汽车卧铺盖板拉延模设计说明书

I摘 要本次设计做的是汽车车身覆盖件冲压模设计中的第一序拉延模的设计。汽车模具在中国因为发展的时间比较短所以在很多方面现在比起一些机械工业发达的国家还有很大的差距。但我国近年来在汽车模具方面也取得不少的发展与进步。本次设计我做的是汽车盖板的拉延模设计。在模具设计中主要是根据设计好的板件来用UG软件进行三维造型设计来完成模具的结构设计然后进行模具加工调试来最终生产出合格的模具。在三维造型方面主要可以分为压边圈设计、上模设计、凸模设计和下模本体设计。在进行各部分设计时要严格按照模具结构设计规范来进行设计。 在本次设计中我严格按照冲压模设计标准来进行模具设计，其中有一部分技术规范属于企业内部规范。本设计经过反复检查没有发现大的纰漏，完全符合模具设计的要求。关键词：汽车模具 UG 拉延模 设计标准IIAbstractThe design do is auto body panel stamping die design sequence in the first drawing die design. Automotive die in China due to the development of a comparatively short time it is in many ways than some mechanical industrial developed countries there is a great gap. However, in recent years, China has also made the car a lot of mold development and progress. The design of the car I did the cover drawing die design. In the die design are mainly based on panels designed to use the UG software design to complete the three-dimensional structure of the mold and then mold design to final production of qualified commissioning of the mold. Main aspects of three-dimensional modeling can be divided into the blank holder design, the mold design, design and lower die punch body design. During the design of various parts of the structure to be in strict accordance with design specifications to the mold design.In this design I strictly in accordance with design standards for stamping die mold design, including technical specifications are part of the internal specification. After repeated checking of the design found no major flaws, in full compliance with the mold design.Keywords: car mold drawing die design standards UGi目录前 言 .11 设 计 前 的 准 备 工 作 .51.1 技 术 协 议 .51.1.1 模 具 的 材 料 及 热 处 理 .51.1.2、 模 具 结 构 .51.1.3. 工 艺 、 设 计 、 制 造 要 求 .71.2 查 看 工 法 图 .81.3 查 验 对 比 .91.4 结 构 选 择 .91.5 材 质 选 择 .92 处 理 数 模 及 分 模 线 .172.1 片 体 缝 合 .172.2 拉 伸 实 体 .172.3 设 计 凸 模 退 刀 面 .182.4 设 计 凸 模 主 筋 .192.5 压 边 圈 退 刀 面 的 设 计 .192.6 压 边 圈 主 筋 的 设 计 .202.7 确 定 压 边 圈 导 向 .202.8 导 滑 面 的 设 计 .212.9 导 板 数 量 的 确 定 .213 压 边 圈 的 设 计 .243.1 压 边 圈 强 度 .243.2 压 边 圈 压 力 确 定 .253.2 压 边 圈 让 位 及 补 强 .263.3 气 顶 杆 的 设 计 .273.4 压 边 圈 镶 块 设 计 .283.5 调 压 垫 块 与 墩 死 垫 块 的 设 计 .283.6 弹 顶 销 的 设 计 .304 上 模 的 设 计 .314.1 上 模 型 面 及 主 筋 .314.2 上 模 法 兰 面 和 辅 筋 .314.3 上 模 调 压 凸 台 的 设 计 .314.4 上 模 起 吊 和 反 转 结 构 的 设 计 .324.5 压 板 槽 的 设 计 .32ii4.6 导 腿 的 设 计 .324.7 安 全 平 台 的 设 计 .324.8 设 计 中 心 键 槽 及 压 板 槽 加 强 筋 .334.9 上 模 弹 顶 销 的 设 计 .334.10 设 计 减 轻 空 、 流 水 孔 及 排 气 孔 .334.11 定 位 板 地 设 计 .345 下 模 的 设 计 .415.1 下 模 座 的 设 计 .425.2 设 计 墩 死 垫 块 .425.3 设 计 凸 模 安 装 固 定 法 兰 .435.4 设 计 安 全 螺 钉 .435.5 设 计 安 全 护 板 .445.6 运 输 连 接 的 设 计 .445.7 导 柱 导 向 设 计 .445.8 下 模 导 板 窥 视 孔 的 设 计 .445.9 设 计 完 成 .45致 谢 .46参 考 文 献 .471前 言汽 车 模 具 最 主 要 的 组 成 部 分 就 是 覆 盖 件 模 具 。 这 类 模 具 主 要 是 冷冲 模 。 广 义 上 的 “汽 车 模 具 ”是 制 造 汽 车 上 所 有 零 件 的 模 具 总 称 。例 如 ， 冲 压 模 具 、 注 塑 模 具 、 锻 造 模 具 、 铸 造 蜡 模 、 玻 璃 模 具 等 。 汽 车 车 身 上 的 的 冲 压 件 大 体 上 分 为 覆 盖 件 、 梁 架 件 和 一 般 冲 压 件 。能 够 明 显 表 示 汽 车 形 象 特 征 的 冲 压 件 是 汽 车 覆 盖 件 。 因 此 ， 更 加 特 指的 汽 车 模 具 可 以 说 成 是 “汽 车 覆 盖 件 冲 压 模 具 ”。 简 称 汽 车 覆 盖 件冲 模 。 例 如 ， 前 车 门 外 板 修 边 模 、 前 车 门 内 板 冲 孔 模 等 。 当 然 汽 车 上 的 不 只 车 身 上 有 冲 压 件 。 汽 车 上 所 有 冲 压 件 的 模 具 都称 为 “汽 车 冲 压 模 具 ”。 归 纳 起 来 就 是 ： 1. 汽 车 模 具 是 制 造 汽 车 上 所 有 零 件 的 模 具 总 称 。 2. 汽 车 冲 压 模 具 是 冲 制 汽 车 上 所 有 冲 压 件 的 模 具 。 3. 汽 车 车 身 冲 压 模 具 是 冲 制 汽 车 车 身 上 所 有 冲 压 件 的 模 具 。 4. 汽 车 覆 盖 件 冲 压 模 具 是 冲 制 汽 车 车 身 上 所 有 覆 盖 件 的 模 具 。 现 在 我 们 这 个 板 块 一 说 汽 车 模 具 好 像 都 指 的 是 汽 车 覆 盖 件 冲 模 。为 了 不 和 广 义 的 汽 车 冲 模 混 淆 ， 在 发 帖 时 最 好 用 汽 车 覆 盖 件 冲 模 不 用汽 车 冲 模 。 冲 压 模 具 的 形 式 很 多 ， 冲 模 也 依 工 作 性 质 ,模 具 构 造 ,模 具 材 料三 方 面 来 分 类 。 一 般 可 按 以 下 几 个 主 要 特 征 分 类 ： 根 据 工 艺 性 质 分 类 a.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 。 2b.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 。 c.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 。 d.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 。 根 据 工 序 组 合 程 度 分 类 a.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 。 b.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 。 c.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 。 3、 依 产 品 的 加 工 方 法 分 类 依 产 品 加 工 方 法 的 不 同 ， 可 将 模 具 分 成 冲 剪 模 具 、 弯 曲 模 具 、 抽制 模 具 、 成 形 模 具 和 压 缩 模 具 等 五 大 类 。 a. 冲 剪 模 具 ： 是 以 剪 切 作 用 完 成 工 作 的 ， 常 用 的 形 式 有 剪 断 冲模 、 下 料 冲 模 、 冲 孔 冲 模 、 修 边 冲 模 、 整 缘 冲 模 、 拉 孔 冲 模 和 冲 切 模具 。 b.弯 曲 模 具 ： 是 将 平 整 的 毛 胚 弯 成 一 个 角 度 的 形 状 ， 视 零 件 的 形状 、 精 度 及 生 产 量 的 多 寡 ， 乃 有 多 种 不 同 形 式 的 模 具 ， 如 普 通 弯 曲 冲模 、 凸 轮 弯 曲 冲 模 、 卷 边 冲 模 、 圆 弧 弯 曲 冲 模 、 折 弯 冲 缝 冲 模 与 扭 曲冲 模 等 。 3c.抽 制 模 具 ： 抽 制 模 具 是 将 平 面 毛 胚 制 成 有 底 无 缝 容 器 。 d.成 形 模 具 ： 指 用 各 种 局 部 变 形 的 方 法 来 改 变 毛 胚 的 形 状 ， 其 形式 有 凸 张 成 形 冲 模 、 卷 缘 成 形 冲 模 、 颈 缩 成 形 冲 模 、 孔 凸 缘 成 形 冲 模 、圆 缘 成 形 冲 模 。 e.压 缩 模 具 ： 是 利 用 强 大 的 压 力 ， 使 金 属 毛 胚 流 动 变 形 ， 成 为 所需 的 形 状 ， 其 种 类 有 挤 制 冲 模 、 压 花 冲 模 、 压 印 冲 模 、 端 压 冲 模 。从 20 世纪以来，我国就开始重视模具行业的发展。提出政府要支持模具行业的发展，以带动制造业的蓬勃发展。我国制造业加工成本相对较低，模具加工业日趋成熟，技术水平不断提高。人员素质大幅提高，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多国外企业选择我国作为模具加工的基地。目前，我国模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场份额的80以上。以汽车行业为例，一种车型的轿车共需模具约 4 000 副，价值达 2-3 亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约 150 个，共需模具约 350 副，价值约 400 万元。国家统计局数据(统计范围包括全部国有企业和年销售收入 500 万元以上的非国有企业，以下同)显示，2008 年1-5 月，全国模具行业工业总产值已经超过 360 亿元，与 2007 年同期相比保持平稳上升趋势。随着我国模具行业的产品细分化、专业化的发展，汽车模具行业迅速发展起来，但汽车模具是在最近几年才发展成为一个行业。我国汽车模具业的建立可以追溯到国内汽车工业发展之初。诸如一汽、东风等整车企业当时都设有配套的模具厂。生产的模具仅仅为了企业能自给自足。随着市场需求逐年增大。在原有大型国有企业基础上，一些民营、合资甚至外商独资企业也纷纷涌入这一市场，这也使得汽车4模具行业竞争愈发激烈。目前，具有一定规模的国内汽车车身模具制造企业有 100 多家。其中产值超过 1 亿元的就有 20 家。国内大型数控机床数量已经超过 800台，与德国、美国、日本的大型数控机床数量相近。总的来说，中国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小；而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应经济发展的需要，精密、复杂的冲模、轿车覆盖件模等高档模具仍有很大发展空间。中国汽车模具行业今后的发展方向应该注重产品结构的调整和定位。进一步提升模具的制造技术水平，占领结构复杂、精度高、技术含量高的高档模具市场。51 设计前的准备工作1.1 技术协议每一个项目都会与客户签定技术协义（或其它类似的文件） ，技术协义中包涵了客户对模具要求的所有相关信息。在进行模具设计之前必须仔细阅读技术协议严格按照里面的要求来进行设计。1.1.1 模具的材料及热处理当冲压件的材料为高强度板（抗拉强度大于等于 340MPa）或板厚1.2mm 时。压边圈采用 HT300+Cr12MoV 镶件结构；凹模采用基体部分HT300+压料面及模口部分 Cr12MoV+内型面部分 MoCr 镶件结构；凹模也可采用基体部分 MoCr+压料面及模口部分 Cr12MoV 镶件结构；凹模采用基体部分 HT300+型面压料面 Cr12MoV 镶件结构；料厚小于等于 1.2mm的凸模可采用(GGG70L),MoCr 铸铁。表面淬火硬度不低于 HRc50；凸模采用基体部分 HT300+成型部分 Cr12MoV 结构；凸模采用基体 MoCr+变形剧烈部分 Cr12MoV 结构（具体在图纸会签时确定）Cr12moV（SKD11 韩国） 。表面淬火硬度不低于 HRc5558。1.1.2、 模具结构模具结构形式，原则上按甲方提供的或甲方认定的乙方提供的结构设计。模具的闭合高度，根据模具的结构、操作要求、压机参数而定。一个零件系列模具的闭合高度应考虑一致性。中型模具 考虑联合安装式。(会签时根据具体情况商定)。上下模之间要设置四块等高的平衡垫块。模具的标准件及结构性外购件原则上选用三住、三协标准，超出范围的标准均需甲方的认可。 （国内模具供应商标准件要选用上海三住、北京世贸、大连盘起的产品，氮气缸要求选用美国 Hysow 或瑞典Kaller 或天津大石机械的产品或韩国 TOSS 的产品，顶料汽缸要求选用SMC 的产品） 。氮气缸选用原则为：氮气缸达到最大压缩量时应留有 5mm6余量，注入基准压力为 12MPa。平衡用氮气缸的顶出力应在相应上模总重量的（1.52）倍以上。所有模具必须采用 12.9 级的螺钉（栓） 。拉延模自动化生产线用模具压料圈采用内置式结构，上、下模互为导向体，压料圈与凸模互为导向体。模具尽可能考虑送料高度合理一致。自动化冲压生产线用模具应考虑机械人送料高度（参见模具设计标准-一般设计 ） 。模具定位采用四点快速定位。 上下模四周铸出“V”型中心线槽。两侧铸出方向“”箭头示前方。铸件加强筋间距300mm（封闭间距600mm） ，型面厚度50mm，筋厚按甲方标准。本体为实型铸铁， 应保证铸件的强度、刚度和外观质量。铸件的相关部位壁厚按甲方标准铸造.铸件本体带联体验棒（模具交付时至少保留两个验棒,验棒规格为30200mm） ，联体位置适当，不能有干涉或隐含干涉。模具安装采用 U 型槽，数量为：模具长度 L 1500mm 时， 上下模 68 个U 行槽; L1500 mm 时， 上下模各 46 个 U 行槽， U 型槽厚度H60mm（底板厚度 H=50mm、压板台高度 h=10mm）.压板槽距模具端头小于 500mm.模具要求定位准确，不易松动，操作方便、安全。拉伸件应考虑后续工位定位问题。拉延、成形类模具，要求有合模到底的压印标记，标记深度为 0.3mm 以内。拉延模应在适当位置合理设置6 的排气孔，并加防尘软管。模具要设置安全平台。大型模具安全平台尺寸为 200mm200mm；中型模具安全平台尺寸不小于 150mm150mm；小型模具安全平台尺寸为 100mm100mm。上下模安全平台之间高度为 120mm 或 170mm。 （压机安全棒高度 800mm）废料对角线长度不大于 500mm，如超出范围须与甲方协商确定。小型模具修边废料，要能滑出模具外。 中、大型模具要求滑出压机台外。采用折叠式废料滑板使废料排出压机台外。一级废料滑板的设置不得超出模具的外轮廓线。废料滑板的料厚 t 取 2mm-72.5mm。 （具体会签时确认）废料滑道的倾斜角度需大于等于 25 度，如果倾斜角度小于 25 度，废料滑板必须采用网纹板（滤油网板） 。非自动化线冲孔类模具废料原则用废料盒接存，尽量集中接存，废料在模体内滑动要顺畅，不得泄露在压机工作台上。废料盒尽量少；废料盒抽出方向设置在模具前后向、方便取放倒废料，定位要可靠，且能够自锁。（具体会签时确认）模具采用铸入式或铸造式起重臂或插销式吊耳，插销式起重吊耳应配有自锁功能起重棒。对于重量大于 5 吨的模具必须采用插销式吊耳形式。铸入式起重棒设置在模具左右方向。退料（压料）板原则上采用导板或导柱导向、侧销限位结构，要求设有安全块或安全螺钉。板料厚度小于 1.2mm 的冲裁工序的压料器要在适当位置设置锥形限位块（四点）（六点）,且锥形限位块必须等高，板料厚度大于等于 1.2mm 的冲裁工序是否采用锥形限位块在模具图纸会签时确定。压料面在有效的范围以外全部空开深度 H=1mm。压料、退料装置要设有缓冲装置。压料器溢出凹腔部位以下 50mm 需要布设斑马线标识,并在相应位置设置参照标记。1.1.3. 工艺、设计、制造要求模具设计、制造及预验收在乙方工厂进行。乙方依据双方确认的冲压工艺为基础，制定工艺方案，绘制 DL 图并经甲方工艺确认后，方能进行模具设计。会签后发生的模具套数增减需由甲方工艺人员确认，增减费用另行商议。甲方不对冲压工艺及模具结构产生的不良后果负责。 冲压工艺过程图、模具设计图，应满足甲方生产方式和压力机技术参数要求。模具在设计上必须考虑铸造工艺性、加工工艺性、和维修过程中的方便性。 模具设计完成后需经甲方会签确认，会签后双方签署 会签纪要依此来进行下一步工作。甲方产品发生设变，给乙方提供说明文件包括：设变内容说明与设变后数模；乙方接到设变后，以书面形式8进行可行性及风险分析，并提供产品变更的费用及制造周期，经甲方确认后方可实施，如果乙方提出产品设计变更要求，乙方向甲方提出书面的设变申请（工艺分析报告） ，以甲方确认为准。制造中如有模具修改必须同时修改模具图。设计和制造依据双方确认的有关模具设计、制造、验收以及冲压件检查的相关标准。模具要设置方便排除清洗模具时污水的槽或孔。模具的刚度、强度和质量要求以连续生产一批次冲压件不出现质量缺陷为准（300 件） 。外表面件压印不得留在 A 面上。1.2 查看工法图拿到设计题目时，首先应该查看工法图，了解相关信息，包括件名、产品的材质、料厚、坯料尺寸、生产线以及本序所使用的机台、模具闭合高度等信息。根据产品材质的力学性能和料厚从技术协义中查寻模具是否采用壤块结构以及模具本体及壤块的材质，如就果材质为锻件需采用壤块结构，铸件则为整体结构。生产线分为手工生产线和自动生产线，自动生产线又分为普通自动线和高速线，自动线上的模具要设计相应的感应装置即感应开关，感应开关有直流和交流之分，具体视生产线而定。手工生产线工序件在两台机床之间的传递是通过人工完成的，而自动生产线则是能过机器人或机械手来完成。高速线与普通自动线最本质的区别体现在生产速度上。通常情况下，拉廷模安排在生产线的第一台机床上生产（有些需要落料的产品则不是） ，该机床根据生产线的不同有单动和双动之分，相应的模具结构也对应单动结构和双动结构。工法图上会指示出每一序的模具闭合高度，对应的机床有最大闭合高度和闭合高度调节量（可从机床参数中查取） ，机床的最大闭合高度9减去闭合高度调节量为机床的最小闭合度。一般情况下手工线模具的闭合高度为参考值，结构设计人员可做适当调整，但必须在机床的最大闭合高度-20MM 与最小闭合高度+20MM 之间调整。自动线的模具工法除了指示闭合高度外还会指示模具的基准点高度，都必须按照工法指示值设计，不可调整，若结设计无法满足则向工法设计人员反馈。1.3 查验对比查看完以上信息后检查工艺数模，对比工艺数模上的工艺内容是否与工法图指示的工艺内容一致，包括是否需要日期标记、件号标记、左右件标记、到底标记及位置指示、CH 孔位置、是否有切角、是否需要刺破刀等，若不一致应该向工法设计人员反馈确认。1.4 结构选择拉延模的设计主要有单动和多动结构，根据客户技术协议要求和工厂机床本设计采用单动结构。单动结构如下图 1-1 所示：图 1-1 单动结构图101.5 材质选择材质的选择优先依客户技术协议为准，材质选择要求见表 1-2 所示：表 1-2 材质选择表t1.5 1.5t & s340MPa1.5t & 340MPas凸模（Punch） GGG70L MoCr MoCr Cr12MoV凹模（Die） GGG70L MoCr Cr12MoV Cr12MoV压边圈（Blank holder）GGG70L MoCr Cr12MoV Cr12MoV下模本体（Lwr shoe）HT300 HT300 HT300上模本体（Upr shoe）HT300 HT300 HT300本设计凸模、凹模、压边圈的重量均大于 1.5T 所以选择 Cr12Mov。下模本体和上模本体也均大于 1.5T 选择 HT300。选用冲压模具材料应考虑工件生产的批量，若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料；还应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同。对于冲压模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性 的劣优依次 为碳素工具钢 合金工具钢 基体钢 高碳高铬钢 高速钢 钢结 硬质合金 硬质合金。此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对11模具材料选择的影响。1.传统模具用钢 长期以来，国内薄板冲裁模用钢为 T10A 、 CrWMn 、 9Mn2V 、 Cr12 和 Cr12MoV 等。其中 T10A 为碳素工具钢，有一定强度和韧性。但耐磨性不高，淬火容易变形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲压模具。T10A 碳素工具钢的热处理工艺为： 760810 水或油 淬， 160180 回火，硬度 5962HRC 。CrWMn 、 9Mn2V 是高碳低合金钢种，淬火操作简便，淬透性优于碳素工具钢，变形易控制。但耐磨性和韧性仍较低，应用于中等批量、工件形状较复杂的冲裁模具。 CrWMn 钢的热处理工艺为：淬火温度 820840 油冷 ，回火温度 200 ，硬度 6062HRC 。 9Mn2V 钢的热处理工艺为：淬火温度 780820 油冷 ，回火温度 150200 ，空冷，硬度 6062HRC 。注意 回火温度在 200300 范围有回火脆性和显著体积膨胀，应予避开。Cr12 和 Cr12MoV 为高碳高铬钢，耐磨性较高，淬火时变形很小，淬透性好，可用于大批量生产的模具，如硅钢片冲压模。但该类钢种存在碳化物不均匀性，易产生碳化物偏析，冲裁时容易出现崩 刃 或断裂。其中， Cr12 含碳量较高，碳化物分布不均比 Cr12MoV 严重，脆性更大一些。Cr12 型钢的热处理工艺选择取决于模具的使用要求，当模具要求比较小的变形和一定韧性时，可采用低温淬火、回火（ Cr12 为 950980 淬火， 150200 回火； Cr12MoV 为 10201050 淬火，180200 回火 ） 。若要提高模具的使用温度，改善其淬透性和红硬性，可采用高温淬火、回火 （ Cr12 为 10001100 淬火， 480500 12回火； Cr12MoV 为 11101140 淬火， 500520 回火 ） 。高铬钢在 275375 区域有回火脆性，应予避免。2.常用模具新钢种为了弥补传统模具钢种性能的不足，国内开发或引进了以下性能较好的冲压模具用钢：（ 1 ） Cr12Mo1V1 （代号 D2 ）钢 为仿美国 ASTM 标准中的 D2 钢引进 的钢种，属 Cr12 型钢。由于 D2 钢中 Mo 、 V 含量增加，细化了晶粒，改善了碳化物的分布状况，因此 D2 钢的强韧性（冲击韧度、抗弯强度、挠度）比 Cr12MoV 钢有所提高，耐磨性和抗回火稳定性也比 Cr12MoV 更高。可用深冷处理，提高硬度并改善尺寸稳定性。用 D2 钢制作的冲裁模具寿命要高于 Cr12MoV 钢模具。D2 钢的锻造性能和热塑成形性比 Cr12MoV 钢略差，机械加工性能和热处理工艺与 Cr12 型钢相似。（ 2 ） Cr6WV 钢 为高 耐磨微 变形高碳中铬钢，碳、铬含量均低于 Cr12 型钢，碳化物的分布状态较 Cr12MoV 均匀，具有良好的淬透性。热处理变形小，机械加工性能较好。抗弯强度、冲击韧度优于 Cr12MoV ， 只是耐磨性略低于 Cr12 型钢。用于承受较大冲击力的高硬度、高耐磨板料冲裁模，其效果好于 Cr12 型钢。钢的常用热处理工艺为：淬火温度 9701 000，一般可热油或硝盐分级淬火冷却，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后应立即回火，回火温度 160210 ，硬度 58 62HRC。（ 3 ） Cr4W2MoV 钢 也是高 耐磨微 变形高碳中铬钢，替代 Cr12 型钢而研制的钢种，碳化物均匀性好，耐磨性高于 Cr12MoV ，适于制作形状复杂、尺寸精度要求高的冲压模具，可用于硅钢片冲裁模。13Cr4W2MoV 钢的热处理工艺：要求强度、韧性较高时，采用低温淬火、低温回火工艺：淬火温度 960980 ，回火温度 280320 ，硬度 6062HRC 。要求热硬性和耐磨性较高时，采用高温淬火、高温回火工艺：淬火温度 10201040 ，回火温度 50 0540 ，硬度 6062HRC 。（ 4 ） 7CrSiMnMoV( 代号 CH-1) 钢 为 空淬微变形低合金钢、火焰淬火钢，可以利用火焰进行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火温度（ 8001000 ） ，具有良好的淬透性和 淬硬性 （可达 60 HRC 以上） ，强度和韧性较高，崩 刃 后能补焊。可代替 CrWMn 、 Cr12MoV 钢，制作形状复杂的冲裁模。 CH-1 钢的推荐热处理工艺：淬火温度 900920 ， 油冷 ， 190200 回火 13 小时，硬度 5862 HRC 。（ 5 ） 6CrNiSiMnMoV( 代号 GD) 钢 为高韧性低合金钢，淬透性好，空淬变形小，耐磨性较高。其强韧性显著高于 CrWMn 和 Cr12MoV 钢，不易崩刃或断裂。尤其适用于细长、薄片状 凸模及 大型、形状复杂、薄壁凸凹模。GD 钢的推荐热处理工艺：淬火温度 870930 （ 900 最佳 ） ，盐浴炉加热（ 45s/mm ） ， 油冷或 空冷、风冷 ， 175230 回火 2 小时，硬度 5862 HRC 。由于空冷即可淬硬 ，也可采用火焰加热淬火。（ 6 ） 9Cr6W3Mo2V2( 代号 GM) 钢 为高耐磨高强 韧 合金钢，各项工艺性能良好，其耐磨性、强韧性、加工性能均优于 Cr12 型钢，能够用于高速压力机冲压下的多工位 级进模等 精密模具，是较理想的耐磨、精密冲压模具用钢。GM 钢的热处理工艺：淬火温度 10801120 ，硬度 6466HRC 。 回火温度 540560 ，回火二次。（ 7 ） Cr8MoWV3Si ( 代号 ER5) 钢 属高耐磨高强 韧合金钢，具有较好的电火花加工性能，强度、韧性、耐磨性都优于 Cr12 型钢，适用14于大型精密冲压模具。用于硅钢片冲裁模，一次 刃 磨寿命为 21 万次，总寿命高达 360 万次，是目前合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿命水平。ER5 钢的推荐热处理工艺：对高耐磨性、高强韧性的模具，采用 1150 淬火， 520530 回火 3 次； 对重载服役条件下的模具，采用 11201130 淬火， 550 回火 3 次。3 硬质合金及钢结硬质合金当工件的批量极大时，可以考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的硬质合金 或钢结硬质合金 。用作模具材料的硬质合金为 钨钴类 ，随着含钴量的 增加，韧性及抗弯强度提高而硬度降低。对于承受冲击力较小的模具，可以选用 含钴量较低 的 YG10X ；承受冲击力中等或较大的模具，可以选用 含钴量较高 的 YG15 或 YG20 。硬质合金的缺点为韧性较差、难以加工，作为模具的工作部件可以设计为镶拼结构。 钢结硬质合金的性能介于硬质合金和高速钢之间，能够机械加工和热处理，可以用于制作复杂的高寿命模具。用作冲裁模 的钢结硬质合金 有 DT 、 GT35 、 TLMW50 、 GW50 等。厚板冲压模具厚板冲裁模承受的冲压力高于薄板冲模，为重载冲裁模，易磨损、崩 刃 和断裂，所以要求模具材料应具有高的耐磨性和强韧性。传统模具用钢 传统的重载冲裁模具钢种主要有 T8A 、 Cr12MoV 、 W18Cr4V 、 W6Mo5 Cr4V2 等。其中 T8A 为碳素工具钢，虽然淬透性、韧性比 T10A 钢有所改善，但易残存网状碳化物、热硬性差，只能用于工件批量较小的中厚冲裁模。 T8A 工具钢的热处理工艺为： 790820 水或油 淬， 160180 回火，硬度 5861HRC 。 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V215为高速工具钢，具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，但韧性较低，工作时有可能产生崩 刃或断裂，而且价格较贵。建议采用低温淬火、快速加温淬火等工艺措施来改善其韧性。对于工件批量较大的厚板冲压模，可以用 W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2 钢做 凸 模，Cr12MoV 钢做凹模 。W18Cr4V 钢的推荐热处理工艺： 12201250 淬火； 550570 回火 3 次。W6Mo5Cr4V2 钢的推荐热处理工艺： 11601200 淬火 ： 550570 回火 3 次。4. 常用模具新钢种为了克服高速工具钢的缺点，提高使用寿命，重载冲压模具可选用 降碳降钒 高速钢 6 W6Mo5 Cr4V（6W6）和以高速钢成分为基础，添加少量的其它元素构成的高强韧性模具钢 基体钢，如 65Nb 钢、LD 钢、012AL 钢、CG-2 钢等等 。（ 1）6 W6Mo5 Cr4V (6W6)钢为高强韧性高速钢，由于降低了碳化物的含量和分布均匀性，使其在保持硬度和耐磨性的同时，抗弯强度、冲击韧性和塑性都有显著提高，虽然耐磨性略低，仍可用低温 氮碳共渗提高 表面硬度和耐磨性。其热处理工艺和高速钢 W6Mo5Cr4V2 相似。（ 2 ） 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb) 钢 65Nb 钢取自 W6Mo5CrV2 钢正常淬火后的基本成分，碳含量比高速钢低， 碳质量 分数 的中限为 0.65% ，故名 65Nb 。各合金元素在钢中的作用和在高速钢中相似， 另加入 3% 的 Nb 可形成高稳定性的碳化物 NbC ，能有效阻止奥氏体晶粒长大，改善钢的力学性能和工艺性能。这种钢具有较好的耐磨性和较强的高温韧性，可以代替 Cr12MoV 、 W18Cr4V 钢，用于重载冲裁模和冷挤压模、冷镦模 。65Nb 钢锻造和退火工艺性能良好，热处理温度范围宽，淬火温度可以在 10801180 ，回火温度在 520600 之间选择。 当16采用比 W6Mo5CrV2 钢正常 淬火温度低的温度淬火后，其组织 为在碳含量 较低的马氏体基体上均匀 分布有细粒状未溶碳化物。通过热处理参数的调整，可以得到不同的强度、韧性、耐磨性配合，以适合不同模具的性能要求。 65Nb 钢的热处理工艺： 10801180 盐浴炉加热（ 1520s/mm ）油 淬， 520560 回火 2 次，硬度 5763 HRC 。（ 3 ） 7Cr7Mo2V2Si (LD) 钢 LD 钢含碳、 含钴量高于 65Nb ，含钒量也较高。 钒可细化 晶粒，提高耐磨性。因此其抗压、抗弯强度和耐磨性均高于 65Nb 由于具有良好的强韧性和耐磨性，因而适于制造各种重载模具。LD 钢的推荐热处理工艺： 850 预热， 11001150 淬火； 油冷后 530570 回火 23 次，每次 12 小时，硬度 5763 HRC 。（ 4 ） 5Cr4Mo3SiMnVAL (012AL) 钢 012AL 钢中加入质量分数为 0.30.7% 的铝，目的是为了细化晶粒，提高钢的冲击韧性和热加工塑性，加 Si 则为了强化基体。 012AL 钢强韧性高，综合性能好，通用性强，是冷、热兼用型模具钢。其抗弯强度及挠度高于 W18Cr4V 高速钢，代替高速钢作模具时很少发生折断现象。可以用作中厚板料冲裁模具和 各类冷 、热作模具。012AL 钢的推荐热处理工艺： 10901120 盐浴炉加热（ 30s/mm ）油 淬， 510 回火 2 次， 每次油冷 2 小时 ，硬度 6062 HRC 。（ 5 ） 6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2) 钢 CG-2 钢在成分中加 Ni ，强化了基体，改善了韧性和高温性能。同时增加 Mo 减少 W ，以降低碳化物的偏析。 CG-2 钢具有高的强度和强韧性，在热处理到高硬度时仍能维持良好的韧性，较好地解决了高硬度与韧性的合理配合。但锻造塑性较差，退火后硬度偏高。亦可用作中厚板料冲裁模具和 各类冷 、热作模具。17CG-2 钢的热处理工艺：淬火温度 11001140 加热（ 20s/mm ） ， 油冷 ， 540 回火 2 次，每次 2 小时，空冷，硬度 6062 HRC 。2 处理数模及分模线2.1 片体缝合先要对数模（片体）进行缝合处理，以方便后面的实体裁减操作。数模由产品和工艺面组成，一般情况下 OP10 即第一序的数模约定放在第 10 层，相应的工序线放在第 11 层，后续以此类推，每一序的产品数模均放在 16 层。打开文件后，将 100 层设置为工作层（后期的出图均以 100 层为工作层） 。利用缩放功能放大检查数模的各个部位是否有明显的孔洞，如有需先将其逢补起来，完成初步的检查后进行逢合操作，片体逢合好后进行分模线的合并，关闭第 10 层打开第 11 层，分模线由拔模面和相邻工艺面的交线组成，由工法设计人员做出，结构设计人员需对其进行合并，以方便后期操作，主要是用来分割凸模和压边圈以及做退刀。2.2 拉伸实体分模线合并（用连接曲线工具）好后，用拉廷边界线做出一个实体，拉廷边界线由坯料线向外偏置得到，中小件向外偏置 15-20MM,大件向外偏置 30MM，拉廷边界线和坯料线均由工法设计人员给出。再利用前面逢合好的片体把实体分割成上、下两部分，上部分为上模型面部分，下部分再用分模线分开得到压边圈和凸模型面部分。18参照共性结构设计标准，凸模放到 61 层、压边圈放到 51 层、上模放到 80 层。后面设计的部件均按设计标准分层。设计标准及各层具体放置什么见下图 2-1：图 2-1 部件标准分层图 2.3 设计凸模退刀面设计凸模退刀面，利用分模线向-Z 方向拉伸出一个工具体，工具体向下 40MM, 向凸模侧偏置 10MM（数据都依据设计标准） 。利用工具体与凸模进行布尔差运算得到凸模外侧退刀面，再涂上相应的加工颜色，内侧的退刀面采相同的方法得到。不同的颜色代表不同的材质或者不同的加工符号，图纸里的颜色19都必须按照设计标准设定！如下表 2-2：表 2-2 加工标准色 2.4 设计凸模主筋退刀面做好后做凸模主筋，模具各部分筋的厚度参照“模具结构仕样书” ，模具结构仕样书 在技术协义或者客户的模具设计制作规范里查寻。根据技术协议的要求这里利用凸模边缘曲线向里面偏置一个主筋厚（这里是 50MM） ，并进行光顺处理。利用数模向下大致偏置 60MM 得到下图所示的黄色片体，再用此工具实体与凸模进行布尔差运算得到凸模主筋。202.5 压边圈退刀面的设计接下来做压边圈的退刀面，压边圈的退刀面做法与凸模相同，需要注意的是压边圈的退刀面要向远离凸模的一侧偏置 3MM（如果板件完全位于模具内部偏置 1MM，如果板件在超出模具就取 3MM）然后再做 10MM的退刀。做法和凸模退刀面的做法相同，最后也要涂上相应的颜色。2.6 压边圈主筋的设计压边圈退刀面做好后做主筋，模具各部分筋的厚度参照“模具结构仕样书” ，模具结构仕样书 在技术协义或者客户的模具设计制作规范里查寻。根据技术协议的要求这里利用凸模边缘曲线向里面偏置一个主筋厚（这里是 50MM） ，并进行光顺处理。利用数模向下大致偏置 60MM得到下图所示的黄色片体，再用此工具实体与凸模进行布尔差运算得到凸模主筋。压边圈主筋，辅筋及排气孔，减轻孔等放在后面做出。2.7 确定压边圈导向确定压边圈的导向形式（主要是针对外压边圈，内压边圈只能是内导形式） ，主要有内导和箱式外导两种结构形，有时也可选择四角导向形