沖孔落料連續(xù)模設(shè)計

摘要-34-第1章緒論1.1沖壓模具概述沖壓就是通過凸模沖壓條料來形成工件的過程，冷沖壓是一種常見的沖壓工藝，它是在常溫下將金屬加工成工件的一種工藝，而它用來沖壓的裝備被稱為冷沖模。落料和沖孔是一種制造方法，通過這種方法，某些幾何形狀的工件被從板材上剪下，除非要求非常高的質(zhì)量，否則生產(chǎn)的工件不需要進一步加工。如果被切斷的部分是所需部分，則該過程稱為落料；如果剩下的部分是所需的部分，則該過程稱為沖孔。沖壓模具根據(jù)工序組合程度可分為：單工序模、復(fù)合模、級進模；沖壓模具按工藝性質(zhì)可分為：沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模[6]。1.1.1冷沖壓的特點冷沖壓是通過模柄將壓力機的力傳遞到模具的上模中，然后通過凸模使條料與材料發(fā)生分離，最終得到理想工件，是常溫下獲得工件的一種壓力加工方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，最常用的加工方法就是沖壓成型，沖壓成型是一種大批量加工方法，它的加工范圍十分廣，其中不僅包括金屬材料，還包括非金屬材料和復(fù)合材料，并且沖壓得到的工件精度十分高。凸模是沖壓過程必不可少的零部件，通常來講，如果凸模出現(xiàn)偏差，冷沖壓就會無法正常進行，越先進的沖壓工藝對沖模的要求也就越高，以致能達到較高的精度。冷沖壓的加工過程是通過凸模來沖壓條料，加工過程易于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)效率高，操作方便。冷沖壓的沖壓過程路徑短，所以沖壓加工耗能少，又由于凸模加工過程中沒有廢料，所以沖壓過程節(jié)省原材料。又因為冷沖壓過程中所用的材料質(zhì)量比較好，及板料的質(zhì)量很好，最后以至于工件的尺寸公差就很低。冷沖壓一般用來加工壁薄、質(zhì)量輕、剛度好的工件，還可以加工形狀復(fù)雜的工件。綜上所述，冷沖壓這種加工方法的應(yīng)用極廣，常用來大批量加工工件，現(xiàn)在相當(dāng)多的領(lǐng)域都采用冷加工這種方法，例如，機械、車輛、航天等領(lǐng)域。1.1.2沖壓成型理論為了能夠更好學(xué)習(xí)和了解到冷沖壓加工理論，本文詳細的介紹了沖壓工藝，包括沖壓工藝參數(shù)和模具各部分的幾何形狀與尺寸，只有了解這些參數(shù)，才能解決沖壓過程中出現(xiàn)的各種實際問題，避免在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)差錯。在現(xiàn)代工藝中，一些新的工藝正在迅速發(fā)展，只有積極學(xué)習(xí)和研究新工藝，例如精沖工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性成形工藝等國際先進科技技術(shù)才能進步。這些技術(shù)具有高效率，高精度等特點。作為21世紀(jì)的領(lǐng)先技術(shù)，計算機技術(shù)和自動化技術(shù)在沖壓工藝的應(yīng)用越來越大，并且它的一些缺點也在逐漸被改善。1.2國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r不論在外國還是在中國，一些工人們已經(jīng)逐漸能夠認識到模具制造在制造業(yè)的重要地位，這是因為他們知道只有模具的制造水平得到突破，國家的其他產(chǎn)業(yè)才會得到發(fā)展，它決定著一個國家的發(fā)展水平，而且模具行業(yè)發(fā)展會激發(fā)一些額外的激情或者靈感，提高產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新度。為了大力發(fā)展模具制造業(yè)，許多模具公司在一些關(guān)鍵的模具技術(shù)上十分地強調(diào)和重視，并且在各個方面都加大了在模具業(yè)技術(shù)的投資力度，他們將關(guān)鍵模具技術(shù)例如：計算機輔助技術(shù)等視為公司發(fā)展的重要推進力。隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，其中包括：汽車工業(yè)、軍事方面、家電器材、工具等機械行業(yè)，我國的民生和國家生產(chǎn)總值也得到了提升，讓我國的工業(yè)也能夠擠進全世界一流水準(zhǔn)，我們國家的模具產(chǎn)品銷售總額從2009年的990億元也提升到到2016年的1940億元，平均下來年平均增長率達到了9.78%。但是總體來說我國的低端模具已經(jīng)遠遠供過于求，然而一些超大型、大型、高精密、高壽命的模具仍然比較落后，生產(chǎn)率不是很大，平均每年只有先進國家的60%左右，一些軍事領(lǐng)域有很大一部分仍依靠進口。從2009年到現(xiàn)在，平均我國每年進口模具的費用在20億美元左右，其中多為高檔精密模具。我國也有一定的模具出口，但是出口模具大多以中低檔為主，它們的技術(shù)含量和附加值都較低。近年來國內(nèi)雖然在模具精度這方面的理論和應(yīng)用上取得了一些成就，但仍存在一些不足，缺少系統(tǒng)的分析研究體系，例如精密儀器的模具加工方面中國就有很多欠缺，我們中國人需要在這些方面上努力，取得更多成就[8]。1.3國外發(fā)展?fàn)顩r模具行業(yè)一直處在一個不斷發(fā)展，不斷更新的過程。近20年來，模具企業(yè)發(fā)展的尤為迅速，許多大公司都成立了自己的模具廠，以便自己能夠以低成本高速度的發(fā)展自己。模具行業(yè)是制造業(yè)的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國家發(fā)展的基本技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”[2]。美國為什么那么發(fā)達？那是因為他們國家的制造業(yè)發(fā)達，其中模具行業(yè)在他的發(fā)展中就扮演了一個不可缺少的部分，被認定為美國發(fā)展的基石，美國的航空航天、高精密武器制造等重要領(lǐng)域都用到了模具制造。雖然我國的模具制造行業(yè)和國際水平還有一定差距，主要表現(xiàn)在軍事、高精度工件、汽車等領(lǐng)域。雖然國外的模具各種各樣，常用的就包括幾十種，其中包括幾噸重的大型模具，幾克重的高精密模具。模具發(fā)達國家有美國、德國、日本、蘇聯(lián)等。其中美國是最發(fā)達的，作為模具方面的尖端國家，他平均每年能夠生產(chǎn)模具萬套，其中沖壓模具的產(chǎn)量占總體的45％，日本、前蘇聯(lián)和德國的模具工業(yè)發(fā)展的趨勢大體相似，都能夠自主生產(chǎn)精密工件。雖然近幾年中國的模具精度在不斷提高，但是仍然與國外制造的模具精度有一定差距，衡量工件的精度的方法就是看加工后的工件是否能夠互換，目前國外加工出來的標(biāo)準(zhǔn)間都可以互換，精度很高，例如，日本的電機鐵芯的精度特別高，能夠?qū)崿F(xiàn)完全互換。日本模具工作部分的模具精度約比產(chǎn)品精度高一個數(shù)量級，但是國內(nèi)模具精度比產(chǎn)品精度高不到半個數(shù)量級[4]。隨著模具行業(yè)的不斷更新，不斷發(fā)展，將數(shù)字化，信息化融入到模具企業(yè)的自身發(fā)展過程中已經(jīng)是一個不可阻擋的局勢，并且我們也意識到了智能化的必要性、重要性和緊迫性，一個公司要想更好的發(fā)展，他們就必須提高公司的競爭力，將信息化智能化管理運用到企業(yè)中已經(jīng)不可避免，以PLM、PDM、ERP、CAPP等軟件為平臺，運用CAD、CAM、PLM、PDM等軟件，從設(shè)計、工藝、制造、管理四大領(lǐng)域協(xié)同進行模具制造，來提高模具生產(chǎn)行業(yè)的數(shù)字化制造與企業(yè)創(chuàng)新能力[6]。除此之外，隨著三維建模技術(shù)的發(fā)展，使得模具制造行業(yè)變得更為高效簡單，3D技術(shù)從數(shù)據(jù)化、精度化、自動化等方面提高了模具的發(fā)展，這是對模具行業(yè)前所唯有的推動。1.4未來沖壓模具發(fā)展趨勢為了能達到精度高、效率高、價格低的要求，模具市場正在迅速發(fā)展，主要包括以下幾方面:1、高速銑削加工技術(shù)美國等國家近年來發(fā)展的多軸加工技術(shù)具有著高效率高精度的特點，而高速銑削技術(shù)也具有相同的特點，并且獲得的工件的表面比較清潔。它一般用來加工家電，汽車等一些工件，目前高速銑削加工技術(shù)正在向智能化、集成化、高效化發(fā)展。2、模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)技術(shù)數(shù)字化系統(tǒng)的發(fā)展對模具的發(fā)展起了很大的作用，模具掃描機和模具掃描系統(tǒng)的配合讓數(shù)據(jù)采集的速度變快，大大縮短了模具的在研制制造周期[14]。數(shù)控銑床在模具掃描的基礎(chǔ)上能夠快速的掃描出實物的大體模樣，并將這些數(shù)據(jù)通過數(shù)字化模擬技術(shù)生成不同的程序格式，目前為止這項技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。3、電火花銑削加工技術(shù)電火花銑削加工技術(shù)是電火花創(chuàng)成技術(shù)的別名，它的原理是通過介質(zhì)在兩電極進行脈沖放電[9]。已經(jīng)有接近100年的歷史，是一種電熱加工技術(shù)。1.5模具CAD/CAM技術(shù)CAD/CAM/CAE是一項計算機軟件技術(shù)，他提高了傳統(tǒng)模具生產(chǎn)的生產(chǎn)質(zhì)量和加工效率，有效的縮短了設(shè)計和制造周期，是一種有效的計算機輔助加工方式。連續(xù)模CAD/CAM/CAE技術(shù)是在上世紀(jì)60年代末被研究開發(fā)出來的，并且于80年代得到了初步應(yīng)用，他經(jīng)常被用于一些簡單二維圖形的連續(xù)模的條料排樣、工步設(shè)計、凸凹模設(shè)計等。由于美國Auto-trol公司的Die-deign系統(tǒng)的開發(fā)，使得CAD/CAM/CAE技術(shù)在80年代末就能夠應(yīng)用于三維幾何造型，該系統(tǒng)運用三維數(shù)字模型來描述沖壓工件。到了90年代，一些國際著名三維CAD/CAM系統(tǒng)陸續(xù)被開發(fā)出來，如美國的PRO/E、UG等。1.6課題研究分析 1.6.1課題研究內(nèi)容（1）對工件及其沖壓工藝性進行分析；（2）確定工藝方案，主要工藝參數(shù)計算；（3）模具結(jié)構(gòu)及其零部件的選擇與設(shè)計；（4）繪制模具裝配圖。1.6.2課題研究意義及經(jīng)濟性分析一個國家發(fā)展的根本動力是制造業(yè)，所以一個國家要想迅速發(fā)展就必須大力發(fā)展制造業(yè)，制造業(yè)是其他行業(yè)發(fā)展的根本，它能促進其他行業(yè)的發(fā)展、開發(fā)、創(chuàng)新，從而帶動整個國家發(fā)展，是一個動力行業(yè)，而他的分支模具行業(yè)又是它的一個關(guān)鍵點，它既能夠促進制造業(yè)發(fā)展，又能限制制造業(yè)的發(fā)展，我們因此要大力發(fā)展模具行業(yè)。模具行業(yè)既包括吹塑又包括拉伸還包括沖壓，它得加工范圍特別廣，而我要研究的是沖壓模具，沖壓模具又分為級進模、復(fù)合模等等，我所設(shè)計的模具為級進模，因為級進模具有著高效率、操作簡單、節(jié)約成本的特點，適合批量化、集成化生產(chǎn)。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，沖壓過程可分為4個沖裁過程，第一步?jīng)_孔，第二部切邊，第三步?jīng)_兩側(cè)缺口，第四步切斷。在進行沖壓設(shè)計之前，先簡要的對工件進行經(jīng)濟分析，影響模具經(jīng)濟性的大體有三方面，分別為：材料利用率的大小、工步的多少、工件精度的高低。由于本文的研究內(nèi)容為沖孔落料連續(xù)模，所以工步的多少對經(jīng)濟性影響不大，又由于工件的精度不能降低，所以本文盡量提高材料利用率，以提高加工的經(jīng)濟性。

第2章工件工藝分析第２章工件工藝分析2.1工件結(jié)構(gòu)形狀工件尺寸如圖2-1所示：圖2-1工件圖工件名稱：墊片；材料：Q235；料厚：2mm；批量：小批量。對沖裁件進行工藝分析：（1）工件形狀該沖裁件整體是一個長方形，中間有一個大孔，四個小孔，兩側(cè)各有一個缺口，有四個圓角，沒有銳角，結(jié)構(gòu)簡單適合沖裁。（2）尺寸該工件的外形尺寸長為80mm，寬為50mm，厚為2mm，倒角圓弧半徑為10mm，中間大孔的直徑衛(wèi)16mm，小孔直徑為8mm。（3）材料該工件的材料為Q235，為普通碳素鋼。其屈服強度為235MPa，抗剪強度為300MPa-370MPa，抗拉強度為370MPa-460MPa，伸長率為21%-25%。2.2工藝的確定為了更好的將工件沖裁出來，實際生產(chǎn)通常采用級進模。級進模又被稱為連續(xù)模，他是在一個模座上安排幾個凸模，上模每次下壓的時候可以同時沖裁幾個位置及可以同時完成幾個工序。級進模沖壓時工步是按一定順序安排的，凸模相隔一定步距排列在模具的送料方向上，當(dāng)壓力機完成一次行程后，可以得到一個或數(shù)個沖壓件。具體可以分為4個過程：工序一：沖4個小孔和中間大孔；工序二：切邊；工序三：沖壓兩側(cè)缺口；工序四：切斷。第3章沖裁設(shè)計東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文第3章沖裁設(shè)計3.1材料利用率3.1.1確定材料利用率工件的實際面積與條料的面積的比值叫做材料利用率[7]。單位步距內(nèi)材料的利用率η可用下式表示： (3-1)其中：A—單位步距內(nèi)沖裁件的實際面積,B—條料寬度,mmS—步距,mm考慮到工件與條料之間搭邊廢料，料頭，料尾等，則單位條料上總的材料利用率為： (3-2)其中：n—條料上的沖裁件的總數(shù)目A1—單位沖裁件的實際沖裁面積，L—板料的長度,mmB—板料寬度,mm材料利用率的數(shù)值決定著加工是否合理，η值越大，浪費的材料就越少，一般情況下要求材料利用率在60%之上。由于本文用的是ug畫的圖，軟件自帶材料利用率檢測功能，得出材料利用率82.96%，見圖3-1：圖3-1材料利用率3.1.2提高利用率的方法 工件廢料可分為兩種：一種叫作結(jié)構(gòu)廢料，它是因為工件的結(jié)構(gòu)特點所造成的；另一種叫作工藝廢料，它是由工件與條料之間搭邊廢料，料頭，料尾等組成。工藝廢料是造成材料利用率低的主要原因，所以主要減少的是工藝廢料，有以下方法[16]：選擇合理的排樣方式；設(shè)計合理的裁板方案和版樣規(guī)格；利用廢料做小工件。條料加工中，結(jié)構(gòu)廢料是無法避免的，但是可以減小它，例如，普通軸用彈性擋圈產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)廢料面積特別大，廢料可以用它來制作其他工件，這樣就能夠有效節(jié)約成本。3.2條料寬度計算3.2.1搭邊值的確定工藝廢料就是工件與條料側(cè)邊之間的材料，它們之間的距離為搭邊值[19]。留有一定的搭邊有三個好處，其一是補償剪板多出來誤差和定位誤差，保證能夠加工出理想工件；其二是增加條料寬度，以便進料，提高生產(chǎn)率；最后，一定的搭邊值可以避免沖壓時條料邊緣的毛刺被扯進模具凹凸模之間的間隙里，以提高模具壽命和工件精度。搭邊寬度對沖壓過程和工件質(zhì)量有非常大的影響。搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不足以承受沖裁力，有時候會將單邊扯入模具間隙；搭邊過大時，材料利用率會降低；所以，應(yīng)該合理選取搭邊值。通常來講，當(dāng)工件材料為較軟材料或者較脆性材料時，應(yīng)該選取較大搭邊值，當(dāng)工件材料為較硬材料時，應(yīng)該選取較小的搭邊值；工件尺寸和厚度較大或者形狀比較復(fù)雜時，搭邊值要選的大一些；手工送料時搭邊值可以選取較小值。工件采用的材料是Q235，Q235的含碳量在0.12%至0.22%之間，屬于低碳鋼。查表得搭邊值為a=2mm。3.2.2排樣方式根據(jù)工件的材料的利用率和工件幾何形狀情況，大體上有三種排樣方式：

（1）有廢料排樣所謂有廢料排樣就是工件有一些額外的搭邊，使工件在沖裁的時候，會有較多的廢料，所以材料利用率較低，并且有廢料排樣對模具損傷較小，能夠提高模具壽命，在實際生產(chǎn)中，工件加工一般都采用有廢料排樣。（2）少廢料排樣少廢料排樣是沿著工件外形進行切割，并在中間或者工件與條料側(cè)邊還是會有一定搭邊。少廢料排樣沖出來的工件的精度和質(zhì)量比無廢料排樣高，但利用率會有所減少，工件質(zhì)量較差是因為料邊緣的毛刺會被帶入模具間隙，劃傷了工件。（3）無廢料排樣就是沿著工件的外形進行切割，不需要切除多余的材料，及不需要任何搭邊。由于模具的誤差會導(dǎo)致工件的壽命和質(zhì)量有一定的降低，但是這種方法的材料利用率更高。而且，當(dāng)送料的步距為兩倍工件寬度時，送料一次能得到兩個工件，能夠極大提高勞動生產(chǎn)率。上述的三種布置方式可以細分為：直排，斜排，直對排，混合排，多排，和沖裁搭邊。本文所采用的方法是直排。見圖3-2：圖3-2排樣圖3.2.3條料寬度的確定經(jīng)過排樣的設(shè)計和搭邊值確定后，本文要做的就是的條料寬度的確定，本文由于選用的模具沒有側(cè)壓裝置，所以本文采用如下公式確定條料寬度：調(diào)料寬度：B??0=（DMAX+2a)式中：DMAX—調(diào)料寬度方向工件輪廓的最大尺寸，a—側(cè)面搭邊，mmB—調(diào)料寬度的基本尺寸，mmΔ—條料寬度方向的單項公差，mm將各值代入公式3-3得B??0導(dǎo)料板之間的距離為：A=B+Z （3-4）式中：Z—條料與導(dǎo)料板間的距離，mmA—導(dǎo)料板間距離的基本尺寸,mm查表得Z=0.6mm將各值代入公式3-4得：A≈54mm3.3步距的計算 步距的定義是上模每來回往復(fù)一次，條料就向前移動一個工步的距離。步距精度對工件的精度影響很大，在設(shè)計多工步的模具尤其級進模時，為了能夠得到高精度工件，需要精確計算步距，條料每次進給的尺寸必須相等。步距尺寸的設(shè)計大小為沖壓件的外形輪廓尺寸加上兩沖壓件的搭邊寬度。A=D+a1（3-將公式代入3-5得：A=80+2=82mm3.4沖壓力的計算3.4.1沖裁力的計算沖裁力是指沖裁時凸模所承受的最大壓力它的計算公式如下：F=KLtτb（3式中：F—沖裁力，NL—沖裁周邊長度,mmt—材料厚度，mmτb—材料的抗剪切強度，K—系數(shù)，一般K取1.3。為計算方便，也可按下式估算沖裁力F≈Ltσb（3-7）式中：σ由國標(biāo)GB/T699-88查得Q235的抗拉強度σb=460Mpa，而且利用AutoCAD對工件測量得到?jīng)_裁長度為L=231.8mm將上面各值代入3-7得F=231.8×2×460=213256N3.4.2卸料力、推件力及頂件力的計算凸模沖壓條料的時候，被沖壓掉的材料會發(fā)生彈性變形，使他們體積變大堵在凹模內(nèi)，而沒被沖壓掉的材料會黏在凸模上。這就導(dǎo)致沖壓過程不能繼續(xù)運行，為了讓沖壓工作不間斷，就需要讓黏在凸模上的材料脫落下來，讓在凹模中的材料被推出來。將材料從凸模上弄下來所需的里叫做卸料力;將堵在凹模中的材料向下推出來的力被叫做推件力;將堵在凹模中的材料向上推出來的力被叫做頂件力。卸料力、推件力和頂件力等與模具的很多東西都相關(guān)，所以通常在計算過后任然需要適當(dāng)調(diào)大它。有很多因素可以影響它，包括材料的力學(xué)性能，搭邊大小，潤滑情況，模具間隙，材料的厚度等。卸料力：FX=KxF推件力：FT=nKTF式中：F—沖裁力，NKX、KT—卸料力、推件力,N，見表n—同時梗塞在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)。(3-10)式中：h—凹模洞口的直刃壁高度，mmt—板料厚度，mm表3-1卸料力、推件力系數(shù)料厚t/mmKXKT0.10.045~0.0550.0630.50.04~0.050.0552.50.03~0.040.025由表3-1可知：Kx=0.04，KT=0.55,n將各值代入3-8和3-9得：FX=0.04×213256=8530.4NFT=3×0.04×213256=255903.4.3公稱壓力的計算壓力機的對模具施加的力不但包括已知能計算的力，還包括一些摩擦力等，選用的壓力機的參數(shù)應(yīng)該大于沖壓力的總和FZFZ=F+FT(及FZ=25590.72+213256=238846.72N≈238KN。初步選取公稱壓力為500KN的壓力機。其規(guī)格參數(shù)為：最大封閉高度400mm，閉合高度調(diào)節(jié)量110mm即最小閉合高度為290mm，模柄孔尺寸?50×3.4.4降低沖裁力的方法為了使工件得到更高的精度并且模具運行時更加平穩(wěn)，往往需要降低沖裁力，常用方法如下：階梯凸模沖裁如果一個工步同時有幾個凸模沖壓時，通?？梢詫⑼鼓ＴO(shè)置成不同高度，讓其中一個凸模先接觸條料，然后讓剩余的凸模進行沖壓，這樣就會減少沖裁力。運用階梯凸模沖裁時通常應(yīng)該注意到以下問題：如果同時有幾個凸模進行沖壓時，并且他們尺寸大小相差較大并且相距不遠時，通常應(yīng)當(dāng)讓較大的凸模先進行沖壓，然后再讓小凸模進行沖壓，依次接觸，這樣能避免小凸模發(fā)生彎曲和折斷。大小凸模高度差H與條料厚度t相關(guān)，當(dāng)t<3mm時，H=t；t>3mm時，H=0.5t。（2）斜刃沖裁斜刃沖裁就是讓沖孔凸模的中心軸線與條料平面保持一定的角度，沖壓時凸模不是同時切入，一步一步的將材料去除，這也是一種減小沖裁力的有效方法。斜刃沖裁能夠讓工件表面變得平整，不過這時要將凸模變成平刃，把凹模變成斜刃，而且要對斜刃對稱分布避免沖壓時模具因為壓力不平衡而傾斜。斜刃沖裁的計算公式為：FX=KF(3-1式中：FX—平刃口的沖裁力，K—減力系數(shù)斜刃沖裁是一部分一部分進行切割從而使沖裁力減小，最終導(dǎo)致沖裁過程平穩(wěn)，但是由于局部切割會使凸模刃模磨損加快，修模困難，因此該種方法不易加工復(fù)雜工件，只用來加工大型工件。加熱沖裁材料加熱后其剛度降低，變得易沖裁，但是加熱后會帶來很多問題，例如，它增加了每個工序的耗能，而且加熱后會產(chǎn)生氧化皮，給工件加工帶來不便，所以，加熱沖裁一般只用來加工一些精度不高的工件。由于我設(shè)計的工件的第一個工步需要沖裁一個大孔4個小孔，所以通常可以從采用階梯沖裁的方法降低沖裁力。3.5壓力中心的選擇壓力機對模具的作用點就是壓力中心，壓力中心一般情況下都在模具的最中心，模柄的中心必須通過這個點，這樣才會保證模具不發(fā)生偏斜、工件不發(fā)生變形，保證滑塊和導(dǎo)向模具不發(fā)生破壞。從而使工件質(zhì)量降低，模具壽命降低。在實際加工過程中，沖壓過程中經(jīng)常會出現(xiàn)壓力中心偏移的情況，這時通常要考慮到壓力中心的偏移，以防止偏移超出規(guī)定范圍。在對形狀比較對稱的工件進行沖裁時，它的壓力中心一般在工件外形輪廓的幾何中心，由于本文的工件是對稱的，所以本文的壓力中心在最中心，因此我選取正中心作為壓力中心。第4章模具設(shè)計東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文第4章模具設(shè)計4.1沖裁模間隙4.1.1間隙對沖裁件質(zhì)量的影響沖裁間隙的大小是衡量工件質(zhì)量的一種重要標(biāo)準(zhǔn)，接下來我要講解的是沖裁間隙怎么影響工件質(zhì)量。工件質(zhì)量包括工件表面質(zhì)量和工件斷面質(zhì)量，其中工件斷面質(zhì)量評判標(biāo)準(zhǔn)包括毛刺、斜角、占板厚、以及塌角等。間隙較小時，沖壓時工件上由凸凹模形成的裂紋基本相似，導(dǎo)致光面所占面積有所增大，大約占板厚的1/2~1/3，但是工件的的塌角、毛刺和斜度會變小，符合工件的精度標(biāo)準(zhǔn)。隨著間隙的變小，凸凹模形成的刃口間隙裂紋會交錯分離，導(dǎo)致材料會被凸凹模進一步剪切，這就導(dǎo)致這些材料會被擠入間隙中。這樣，第二個光面就會在切斷面上形成，兩個光面之間會形成毛面，而且端面上會出現(xiàn)毛刺，這些毛刺雖然較長，但是較易去除，并且毛面上有較小的塌角和斜度，翹曲也不大。因此只要中間裂口不是很大仍可以使用。間隙如果過大的話，凸模刃口比合理間隙向內(nèi)錯開一段距離，這就導(dǎo)致材料會被進一步彎曲和拉伸，加大了塑性變形的速度，從而使塑性變形階段能夠早些結(jié)束。最終導(dǎo)致斷面和光面不斷變小，毛刺逐漸拉長，塌角與斜度不斷變大。如果間隙不均勻的話，沖壓過后，在間隙較小的一面會形成雙光面，在大間隙的一面會形成很大的塌角和斜角。沖裁件發(fā)生偏移的主要原因是因為凸模和凹模結(jié)合時，它們之間的沖裁材料會受到擠壓變形，從而使沖裁件發(fā)生偏移，包括纖維拉長和翹曲變形，但是工件材料有一定的彈性回復(fù)能力，在恢復(fù)能力的作用下，工件尺寸會逐漸變小，最終導(dǎo)致工件尺寸比凹模尺寸小，而工件上孔洞的尺寸會比凸模的尺寸小。一般來說材料確定了，沖壓過程的彈性變形量也就決定了。對于材質(zhì)比較軟的材料，這種材料分子間的作用力相對較大，所以彈性回復(fù)能力也比較快，材料也不易發(fā)生變形。較厚的材料分子間的作用力相對較大，所以彈性回復(fù)能力也比較快，材料也不易發(fā)生變形。簡單的工件容易沖裁，不易發(fā)生變形，精度會變高。實際表明，材料厚度越大，沖裁力越小。如果說單面間隙是工件厚度的5%-20%，則沖裁力降低的幅度不會超過10%.所以沖裁間隙對沖壓力影響不大。但是沖裁間隙對推件力等有較高的影響。沖裁模的失效形式有兩種：磨鈍與崩刃。磨鈍是指凸模圓角變鈍，以至于鋒利度降低，導(dǎo)致沖裁件上出現(xiàn)了毛刺，材料的扭曲變形對模具的壽命影響很大，沖壓工件時，材料會對凸模產(chǎn)生反作用力，這些力主要作用在凸凹模刃口處。4.1.2沖裁模具間隙的確定凸模與凹模的單側(cè)距離叫做單面間隙，雙側(cè)間隙叫做雙面間隙。通常測量的都是雙面間隙[17]。凸凹模的間隙確定方法有兩種：理論法和查表法。理論法是根據(jù)上下裂紋重合的程度來確定合理間隙值，見圖4-1：圖4-1沖裁產(chǎn)生裂紋的瞬時狀態(tài)根據(jù)圖中的數(shù)值可以得到Z的公式:Z=2t??0tanβ=2t(1??0式中：t—材料厚度，mmh0—產(chǎn)生裂紋時凸模擠入材料的深度，?0tβ—剪切裂紋與垂線間的夾角，°查表法見表4-1：表4-1沖裁模初始雙面間隙Z材料t<11≤鋁、鉛、銅4~85~9Q235、H626~108~1245、508~1210~14根據(jù)工件厚度t=2mm查表4-1得Z4.2凸模與凹模刃口尺寸的確定4.2.1凸、凹模刃口尺寸計算的依據(jù)一般情況，工件都是以光面的尺寸作為測量基準(zhǔn)。大體上光面可分為孔的光面和落料件的光面?？椎墓饷媸怯捎谕鼓Ｈ锌跀D壓孔的墻壁材料所形成的，而落料件的光面是由于凹模刃口擠壓多余材料形成的。所以刃口尺寸計算分為兩種：落料和沖孔。落料落料件光面尺寸與凹模尺寸基本一致，所以凹模尺寸應(yīng)當(dāng)被當(dāng)作基準(zhǔn)。又因為凹模會發(fā)生磨損，所以凹模的尺寸會逐漸發(fā)生變化，落料件的尺寸也會發(fā)生變化，所以為了保證工件的精度，通常要取凹模的尺寸為工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小值[3]。沖孔工件光面的孔徑與凸模尺寸基本一致，所以通常應(yīng)該選取凸模尺寸為基準(zhǔn)。由于凸模的磨損，凸模的尺寸會逐漸減小，沖出來工件的尺寸也會逐漸減小，所以基本尺寸應(yīng)該選取公差范圍內(nèi)的較大尺寸?？仔木喈?dāng)在一個工件上沖裁兩個或兩個以上的孔時，孔心距的尺寸精度由凹?？仔木啾ＷC，但是孔心距的精度不受凸凹模的磨損影響，所以通常一般按雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注。沖模刃口制造公差凸凹模刃口尺寸應(yīng)該保證模具的壽命和精度4.2.2凸、凹模刃口尺寸的計算方法（1）凸模與凹模單獨加工法該方法常被用來加工簡單形狀和圓形的工件，工件與凸凹模刃口間的基本尺寸及公差分配關(guān)系。計算公式為：落料Dd=（Dmax?xDP=(Dd?Z沖孔dp=（dmin+x?dd=（dp+Z孔心距Ld=Lmin+?2式中：Dd、dpLddmin—沖孔件最小極限尺寸，x—磨損系數(shù)Δ—工件的制造公差，mm，見表4-3Zmin—最小合理間隙值，查表4-1，可知Zmin=0.δd、δp—為凸、凹模具的制造公差，也可見表4-2或取δp≤0.δd≤0.6（Z表4-2系數(shù)x材料厚度t/mm非圓形?=0.非圓形?=0.圓形?圓形0<0.160.17~0.35≥<0.161~2<0.20.21~0.41≥0.42<0.202~3<0.240.31~0.59≥0.50<0.24采用凸凹模分開加工法時，為了保證間隙值時，應(yīng)該滿足下列關(guān)系式：δp+但是如果驗算過后不滿足上述結(jié)果，則出現(xiàn)δp+δ表4-3圓形凸模、凹模的制造偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差≤0.0200.02018～300.0200.02530～800.0200.030由工件的結(jié)構(gòu)尺寸可知道，外形尺寸?80+0.25,?160+0.028mm由沖孔得到。通過查表4-1得Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm，Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.04mm，δp=0.024，dd（2）凸模與凹模配合加工法（配作法）配作法表面意思就是幾個工件相互配合完成加工，先以高精度為標(biāo)準(zhǔn)加工一個工件，然后在根據(jù)這個工件的標(biāo)準(zhǔn)加工其他工件。這就導(dǎo)致模具的精度由最開始的工件所保證，這種方法工藝不難，還可以將難加工的工件作為基準(zhǔn)件，降低制造難度，故目前一般工廠常常采用此種加工方法。4.3凸模設(shè)計4.3.1凸模的結(jié)構(gòu)形式（1）標(biāo)準(zhǔn)圓凸模國家標(biāo)準(zhǔn)圓凸?？煞譃槿N:A型圓凸模的結(jié)構(gòu)形式如圖4-2b所示，直徑尺寸范圍d=1.1~30.2mm。B型圓凸模的結(jié)構(gòu)形式與A型稍有不同，它沒有中間過渡段，如圖4-2a所示。直徑尺寸范圍d=3.0~30.2mm。（2）凸緣式凸模凸緣式凸模的工作段截面一般是非圓形的，而固定段截面則取圓形、方形、矩形等簡單形狀，以便加工固定板的型孔。但當(dāng)固定段取圓形時，必須在凸緣邊緣處加騎縫螺釘或銷釘。凸緣式凸模工作段的工藝性不好，因此當(dāng)刃口形狀復(fù)雜時不宜采用。（3）直通式凸模直通式圓凸模的各個截面形狀都是一樣的，這就導(dǎo)致加工直通式凸模便于加工，表面可以先淬火，然后精加工，因此得到了廣泛應(yīng)用。圖4-2標(biāo)準(zhǔn)園凸模根據(jù)我的工件形狀，可分為4個工步，第一個工步是沖孔，本文采用的是標(biāo)準(zhǔn)圓凸模，因為這種凸模造價便宜，適用于一般沖壓力不大的情況所以本文采用4個半徑為4的標(biāo)準(zhǔn)園凸模，1個半徑為8的標(biāo)準(zhǔn)圓凸模。第二和第三工步的凸模形狀不是標(biāo)準(zhǔn)件，故根據(jù)工件形狀制作。4.3.2凸模的長度計算凸模長度的計算方法很復(fù)雜，不僅要加上修模、裝配所帶來的問題，而且要考慮模具的結(jié)構(gòu)。當(dāng)按沖模典型組合標(biāo)準(zhǔn)選用時，則可取標(biāo)準(zhǔn)長度，否則就需要按模具結(jié)構(gòu)來計算。凸模結(jié)構(gòu)見圖4-3：圖4-3凸模結(jié)構(gòu)示意圖凸模長度計算公式如圖所示：L=?1+?2+?式中:h1—固定板的厚度，mmh2—固定卸料板厚度，h3—條料厚度，h—附加長度，mm，一般選10~20mm。我的卸料板厚度為20mm，固定板為40mm，條料厚度為2mm，取附加厚度13mm，故計算得L=2+20+40+13=75mm。由于原圖過小，放大2倍后見圖4-4所示：圖4-4凸模圖4.3.3凸模的強度校核（1）承壓能力的校核凸模的承壓能力按下式校核：σ=FA≤[σ](對于標(biāo)準(zhǔn)園凸模，當(dāng)推件力或頂件力為零時，將F=πd(4-9)式中:σ—凸模最小截面的壓應(yīng)力，MPaF—凸?？v向所承受的壓力，NA—凸模最小截面積，mmd—凸模工作部分最小直徑，mmt—材料厚度，mm[σ]—凸模材料的許用抗壓強度，Md≥因此選取的凸模的直徑要大于2.9mm，選取直徑為4mm的凸模能夠承受壓力，強度符合。上述就是我的凸模設(shè)計，其中只是計算了沖孔凸模的強度校核，因為沖孔凸模的尺寸最小所受力最大。根據(jù)工件的形狀進行凸模設(shè)計，見圖4-5：圖4-5凸模整體圖4.4凹模設(shè)計凹模是通過與凸模配合從而使工件發(fā)生分離的模具，凹?？梢苑殖稍S多種，凹模的結(jié)構(gòu)形狀根據(jù)工件形狀來確定，其總體結(jié)構(gòu)可分為整體式和鑲拼式，人口形狀可分為平刃和斜刃。凹模孔口的結(jié)構(gòu)形式凹模型孔側(cè)壁的形狀有兩種基本類型；一種是與凹模面垂直的直刃壁；另一種是與凹模面稍傾斜的斜刃壁。直刃壁孔又可以分為兩種：全直壁型、階梯型直刃壁。頂件式模具和推件式模具一般采用全直壁型孔，如模具型孔內(nèi)帶頂板的落料模與復(fù)合模。階梯型直刃壁型孔僅適用于推件式模具。直刃壁型孔相對來說它的刃口強度更高，不易發(fā)生磨損或變形，故修模簡單，并且容易制造。斜刃壁凹模具有傾斜的刃壁，廢料容易掉落，但容易磨損，修磨時應(yīng)該取較小值，防止修磨后孔口尺寸會變的過大，修磨后的尺寸與傾斜角也有關(guān)，角度α越大，增大量也越大。這種刃口一般用于形狀簡單、精度不高的工件，并且它常用于下出件的模具。整體式凹模輪廓尺寸的確定整體式凹模的厚度計算時比較復(fù)雜，凹模不僅會承受沖裁力還會受到側(cè)向擠壓力的作用，凹模的厚度需要根據(jù)固定板、板料、凸模等來確定，具體公式如下:凹模厚度H：H=ks(4-10)式中:s—為垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離，mmk—為系數(shù)，見表4-4垂直于送料方向的凹模寬度B:B=s+(2.5~4.0)H(4-11)送料方向的凹模長度：L=s1+2s2(4式中：s1s2表4-4凹模厚度系數(shù)材料厚度t/mms≤5050<s<100100<s<200≤10.30～0.400.20～0.300.15～0.201～30.35～0.500.22～0.350.18～0.223～60.45～0.600.30～0.450.22～0.30根據(jù)上訴公式可算得：H=Ks=60×0.22=13.2mmB=s+(2.5~4.0)H=60+3×13.2≈查表4-4得s2的大小為48mm，并且s1L=s1+2s通過上述計算最終得出凹模圖見圖4-6所示:圖4-6凹模4.5卸料板設(shè)計（1）固定卸料裝置常見的固定卸料裝置如圖4-7所示。其中，圖4-7a是與導(dǎo)料板制成一體的卸料板，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，缺點是裝配和調(diào)整不容易;圖4-7b為分體式卸料板，其優(yōu)點是該導(dǎo)料板裝配簡單，在實際生活中獲得廣泛應(yīng)用;圖4-7c為懸臂式卸料板，一般用于加工窄長件;圖4-7d為拱橋式卸料板，一般用來加工空心件或彎曲件沖底孔后的卸料。圖4-7固定卸料裝置卸料板在生產(chǎn)過程中是用來卸料的，凸模與卸料板之間會留有一定間隙，這個間隙的大小決于條料厚度，一般取0.2~0.5mm,當(dāng)條料厚度較小時，間隙選取大值。固定卸料板厚度應(yīng)取凹模厚度的0.8倍，當(dāng)板料厚度超過3mm時，可以與凹模厚度相同。固定卸料板可以承載較大的卸料力，一般用于條料較厚時的卸料工作。因此，當(dāng)條料的厚度大于0.5mm、平面度要求不很高時，本文經(jīng)常采用固定卸料裝置。（2)彈壓卸料裝置常用的彈壓卸料裝置如圖4-8所示：圖4-8彈壓卸料裝置彈壓卸料裝置用于卸料力比較小的情況，使用這種裝置會提高工件的精度，但它一般只用在卸料力不大的情況，它既可以起卸料作用又可以起壓料的作用。彈壓卸料裝置一般應(yīng)用于條料厚度小于1.5mm的情況。圖4-8a所示為最簡單的彈壓卸料方法，用于簡單沖裁模;圖4-5b所示為以導(dǎo)料板為送進導(dǎo)向的沖模中使用的彈壓卸料裝置。卸料板凸臺部分的高度為(4-13)式中：h—卸料板凸臺高度，mmH—導(dǎo)料板高度，mmt—板料厚度，mm彈壓卸料板的型孔與凸模之間應(yīng)有合適的間隙。當(dāng)彈壓卸料板無精確導(dǎo)向時，其型孔與凸模之間的雙邊間隙可取0.1~0.3mm。當(dāng)彈壓卸料板起導(dǎo)向作用時(卸料板本身又以兩個以上小導(dǎo)柱導(dǎo)向)，其凹孔與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹模間隙小。此時，凸模與固定板以H7/h6或H8/h7配合。由工件情況可知，本文應(yīng)該選取剛性卸料板，因為本文設(shè)計的工件厚度為2mm，所需的卸料力較小，并且彈性卸料裝置的造價不高，多用于一些精密加工過程，所以本文采用的是彈性卸料裝置，包括卸料板和卸料螺釘，卸料板如圖4-9所示：圖4-9卸料板4.6模柄的選擇模柄是用來將壓力機的力傳遞到模具上的工件。以下介紹4種常用模柄結(jié)構(gòu)形式。（1）旋入式模柄旋入式模柄是通過螺紋連接在上模座上，容易發(fā)生松動，所以需要用螺釘固定。這種模柄一般適用于中型和小型的有導(dǎo)柱的模具上，螺釘固定不能很好保證垂直度，所以會有很大的誤差。（2）壓入式模柄壓入式模柄是讓模柄與上模座之間存在較大摩檫力來固定。通常都采用H7/m6過渡配合，并且加騎縫銷來防止轉(zhuǎn)動。壓入式模柄與上模座之間的垂直度精度較高，一般適用于上模座較厚并且沒有推板孔的場合。（3）凸緣模柄上模座與模柄采用間隙配合，然后用三四個內(nèi)六角圓柱頭螺釘來固定，他的缺點是模柄與上模座配合后的垂直度較低，這是由于沉孔表面粗糙度較大。本文要求凸緣厚度小于上模座厚度一半。（4）通用模柄模柄孔內(nèi)采用快換凸模固定，然后用螺釘從側(cè)面將模柄固定，以防止卸料拔出。用于加工工件為普通工件，所以本文采用的是通用模柄，模柄材料采用碳素結(jié)構(gòu)鋼中的Q235，這種材料韌性高，強度高，并且造價不是很高，根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，模柄尺寸設(shè)計為60×?50mm模柄見圖4-10所示：圖4-10模柄4.7導(dǎo)正銷設(shè)計導(dǎo)正銷是用來定位的工件，它可以消除送進導(dǎo)向和送料定距產(chǎn)生的偏差，定位方法有側(cè)刃定距和擋料銷定位，它們通過與條料接觸，讓每一次條料都出現(xiàn)在固定的位置上，從而定位。當(dāng)工件內(nèi)形與外形的定位精度要求較高，無論擋料銷定距，還是側(cè)刃定距，都不可能滿足要求，通過對工件進行分析，由于可以用工件本來孔做導(dǎo)正孔，確定可以用定位銷來定位。在沖壓過程中，導(dǎo)正銷應(yīng)該先插入導(dǎo)正孔中，做好導(dǎo)正工作，從而避免條料發(fā)生偏移，保證加工精度。通常情況下，導(dǎo)正銷多用來定位級進模，為了使導(dǎo)正銷工作可靠，不發(fā)生折斷現(xiàn)象，導(dǎo)正銷的直徑要大于2mm，如果孔徑小于2mm，一般情況下不用導(dǎo)正銷來定位，可以額外沖一個大于2mm的孔進行導(dǎo)正。導(dǎo)正銷的導(dǎo)入部分是錐形的，導(dǎo)正部分是圓形的，導(dǎo)正部分的直徑尺寸要求很重要，導(dǎo)正銷的基本尺寸的計算公式如下：d=dp?a(4式中：d—導(dǎo)正銷的基本尺寸，mmdpa—導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值（雙面間隙），mm一般來說導(dǎo)正銷既可以用工件已加工出的孔來進行定位，又可以單獨加工出導(dǎo)正孔來定位，如果用工件已加工出來的孔來定位，本文要注意的是導(dǎo)正銷是否破壞了已加工孔的形狀和精度，導(dǎo)正銷一般用于級進模的沖壓過程中，如果沖壓時含有拉伸工序，本文一般不用導(dǎo)正銷定位。對于我的工件來說，我在第二和第三工步采用了導(dǎo)正銷定位，本文都采用的是在工件原有孔的基礎(chǔ)上設(shè)置導(dǎo)正孔定位。國家標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)正銷樣式有幾種，它們主要根據(jù)孔的結(jié)構(gòu)形式和尺寸來確定，我所采用的導(dǎo)正銷見圖4-11所示：圖4-11導(dǎo)正銷本文采用個4半徑為2mm的導(dǎo)正銷來定位，以免條料發(fā)生偏移。4.8導(dǎo)料板設(shè)計對條料進行導(dǎo)向的裝置就是導(dǎo)料板，用來避免條料送偏。條料的橫向定位一般都用導(dǎo)料板來定位，導(dǎo)料板是由左右兩塊導(dǎo)料組成的，稱為分體式導(dǎo)料板。在一般簡單模具中，有時我們可以將導(dǎo)料板和固定板料板制作成一體式。導(dǎo)料板雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是他是一個必不可少的定位原件，又兼有送料的功能，讓料在導(dǎo)料板上運行既方便又可靠。采用一體式導(dǎo)料板的模具造價比較低，結(jié)構(gòu)也相對簡單。如果采用導(dǎo)料銷，則一般采用兩個，一前一后，在條料的同一側(cè)，見圖4-6：圖4-12導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)為了讓條料不發(fā)生偏移和讓條料能夠順利進給，并且兩個導(dǎo)料板之間的距離應(yīng)該稍微大于條料的寬度，其大小約為間隙值。導(dǎo)料板的高度的設(shè)計一般取決于擋料方式、板料厚度等。我的設(shè)計中采用的是分體式導(dǎo)料板和限位柱來定位條料，以防條料發(fā)生左右偏斜。具體情況見圖4-13：圖4-13導(dǎo)料板4.9模架及導(dǎo)柱設(shè)計所有的模具工件都是安裝在模架上的，模架總體上可分為上下兩部分，上模板和下模板構(gòu)成了模具的整體并且用來傳遞壓力，模板不僅需要足夠的強度和剛度，如果剛度不足時會使工件產(chǎn)生嚴(yán)重的彈性變形并且也會破壞和磨損模具。通常情況下，上模板、沖頭、沖模固定板裝配成一體，并用螺栓緊固構(gòu)成模具的上模部分，下模板則與凹模、凹模墊塊等組成模具的下模部分。此外，上、下模兩部份通過導(dǎo)柱連接起來，來固定上下模座。模具設(shè)計時，模座的選擇一般都選用標(biāo)準(zhǔn)件。下面讓我簡要介紹下兩種模架類型:（1）導(dǎo)柱模模架導(dǎo)柱模模架又可以按結(jié)構(gòu)類型分為滑動導(dǎo)向和滾動導(dǎo)向?；瑒訉?dǎo)向模架能達到的精度比滾動導(dǎo)向模架能達到的精度低。(2)導(dǎo)板模模架導(dǎo)板模模架的優(yōu)勢在于能夠讓凸模得到更好的保護，這種模架由兩部分組成，即凸模導(dǎo)向彈壓導(dǎo)板和導(dǎo)套，并且凸模與固定板之間的配合方式是間隙配合，常用于帶有細凸模的級進模。模架由三部分構(gòu)成分別為上模板、下模版和中間導(dǎo)向裝置?，F(xiàn)在的生產(chǎn)中已經(jīng)有很多的標(biāo)準(zhǔn)模架了，在選取模架時，我們只需要根據(jù)凸凹模長度等相關(guān)數(shù)據(jù)選取最合適的就行，一般情況下不單獨進行模架設(shè)計。模架的材料一般采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，因為優(yōu)質(zhì)碳素鋼材料擁有較高的剛度，也可以采用鑄鐵或鑄鋼，采用鑄件材料有助于滿足鑄造工藝要求。大型模架在加工過程中應(yīng)該在側(cè)面留有起吊口，這是為了能夠方便的進行運輸。最下面的模板的厚度一般比凹模的厚度大—些。同樣，下模板通常比上模板取得厚一些。具體見圖4-14：圖4-14模架第5章材料選擇第5章材料選擇要想獲得較好的產(chǎn)品質(zhì)量，我們可以選取較好的材料，所以材料的選擇極為重要，這樣不僅能夠節(jié)省經(jīng)濟，也能適當(dāng)?shù)奶岣吖ぜ木?。除了采用合適的材料，還可以采用熱處理的方法來提高產(chǎn)品的質(zhì)量。例如，淬火，退火等熱處理表面處理新工藝,這樣能夠提高產(chǎn)品使用性能,并且能夠改善加工性能。沖裁材料的選擇取決于工件的生產(chǎn)批量，如果對產(chǎn)品的要求較高，生產(chǎn)批量較大，壽命較高時，我們選取的較好模具材料，還應(yīng)該選取適合的工件材料，對于不同材料的模具，我們應(yīng)該選取合適的工件材料，沖壓加工過程中，耐磨性是決定模具壽命的一個重要原因，好的耐磨性的模具材料能夠極大的提高模具的壽命，鋼料是我們最常用的材料，鋼的強度越高，它的的耐磨性也就越大，而它的剛度與它的含碳量相關(guān)，含碳量越高，工件剛度就越大，耐磨性也就越好。除了考慮材料的耐磨性，還要考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小等因素。1.傳統(tǒng)模具用鋼（1）其中T10A為碳素工具鋼，具有較好的強度和韌性，所以它的剛度較差，容易發(fā)生磨損，所以適合用來做簡單的、尺寸小的工件。T10A還適合用來熱處理，用760~810℃的水或者用油淬，它的硬度為59~62HRC。硬度很低，這種材料的硬度較低為60~62HRC。Mn2V中Mn的含量為2%,V的含量小于1%，對他進行熱處理工藝，首先進行淬火，加熱到溫度780~820℃，然后油冷，然后回火，等溫度降到150~200℃，然后空冷，Mn2v的硬度為60~62HRC，硬度較低。對于正常工件，對他進行回火，如果等溫度降到200~300℃范圍內(nèi)，這時候工件由于回火的影響會發(fā)生體積顯著膨脹的現(xiàn)象，我們應(yīng)該竭力避開這種現(xiàn)象。Cr12和Cr12MoV為高碳高鉻鋼，他們中的Cr的含量為12%，Cr的含量越高就代表著耐磨性越高，Cr12和Cr12MoV這兩種材料的淬火變形很小，一般用來當(dāng)作精密工件的材料，例如這種材料可以用來制作硅鋼片。硅鋼片中的碳含量不均勻，局部的碳含量會很高，易產(chǎn)生碳化物偏析，沖壓工件時，模具

（2）Cr12型鋼Cr的含量為12%，這種材料的韌性和剛性比較大，對于一些精密領(lǐng)域的工件，可以采用該材料來減小工件的變形，為了達到更好的剛度和韌性，我們需要先對工件低溫淬火達到溫度950~980℃，然后進行回火讓溫度降低到150~200℃；Cr12MoV先淬火到溫度1020~1050℃，然后回火到溫度180~200℃。2.常用模具新鋼種

為了在一些特殊領(lǐng)域內(nèi)開發(fā)一些特殊類鋼來彌補傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足，國內(nèi)開發(fā)或引進了以下性能較好的沖壓模具用鋼：

（1）Cr12Mo1V1鋼含Cr12%，Mo的含量為1%，V的含量為1%是美國一種特殊類鋼，與美國的D2鋼相似，在Cr12中加入Mo和V。隨著Mo和V的含量增大，Cr12Mo1V1的晶粒逐漸變細，他的結(jié)構(gòu)材料就會發(fā)生變化，使它的強度、韌性比Cr12MoV鋼有所提高，它的耐磨性和穩(wěn)定性也相對Cr12Mo1V1更高。例如在航天或者在潛海等一些高精密領(lǐng)域，我們一般采用D2材料，因為D2鋼材料的壽命要高于Cr12MoV鋼。但是D2鋼的鍛造性和塑造性比較好，但是相比Cr12Mo1V1鋼略差。

（2）Cr6WV含Cr的量為6%，w和v的含量都小于1%,屬于高碳中鉻鋼，硬度為58~62HRC，他具有高耐磨，在力的作用下它的變形微小，是一種優(yōu)質(zhì)鋼。相對于Cr12號鋼它的碳、鉻含量較低，并且它的碳化物的分布狀態(tài)也比Cr12均勻。在淬火過后，它的變形小，機械加工性能較好。在常溫下，它的抗彎強度、抗拉強度好于Cr12，當(dāng)然，凡事都有缺點，Cr6WV的耐磨性較低。Cr6WV適合的范圍在工業(yè)生產(chǎn)中也比較廣，他適合用來做具有較大沖擊力的高硬度、高強度材料的沖裁模，這時對他的耐磨性不是要求的那么高，這時我們都采用Cr6WV。Cr6WV的熱處理方法為：先淬火到溫度970~1000℃，然后采用熱油或硝鹽分級進行淬火冷卻，對于一些小尺寸工件也可以空冷。冷卻一定時間后進行回火，溫度降低到160~210℃時保溫。

（3）Cr4W2MoV鋼中含Cr的量為4%，含W的含量為2%，Mo和V的含量小于1%，是一種高碳中鉻鋼，硬度60~62HRC。在現(xiàn)代社會中Cr4W2MoV在越來越多的方面被用到，Cr4W2MoV逐漸替代了Cr12型鋼，這種鋼料碳化物含量較好，并且耐磨性也高于Cr12Mo1V1，他適合用來被加工成形狀復(fù)雜、精度較高的沖壓模具，例如它用來做硅鋼片沖裁模。Cr4W2MoV鋼的熱處理過程如下所示：由于該種材料的強度和韌性較高，所以我們采用低溫淬火、低溫回火工藝：先將Cr4W2MoV加熱到溫度960~980℃，然后對工件進行回火處理使溫度降低到280~320℃。3．硬質(zhì)合金在我們?nèi)粘＜庸ぶ?，加工成批的工件時，我們首先想到的是硬度和耐磨性都比較好的硬質(zhì)合金。鎢鈷類硬質(zhì)合金適合用來做模架，這類合金隨著鈷量的增長，它的韌性及抗拉強度提高但是剛性卻下降了。在加工一些硬度較低的工件時，我們常采用含鈷量較低的YG10；在加工一些硬度較高的工件，我們常采用含鈷量較高的YG15或YG20。鎢鈷類硬質(zhì)合金的缺點是其韌性較差、難以加工，一般情況下用來做凹模鑲拼結(jié)構(gòu)。鎢鈷鈦硬質(zhì)合金具有很大的硬度，通常被用來加工超硬材料，被加工工件會具有較高的壽命。用來沖壓的模鎢鈷鈦硬質(zhì)合金有GT35、TLMW50、GW50等。第6章仿真過程第6章仿真過程使用ug軟件來進行運功仿真，首先打開運動仿真模塊，新建仿真，然后開始第一步，新建連桿，我們的仿真結(jié)構(gòu)可以分為三部分，第一部分為下模座等固定連桿，第二部分為條料，第三部分為上模座等相關(guān)元件。然后設(shè)計運動副，即各連桿的運動狀態(tài)，我們選擇滑動副，驅(qū)動模式為時間函數(shù)，見下圖6-1：圖6-1運動副設(shè)計運動副設(shè)計完成后，我們要做的是點擊解決方案，得到soluaion,對solution進行右鍵求解得到最終的仿真結(jié)果，仿真樹見下圖6-2：圖6-2仿真樹最終仿真結(jié)果見圖6-3：圖6-3仿真結(jié)果

第7章裝配總圖第7章裝配總圖將已經(jīng)設(shè)計好的工件進行裝配約束得到圖7-1：圖7-1裝配總圖二維圖見圖7-2：圖7-2二維圖總結(jié)結(jié)論在工業(yè)生產(chǎn)中，最常用的加工方法就是沖壓成型，沖壓成型是一種大批量加工方法，它的加工范圍十分廣，其中不僅包括金屬材料，還包括非金屬材料和復(fù)合材料。我的畢業(yè)設(shè)計課題是沖孔落料連續(xù)模設(shè)計，在設(shè)計過程中，我對我所學(xué)的知識進行了檢驗復(fù)習(xí)，例如：結(jié)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)柱，導(dǎo)正銷等工件的設(shè)計，讓我深刻了解了工件的適合場所。沖壓模具在工業(yè)生產(chǎn)中一直占有很重要的位置，它能加工各種工件。本文中我進行了凸凹模的設(shè)計、工步的選擇、凸模的校核、刃口間隙的計算等相關(guān)問題設(shè)計，還有固定板、墊板、卸料板等導(dǎo)向工件的選擇，在設(shè)計這些東西時我遇到了很多問題，尤其在畫三維圖和二維圖時，另外在選用三維建模軟件時，我放棄了用我所熟悉的catia，而選取了ug，因為ug中有級進模向?qū)?，可以有效的設(shè)計模具。我通過對工件進行工藝分析、計算檢驗完成了工件的沖壓模具設(shè)計，本模具采用的是級進模，該種模具適合大批量生產(chǎn)，適合當(dāng)代的發(fā)展情況。在未來可以將3D打印技術(shù)運用到模具設(shè)計制造中，這樣不僅會節(jié)約成本，還會降低工作量。參考文獻東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文參考文獻[1]呂學(xué)能.基于ObjectARX2005的沖壓落料模CAD系統(tǒng)研究[D].蘇州大學(xué),2009.[2]徐宗山，楊航.簡單模具分析及凸、凹模設(shè)計[J].科技視界,2014.[3]王陳.硬幣坯餅?zāi)＞叩难芯颗c設(shè)計[D].南京理工大學(xué),2011.[4]周金蓮.基于ProE轉(zhuǎn)卡片級進模具的設(shè)計與開發(fā)[D].南昌大學(xué),2009.[5]殷鋮.基于SolidWorks的沖裁模設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)[D].西安理工大學(xué),2005.[6]張慧.薄膜沖裁技術(shù)的研究及模具設(shè)計[D].中北大學(xué),2015.[7]董家權(quán).基于ProE的沖模CAD系統(tǒng)的研究[D].天津科技大學(xué),2009.[8]高廣娣.機械系統(tǒng)方案設(shè)計及性能測試實驗臺的研制[D].重慶大學(xué),2006.[9]周寶來，李波.墊片沖裁模的設(shè)計[J].沈陽三一重型裝備有限公司，遼寧沈陽110027,2012.[10]劉秉龍.系列特型卡箍加工方法和制造工藝研究[D].天津大學(xué),2017.[11]陳明航.基于ProE的沖彎級進模的設(shè)計與研究[D].天津科技大學(xué),2014.[12]于海亮.超聲波振動輔助沖裁裝置設(shè)計及試驗研究[D].大連理工大學(xué),2014.[13]紀(jì)永.不銹鋼薄板高密度小孔沖壓加工及模具優(yōu)化設(shè)計[D].廣西大學(xué),2006.[14]任丹陽.鎖墊片沖壓工藝分析及其模具設(shè)計[J].山西科技,2014.[15]王文革，姜峰.汽車用支架沖壓工藝及模具設(shè)計[D].吉林化工學(xué)院機電工程學(xué)院,2017.[16]徐慶仁.國外模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].航空精密制造技術(shù),1992.[17]周曦.沖小孔模具設(shè)計[J].模具制造,2010.