, it is difficult to accurately calculate the deformation of the former size and shape of the rough. For this type of stamping parts, although the relevant references are rough calculation methods and formulas, but the impact of plastic deformation as a result of many factors, calculated from the size and needs of different size. In the actual production in order to obtain more accurate size, often determined through experiments. Red in the test set to adjust the size of blank.
4 Conclusion
Stamping die life impact of a number of factors, from the above analysis we can see from the mold design to the use of the entire process can improve the die life. Practice has proved that the rational design of die structure and the shape of the die using the appropriate manufacturing processes, heat treatment process, so that die in the normal conditions, can increase the mold life.
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中文翻譯：
影響沖壓模具壽命的因素分析
任海東，于玲
摘要：沖壓成形是一種應(yīng)用廣泛的材料加工方法，沖壓模具是實(shí)現(xiàn)零件加工的重要工藝裝備，它的使用壽命直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。對(duì)模具壽命的影響因素加以分析，找出解決問(wèn)題的方法，從而達(dá)到提高模具壽命的目的。
關(guān)鍵詞：沖壓模具：壽命；影響因素
沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要的零件的一種壓力加工方法。它在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在家用電器、汽車(chē)、航空以及儀器儀表等工程領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。而沖模就是實(shí)現(xiàn)這一零件加工的重要工藝裝備。由于模具的生產(chǎn)加工周期長(zhǎng)，使用的材料費(fèi)用高，制造成本在產(chǎn)品生產(chǎn)成本中占有相當(dāng)大的比例，因此，提高沖壓模具的壽命是非常重要的。模具經(jīng)過(guò)使用，由于種種原因不能再生產(chǎn)出合格的沖件，也不能再修復(fù)，這種情況一般稱(chēng)為模具失效。模具壽命受各種失效形式的限制，常見(jiàn)的有：磨損失效、變形失效、斷裂失效及啃傷失效等。由于沖壓工序不同以及工作條件的不同，影響沖壓模具失效的因素很多，而同一種因素也可能帶來(lái)幾種失效形式。本文對(duì)其影響因素進(jìn)行分析，找出解決問(wèn)題的方法，從而達(dá)到提高模具壽命的目的。
1 模具設(shè)計(jì)
模具設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)。模具的結(jié)構(gòu)不僅能影響到所生產(chǎn)零件的質(zhì)量，決定企業(yè)的生產(chǎn)效率和加工方式，而且對(duì)提高模具的使用壽命也具有關(guān)鍵的作用。因此設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之前，要做好充分的準(zhǔn)備工作，在滿(mǎn)足生產(chǎn)的同時(shí)盡可能優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。
1．1 零件產(chǎn)品設(shè)計(jì)
合理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)有利于提高模具的壽命。如果產(chǎn)品具有尖角，或圓角半徑太小，所設(shè)計(jì)的凹模刃口就會(huì)因應(yīng)力集中而開(kāi)裂。在不影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能的前提下，我們可以改變其一些不合理的設(shè)計(jì)。
1．2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
合理的結(jié)構(gòu)可以提高模具的壽命。例如在沖裁模中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)提高了凸、凹模在沖壓過(guò)程中的相對(duì)穩(wěn)定性，從而保證模具在合理的沖裁間隙范圍內(nèi)進(jìn)行沖裁。而沖裁間隙的合理性及穩(wěn)定性正是提高模具壽命的重要措施。精確的導(dǎo)向減少了有相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的零部件的磨損，避免了凸、凹模由于間隙不合理出現(xiàn)“啃傷”等失效形式。尤其在精密沖裁模中，高精度的
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是確保模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成功的重要保障。因而為了提高模具的壽命，必須正確選擇導(dǎo)向形式和導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度的選擇應(yīng)高于凸、凹模的配合精度。對(duì)于多凸模沖裁，在幾個(gè)凸模直徑相差較大，相距又很近的情況下，如果小凸模細(xì)小而又較長(zhǎng)，則容易造成失穩(wěn)或折斷。我們可以把凸模布置成如圖1(a)階梯式的，以增加其剛度。對(duì)于小孔沖裁，必須增加對(duì)凸模的導(dǎo)向，以提高凸模的強(qiáng)度，這是保證沖壓模具能正常工作的前提。其中能增加導(dǎo)向的方法很多，可采用如圖1(b)所示的前端導(dǎo)向和全程導(dǎo)向等。
準(zhǔn)確的工藝計(jì)算也可以提高模具的壽命。如卸料力及行程的計(jì)算。若計(jì)算不準(zhǔn)，容易造成彈簧的疲勞斷裂或失效。對(duì)合模高度的計(jì)算以及壓力機(jī)的選擇，合理的定位方式及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等，都可以有效地提高模具的使用壽命。對(duì)于連續(xù)模排樣的設(shè)計(jì)和搭邊尺寸的計(jì)算也至關(guān)重要。
1．3 模具間隙
模具間隙是指沖壓時(shí)凸、凹模刃口橫向尺寸之差。間隙對(duì)模具壽命的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的問(wèn)題。凸、凹模間隙的大小直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和模具的使用壽命，間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使刃口鈍化或磨損(如圖2所示)。沖裁模中落料一般以凹模為準(zhǔn)，沖孔以凸模為準(zhǔn)，而這兩個(gè)尺寸又受到間隙的影響。實(shí)驗(yàn)表明，間隙在板厚的2％以下時(shí)，凸模容易發(fā)生損壞，間隙在6％以上時(shí)，制件尺寸出現(xiàn)誤差。間隙在板厚4％ ～5％時(shí)，沖裁穩(wěn)定效果好。因此正確選擇模具間隙，是保證模具壽命的重要途徑。目前，間隙的選擇除了查資料以外，大部分靠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)獲得。
2 模具制造
模具制造工藝設(shè)計(jì)的合理性，也是保證模具壽命的重要途徑。大部分模具零件的制造可以按正常的工藝進(jìn)行，但對(duì)有特別要求的零件或零件局部加工，就需要有一定特殊的方法。
2．1 機(jī)械粗加工
材料的加工精度對(duì)模具的裝配精度有很大的影響，將直接影響模具的平行度、垂直度和同軸度。另外，粗加工留下的刀痕、磨痕，都是容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，也是早期產(chǎn)生裂紋和發(fā)生疲勞的地方。
2．2 熱處理
熱處理在沖壓模具的制造中起著很重要的作用，盡管不同類(lèi)型及不同的結(jié)構(gòu)模具，使用不同的鋼材，或采用不同的機(jī)械加工及加工成形，但都需要用熱處理的加工方法，使其獲得較高的硬度和耐磨性，以及其他所要求的力學(xué)性能。一般來(lái)說(shuō)，沖模的使用壽命及生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量，在很大程度上取決于熱處理加工質(zhì)量．因此，在沖模制造中，不斷提高熱處理的技術(shù)水平，合理的改進(jìn)模板內(nèi)部組織和性能的工作方法，就顯得格外的重要。時(shí)間和溫度是熱處理的重要因素，由于時(shí)間溫度的不同，可構(gòu)成不同的熱處理形式，其主要有退火、正火、淬火、回火和滲碳、滲氮、碳氮共滲等。比如在沖裁模中，由于凸模楔人材料，是磨損比較嚴(yán)重的工作零件，所以其硬度應(yīng)大些，一般為HRC 60～63，凹模為HRC 57～60，這樣比兩者硬度樣，或凹模硬度高于凸模的模具壽命更長(zhǎng)一些。
3 模具裝配及調(diào)試
裝配是模具生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序。沖模裝配質(zhì)量直接影響制件的質(zhì)量、沖模的技術(shù)狀態(tài)和使用壽命。沖模的裝配工作包括兩方面的內(nèi)容：
(1)將每個(gè)加工好的零件按圖紙工藝要求裝配成組合件及總體裝配；
(2)在裝配過(guò)程中進(jìn)行的一部分加工工作。以沖裁模的裝配為例，其技術(shù)要求是保證沖裁間隙一致性，保證導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向精度，以及保證各相關(guān)運(yùn)動(dòng)件能夠按照模具設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)嚴(yán)格進(jìn)行。這是保證模具調(diào)試成功及生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行的保障，也是確保模具壽命的重要因素。近年來(lái)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)易損壞零件提出了互換要求，以便用戶(hù)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)模具損壞零件的迅速更換。模具在試模前，還應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)來(lái)選擇壓力機(jī)的型號(hào)。它關(guān)系到模具使用壽命的長(zhǎng)短。壓力機(jī)的剛度、精度、噸位等參數(shù)至關(guān)重要。其中壓力機(jī)的剛度是由床身剛度、傳動(dòng)剛度和導(dǎo)向剛度三部分組成，如果剛度較差，負(fù)載終了和卸載時(shí)，模具間隙會(huì)發(fā)生很大變化，將會(huì)影響到?jīng)_壓件的精度和模具壽命。模具裝配完后，必須經(jīng)過(guò)試沖和調(diào)整，才能進(jìn)行生產(chǎn)使用。為了保護(hù)模具，在第一次調(diào)試時(shí)，要注意利用紙片或鋁片以及冷軋板進(jìn)行試沖。保證凸模刃口進(jìn)入到凹模刃口的深度在合理的范圍內(nèi)(一般為一個(gè)料厚)。這樣模具沖壓時(shí)的沖壓力及磨損程度會(huì)最小，充分保護(hù)了凸、凹模，提高了模具壽命。調(diào)試的目的和任務(wù)是：使沖模不僅能沖出合格的沖壓件，而且能安全穩(wěn)定的投入生產(chǎn)使用。應(yīng)根據(jù)試沖件中出現(xiàn)的缺陷，分析其產(chǎn)生的原因，設(shè)法加以解決。有些彎曲、拉深及翻邊等使板料變形的沖模，當(dāng)沖壓件的形狀復(fù)雜或精度較高時(shí)，很難精確計(jì)算出變形前的毛坯尺寸和形狀。對(duì)于這一類(lèi)沖壓件，雖然相關(guān)參考資料都有計(jì)算毛坯的方法和公式，但由于影響塑性變形的因素非常多，計(jì)算出來(lái)的尺寸和實(shí)際的需要尺寸是有差別的。在實(shí)際的生產(chǎn)中為了得到較準(zhǔn)確的尺寸，往往通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定．即在試沖調(diào)整中確定毛坯的尺寸。
4 結(jié)論
影響沖壓模具壽命的因素很多，從以上分析可以看出從模具設(shè)計(jì)到使用的全過(guò)程中，均能提高模具壽命。實(shí)踐證明，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)及形狀，采用恰當(dāng)?shù)臎_模制造工藝、熱處理工藝，使模具在正常的條件下工作，均能提高模具的壽命。
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