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多孔定位片冲压工艺分析及其模具设计(桂林)

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多孔定位片冲压工艺分析及其模具设计(桂林)
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A1 下模座.bak
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A2 卸料板.bak
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A3 侧刃.bak
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A3 固定板.bak
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A3 圆弧形冲孔凸模.bak
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A3 圆形冲孔凸模.bak
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A3 垫板.bak
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A3 导料板.bak
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多孔 定位 冲压 工艺 分析 及其 模具设计 桂林
资源描述:
多孔定位片冲压工艺分析及其模具设计(桂林),多孔,定位,冲压,工艺,分析,及其,模具设计,桂林
内容简介:
编号: 毕业设计(论文)外文翻译(译文)院 (系): 机电工程学院 专 业:机械设计制造及其自动化学生姓名: 黄修兰 学 号: 1200110408 指导教师单位: 机电工程学院 姓 名: 杨晓清 职 称: 讲 师 2016年 6 月 3 日第 9 页 共 10 页模具设计与制造模具是制造业的重要工艺基础,在我国,模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期,中国模具工业才驶入发展的快车道。近年,不仅国有模具企业有了很大发展,三资企业、乡镇(个体)模具企业的发展也相当迅速。 虽然中国模具工业发展迅速,但与需求相比,显然供不应求,其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具。 中国模具产业除了要继续提高生产能力,今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面,主要是企业结构向专业化调整,产品结构向着中高档模具发展,向进出口结构的改进,中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。 近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 虽然我国模具总量目前已达到相当规模,模具水平也有很大提高,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面:(1)总量供不应求 国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求,中高档模具自配率只有50%左右。 (2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间(分厂),自产自配比例高达60%左右,而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式,而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%,而国外在50%以上。2004年,模具进出口之比为3.7:1,进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元,为世界模具净进口量最大的国家。(3)模具产品水平大大低于国际水平,生产周期却高于国际水平 产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。 (4)开发能力较差,经济效益欠佳 我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元,国外模具工业发达国家大多是1520万美元,有的高达2530万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。 造成上述差距的原因很多,除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视,以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外,还有下列几个原因: (1)国家对模具工业的政策支持力度还不够 虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策,但配套政策少,执行力度弱。目前享受模具产品增值税的企业全国只有185家,大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金,影响技术进步,而且民营企业贷款十分困难。 (2)人才严重不足,科研开发及技术攻关投入太少 模具行业是技术、资金、劳动密集的产业,随着时代的进步和技术的发展,掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺,高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够,科研单位和大专院校的眼睛盯着创收,导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少,致使模具技术发展步伐不大,进展不快。 (3)工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低 近年来我国机床行业进步较快,已能提供比较成套的高精度加工设备,但与国外装备相比,仍有较大差距。虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备,但总体的装备水平比国外许多企业低很多。由于体制和资金等方面的原因,引进设备不配套,设备与附件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。 (4)专业化、标准化、商品化程度低,协作能力差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响,模具专业化水平低,专业分工不细致,商品化程度低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占40%左右,其余为自产自用。模具企业之间协作不畅,难以完成较大规模的模具成套任务。模具标准化水平低,模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,特别是对模具制造周期有很大影响。 (5)模具材料及模具相关技术落后 模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢材相比有较大差距。塑料、板材、设备性能差,也直接影响模具水平的提高。 目前,我国经济仍处于高速发展阶段,国际上经济全球化发展趋势日趋明显,这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面,国内模具市场将继续高速发展,另一方面,模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此,放眼未来,国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好,预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展,我国不但会成为模具大国,而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间,中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高,而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。 模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科,是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展,模具产品的技术含量不断提高,模具制造周期不断缩短,模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展,模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有: (1)建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术,提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。 (2)建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合,提高模具加工的自动化水平与生产效率。 (3)模具生产企业的信息化管理技术。例如PDM(产品数据管理)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。 (4)高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。 (5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。 (6)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用(7)原材料在模具中成形的仿真技术。 (8)先进的模具加工和专有设备的研究与开发。 (9)模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。 (10)模具及其制品的检测技术。 (11)优质、新型模具材料的研究与开发及其正确应用。 (12)模具生产企业的现代化管理技术。 模具行业在“十一五”期间需要解决的重点关键技术应是模具信息化、数字化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破。 随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多,但其发展重点应该是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给,需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此,一些重要的模具标准件也必须重点发展,而且其发展速度应快于模具的发展速度,这样才能不断提高我国模具标准化水平,从而提高模具质量,缩短模具生产周期,降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品,而且所选产品必须目前已有一定技术基础,属于有条件、有可能发展起来的产品。 根据“十一五”模具行业发展规划,“十一五”期间模具产品发展重点主要有如下几类: (1)汽车覆盖件模具冲压模具占模具总量的40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套,也包括为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具,它在冲压模具中具有很大的代表性,模具大都是大中型,结构复杂,技术要求高。尤其是为轿车配套的覆盖件模具,要求更高,可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定的技术基础,已为中档轿车配套,但水平还不高,能力不足,目前满足率只有一半左右。中高档轿车覆盖件模具主要依靠进口,已成为汽车发展的瓶颈,极大的影响着车型开发。 (2)精密冲压模具 多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向,精度要求寿命要求极高,主要为电子工业、汽车、仪器仪表、电机电器等配套。这两种模具,国内已有相当基础,并已引进了国外技术及设备,个别企业生产的产品已达到世界水平,但大部分企业仍有较大差距,供应总量不足,进口很多。 (3)大型精密塑料模具 塑料模具占模具总量近40%,而且这个比例还在上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具,为集成电路配套的塑封模,为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模,为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等,目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展,但技术水平与国外仍有较大差距,总量供不应求,每年的进口额达几亿美元。 (4)主要模具标准件 目前国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等。这些产品不但国内配套大量需要,出口前景也很好,应继续大力发展。氮气缸和热流道元件主要依靠进口,应在现有基础上提高水平,形成标准并组织规模化生产。 (5)其他高技术含量的模具 占模具总量给8%的压铸模具中,大型薄壁精密压铸技术含量高,难度大。镁合金压铸模具目前虽然刚起步,但发展前景好,有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向,其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展。冷冲模具使用寿命的影响及对策一、冲压模具概述冲压模具-在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压-是在室温下,利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冲压模具的形式很多,一般可按以下几个主要特征分类: 1.根据工艺性质分类 (1)冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 (2)弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。 (3)拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。(4)成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 2.根据工序组合程度分类(1)单工序模 在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。(2)复合模 只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 (3)级进模(也称连续模) 在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。冲冷冲模全称为冷冲压模具。 冷冲压模具是一种应用于模具行业冷冲压模具及其配件所需高性能结构陶瓷材料的制备方法,高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化锆、氧化钇粉中加铝、镨元素构成,制备工艺是将氧化锆溶液、氧化钇溶液、氧化镨溶液、氧化铝溶液按一定比例混合配成母液,滴入碳酸氢铵,采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料,反应生成的沉淀经滤水、干燥,煅烧得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉,再经过成型、烧结、精加工,便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本发明的优点是本发明制成的冷冲压模具及其配件使用寿命长,在冲压过程中未出现模具及其配件与冲压件产生粘结现象,冲压件表面光滑、无毛刺,完全可以替代传统高速钢、钨钢材料。 二、冷冲模具主要零件 冷冲模具是冲压加工的主要工艺装备,冲压制件就是靠上、下模具的相对运动来完成的。加工时由于上、下模具之间不断地分合,如果操作工人的手指不断进入或停留在模具闭合区,便会对其人身安全带来严重威胁。 (一)模具的主要零件、作用及安全要求 1工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件,因此,它是模具上的关键零件。凸凹模不但精密而且复杂,它应满足如下要求:(1)应有足够的强度,不能在冲压过程中断裂或破坏(2)对其材料及热处理应有适当要求,防止硬度太高而脆裂。 2定位零件定位零件是确定坯件安装位置的零件,有定位销(板)、挡料销(板)、导正销、导料板、定距侧刀、侧压器等。设计定位零件时应考虑操作方便,不应有过定位,位置要便于观察,最好采用前推定位、外廓定位和导正销定位等。 3压料、卸料及出料零件压料零件有压边圈、压料板等。 压边圈可对拉延坯料加压边力,从而防止坯料在切向压力的作用下拱起而形成皱褶。压料板的作用是防止坯料移动和弹跳。顶出器、卸料板的作用是便于出件和清理废料。它们由弹簧、橡胶和设备上的气垫推杆支撑,可上下运动,顶出件设计时应具有足够的顶出力,运动要有限位。卸料板应尽量缩小闭合区域或在操作位置上铣出空手槽。暴露的卸料板的四周应设有防护板,防止手指伸入或异物进入,外露表面棱角应倒钝。 4导向零件导柱和导套是应用最广泛的一种导向零件。其作用是保证凸凹模在冲压工作时有精确的配合间隙。因此,导柱、导套的间隙应小于冲裁间隙。导柱设在下模座,要保证在冲程下死点时,导柱的上端面在上模板顶面以上最少5至10毫米。导柱应安排在远离模块和压料板的部位,使操作者的手臂不用越过导柱送取料。 5支承及夹持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、垫板、限位器等。上下模板是冷冲模具的基础零件,其他各种零件都分别安装固定在上面。模板的平面尺寸,尤其是前后方向应与制件相适应,过大或过小均不利于操作。 有些模具(落料、冲孔类模具)为了出件方便,需在模架下设垫板。这时垫板最好与模板之间用螺钉连接在一起,两垫板的厚度应绝对相等。垫板的间距以能出件为准,不要太大,以免模板断裂。 6紧固零件它包括螺钉、螺母、弹簧、柱销、垫圈等,一般都采用标准件。冷冲模具的标准件用量较多,设计选用时应保证紧固和弹性顶出的需要,避免紧固件暴露在表面操作位置上,防止碰伤人手和妨碍操作。 三、冷冲模具的发展改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对冷冲模具的需求量不断增长。近年来,冷冲模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,冷冲模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。 随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而冷冲模具制造是整个链条中最基础的要素之一,冷冲模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定企业的生存空间。近年许多冷冲模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。虽然中国冷冲模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在冷冲模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命冷冲模具依赖进口。 随着科学技术的不断进步,现代工业产品的生产日益复杂与多样化,产品性能和质量也在不断提高,因而对冷冲压技术提出了更高的要求.为了使冷冲压技术能适应各工业部门的需要,冷冲压技术自身也在不断革新和发展.冷冲压技术的发展思路就是尽可能地完善和扩充冷冲压工艺的优点,克服其缺点.在冷冲压技术的发展过程中,应注意以下几方面: (1)冷冲压技术的发展过程中应正确地确定工艺参数及冷冲模具工作部分的形状与尺寸,提高冲压件的质量、缩短新产品试制周期,应在加强冲压成形理论研究的基础上,使冲压成形理论达到能对生产实际起指导作用,逐步建立起一套密切结合生产实际的先进的工艺分析计算方法.国外已开始采用弹塑性有限元法对汽车覆盖零件的成形过程进行应力应变分析和计算机模拟,以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和可能出现的问题。 (2)加快产品更新换代,克服模具设计周期长的缺点.应大力开展模具计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)技术的研究.在我国,目前要特别注意加强多工位级进模CAD/CAM技术的研究。 (3)满足大量生产需要以及减轻劳动强度.应加强冷冲压生产的机械化和自动化研究,使一般中、小件能在高速压力机上采用多工位级进模生产,达到生产高度自动化,进一步提高冲压的生产率。 (4)扩大冷冲压生产的运用范围.使冷冲压既适合大量生产,也适合小批量生产;既能生产一般精度的产品,也能生产精密零件.应注意开发如精密冲裁(特别是厚料精冲)、高能成形、软模成形、施压和超塑性加工等新成形工艺,还要推广简易模(软模和低熔点合金模)、通用组合模、数控冲床等设备的运用。此外,对冲压板料性能的改进,模具新材料、模具新加工方法的开发也应进一步加强。四、冷冲模具使用寿命的影响及对策冷冲模具的使用寿命是以冲制出的工件数量来计算的。影响冷冲模寿命的因素很多。主要有模具结构设计、制造模具所用凸模和凹模的材料、模具的热处理质量与表面强化、冲模零件的制造精度和冷冲压材料的选取。除此之外,还有冲模的安装、调整、使用以及维修等。 1模具设计对寿命的影响(1)排样设计的影响排样方法与搭边值对模具寿命的影响很大,过小的搭边值,往往是造成模具急剧磨损和凸、凹模啃伤的重要原因。从节约材料出发,搭边值愈小愈好,但搭边值小于一定数值后,对模具寿命和剪切表面质量不利。在冲裁中有可能被拉人模具问隙中,使零件产生毛刺,甚至损坏模具刃口,降低模具寿命。因此,在考虑提高材料利用率的同时,必须根据零件产量、质量和寿命,确定排样方法和搭边值。(2)凹模结构的影响对容易产生应力集中而开裂的凹模结构,可以采用组合结构或镶拼结构,以及预应力结构,从而提高模具使用寿命。(3)间隙的影响当间隙过小时,压缩挤压利害,摩擦力增大,磨损增大,侧面的磨损加剧,冲裁后卸料和推件时,材料与凸、凹模之间的摩擦还将造成刃口侧面的磨损比端面的磨大大,同时也容易造成凸、凹模温度很高,把金属碎屑吸附在刃口侧面,形成金属瘤,使凸、凹模出现崩刃或胀裂现象。因此,过小的间隙对模具寿命极为不利。间隙太大,会增加凸模与凹模端面边缘的集中应力,致使压应力急剧增加,于是刃口边很快屈服变形而失去棱角。因此又增加了冲裁力,进而使刃口边更快磨损,降低模具寿命。但为了减小凸、凹模的磨损,延长模具使用寿命,在保证冲裁件质量的前提下,设计时适当采用较大间隙是十分必要的。(4)模具导向结构对寿命的影响可靠的导向对于减小工作零件的磨损,避免凸、凹模啃伤是非常有效的。特别对无问隙或小问隙冲裁模、复合模和多工位级进模更为重要。为提高模具寿命,必须根据工序和零件精度要求,正确选择导向形式和导向精度,所选择导向精度应高于凸、凹模的配合精度。(5)冷冲压材料选取的影响冷冲压材料应满足制件的设计要求和冲压工艺要求,否则容易损伤模具,降低模具使用寿命。冷冲压材料表面质量不好,冲压时制件易破裂,也易擦伤模具。冷冲压材料塑性不好,变形量小,冲压时制件易破裂,也易擦伤模具。另外,材料的厚度公差应符合国家标准。因为一副冲模适用于一定材料的厚度,成形、弯曲、翻边、引伸模具的凸、凹模结构间隙是直接根据材料厚度来确定的。所以材料厚度不均匀,会导致废品产生和模具损坏。 2模具材料对模具寿命的影响模具材料对模具寿命的影响是模具材料性质、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等的综合反映。其中,材料性质和热处理质量影响最为明显。模具材料性质对模具寿命的影响是很大的。如将同一种工件,使用不同的模具材料做弯曲试验,试验结果:用9Mn2V材料,其寿命为5万次;用Crl2MoV渗氮,其寿命可达40万次。因此,在选用材料时,应根据制件的批量大小,合理选用模具材料。模具工作零件的硬度对模具寿命的影响也很大。但并不是硬度愈高、模具寿命愈长。这是因为硬度与强度、韧性及耐磨性等有密切的关系。有的冲模要求硬度高,寿命长。如采用T10钢制造冲模,硬度为5458HRC,只冲几千次,制件毛刺就很大。如果将硬度提高到6064HRC,则刃磨寿命可达23万次。但如果继续提高硬度,则会出现早期断裂。有的冲模硬度不宜过高,如采用Crl
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