新赛欧转向管柱左侧后支架冲压模具设计【2副模具】【三维UG】【冲压模具设计稿】
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*学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 学院（系、部）： 专 业： 题 目： 指导者： 评阅者： 年 月 第 I 页毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要转向支架冲压成型模具设计与模具 失效分析本文主要介绍了 冲压模具设计过程， 冲压模具在实际工业生产中应用广泛。随着当今科技的发展，模具已经越来越多地被应用到工业生产中来。冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要 的技术进步意义和经济价值。冲压工艺是一种生产效率很高的、少切屑或无切屑的先进加工方法，在经济和技术方 面都有很多的优点。冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离和成形两大类，每一类中包括许多不同的工序. 本次设计的零件为转向支架冲压，所用材料是 不锈钢。本论文分析了该工件的成形工艺，计算了该工件的毛坯形状尺寸及各工序尺寸，并在此基础上确定了合理的冲压工序，分为三 道工序分别为工序一落料折弯，工序二冲中间孔和腰型孔，工序三内外缘翻边。此方案的特点 是模具结构简单，制造成本低，操作方便，并且尺寸和精度达到工艺要求，具有良好的性价比。 本设计工序采用曲柄压力机进行冲压，具有生产效率高、维修简单、工作环境整洁等 特点。本文模具进行模具结构的分析，主要零件的设计和模具的经济分析，并且详细介绍了设计方法和步骤。 关键词： 冲压工艺；模具设计；曲柄压力机；复合模 II毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）英英文文摘摘要要Title Roulete stamping mold design and mold failure analysis Abstract: Punching dies was used widely in industrial production applications. With todays technology development, mold has been an increasing use of industrial production. Punching die can greatly improve labor productivity and reduce the burden of the workers, further more it has important technological progress and economic value. Punching process is a high production efficiency, no or less process methods, in the economic and technical aspects which has many advantages. The essential procedure of Punching are separating and shaping, each category includes a number of different processes. This design components is wheel plate ,the material of wheel plate is 不锈钢. In the paper, the molding technology of the stainless steel drawing part was analyzed, the dimensions and shape of the blank were calculated, the drawing times and dimensions of the part were determined and made sure on this foundation reasonable of hurtle and press the work preface is divided into three working procedure difference as the first working procedure is blank and elongating, the second working procedure is the work preface four slice the side and pressing the raised package , the third working procedure is piercing .The characteristics of this project is the molding tool structure simple, the manufacturing cost is low, operation convenience, and the size and accuracies attain the craft request, having the low price and well quality to compare. The design procedure adopts the crank pressure machine to press the parts. Because it has many merits, such as producing efficiency high, maintaining simple and work surrounding neatness. In this paper ,analyzes the combination die crafts respectively and gives a detailed introduction to the calculation method and steps . Key words: Punching；mold structure；crank ；combination die III 目 录前前 言言.1第第一一章章 冲压生产工艺概况冲压生产工艺概况.31.1 冲压工艺介绍.31.2 冲压的基本工序.31.3 冲压工艺设计的基本内容与步骤.41.4冲压的概念、特点及应用.7第第二二章章 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 .122.1零件工艺性分析.122.2 工艺方案确定.13A各工艺方案特点分析 .14B 工艺方案的确定.142.3冲裁件的精度与粗糙度.142.4零件工艺计算.14第第三三章章 模具整体的设计与工艺计算模具整体的设计与工艺计算 .173.1 搭边.173.1.1毛坯尺寸计算.173.1.2 搭边计算.173.1.3 材料的经济利用.183.2 排样.194. 零件冲压工艺计算零件冲压工艺计算.204.1 零件毛坯尺寸计算.204.2 排样.204.3 折弯工序的折弯次数和折弯系数的确定.204.4 冲裁力、折弯力的计算.204.5 折弯间隙的计算.214.6 折弯凸、凹模圆角半径的计算.224.7 计算模具刃口尺寸.224.8 模具其它尺寸.23第第五五章章 材材料料失失效效分分析析 .255.1 失效分析的概念.255.2 冲裁模主要失效形式.255.3 失效分析基本方法.265.4 本次设计中工作部件失效形式分析.28第六章第六章 热处理热处理.296.1 热处理的概念.296.2 模具零件整体热处理工序.29IV6.2.1 正火.296.2.2 退火.296.2.3 淬火.306.2.4 回火.306.2.5 调质.316.3 模具零件热处理工艺.316.4 工作部件加工工艺路线.426.4.1 落料模.42装配图装配图.45第七章第七章 结论结论.46参考文献参考文献.47致致 谢谢.48*学院毕业设计说明书（论文）1前前 言言 全世界的钢材中，板材占很大比例，而其中大部分是经过冲压制成成品。如汽车的车身，底盘，邮油箱，散热器片等均是冲压加工而成。冲压件具有薄，均，轻，强的特点，且工作精度高，价格一致。 冲压是一种金属塑性加工方法，其坯料主要是板材，利用冲压设备通过模具的作用，使之获得所需要的零件形状和尺寸。冲压的三要素是材料、模具和设备。冲压加工要求被加工材料具有较高的塑性和韧性，较低的屈强比和时效敏感性，一般要求碳素钢伸长率 16%、屈强 s/b70%，低合金高强度钢 14%、s/b80%。否则，冲压成形性能较差，工艺上必须采取一定的措施。模具是冲压加工的主要工艺装备。冲压件的表面质量、尺寸公差、生产率以及经济效益等与模具结构及其合理设计的关系很大。冲压模具按照冲压工序的组合方式不同分为：单工序的简单模、多工序的连续模和复合模。冲压设备主要有机械压力机和液压机。在大批量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机；在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件的生产中，多采用液压机。它在工业中占有十分重要的地位。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。同时冲压工艺在各行业都有广泛的应用。 (1)汽车行业的冲压。以折弯为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、飞机制造厂等大厂，独立的大型冲压折弯厂还很多见。 (2)汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这部分的企业有许多都归在标准件厂，也有一些独立的冲压厂，目前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多这样的小厂。*学院毕业设计说明书（论文）2 (3)电器件冲压厂。这类厂是一个新的产业，随着电器的发展而发展起来，这部分厂主要集中在南方。 (4)生活日用品冲压厂。做一些工艺品，餐具等，这些厂近几年也有大的发展。 (5)家用电器部件冲压厂。这些厂都是在我国家用电器发展起来后才出现的，大部分分布在家电企业内。 (6)特种冲压企业。如航空件的冲压等就属于这类企业，但这些工艺厂也都归在一些大厂。目前国内专业从事冲压的大型企业很少，如果有也是一些小厂。主要特征是零部件或部件厂，这是冲压行业的主要特征。不同于其它毛坯制造厂。本文是转向支架的冲压成形工艺及其模具设计。鉴于以上所述的冲压三要素，该设计应详细论述转向支架的成形工艺特点、所采用的模具结构、冲压加工的具体方法及选用何种性能的压力机。由于毕业设计的设计面较广，有一定难度。因为整个设计是由个人独立完成的，所以在设计内容难免有一些遗漏和错误，殷切的希望各位老师和各位领导予以批评和指正。*学院毕业设计说明书（论文）3第第一一章章 冲压生产工艺概况冲压生产工艺概况1.1 冲压工艺介绍冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或 分离，从而获得所需形状和尺寸的冲压件的成形加工方法。冲压的坯料主要是热轧和冷轧 的钢板和钢带。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压 力机上完成多道工序，实现由开卷，矫平，冲裁到成形，精整的全自动的生产。生产效率 高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。冲压的坯料主要是热轧和冷轧 的钢板和钢带。世界的钢材中，有 6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成的成品。汽车的车身、 底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压 加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制 造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度 可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态 低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成 多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高， 劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。1.2 冲压的基本工序冲压的基本工序研究冲压成形首先需要将冲压工序进行分类，同时还要根据板料冲压变形中的力学特 点进行分类，在此基础上分析研究每一类成形规律，为制定冲压工艺规程、设计模具、确 定工艺参数和解决成形工艺中的各种实际问题提供可靠的依据。所以只有能够充分反映冲 压毛坯的受力与变形特点的分类方法，对于冲压成形研究，才可能具有实用的意义。*学院毕业设计说明书（论文）4冲压与其它加工方法相比，在技术方面和经济方面都有其独特的优点，其优点主要是： (1) 生产率高，操作简便，易于实现机械化和自动化，适合于大批量生产； (2) 制件精度较高，尺寸稳定，互换性好； (3) 是一种能耗低、材料利用率高的少、无切削加工方法；(4) 能加工壁薄、形状复杂、表面质量好、刚性好、重量轻的零件。加工过程中，轧制板料表面一般不受破坏。 冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离和成形两大类，每一类中包括许多不同的工序分离工序是在冲压过程中，使冲压件与板料在切应力和拉应力作用下，沿一定的轮廓线相互分离，其冲压件分离面质量应该满足一定的要求。分离工序主要是指冲裁，包括落 料、冲孔、切断、切边、剖切等工序。成形工序是指在冲压过程中，使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成为所要求的 形状，同时冲压件应该满足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括弯曲、折弯、胀形、 翻边、扩口、旋压等工序 冲压板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均 匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均 匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如折弯性能试验、胀形性能试验 等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械 压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并 利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。1.3 冲压工艺设计的基本内容与步骤冲压工艺设计的基本内容与步骤在清楚了解并掌握了原始资料的基础上，工艺设计的基本内容与步骤如下： (1)分析产品零件图的冲压工艺性 冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，亦即冲压结构形状、尺寸大小、精度要 求及所用材料等方面是否符合冲压加工的*学院毕业设计说明书（论文）5工艺要求。在工艺设计时，首先分析冲压件的工 艺性，目的是为制定工艺方案奠定基础。分析冲压件的工艺性，主要包括如下两方面内容： 对产品图进行工艺性审查 根据产品图样，认真分析研究该冲压件的形状特点、尺寸大小及精度要求，病的可能 性，由此了解它们对冲压加工难易程度的影响情况。在分析产品图时，要特别注意零件的 极限尺寸（如最小冲孔尺寸、最小窄槽宽度、最小孔间距和孔边距、最小弯曲半径、最小 折弯圆角半径） 、尺寸公差、 设计基准及其他特殊要求。因为这些要素对所需的工序性质、 数量、 排列顺序的确定以及冲压定位方式、 模具结构形式与制造精度的选择均有显著影响。总之，对产品图进行工艺性审查， 其目的就在于明确该零件是否适合冲压加工的工艺特点， 用冲压方法制造是否经济合理及粗要解决的主要技术问题有哪些。 对产品图提出修改意见 经过上述的分析研究，如果发现冲压件的工艺性很差，则应会同产品设计人员，在不 影响产品使用要求的前提下，对冲压件形状、尺寸、精度要求乃至原材料的选用等进行适 当的修改。必要时，应建议产品设计部门重新设计。具体来说若发现产品图中零件形状过于复杂，或尺寸精度和表面质量要求太高，或尺寸标注及基准选择不合理，或通过适当改 变其局部形状和尺寸，能有利于排样和节约原材料的，或能用薄料代替厚料，用黑色金属 代替有色金属，均可向产品设计部门提出修改意见。 (2)确定冲压工艺方案 在对冲压件进行工艺性分析的基础上，根据生产批量和工厂现有条件并综合考虑产品 质量、生产效率、模具寿命、材料消耗及操作方便安全等因素好，通过对各种方案的仔细 分析、比较，然后确定一种最佳工艺方案。冲压工艺方案的确定，要求工艺人员能在一系 列技术和经济特征具体条件下，通过对各种方案反复研究，从中寻求最合理、最有效的工 艺方案。工艺方案的确定一般可按如下步骤进行： 进行必要的工艺计算 根据产品图样，计算毛坯展开尺寸、工序间的半成品尺寸、冲压力。上述工艺计算， 无疑是确定工艺方案所必需的。 提出各种可能的工艺方案 在上述有关工艺计算的基础上，通过对冲压件的工序性质、工序数量、工序顺序及工 序组合方式的综合分析，提出各种可能的工艺方案。冲压件的工序性质是指工件所需的工 序种类，如落料、冲孔、弯曲、折弯、翻边等基本工序，一般可根据冲压件的结构形状直 观确定。工序数量主要*学院毕业设计说明书（论文）6取决于工件的复杂程度、尺寸精度要求及材料的冲压工艺性能。冲 压工序顺序的安排，既要考虑冲压件质量的稳定性，又要保证经济上的合理性，它主要取 决于各工序的变形特点和尺寸要求。 对冲压件的工序性质、 数量和工序顺序初步确定之后， 还应考虑这些工序的组合问题。工序的组合要考虑组合的必要性、可行性与组合方式三个 方面。组合的必要性取决于生产批量，可行性则受冲压变形特点、工件质量、模具结构及 制模条件的限制。组合方式目前主要是复合冲压和连续冲压两种。 选择最佳工艺方案 任何一个冲压件往往可有几种不同的冲压工艺方案，因此需综合考虑各方面的因素， 并通过分析、比较，从中选择一种在技术和经济上都较为合理的最佳方案。所谓最佳方案 总是相对而言的，它与工厂的具体生产条件有关。因此，在确定工艺方案时，应从工厂现 有的生产条件出发，在保证产品质量和满足生产批量要求的前提下，寻求以最经济合理的 方式完成冲压件的加工过程。此外还应注意，对某些组合冲压件或有特殊要求的冲压件， 尚需考虑非冲压辅助工序，如钻孔、铰孔 、车削等机加工工序，焊接、铆合、热处理、 表面处理及去毛刺等工序。这些辅助工序应视具体情况作出合理安排，有的可放在冲压工 序之间进行，有的可置于冲压工序前或后进行。 (3)选择模具类型工艺方案确定后，即确定了冲压加工的工序数量、顺序以及工序的组合方式。选择模具类型时，需综合考虑冲压件的使用要求、生产批量大小、冲压设备情况及模具制造能力 等各方面的因素。通过分析比较，最终确定出采用简易模、单工序模、还是采用复合模或级进模。一般来说，简易模（聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌基合金模、板模及钢带冲 模等）寿命低、成本低、通常适用于试制、小批量生产。对于生产批量大、精度要求高的 冲压件，应选用复合模或级进模。当冲压件尺寸很大时，为便于制造模具及简化模具结构，应采用单工序模；当冲压件尺寸小且形状复杂时，为便于生产操作，常采用复合模或级进模。 (4)选择冲压设备 冲压设备选择是工艺设计中的一项重要内容。它直接关系到设备的安全及合理使用，并对产品质量、模具寿命、生产效率和生产成本等有着重要影响。设备选择主要包括设备 类型和设备规格选择两方面。一般来说，设备类型的选择主要取决于冲压的工艺性质、生产批量、工件的几何尺寸及精度要求等因素，而设备规格的选择主要与冲压力、模具闭合高度及其轮廓尺寸等因素有关。*学院毕业设计说明书（论文）71.4 冲压的概念、特点及应用冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 （4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较*学院毕业设计说明书（论文）8好的经济效益。 冲压加工在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则 60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.5 冲压技术的现状及发展方向冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1)冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达 IT1617 级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利*学院毕业设计说明书（论文）9用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以 CAD/CAM/CAE 技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2.)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达 25 微米，进距精度 23 微米，总寿命达 1 亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为 1500040000r/min） ，加工精度一般可达 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra1 微米） ，而且与传统切削加工相比具有温*学院毕业设计说明书（论文）10升低（工件只升高 3 摄氏度） 、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样） ，因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的 EDSCAN8E 电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM 集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到 300mm /min，加工精度可达1.5 微米，表面粗糙度达2Ra=010.2 微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。 (3) 冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。(4)冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达 70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，*学院毕业设计说明书（论文）11分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。 我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。设计要求:设计该零件的冲裁模 冲压零件图如下图所示:冲压技术要求:1. 材料:不锈钢；2. 材料厚度:2.0mm；3. 生产条件:大批量生产；*学院毕业设计说明书（论文）12第第二二章章 零件的工艺性分析零件的工艺性分析2.1零零件件工工艺艺性性分分析析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。本次设计的 转向支架 零件的材料为 不锈钢，厚度为 2.0mm，如图 2.1 及图2.2 所示。冲压工艺设计的基本要求为：（1）材料利用率高；（2）制定出的工艺方案在技术上可行，经济上合理； （3）工序组合方式和工序排列顺序要符合冲压变形规律，能保证冲制合格的工件；（4）工序数量尽可能少，生产效率尽可能高。良好的冲压工艺能保证材料消耗少、工序次数少、模具结构简单、操作方便、寿命长、产品质量稳定等等。即冲压工艺的质量就决定了模具三维质量，因此，制定合理的冲压工艺方案是至关重要的。2、材料分析该转向支架 零件的材料为 不锈钢，是普通碳素结构钢，具有良好的冲压性能。冲压件的工艺性，是指冲压件对冲压工艺的适应性，即冲压件的结构、形状，尺寸及公式差等技术要求是否符合冲压加工的工艺要求。工艺性是否合理，对冲压件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。 (1)冲压工件为转向支架，工件图见图 1。*学院毕业设计说明书（论文）13图 1 工件图(2)该工件形状尺寸精度要求为冲压件的经济精度。从变形的程度来看属于局部浅折弯的起伏件，但需要内外缘同时翻边。因此，在起伏过程中能否一次成型，保证工件平整而且无裂纹是该工件模具设计的关键。(3) 该零件用不锈钢制造，且形状规则，适宜采用冲压加工。 (4) 由于该产品大批量生产，不宜采用单一工序，而用级进模模结构又太复杂，所以适用于复合模。2.2 工工艺艺方方案案确确定定 完成此工件需要落料、折弯、冲孔、切边四道工序。其加工方案分为以下 8 种： （1）方案一：落料折弯冲孔切边。（2）方案二：落料、折弯复合冲孔切边。（3）方案三：落料、折弯复合冲孔切边复合。（4）方案四：落料、冲孔复合，折弯、（5）方案五：落料、折弯、冲孔、切边复合。（6）方案六：落料、折弯级进冲孔切边。（7）方案七：落料、折弯、冲孔级进切边。（8）方案八：落料、折弯、冲孔、切边级进。a 各工艺方案特点分析方案一的单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产成本较低，工件精度低，*学院毕业设计说明书（论文）14不适合大批量生产；方案五的四工序复合模，生产效率高，工件精度高，但模具制造复杂，调整和维修难度大；方案八的四工序级进模，生产效率高，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低；其余方案的特点介于上面已分析的三个方案之间。b 工艺方案的确定 结合本零件的设计要求，决定采用方案四，其生产效率高，制件精度高，模具制造和调整维修比较方便。在本设计中，将设计落料冲孔复合模和折弯模。2 2. .3 3 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于 IT14 级,一般落料公差等级最好低于 IT10 级,冲孔件公差等级最好低于 IT9 级,由表 3-5 可得落料公差,冲孔公差分别为 0.40,0.08.而冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为 0.5,0.15 由表 3-6 得孔中心距公差 0.15 而冲件孔中心距最高精度公差为0.25,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.2.4 零零件件工工艺艺计计算算根据等面积原则，用解析法求该零件的毛胚如下图所示：*学院毕业设计说明书（论文）15表 1 有凸缘圆简件的修边余量h（mm）图 2.1 转向支架 零件图 凸缘的相对尺寸 d 凸/d 凸缘尺寸 d凸1.5 以下1.5-22-2.52.5-3 附图1502.521.81.61003.532.52.21504.33.632.52002502.83006543*学院毕业设计说明书（论文）16图 2.2 转向支架 零件三维图*学院毕业设计说明书（论文）17第第三三章章 模具整体的设计与工艺计算模具整体的设计与工艺计算3.1 搭边搭边.1 毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算根据等面积原则，用解析法求该零件的毛胚尺寸。由计算得出落料尺寸为：58.3x152.1表 3.1 有凸缘圆简件的修边余量h（mm）.2 搭边计算搭边计算搭边值要合理确定。从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。在搭边值过小时，作用在凸模侧表面上的法向压力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。为了使作用在毛坯侧表面上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关，一般约等于 0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。若搭边值小于材料厚度，在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。不锈钢在冲裁时的搭边值，t=2mm.降低模具寿命。查表 1 得，搭边值 a=2.5mm.,a1=2.5mm.根据实际情况取搭边值 a=2.45m.,a1=2.7mm. 凸缘的相对尺寸d凸/d凸缘尺寸d凸1.5以下1.5-22-2.52.5-3 附图1502.521.81.61003.532.52.21504.33.632.52002502.83006543*学院毕业设计说明书（论文）18 表 3.2 冲裁金属材料的搭边值 (单位为 mm)手工送料圆形非圆形往复送料自动送料材料厚度 taa1aa1aa1aa1-11.51.521.532大于 1-2222.523.52.532大于 2-32.5232.543.5大于 3-432.53.535443大于 4-543546554大于 5-654657665大于 6-8657687768 以上76879887注：a材料宽度方向上的搭边值； a1材料长度方向上的搭边值；条料的宽度的计算：条料宽度 B= D0+2c=152.1mm+22.45mm.=157mmc侧搭边的最小值条料送进步距 h=58.3mm+2.7mm.=61mm.3 材料的经济利用材料的经济利用 在冲压零件的成本中，材料费用占 60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题，而材料的经济利用又与排样方式有关。衡量排样经济性的标准是材料利用率，也就是工件的实际面积与所占材料面积的比值，可分为：一个进距内的材料利用率:=（nF/Bh）100% (3-1)式中：F冲裁件面积（可以包括冲出小孔在内） ； n一个进距内冲件数目； B条料宽度；h进距。 则 = （nF/Bh）100%= 85.5%*学院毕业设计说明书（论文）193.2 排样排样工件的合理布置（即材料的经济利用）与零件的形状有密切关系。按零件的不同几何形状，可得出其适合的排样类型，经分析该零件的排样类型如图 2。 图 3.1 排样图*学院毕业设计说明书（论文）204. 零件冲压工艺计算零件冲压工艺计算4.1 零件毛坯尺寸计算根据等面积原则，用解析法求该零件的毛胚尺寸。首先将该零件分成圆，圆环，圆锥台三个简单的几何体，由 3D 查得它们的面积为：30740.4423由计算得出落料尺寸为：197.9则毛坯展开尺寸尺寸取 d=198mm4.2 排样（1）单排（如图） a. 搭边查6第 67 页表 320，选取 a12.45mm,a2.7mm.。条料的宽度的计算：条料宽度 B= D0+2c=152.1mm+22.45mm.=157mm条料送进步距 h=58.3mm+2.7mm.=61mmc. 板料利用率查1第 29 页表 1.13,选用宽度 157mm 的板料。板料利用率为 8232.05/（157x61）100%85.54.3 折弯工序的折弯次数和折弯系数的确定*学院毕业设计说明书（论文）21（1）判断能否一次拉出参考1第 142、143 页，按 h/d30/1500.2， t/D1/1500.6，查表可得 h1/d10.57，h1/d1h/d，故制件能一次拉出。（2）折弯系数的确定由坯料尺寸 D201 和筒形件的中线尺寸 d150，可得折弯系数为md/D0.7。4.4 冲裁力、折弯力的计算 （1）落料工序 P4202400336kN；bLt 3360.0258.4 kN；PKP*卸卸 252.50.0620.16kN；PKP*顶顶 336+8.4+20.16364.56kN。顶卸PPPP1式中： P冲裁力，N； L冲裁件受剪切周边长度， ； t冲裁件的料厚； 材料抗拉强度，查1第 27 页表 1.10，取值为 400 MPa；b 卸料力，N；卸P 顶件力,N；顶P 卸料力系数，查1第 52 页表 2.3，取值为 0.025；卸K 顶件力系数，查1第 52 页表 2.3，取值为 0.06；顶K 冲裁工序所需力之和。1P （2）冲孔工序162.832400103.3kN；PbLt37.7240030.16 kN；PbLt9.4224007.5 kN；PbLt故总冲压力为：103.3+30.16+7.5=140.96KN140.960.057.048 kN；PKP推推140.960.068.4576 kN；PKP顶顶140.96+3.192+4.13156.4756kN。顶推PPPP3式中： 推件力，N；推P 推件力系数，查表取值为 0.05；推K 冲孔工序所需力之和。3P（3）计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机*学院毕业设计说明书（论文）22 364.5+156.5521kN321PPPP总顶推PPPP3查2第 389 页表 13.10，初选公称压力为 600 kN 的 JH21 系列开式固定台压力机（型号为 JH21-60） 。其最大装模高度为 300mm，装模高度调节量为 70mm，工作台孔尺寸为 150mm，主电机功率为 5.5 kW。4.5 折弯间隙的计算折弯间隙指单边间隙，即。折弯工序采用压边装置，并2/）（拉凸拉凹DDZ且可一次成形，查1第 137 页表 4.11，可得折弯间隙为Z1.05t1.0511.05 mm，取 Z1 mm。4.6 折弯凸、凹模圆角半径的计算（1）凹模圆角半径的计算一般来说，大的可以降低极限折弯系数，而且可以提高折弯件的质量，所以凹r尽可能大些但太大会削弱压边圈的作用，所以由下式确定： 凹r凹r凹r 3tDDr）（凹凹8 . 0取3。凹r式中： D坯料尺寸，mm； 凹模尺寸，由于折弯件外径为 40mm,此处取值为 40mm。凹D （2）凸模圆角半径的计算 对折弯件的变形影响，不像那样显著，但过大或过小同样对防止起皱凸r凹r凸r和拉裂及降低极限折弯系数不利。的取值应比略小，可按下式进行计算：凸r凹r 0.832.4（mm）凹凸rr8 . 0对于制件可一次折弯成形的折弯模，、应取与零件图上标注的制件圆角凹r凸r半径相等的数值，但如果零件图上所标注的圆角半径小于、的合理值，则、凹r凸r凹r仍需取合理值，待折弯后再用整形的方法使圆角半径达到图样要求。凸r4.7 计算模具刃口尺寸 （1）落料模刃口尺寸查表可得 0.36 mm,=0.50 mmminZmaxZ -0.50-0.360.14 mmmaxZminZ +0.03 mm，-0.02 mm凹凸由此可得 mmmm14. 005. 0凸凹故能满足分别加工的要求。查表可得磨损系数 X0.5，落料件基本尺寸为 201 mm，取精度为 IT13，则其*学院毕业设计说明书（论文）23公差，上偏差和下偏差分别为0.23mm 和-0.23mm。由此可得mm46. 0201 (mm)03. 0003. 000max7546. 05 . 023.75）（）（凹落凹XDD03. 0003. 000max7546. 05 . 023.75）（）（凹落凹XDD200.64 (mm)002. 0002. 00min64.7436. 075）（）（凸落凹落凸ZDD002. 0002. 00min64.7436. 075）（）（凸落凹落凸ZDD（2）折弯模工作部分尺寸计算对于制件一次折弯成形的折弯模，其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确定。此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模时，应以凹模尺寸为基准进行计算。由此可得149.96 (mm)01. 004/05. 004/096.3905. 075. 04075. 0）（）（拉凹DD01. 004/05. 004/096.3905. 075. 04075. 0）（）（拉凹DD147.7 (mm)001. 0001. 004/7 .3463. 2205. 075. 040275. 0）（）（拉凸ZDD001. 0001. 004/7 .3463. 2205. 075. 040275. 0）（）（拉凸ZDD(mm)001. 0001. 004/7 .3463. 2205. 075. 040275. 0）（）（拉凸ZDD式中： D折弯件的基本尺寸，mm； 折弯件的尺寸公差，从零件图可知其值为 0.05mm。（3）冲孔模刃口尺寸计算 查表可得 0.36 mm,=0.50 mmminZmaxZ -0.50-0.360.14 mmmaxZminZ +0.025 mm,-0.02 mm凹凸由此可得 。故能满足分别加工的要求。mmmm14. 0045. 0凸凹查1第 60 页表 2.6，可得磨损系数 X0.5，孔的基本尺寸为 12mm，取精度为IT13，则公差为，上偏差和下偏差分别取值为+0.17 mm 和-0.17 mm。由此33. 0可得12（mm） ，002. 0002. 00min67.1833. 05 . 083.18）（）（凸孔凸XDD002. 0002. 00min67.1833. 05 . 083.18）（）（凸孔凸XDD12（mm） 。025. 00025. 000min03.1936. 067.18）（）（凹凸孔凹ZDD025. 00025. 000min03.1936. 067.18）（）（凹凸孔凹ZDD4.8 模具其它尺寸（1）凹模*学院毕业设计说明书（论文）24（2）上凸凹模上凸凹模的结构是落料凸模和折弯凹模，其长度应根据落料凸模的要求计算，壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和折弯凹模尺寸计算。 此处落料凸模采用有固定卸料板的凸模，长度可按下公式计算： YHHL21式中： L上凸凹模的长度，mm； H1上凸模固定版的厚度，mm； H2卸料板的厚度，mm。 Y附加长度，包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度、凸模固定版与卸料板的安全距离。上凸凹模的结构如图 4 所示。*学院毕业设计说明书（论文）25（3）凸模凸模即为冲孔凸模，其长度应根据模具的结构确定。从模具结构可以看出，其长度可由凸模固定板厚度、上凸凹模长度确定。 *学院毕业设计说明书（论文）26第五章 材料失效分析5.1 失失效效分分析析的的概概念念 模具的寿命受多种因素影响，而最后导致模具寿命的终结是由于模具发生了失效的现象。通过对模具的失效进行分析，找出模具失效的主要原因，采取相应的措施进行改进，可以达到提高模具使用寿命的目的。5.2 冲冲裁裁模模主主要要失失效效形形式式1、磨损失效磨损失效是指模具工作部位与被加工材料之间的摩擦损耗，使工作部位（刃口、型腔）形状和尺寸发生变化引起的失效。造成过量磨损的原因是模具工作零件的硬度偏低，坯料硬度偏高，模具材料耐磨性不高；模架精度不高；安装和润滑不良；间隙不均造成局部磨损；被冲材料表面氧化等均会导致模具早期磨损失效等。磨损失效可分为正常磨损失效和非正常磨损失效两类：（1）正常磨损。模具工作部位与被加工材料之间的均匀摩擦损耗，使工作部位（刃口、型腔）形状和尺寸发生变化引起的失效。（2）非正常磨损。在局部高压力作用下模具工作部位与被加工材料间发生咬合（被加工材料“冷焊”到模具表面，或模具材料“冷焊”到加工材料表面），引起被加工产品（或模具材料）表面形状和尺寸发生突变，或者在被加工产品表面出现严重划痕等导致失效。在拉伸、弯曲模具及冷挤压模具中易发生此类失效。2、断裂失效断裂失效是模具最严重的一种失效形式。模具工作零件的断裂有多种形式，按断裂性质分为脆性断裂和塑性断裂；按断裂机理分为一次性断裂和疲劳断裂；按断裂原因分为过载断裂和裂纹扩展断裂。3、 疲劳失效冷作模具所承受载荷均为具有一定冲击速度的周期性载荷，若模具工作零件的疲劳强度较差或在接近其寿命末期时，就会产生疲劳裂纹甚至疲劳断裂。疲劳裂纹萌生多在材料表面薄弱环节，如晶界、缩孔、碳化物和应力集中部位等。*学院毕业设计说明书（论文）27所以防止疲劳失效的措施主要有：提高锻件锻造比，均匀内部组织；增加退火和回火工序，以细化晶粒和消除内应力；作喷丸、滚压等表面强化处理。4、变形失效 在大负荷下，模具易产生变形失效，如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱角倒塌陷以及凸模镦粗、纵向弯曲等。防止措施就是要提高其受力部位的强度，包括选用高强度材料、提高热处理硬度和对工作表面进行强化处理等。5.3 失失效效分分析析基基本本方方法法 由于模具失效形式不同，因此失效分析的方法和过程也有所区别。对于模具断裂失效的分析过程主要包括以下几个步骤：1、现场调查、断裂件的收集和处理 首先应对事故现场进行保护；分析人员尽早进入现场察看模具断裂失效的部位与形式；询问生产设备的使用情况、操作情况和模具失效过程并统计模具的实际使用寿命。 对断裂的失效件碎块进行收集和保存。应注意收集起所有的断裂碎块，以便确定主要断口和进行断口分析。 注意保护断口和断裂碎块的洁净和新鲜。对于洁净的断口和碎块，应及时放入干燥器内进行保护；对有油污的断口应进行清洁处理，依次采用汽油、丙酮、无水乙醇清洗，再用热风吹干，然后放入干燥器内；对于附有腐蚀产物的断口，可暂不清楚腐蚀物，直接放入干燥剂内，以供分析原因时作参考依据。2、模具材料、制造工艺和工作情况调查 通过翻阅有关技术资料和检测报告、检查同批原材料、询问生产人员等方式，想详细了解模具的材质状况、锻造质量、机械加工质量、热处理和表面处理质量、装配质量等情况，核实各个环节是否符合有关标准规定以及模具设计和工艺上的技术要求。 采用化学成分分析、力学性能测定、金相组织分析、无损失等方法，复查模具材料的化学成分和冶金质量。 查阅模具工作记录，检修与维护记录，了解生产设备的工作状况及被加工坯料的实际情况，调查有关模具的使用条件和具体使用状况，了解模具按操作规程操作时有无异常现象等。*学院毕业设计说明书（论文）283、模具的工作条件和断裂状况分析 模具的工作条件主要摆阔模具的受力状况和工作环境状况。受力状况包括载荷性质如静载荷、冲击载荷或循环载荷等；载荷类型，如拉、压载荷、扭转载荷、弯曲载荷等；应力分布、应力集中状况、最大应力的大小及部位以及断裂部位的应力状态和应力大小等。工作环境包括工作温度的高低和变化幅度及产生热应力的大小；环境介质的种类、含量和是否具有腐蚀性；成型制件材料的组织类型、组织的稳定性、组织应力的大小和分布等。4、断口分析 断口分析就是对断口的宏观形貌和微观形貌进行分析。分析结果能为进一步确定断裂的性质、类型和原因提供重要依据。5、断裂原因综合分析和判定 首先，根据对模具断裂状况和断口特征分析的结果，综合判定失效模具断裂的性质和类型，再列出所有可能引起断裂的原因。断裂的原因一般包括模具结构设计不合理，模具材料选择不恰当，材料冶金质量有问题，加工和热处理过程中产生缺陷，操作使用不当和安装、维护不良等方面。 然后，根据模具工作条件、制造工艺及服役历史、质量检验结论和现场使用状况等调查询问的结果，进行综合分析、推理和验证，在列出的断裂原因中，逐一排除不可能的因素，最终判定引起断裂失效的真正原因。 在特殊情况下，还可以进行失效重视性试验或模拟试验，以进一步确定所判定的裂纹原因是否正确。6、提出防护措施 根据判定的断裂原因，有针对性的提出防护措施，以避免或减少这种断裂失效现象重复发生。 模具失效的原因主要有模具的工作环境、模具质量、操作人员的水平和经验、生产管理制度等，其中最主要的是模具质量。因此，在分析模具失效原因和采取措施时，应将重点放在对模具质量影响最大的制造过程方面。制造过程方面影响模具质量的因素主要有模具材料选择不当或有冶金质量问题；模具结构设计不合理；毛坯锻造质量差、存在机械加工缺陷、热处理工艺选择不当、模具装配精度不高和维护不良等。*学院毕业设计说明书（论文）295.4 本本次次设设计计中中工工作作部部件件失失效效形形式式分分析析本次模具设计中的零件特点是材料薄，零件小而简单，大批量生产。所以该零件选用复合模落料冲孔以及弯曲单工序模。由于后支架零件的材料是不锈钢，属于低碳钢，韧性比较低。工件要求大批量生产，因此若采用普通的冷作模具用钢，则更易产生磨损，如图1 所示。更有甚可能会导致模具工作部件发生崩刃和断裂、变形或开裂等失效现象，如图2 所示。模具工作过程中易产生磨损，进而导致冲裁出来的工件毛刺很大，所以对模具材料的强度、冲击韧度、硬度耐磨性要求很高。所以，经过综合使用和经济等各方面考虑，后支架零件冲裁凸模、凹模以及凸凹模采用SKD11 钢。 1、落料冲孔模（1）凸模 在冲孔落料复合模中，冲孔凸模尺寸分别为6mm，15mm，其尺寸较小，故在工作过程中单位面积承受压力较大，凸模易发生变形或崩刃。其零件材料为不锈钢,且大批量生产，故凸模刃口易磨损。因此，在成型过程中，正确选用润滑剂来润滑模具及工件的相对运动表面，可减少模具与工件的直接接触，减少磨损，降低成型力，并在一定程度上阻碍坯料向模具的传热，降低模具的温度，有助于降低模具失效概率，提高模具寿命。在模具使用的有效时间内，定期地对模具进行检修与维护。*学院毕业设计说明书（论文）30第六章第六章 热处理热处理6.1 热热处处理理的的概概念念热处理是一种重要的金属加工工艺，它主要是把金属材料在固态下加热、保温、冷却，以改变其组织，从而获得所需性能的一种热加工工艺。热处理的主要目的是为了改善金属材料的性能，即改善钢的工艺性能和提高钢的机械性能和使用性能。 通过热处理可以改善金属材料的性能，所以绝大多数机械零件都要经过热处理以提高产品的质量、延长使用寿命。据统计，拖拉机、汽车零件的 70%80%需要进行热处理；各种刀具、量具和模具 100%要进行热处理。如果将原材料在加工过程中采用的预备热处理包括进去，可以说所有的机械零件都要机械热处理。 6.2 模模具具零零件件整整体体热热处处理理工工序序 模具零件常用的热处理工序有正火、退火、淬火、回火、调质、表面化学处理、冷处理等。6.2.1 正正火火正火是将钢件加热至 AQ3或 AQcm以上 3050或更高的温度，保温一段时间，随后在空气进行冷却，从而得到珠光体型转变的操作过程。用以消除碳素工具钢、合金工具钢的残余网状碳化物，细化不均匀的片状珠光体。和退火相比，正火的冷却速度较快，过冷度较大，得到的珠光体组织较细。对于中碳钢、低碳钢、铸钢，用正火代替完全退火，提高其韧性，改善钢的加工性能，缩短加工周期。 正火的主要目的有调整锻、铸钢件的硬度，细化晶粒，消除网状渗碳体并为淬火做好组织准备。通过正火细化晶粒，钢的韧性可显着改善，对低碳钢正火可提高硬度以改善切削加工性能；对焊接件则可以通过正火改善焊缝及热影响区的组织和性能。 6.2.2 退退火火（1）完全退火将钢加热到 Ac3以上 3050，保温一段时间，使其完全奥氏体化，随后*学院毕业设计说明书（论文）31随炉缓慢冷却。模具钢完全退火的目的是细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，为后续热处理做组织准备，是一种预备热处理工艺。（2）去应力退火 一般加热温度为 600650，目的是消除模具淬火或精加工前的残余应力，或避免高速钢返修淬火时出现的絮状断口。（3）球化退火 球化是模具钢中应用最普遍的退火工艺，采用此工艺可以使片状珠光体变成粒状珠光体。由于粒状珠光体硬度比片状珠光体低，因而改善了模具的切削加工性能，也为淬火做好了组织准备。球化退火组织对模具最终热处理后的强韧性、畸变、开裂倾向、耐磨性、断裂韧度有显着的影响。球化退火温度应选在 Acl以上 2050为宜。（4）等温退火等温退火是将钢件或毛坯加热到高于Acl（或 Acl）温度，保持适当时间后，较快的冷却到珠光体转变温度区间的某一温度并等温保持使奥氏体转变为珠光体型组织，然后再空气中冷却到退火工艺。等温退火的转变较易控制，能获得均匀的预期组织；对于奥氏体较稳定的合金可大大缩短退火时间，一般只需要完全退火的一半左右。6.2.3 淬淬火火将钢加热到临界点以上 (淬火温度 )，保温一段时间，然后迅速放入水中(油或碱液等冷却介质 )冷却的操作过程。目的是获得最终所需要的淬火组织，及回火处理后的综合力学性能，提高零件的硬度和耐磨性。模具材料的淬火是应用较普遍的一种热处理方法，淬火的效果取决于淬火加热温度、保温时间、冷却方式和冷却介质等工艺过程。6.2.4 回回火火将淬火后的零件加热到临界点以下的一定温度，在该温度下停留一段时间，然后空冷到室温的操作过程。一般淬火情况下，模具淬火后应立即回火，目的是消除应力，防止开裂、变形，并适当降低硬度，提高钢的韧性。模具钢常用的是低温回火和高温回火。低温回火主要用于冲压模具，一般在150250范围内进行，目的是为了获得高的硬度，并通过回火消除淬火应力，获得韧性，*学院毕业设计说明书（论文）32但应避开冷作模具钢的回火脆性温度范围。高温回火一般用于热作模具和一些高合金模具钢，在 500650范围内进行，其目的是获得高的强度和良好的韧性，并有稳定的组织和性能。6.2.5 调调质质将淬火后的钢质零件进行高温回火，这种双重热处理的操作为调质。目的是为了获得硬度为 180320HV 的细球光体和超细碳化物，消除网状或带状碳化物，消除加工后的残余应力，改善组织，便于机加工，防止淬火开裂和减少淬火畸变。6.3 模模具具零零件件热热处处理理工工艺艺SKD11 钢有高淬透性，截面在 400 以下可以完全淬透，在 300400仍可保持良好的硬度和耐磨性，较SKD11 钢有高的韧性，淬火时体积变化量小，又有高的耐磨性和良好的综合机械性能。1、退火。本次三幅模具工作部件均采用 SKD11 钢制造，查表可知 SKD11 钢的火温度为 850870，其退火保温时间可按下式计算：t=a*K*D式中 t加热保温时间 /min a加热系数 盐浴炉： a=0.50.8min/mm 井式回火炉： a=1.01.5min/mm 箱式电炉： a=22.5min/mm K装炉条件修正系数，一般取11.5 D工件有效厚度 /mm2、淬火。根据模具编号可查出 SKD11 钢淬火加热温度为 1020105。其淬火保温时间可按下式计算：t=D/1.25 式中 t加热保温时间 /min D工件有效厚度 /mm 3、回火。SKD11 钢的回火温度与回火时间可按下式计算：*学院毕业设计说明书（论文）33T=200+11*(60-H)t=120+D 式中 T加热温度 / H要求工件具有的洛式硬度值 t加热保温时间 /min D工件有效厚度 /mm4、模具工作零件热处理表 6.1 落料冲孔模工作零件退火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却凸模 1SKD116850870658水凸模 2SKD117.88508707.858水凸模 3SKD117.58508707.558水凹模SKD11288508702862水凸凹模SKD11638508706362水表 6.2 落料冲孔模工作零件淬火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却凸模 1SKD116102010504.858水凸模 2SKD117.8102010506.2458水凸模 3SKD117.510201050658水凹模SKD11281020105021.662水凸凹模SKD11631020105055.262水表 6.3 落料冲孔模工作零件回火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却*学院毕业设计说明书（论文）34凸模 1SKD11622212658空气凸模 2SKD117.8222127.858空气凸模 3SKD117.5222127.558空气凹模SKD1128222141.662空气凸凹模SKD1163222175.262空气6min850870水水4.8min126min退火淬火回火温度/ 时间10201050222图 6.1 凸模 1 的热处理*学院毕业设计说明书（论文）357.8min850870水水6.24min127.8min退火淬火回火温度/ 时间10201050222图 6.2 凸模 2 的热处理7.5min850870水水6min127.5min退火淬火回火温度/时间10201050222图 6.3 凸模 3 的热处理*学院毕业设计说明书（论文）3628min850870水水21.6min141.6min退火淬火回火温度/时间10201050222图 6.4 凹模的热处理63min850870水水55.2min175.2min退火淬火回火温度/时间10201050222图 6.5 凸凹模的热处理表 6.4 弯曲模工作零件退火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却弯曲凸模SKD11168508701658水*学院毕业设计说明书（论文）37弯曲凹模SKD11408508704062水表 6.5 弯曲模工作零件淬火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却弯曲凸模SKD11161020105012.858水弯曲凹模SKD1140102010503262水表 6.6 弯曲模工作零件回火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却弯曲凸模SKD111622213658空气弯曲凹模SKD114022216062空气63min850870水水水55.2min175.2min退火淬火回火温度/时间10201050222*学院毕业设计说明书（论文）38图 6.6 弯曲凸模的热处理123min850870水水4.8min126min退火淬火回火温度/时间10201050222图 6.7 弯曲凸模的热处理5、模具其它零件热处理45 钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45 钢淬火温度在 A3+(3050) ，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工作效率。表 6.7 落料冲孔模其它零件退火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却凸模固定板45207202043水凸凹模固定板45207202043水卸料板45167201643水推件块45147201450水垫板T10A8750770850水 表 6.8 落料冲孔模其它零件淬火工艺数据表工作部件材料厚度（mm温度（）时间（min硬度(HRC)冷却*学院毕业设计说明书（论文）39）凸模固定板45208208401643水凸凹模固定板45208208401643水卸料板451682084012.843水推件块451482084011.243水垫板T10A88108306.450水 水2016淬火820840水温度/720退火时间图 6.8 凸凹模固定板的热处理水 2016淬火820840水温度/720退火时间*学院毕业设计说明书（论文）40图 6.9 凸模固定板的热处理水 1612.8淬火820840水温度/720退火时间图 6.10 卸料板的热处理 水 1411.2淬火820840水温度/720退火时间 图 6.11 推件块的热处理*学院毕业设计说明书（论文）41水 86.4淬火820840水温度/750770退火时间图 6.12 垫板的热处理表 6.9 弯曲模其它零件退火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却弯曲凸模固定板45327203243水弯曲上模座45257202543水弯曲下模座45307203043水弯曲垫板T10A8750770850水弯曲顶件快T10A157507701550水 表 6.10 弯曲模其它零件淬火工艺数据表工作部件材料厚度（mm）温度（）时间（min）硬度(HRC)冷却弯曲凸模固定板453282084025.643水弯曲上模座45258208402043水弯曲下模座45308208402443水弯曲垫板T10A88108306.450水弯曲顶件快T10A158108301250水*学院毕业设计说明书（论文）42水3225.6淬火820840水温度/720退火时间图 6.11 弯曲凸模固定板的热处理水2520淬火820840水温度/720退火时间图 6.12
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