鐵心片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計【鐵芯片沖壓模具設(shè)計】【E型墊片】【山型墊片】【變壓器鐵芯片】

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家用電器等方面占比重更大。沖壓加工的應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件儀表 指針到重型的汽車覆蓋件和大梁高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮機(jī)身等均 需沖壓加工。 模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是壓力加工或其他成形工藝中，使材料（金屬或非金屬） 變形成產(chǎn)品（成品或半成品）的重要工藝設(shè)備,它以其特定的形狀通過一定的方式使 材料成形， 具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被 廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。它在工業(yè) 生產(chǎn)中具有重要的作用，主要可從以下幾個方面看出： 模具是制品成形的一種重要工藝設(shè)備，應(yīng)用廣泛。沖壓件、擠壓和拉拔件都 是使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的。 少無切削是機(jī)械制造發(fā)展的一個方向，而模具是利用壓力加工實現(xiàn)少無切削 工藝的關(guān)鍵。模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和低成本等特點(diǎn)，因此應(yīng)用及其廣 泛。 模具質(zhì)量影響到壓力加工水平的高低，是產(chǎn)品的精度、余量、生產(chǎn)率的決定 性因素。 模具的制造水平還是影響成形工藝所采用的自動化等先進(jìn)設(shè)備能否發(fā)揮優(yōu)越 性的重要因素。往往由于模具質(zhì)量差、使用壽命短、報廢快、更換時間長而造成停 產(chǎn)或設(shè)備利用率不高，影響了生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)率。 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量及款式都有越來越 高的要求。為了滿足人類的需要，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視模具技術(shù)的開 發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，并取得了 顯著的經(jīng)濟(jì)效益。美國是世界上超級經(jīng)濟(jì)大國，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國家。現(xiàn) 在大家都認(rèn)識到，研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的 意義。模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)能促 進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各個 國家的高度重視和贊助。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會的原動力” ，在德國則 1 冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王” ，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金” 。因此可以斷言， 隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，模具技術(shù)也 會不斷發(fā)展，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用 9。 本課題通過對變壓器鐵芯沖壓工藝及模具設(shè)計的研究，可與現(xiàn)今社會汽車產(chǎn)業(yè) 沖壓件模具發(fā)展相關(guān)聯(lián)。有效的優(yōu)化模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計過程，從而加深對模具設(shè)計 的實際應(yīng)用能力。 2 沖裁模工藝及模具設(shè)計 2.1 沖裁件的工藝性分析 如圖 2-1 所示工件為變壓器鐵芯，材料為 D42， b=235MPa。料厚為 t=0.3mm， 生產(chǎn)性質(zhì)屬中批量生產(chǎn)，要求表面無劃痕。 圖 2-1 變壓器鐵芯 零件的經(jīng)濟(jì)性分析 該零件是一個簡單的固定件。通過孔 4mm 的孔起到固 定的作用。零件不承受任何外力，對強(qiáng)度剛度要求不高。零件尺寸公差無特殊要 求，按 IT11 級選取，利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。由于該件形狀規(guī)則對稱， 中批量生產(chǎn)，所以適合沖裁加工。 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性，見表 2-1 所示內(nèi)容： 表 2-1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 工藝性質(zhì) 沖壓件工藝項目 工藝性允許值 工藝性評價 落料外形1 形狀 沖孔圓孔 4mm 符合工藝性 2 2.2 確定工藝方案 從零件的結(jié)構(gòu)形狀可知，零件所需的沖壓基本工序為：落料，沖孔。根據(jù)零件 特點(diǎn)和工藝要求，可能有的沖壓工藝方案如下： 方案一：沖 4mm 孔，然后落料外形尺寸。 方案二：先落料外形尺寸，后沖 4mm 孔。 方案三：合并工序，采用復(fù)合膜。 方案性能比較見表 2-2 內(nèi)容所示，考慮零件精度不高，定位準(zhǔn)確。從經(jīng)濟(jì)性的角度 故選擇方案三。 表 2-2 沖壓工藝方案比較 項目 方案一 方案二 方案三 模具結(jié)構(gòu) 簡單 簡單 復(fù)雜 模具壽命 模具壽命長 模具壽命長 模具壽命短 沖件質(zhì)量 形狀尺寸精度較差 形狀尺寸精度較差 形狀尺寸精度高 模具數(shù)量 2 套 2 套 1 套 生產(chǎn)效率 低 低 高 2.3 沖裁件的排樣和搭邊 2.3.1 計算零件展開尺寸 如圖 2-2 所示，坯料展開尺寸分段計算可得： 通過 CAD 軟件進(jìn)行計算，坯料總尺寸 L 切斷 =359mm L 沖孔 =2r=25.14mm L 總 =359+25.14=384.14mm 2.3.2 排樣 為了節(jié)約金屬和減少廢料，考慮到坯料形狀為矩形，采用單排最適宜。具體排 布如圖 2-3 所示。 3 圖 2-3 排樣圖 2.3.3 搭邊 為了補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證材料有一定剛度，便于送料。 取搭邊沿邊 a= 2.0，工件間 a 1=2.0，查表 1得搭邊 a1 和 a 的數(shù)值（低碳鋼） 。 表 2-3 搭邊 a1 和 a 的數(shù)值（低碳鋼） 圓件及圓角 r2t 矩形件 邊長 l50 矩形件 邊長 l50 或圓角 r2t 材料厚度 t 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 1.6 2.0 1.2 1.5 1.8 2.5 2.0 2.0 2.3.4 條料寬度和導(dǎo)尺間距離的計算 在設(shè)計中采用無側(cè)壓裝置的模具，條料送進(jìn)時可能因條料的擺動而使搭邊不能 保證。為了保證側(cè)搭邊，條料寬度應(yīng)增加一個可能的擺動量。如圖 2-4 所示，條料 寬度 B 按下式計算，其中 Z0=0.5，=0.5，查表 4得剪切條料寬度公差與導(dǎo)料板之間 的間隙如表 4 和表 5 所示： B=（L+2a+Z 0） 0- （2.1） =（67+22+0.5） 0-0.5 =71.50-0.5 導(dǎo)尺間距離 A 按下式計算，即： A=B+ Z0 （2.2） 4 =71.50-0.5+0.5 =720-0.5 式中： B 條料寬度（mm） ； L沖裁件垂直于送料方向的尺寸（mm） ； a搭邊（ mm） ； 條料寬度公差（ mm） ； Z0條料與導(dǎo)尺間的間隙（mm） 。 表 2-4 剪切材料寬度公差 材料厚度 t條料寬度 B 1 2 50 0.5 表示 2-5 條料與導(dǎo)料板之間的間隙 無側(cè)壓裝置條料厚度 t 100 1 5 0.5 圖 2-4 條料寬度的確定 2.4 沖裁工藝力 2.4.1 凸凹模間隙值的確定 凸、凹模間隙時沖裁過程最重要的工藝參數(shù)，它對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖 裁力和卸料力等都有很大的影響。因此，設(shè)計模具時，一定要選擇一個合理的間隙， 使沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，模具壽命長，所需沖裁力小。通過查表選取 5 法，選擇 Zmin=0.2mm，Z max=0.24mm。（查 4表得沖裁模刃口雙面間隙 Z（機(jī)電行業(yè) 用）。 表 2-6 沖裁模刃口雙面間隙 Z（機(jī)電行業(yè)用） T8、45、1Cr18N i9Ti Q215、D42、35 CrMo 08F、10、15 、H 62、T1、T2 、T3 L2、L3、L3 、 L 4 材料厚 度 t Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 2.0 0.28 0.32 0.20 0.24 0.13 0.18 0.08 0.12 2.4.2 凸凹模刃口尺寸的確定 凸凹模刃口尺寸的計算原則： 設(shè)計基準(zhǔn)：落料以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；沖孔以凸模為基準(zhǔn)， 間隙取在凹模上。 設(shè)計時間隙一律采用最小合理間隙值 Zmin。 刃口尺寸的制造偏差方向：單向注入實體內(nèi)部。即磨損后，凸凹模刃口尺 寸變大取+；磨損后凸凹模刃口尺寸變小的取-。 刃口尺寸制造偏差的大?。汉唵涡螤?，按 IT6IT7 取值；復(fù)雜形狀，取 0.25；磨損后尺寸無變化，取 0.125。 加工方法：簡單形狀，分別加工；復(fù)雜形狀，配合加工。 （1）沖孔凸、凹模 dt=(dmin+x1)0t （2.3） da=(dmin+x1+ Zmin) a0 （2.4） 凹模型孔中心距 La=（L min+0.752）0.125 2（mm） （2.5） 以上各式中： d t 沖孔凸模刃口尺寸； da 沖孔凹模刃口尺寸； dmin 沖孔件孔的最小極限尺寸（mm） ； x系數(shù)，查表 x=0.75； 1工件孔徑公差（ mm） ； 1=0.11mm t凸模刃口尺寸制造偏差（mm） ，查表 t=0.02mm 6 a凹模刃口尺寸制造偏差（mm） ，查表 a=0.02mm Zmin 凸、凹模最小初始雙面間隙（mm） ，查表 Zmin =0.2mm Lmin 工件孔件最小極限偏差（mm） ，L min =0.24mm 2工件兩孔中心距公差（mm） ， 2 =0.11mm 所以 d t=(dmin+x1)0t=(4+0.750.11)0-0.02 =4.0825 0-0.02（mm） da=(dmin+x1+ Zmin) a0=(4+0.750.11+0.20) 0.020 =4.28250.020（mm） 校核 因為| t | + |a|=0.04 Zmax -Zmin =0.04（Z max 是凸、凹模最大許用雙面間隙，查表 Zmax =0.24） 滿足| t | + |a|Zmax -Zmin=0.24-0.2=0.04 所以沖孔凸、凹模刃口尺寸 dt=4.0825 0-0.02 da=4.28250.020 設(shè)計合理。 （2）落料凸、凹模 因為其形狀復(fù)雜，所以其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工 好凹模作為基準(zhǔn)件，然后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實際尺寸，配作凸模，使它們保持一定的 間隙。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸及公差，另一件只標(biāo)注標(biāo)稱尺寸，并注明 “尺寸按凹模配作，保證雙面間隙” 。這樣可放大基準(zhǔn)件的制造公差。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、凹模的間隙。 由于復(fù)雜形狀工件各部分性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化的趨勢不同， 所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計算得方法也不相同。 落料：零件應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，然后配作凸模。 先做凹模，凹模磨損后（圖 2-5 中雙點(diǎn)畫線位置） ，刃口尺寸變化有增大、減小、 不變?nèi)N情況。因此凹模刃口尺寸應(yīng)按不同情況分別計算。 凹模磨損后尺寸變大（圖中 A 類） 。計算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為 A0- 再按落料凹模公式進(jìn)行計算 Ad=(Amax-x) +0d （2.6） 凹模磨損后尺寸變?。▓D中 B 類） 。計算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為 B+0 7 ,再按沖孔凸模公式進(jìn)行計算 Bd=(Bmin+x) 0-d （2.7） 凹模磨損后尺寸不變（圖中 C 類）。計算這類尺寸，則按下述三種情況計 算 制件尺寸為 C+0 Cd=(Cmin+0.5) 0.5d （2.8） 制件尺寸為 C0- Cd=(Cmin-0.5) 0.5d （2.9） 制件尺寸為 C Cd=Cmin 0.5d （2.10） 式中： A d Bd Cd凹模刃口尺寸（ mm）； A、B、C 工件標(biāo)稱尺寸（ mm）； 工件公差（mm ）； d-凹模制造公差， d=/4； 工件偏差，對稱偏差時， =/2 。 根據(jù)零件形狀，凹模磨損后其尺寸變化有三種情況： （1）凹模磨損后，尺寸 A1 A 2 A 3 A 4 A 5 由查表 4得：X 1 =X2 =1 由公式（2.8）得： A1d=(67-0.11) +00.250.11 =67.89 +00.02mm A2d=(45.5-0.11) +00.250.11 =45.39 +00.02mm (2)凹模磨損后，尺寸 B 變小。 由表 4查得：X 1 =X2 =X3=1 由公式（2.9）得： B1d=(12+0.11) 0-0.250.11 =12.11 0-0.02mm B2d=(19+0.11) 0-0.250.11 =19.11 0-0.02mm 由表 4查得 Zmin=0.2mm，Z max=0.24mm。 8 該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)尺寸配置，保證雙面間隙值 Zmin Zmax=0.20 0.24mm。 2.4.3 沖裁力的計算 一般情況下，材料的 b=1.3， b=235MPa，為計算方便，可用下列計算沖裁 力 F（N） F= Ltb (2.11) =384.140.3235=27081.87N 式中 L沖裁件周邊長度（mm） ； t材料厚度（mm） ； b材料的抗拉強(qiáng)度（MPa ） 。 2.4.4 卸料力推件力和頂件力計算 在設(shè)計過程中，采用彈性卸料裝置和下出料方式，凹模刃口直臂高度 h=6mm。 卸料力：由表 4查得 K 卸 =0.04 F 卸 =K 卸 F (2.12) =0.0427081.87 =1083.27（N） 頂件力：由表 2-2 查的 F 頂 =0.06 n=ht (2.13) F 頂 =K 頂 F (2.14) =0.0627081.87=1624.91（N） 沖壓力 F 總 =F+F 卸 +F 頂 (2.15) =27081.871083.27+1624.91 =29790(N) 式中： F 沖裁力（N） ； K 卸 卸料力系數(shù)，見表 4； K 頂 推件力系數(shù)，見表 4； n同時卡在凹模中的工件（或廢料）數(shù)目，n=ht,h 為凹模腔口高度， mm，t 為材料厚度，mm； 9 F 卸 卸料力（N） ； F 頂 推件力（N） 。 表 2-7 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 料厚（mm） F 卸 F 推 F 頂 鋼 0.5 2.5 0.04 0.05 0.55 0.06 注：卸料力系數(shù) F 卸 在沖多孔，大搭邊和輪廓復(fù)雜時取上限值。 2.4.5 模具壓力中心的確定 沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn) 地工作，減少導(dǎo)向件的磨損，提高模具及壓力機(jī)壽命。因該變壓器鐵芯形狀對稱， 則壓力中心位于其對稱中心線的交點(diǎn)。 2.4.6 初步選定沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、 尺寸及精度要求等因素來確定的。參照（參照表 1常見沖壓設(shè)備與應(yīng)用） ，初步選擇 開式壓力機(jī)： 表 2-8 常見沖壓設(shè)備的類型與應(yīng)用 類型 特點(diǎn) 應(yīng)用 開式壓力機(jī) 價格便宜，具有三面敞 開的操作空間，操作方 面，容易安裝機(jī)械化上 料，取件裝置。 在中小型的沖裁件，彎 曲件貨淺拉伸件的沖壓 成產(chǎn)中，主要選用開式 壓力機(jī) 確定沖壓設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，通常選用沖壓設(shè)備注意以下因素： 沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序，是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保 的要求。 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要 沖壓設(shè)備的裝模高度，工作臺面尺寸，行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具。 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)時候滿足生產(chǎn)率的要求等. 通過以上計算分析，F(xiàn) 總 =29790N，綜合考慮之后選擇 250KN 的開式壓力機(jī)， 相關(guān)數(shù)據(jù)（參照表 1開式可傾工作臺壓力機(jī)的主要參數(shù)）如下： 表 2-9 開式可傾工作臺壓力機(jī)的主要參數(shù) 10 tf 25標(biāo)稱壓力 KN 250 標(biāo)稱壓力時，滑塊離下死點(diǎn)距離mm 6 滑塊行程mm 80 行程次數(shù)次。Min -1 100 固定臺和可傾式mm 250 活動 臺 最低mm 360 最大封閉高度 位置 最高mm 180 封閉高度調(diào)節(jié)量mm 70 滑塊中心到床身的距離mm 190 左右mm 560工作臺尺寸 前后mm 360 立柱間距離mm 260 活動臺壓力機(jī)滑塊中心到床身緊固工作臺平 面距離mm 180 模柄孔尺寸（直徑深度）mm 5070 2.4.7 模具閉合高度 沖模設(shè)計時，必須使沖模的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)（圖 2-6） 。通 常滿足下列關(guān)系式: （H max-5) H（H min+10） (2.16) 式中： H max壓力機(jī)的最大閉合高度（mm） ； Hmin壓力機(jī)的最小閉合高度（mm ） ； H沖模的閉合高度（mm） 。 11 圖 2-6 沖模閉合高度 在沖模結(jié)構(gòu)中，計算沖模的閉合高度時，對于沖裁類沖模，不需考慮沖裁料厚 （與料厚無關(guān)） ，但要考慮刃口進(jìn)入量 ， 凸模刃口進(jìn)入凹模刃口的深度（ mm） ； 對于普通沖裁模取 =1（圖 2-7）： H=h1+ h2+ h3+ h4- (2.17) =40+45+10+20+35+10+45-1 =204mm 式中： H沖模的閉合高度（mm） ； h1上模板的厚度（mm） ； h2下模板的厚度（mm） ； h3凸凹模的厚度（mm） ； h4凸模的長度（mm） 。 凸模刃口進(jìn)入凹模刃口的深度（ mm） ；對于普通沖裁模取 =1，對 于精密沖裁模取 =0。 12 圖 2-7 沖模的閉合高度 2.5 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.5.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）沖孔凸模的機(jī)構(gòu)設(shè)計 在設(shè)計時，凸模采用國家標(biāo)準(zhǔn)的圓形凸模型式，如 圖 2-8 所示，這種型式的凸模剛性較好，可用于直徑 d1.1mm 的凸模，根據(jù)國家標(biāo) 準(zhǔn)（GB2863.12-81）規(guī)定，這里凸模材料采用 Cr12MoV。刃口部分熱處理硬度前 兩種材料為 58 60HRC,尾部回火 4050HRC。凸模尺寸如下表 2-10 所。： 表 2-10 凸模相關(guān)尺寸 D(m6)d 基本尺寸 極限偏差 L 20 26 +0.012 0 56 凸模的固定方法，這里采用臺階式凸模，將凸模壓入固定板內(nèi)，采用 H7m6 配合。 凸模的長度應(yīng)根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定。應(yīng)留有修磨余量，并且模具在閉合狀 態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應(yīng)留有避免壓手的安全距離。在此設(shè)計中，盡量選用 國家標(biāo)準(zhǔn)。 凸模一般不進(jìn)行強(qiáng)度校驗，但對于特別細(xì)長的凸?；蛲鼓嗝娉叽缧《辶虾?13 度大時，則進(jìn)行強(qiáng)度校驗。因此所選凸模不必進(jìn)行強(qiáng)度校驗。 圖 2-8 圓形凸模 （2）落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種，根據(jù)模具形狀， 這里選擇矩形。如圖 2-9 所示，因采用公式計算和查表的方法都不準(zhǔn)，誤差較大， 經(jīng)常用經(jīng)驗公式法確定。根據(jù)被沖材料的厚度和沖件的最大外形尺寸確定，這里系 數(shù) K 根據(jù)表 2-243查得 K=0.42： 凹模厚度： H=Kb (2.18) =0.4211045mm 凹模壁厚： C=（1.52）H (2.19) =60mm 凹模長度和寬度 L、B： L=190mm，B=137mm 式中： b沖裁件的最大外形尺寸； K系數(shù)，根據(jù)板料厚度的影響，可參照表 3。 表 2-11 系數(shù) K 值 料厚 tmmbmm 2 50 0.42 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB2863.481 及 GB2863.581） ，凹模采用材料 Cr12，熱處理 硬度為 5862HRC。 注意：凹模高度的要求： a. 凹模最小高度為 7.5mm； 14 b. 凹模表面積在 3200mm以上時，H 最小值為 10.5mm； c. 凹模高度還應(yīng)加上刃口重磨量； d. 凹模刃口周長超過 50mm 且材料為合金工具鋼時，凹模高度應(yīng)乘以表 1中的修正 系數(shù)，如為碳素工具鋼，凹模高度應(yīng)再增加 30%。則 H 總 =1.25H=25mm。 根據(jù)凹模刃口輪廓不同，凹模壁厚 C 與凹模高度 H 的關(guān)系也可按下式確定： 輪廓線具有復(fù)雜形狀或尖角時 C2H。 凹模上螺釘孔道凹模外緣的距離一般?。?.72.0）d，最小允許尺寸見表 1。 螺釘?shù)桨寄？?、螺釘?shù)戒N釘?shù)木嚯x一般取 b2d,當(dāng)凹?？诪閳A弧時，其最 小 尺寸見表 1。 凹模上螺釘大小及間距的確定：根據(jù)表 1和表 1確定。 2.5.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸。凸凹模的 最小壁厚受模具結(jié)構(gòu)影響。對于正裝復(fù)合模，由于凸凹模裝于上模，內(nèi)孔不會積存 廢料，脹力小，最小壁厚可小些；對于倒裝復(fù)合模，因孔內(nèi)會積存廢料，所以最小 壁厚要大些。 凸凹模相關(guān)尺寸 凸凹模的最小壁厚值，一般由經(jīng)驗數(shù)據(jù)決定。倒裝復(fù)合模的 最小壁厚：對于黑色金屬和硬材料約為工件料厚的 1.5 倍。因此這里確定該凸凹模 的最小壁厚 a=3mm。同時根據(jù)國標(biāo)（GB2863.5 81） ，選擇凸凹模的材料為 Cr12, 硬度為 5862HRC。取漏料孔 =28mm，刃口直邊高度設(shè)計存三片料，高為 6mm。 凸凹模長度確定 凸凹模長度 Hta Hta=H0-F0+FX-1+（2025） （2.20） =20+15+11-1 =45mm 式中： H0彈簧的自由長度，mm； F0橡膠壓縮量， mm； FX卸料板厚度， mm。 15 2.5.3 定位零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn) 沖模的定位裝置用以保證材料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。設(shè)計中為保 證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件，采用導(dǎo)料板。保證條料進(jìn)距的零件，采用擋料銷。 導(dǎo)料銷 導(dǎo)料板有與卸料板分離和聯(lián)成整體的兩種結(jié)構(gòu)。考慮經(jīng)濟(jì)性，加工難 易程度原則，這里采用聯(lián)成整體的結(jié)構(gòu)。為使條料順利通過，導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等 于條料的最大寬度加上一間隙值（一般大于 0.5mm） 。 L=50.98+253mm 擋料銷 在設(shè)計中，采用固定擋料銷。固定擋料銷分圓形和鉤形兩種。圓形擋 料銷（如圖 2-10 所示）結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會削弱凹模 強(qiáng)度。為防止不對稱的鉤頭轉(zhuǎn)動，需加定向銷，因此增加了制造的工作量。從經(jīng)濟(jì) 性原則考慮，采用圓形固定銷相關(guān)數(shù)據(jù)如查表 6固定擋料銷。 表 2-12 固定擋料銷 d(h11) d1(m6) 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 H L 10 0 -0.075 6 +0.008 +0.002 5 8 圖 2-10 固定擋料銷 2.5.4 卸料與推件零件的設(shè)計 卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動卸料板、彈壓卸料板和廢料切 刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時也起壓料或為凸模導(dǎo)向的作用。 在設(shè)計中，采用彈性卸料板，如圖 2-11 所示，此卸料板常用于復(fù)合沖裁模，其彈力 16 來源為彈簧或橡膠，用后者使模具裝較更方便。設(shè)計時注意以下事項： 卸料力一般取 5%-20%沖裁力。 卸料板應(yīng)有足夠的剛度。 卸料板要求耐磨，材料一般選 45 鋼，淬火，磨削，粗糙度 Ra0.4-0.8m。 卸料板安裝尺寸，計算中要考慮凸模有 46mm 刃磨量。 卸料板課根據(jù)工件形狀制作成圓形或舉行，型孔與凸模的配合為 H7h6 或 H8f7 。 綜合考慮： （1）采用彈性卸料板 彈性卸料板除了在沖裁后卸料外，還可以沖裁前壓住材料， 使沖制的工件平整度好。如果采用固定卸料板會給送料、定位增加難度（視線不好） ， 所以采用彈壓卸料板。卸料板孔和凸模的單邊間隙 Z2=0.1-0.5t （t 為材料厚度， mm）,硬材料的單邊間隙取大值，軟材料取小值。卸料板孔與凸模的單邊間隙值從 表 1中選取。 表 2-13 卸料板孔與凸模的單邊間隙 料厚 tmm 1 單邊間隙 z2 0.15 為了可靠卸料，彈壓卸料板應(yīng)高出凸模 0.2 0.5mm。 （2）卸料板的尺寸 外形 彈壓卸料板的外形與同方向上的固定板的外形一致。 厚度 查表 1得彈性卸料板的厚度 H。 表 2-14 彈性卸料板的厚度 H 卸料板寬度 Bmm 80-125 沖件料厚 tmm h0 0.8 10 在工廠的實際生產(chǎn)中，沖壓單個毛坯時直接采用橡膠緊箍在凸模上進(jìn)行卸料， 這樣可以使模具設(shè)計、加工以及維修簡單化，縮短周期，降低成本。 17 圖 2-11 卸料板 2.5.5 導(dǎo)向零件設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時 間。 導(dǎo)向裝置設(shè)計的注意事項： 導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時應(yīng)保證 導(dǎo)柱上端距上模座上平面留有 1015mm。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)保證導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端 與上模座的上平面均留 23mm 的間隙。 對于對稱件的工件，為避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或位 置應(yīng)有所不同。 當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè) 向力。 導(dǎo)套應(yīng)開排氣孔以排除空氣。 在設(shè)計中，采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加工裝配方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化，但承 受側(cè)壓能力差。導(dǎo)柱導(dǎo)套的間隙值應(yīng)小于沖模中凸模、凹模間隙。滑動導(dǎo)柱的型式 和尺寸見表 6，滑動導(dǎo)套的形式和尺寸見表 6。 2.5.6 緊固零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn) 卸料板螺釘孔深度的確定見圖 2-12 所示。 H= h1+ h2+1-h3-L （2.21） = 50+43+1-10-78 =6mm 并且 H= h+ h4+（35 ） 18 式中： h螺釘頭部高度（mm） ； h1 模板高度（mm） ； h2 凸凹模高度（mm） ； h3 卸料板厚度（mm） ； h4 刃口修磨量（mm） ； L卸料螺釘長度（mm） 。 圖 2-12 卸料板螺釘沉孔深度 2.5.7 橡膠墊的計算 由于橡膠墊允許承受的負(fù)荷較大，而且安裝調(diào)整比較靈活方便，因此，它常用 做沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置的彈性元件。 橡膠墊的選用原則如下： 為保證橡膠墊不過早失去彈性而損壞，其允許的最大壓縮量不得超過自由高 度的 45%，一般取 h 總 =（ 0.350.45）h 自由 。 由工作行程可計算出橡膠墊高度： h 自由 = h 工作 （0.250.35） (2.22) 式中： h 自由 橡膠墊自由狀態(tài)下的高度（mm） ； h 工作 所需工作行程（mm） 。 橡膠墊產(chǎn)生的力 F=Sp (2.23) 19 式中： F壓力（N ） ； S橡膠墊橫截面積（ mm） ； P與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力（ MPa） ，由表 15-63查得。 核算橡膠墊的高度和直徑 0.5hd1.5 (2.24) 式中 d橡膠墊直徑（mm） 。 根據(jù)工件材料厚度為 2mm，沖裁時凸模進(jìn)入凹模深度取 1mm，考慮模具維修時刃磨 留量 2mm，在考慮開啟時卸料高出凸模 1mm，則總的工作形成 h 工作 =6mm，根據(jù)式 (2.22)，橡膠墊的自由高度 h 自由 = h 工作 （0.250.35）=1724mm 。 取 h 自由 =20mm。 模具在組裝時橡皮的預(yù)壓縮量為 h 預(yù) = h 自由 （10%15% ） =23mm。 取 h 預(yù) =2mm 由此可算出模具安裝橡皮的空間高度尺寸為 18mm。 2.5.8 模柄的選用 中小型沖模通過模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。在安裝模具時應(yīng)注意模柄 尺寸與壓力機(jī)模柄孔直徑要一致。這里采用凸緣模柄如圖 2-13 所示，參照表 3模柄 (G2862.1-81)，相關(guān)數(shù)據(jù)如下: 表 2-15 凸緣模柄 d (d11 ) D1 H h 基 本 尺 寸 極限偏 差 35 0.05 80 70 15 20 圖 2-13 凸緣模柄 2.5.9 凸模固定板與墊板 凸模固定板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模 安裝孔外，還要考慮螺釘與銷釘孔的位置。設(shè)計中采用矩形固定板，厚度一般取凹 模厚度的 0.60.8 倍。所以 H 固定板 =（0.60.8）H=1520mm。 凸凹模固定板尺寸，外形為矩形，厚度為 2025mm。 墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位 壓力，保護(hù)模座以免被凸模斷面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，應(yīng)根據(jù)模座承受的大 小進(jìn)行判斷。凸模支承端面對模座的單位壓力（MPa ）為 P=FA （2.25） 式中： F 沖裁力（N） ； A凸模支承端面積（mm 2） 。 如果凸模支承端面的單位壓力 p 大于模座材料的許用應(yīng)力 p (表 2-39)，則需 加經(jīng)淬硬磨平的墊板；反之則不加。墊板厚度一般取 412mm。墊板的常用材料 T7 或 T8 工具鋼，熱處理硬度為 4852HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度 Ra0.320.63。 沖孔凸模與上模板之間（見圖 2-14 所示） 。 由圖 F=0.25D2 （2.28） =0.253.142626 =530.66 21 代入 y=PF (2.30) =62.14（MPa） 結(jié)論：本設(shè)計中上模板采用鋼制材料， y=200MPa，則 y y，應(yīng)加墊板。 圖 2-14 沖孔凸模尺寸 2.5.10 沖模模架的型號與選擇 選擇模架結(jié)構(gòu)時要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn) 方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。 選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時還要注意到模 架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 通常中小型沖模常采用后側(cè)式、對角式或?qū)ΨQ式的導(dǎo)柱型模架。設(shè)計中采用， 后側(cè)式導(dǎo)柱模架（GBT2851.3 90） ，相關(guān)數(shù)據(jù)參照表 6得： 表 2-16 模架相關(guān)數(shù)據(jù) 零件件號，名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號 1 2 3 4 上模座 GBT2855 .7 下模座 GBT2855 .8 導(dǎo)柱 GBT28 61.1 導(dǎo)套 GBT28 61.6 凹模周邊 閉合高度（參 考）H 數(shù)量 L B 最小 最大 1 1 2 2 22 規(guī)格 200 150 170 230 20015040 20015045 28160 289538 選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹 模大 3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 11.5 倍。選擇模架時還要注意到模 架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。這種模架前面和左右不受限制，送料和操作方便。但導(dǎo)柱 安裝在后側(cè)，工作時偏心距會造成導(dǎo)柱，導(dǎo)套單邊磨損，一般用在小型沖模中。 2.5.11 模具零件的材料選用 應(yīng)根據(jù)模具的工作特征、受力情況、沖壓件材料性能、沖壓件精度以及生產(chǎn)批 量等因素，合理選擇模具材料。表 2-17 為沖裁模零件的材料和熱處理如下： 表 2-17 沖模零件材料和熱處理 零件名稱 材料 熱處理 上、下模座（板） 45 調(diào)質(zhì)處理 2832HRC 導(dǎo)柱、導(dǎo)套（滑動） 20 導(dǎo)柱滲碳淬火 6064HRC 模柄 Q235 固定板、卸料板等 45 螺母、墊圈 Q235 銷、螺釘 45、Q235 4348HRC 26 模具結(jié)構(gòu)圖 23 圖 2-15 落料、沖孔復(fù)合模 1-下模座；2-內(nèi)六角螺釘；3-銷釘；4-凸凹模；5-導(dǎo)柱；6-橡膠墊；7-彈性卸料板； 8-凹模；9-銷釘；10-上模座；11-凸模；12-模柄；13-推料桿；14-銷釘；15-螺釘； 16-凸模固定板；17-導(dǎo)套；18-推件桿；19-推件塊；20-凸凹模固定板；21-圓柱頭 卸料螺釘；22-擋料銷 24 參考文獻(xiàn) 1 郝濱海.沖壓模具簡明設(shè)計手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11. 2 周玲.沖模設(shè)計實例詳解M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.1. 3 王新華、陳登.簡明沖模設(shè)計手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.7. 4 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5. 5 黃毅宏.模具制造工藝M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6. 6 王芳.冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.10. 7 胡鳳蘭.互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2005.2. 8 俞漢清、陳金德.金屬塑性成形原理M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.8. 9 彭建聲.冷沖壓技術(shù)回答M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988. i 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. References: [1] Weng its gold. Cold stamping technology [M]. Beijing: Mechanical Industry Press, 2007. [2] Liu, ZHANG Bao-zhong. Stamping die design and manufacture of [M]. Beijing: Higher Education Publishing Agency. 2006. [3]Xiaopei.wang. Stamping Manual [M]. Beijing: Mechanical Industry Press, 2006. 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。對模具壽命的影響因素加以分析，找出解決問題的方法，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、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，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)，這種情況一般稱為模具失效。模具壽命受各種失效形式的限制，常見的有：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幾種失效形式。本文對其影響因素進(jìn)行分析，找出解決問題的方法，從而達(dá)到提高模具壽命的目的。 1 模具設(shè)計 模具設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和零部件設(shè)計。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，而且對提高模具的使用壽命也具有關(guān)鍵的作用。因此設(shè)計者在設(shè)計之前，要做好充分的準(zhǔn)備工作，在滿足生產(chǎn)的同時盡可能優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。 1．1 零件產(chǎn)品設(shè)計 合理的產(chǎn)品設(shè)計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)計的凹模刃口就會因應(yīng)力集中而開裂。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。 1．2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 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、凹模在沖壓過程中的相對穩(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)向減少了有相對運(yùn)動關(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。對于多凸模沖裁，在幾個凸模直徑相差較大，相距又很近的情況下，如果小凸模細(xì)小而又較長，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。對于小孔沖裁，必須增加對凸模的導(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)確的工藝計算也可以提高模具的壽命。如卸料力及行程的計算。若計算不準(zhǔn)，容易造成彈簧的疲勞斷裂或失效。對合模高度的計算以及壓力機(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。對于連續(xù)模排樣的設(shè)計和搭邊尺寸的計算也至關(guān)重要。 1．3 模具間隙 模具間隙是指沖壓時凸、凹模刃口橫向尺寸之差。間隙對模具壽命的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的問題。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，間隙過大或過小都會使刃口鈍化或磨損(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)，而這兩個尺寸又受到間隙的影響。實驗表明，間隙在板厚的2％以下時，凸模容易發(fā)生損壞，間隙在6％以上時，制件尺寸出現(xiàn)誤差。間隙在板厚4％ ～5％時，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，大部分靠實際經(jīng)驗獲得。 2 模具制造 模具制造工藝設(shè)計的合理性，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。一般來說，沖模的使用壽命及生產(chǎn)出來的產(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。時間和溫度是熱處理的重要因素，由于時間溫度的不同，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)動件能夠按照模具設(shè)計的技術(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，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，用戶對易損壞零件提出了互換要求，以便用戶在現(xiàn)場對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)計的技術(shù)參數(shù)來選擇壓力機(jī)的型號。它關(guān)系到模具使用壽命的長短。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，模具間隙會發(fā)生很大變化，將會影響到?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，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)(一般為一個料厚)。這樣模具沖壓時的沖壓力及磨損程度會最小，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，很難精確計算出變形前的毛坯尺寸和形狀。對于這一類沖壓件，雖然相關(guān)參考資料都有計算毛坯的方法和公式，但由于影響塑性變形的因素非常多，計算出來的尺寸和實際的需要尺寸是有差別的。在實際的生產(chǎn)中為了得到較準(zhǔn)確的尺寸，往往通過試驗來確定．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)計到使用的全過程中，均能提高模具壽命。實踐證明，合理設(shè)計模具結(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。 參考文獻(xiàn)： [1]翁其金．冷沖壓技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007． [2]劉建超，張寶忠．沖壓模具設(shè)計與制造[M]．北京：高等教育出版 社。2006． [3]王孝培．沖壓手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006． 14