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沖壓純凈的鈦板料的可鍛模性
機(jī)械工程學(xué)，臺(tái)灣國(guó)立大學(xué)，臺(tái)北10764，羅克克(1964年提出的厘米·克·秒制電導(dǎo)率單位)
2003 年10月20 日標(biāo)準(zhǔn)；2005 年4月12 日接受以修改過(guò)的形式；2005 年5月4 日公證
摘要
由于六角close-packed (HCP) 晶體結(jié)構(gòu), 商業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 在室溫顯示低延展性, 并且要求熱量活化作用增加它的延展性和可模鍛性。在本研究中, 由實(shí)驗(yàn)性方法學(xué)習(xí)了CP 鈦板料在vanous 溫度的可模鍛性. 拉伸測(cè)試第一次進(jìn)行調(diào)查CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的機(jī)械行為。形成極限測(cè)試，V 彎曲測(cè)試,和拉伸試驗(yàn)測(cè)試沖壓CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的可模鍛性。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表明, 雖然可模鍛性被限制以冷形成，但CP 鈦板料在室溫能形成薄元件。另外, V 彎曲測(cè)試表明，在拉拔成型溫度可以減少回彈。試驗(yàn)結(jié)果獲得在本研究中可以幫助設(shè)計(jì)CP 鈦板料沖壓模。
2005 年Elsevier B.V 版權(quán)所有。
關(guān)鍵字：純鈦板；可成形性；成型極限；V彎曲；回彈
1. 介紹
由于它的重量和高強(qiáng)度系數(shù)，工業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 是一潛在構(gòu)件, 并且最近受到電子產(chǎn)業(yè)注意。因?yàn)樗母?jìng)爭(zhēng)力和優(yōu)越表現(xiàn)，CP 鈦的主要分解的過(guò)程是壓制形成。在制造工藝的壓制成形之中，沖壓CP 鈦板料是特別重要為生產(chǎn)薄壁結(jié)構(gòu)組分被使用在電子產(chǎn)品, 譬如筆記本蓋子, 移動(dòng)電話 等。CP 鈦板料由于它六角close-packed (HCP) 結(jié)構(gòu)在室溫通常顯示有限的延展性。雖然可成形性可以在高溫下改善，但是一個(gè)制造過(guò)程總希望在室溫下進(jìn)行。但是, CP 鈦多數(shù)研究集中于微結(jié)構(gòu) [ 1-4 ], 并且關(guān)于CP 鈦板料沖壓的可模鍛性文學(xué)研究不是很深入。
在本研究中, 使用實(shí)驗(yàn)性方法調(diào)查了CP 鈦板料沖壓的可模鍛性。從實(shí)驗(yàn)獲得的關(guān)于CP 鈦板料在各種各樣的溫度范圍從室溫到300攝氏度的機(jī)械性能的結(jié)果。另外,CP 鈦板料的重要形成的特征, 譬如形成極限, 回彈,和極限拉延比，都要被檢測(cè)。
2. 在各種各樣溫度下的機(jī)械性能測(cè)試
應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是根本信息為金屬板的可模鍛性的研究。依照以上提到, 在室溫CP 鈦板料的可模鍛性是有限的,可以在拉伸成型溫度改善。為了審查品CP 鈦物產(chǎn)覆蓋在不同的溫度的機(jī)械性能，拉伸測(cè)試執(zhí)行了在各種各樣的溫度范圍從室溫對(duì)300 0C 和在0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001/s 之下的不同的張力率, 各自地。拉伸測(cè)試標(biāo)本由JIS 等級(jí)1 CP 0.5 毫米制成鈦板料厚度準(zhǔn)備了根據(jù)ASTM 標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)本被削減沿平面剖面與輾壓方向(00), 和在角度450 和900 對(duì)輾壓方向。標(biāo)本裁減毛刺沿導(dǎo)線邊緣。
拉伸測(cè)試進(jìn)行了使用MTS 810 測(cè)試機(jī)器。因?yàn)樵诟邷販y(cè)試、熱化熔爐接通MTS810 測(cè)試機(jī)器。標(biāo)本在拉伸測(cè)試之前先加熱到100, 200, 和300 0C。在測(cè)試期間, 溫度標(biāo)本被保持恒定直到樣品拉伸到故障。
在本研究中, 工程學(xué)應(yīng)力關(guān)系第一次從實(shí)驗(yàn)性數(shù)據(jù)獲得，然后是轉(zhuǎn)換成真實(shí)的應(yīng)力聯(lián)系根據(jù)a一Qo(1 +e) 和 e=ln(1十e), a 和s 是真實(shí)的重力和真正的張力、Qo 和a 是工程應(yīng)力, 和工程應(yīng)變的張力, 各自地。在室溫下從樣品獲得CP 鈦真實(shí)的應(yīng)力關(guān)系，被削減三個(gè)不同取向被顯示在圖l 。非均質(zhì)性的行為被觀察在圖1 。它被看見圖1, 00 標(biāo)本有更高的出產(chǎn)量和a 更大的伸長(zhǎng)比標(biāo)本在其它二個(gè)方向, 在伸長(zhǎng)上的區(qū)別是更加重大的。并且觀察它, 0度 樣本顯示重大工作硬化的產(chǎn)物在標(biāo)本之中在三個(gè)方向。這個(gè)結(jié)果一致于那獲得Ishiyama 等[ 5 ] 。在起點(diǎn)階段測(cè)試他們發(fā)現(xiàn)了滑動(dòng)變形發(fā)生在00 個(gè)和900 個(gè)方向。在進(jìn)一步變形階段期間, 孿生變形快速地增加在00 方向和生產(chǎn)更高的抵抗反對(duì)脫臼滑動(dòng), 收效按更大的價(jià)值在出產(chǎn)量, 工作硬化, 和伸長(zhǎng)。CP 的平均屈服應(yīng)力和伸長(zhǎng)鈦板料在室溫是大約352 MPa 和28%, 各自地。可是那Φ值屈服應(yīng)力和伸長(zhǎng)的值CP 鈦板料在室溫下不是良好的在一深拉處理比擬碳鋼的、他們是可行的因?yàn)橄鄬?duì)淺的模具產(chǎn)品從那可成形性觀點(diǎn)。
圖2 顯示原物和被扭屈的標(biāo)本在三個(gè)方向。它被注意在圖2, 00 標(biāo)本進(jìn)行一致的變形在破裂之前, 當(dāng)900 標(biāo)本顯示一次明顯的頸, 和變形 450標(biāo)本方向在那些其它二個(gè)方式之間
為了審查張力率的作用在CP 鈦板料的變形, 拉伸測(cè)試并且執(zhí)行在室溫在不同的滑塊速度之下, 造成不同的張力率的0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001,各自地。真實(shí)的應(yīng)力關(guān)系在各種各樣的張力率為00 標(biāo)本被顯示在圖3 。重要的微量在應(yīng)力曲線從張力率0.1 到0.001 是注意在圖3, 和應(yīng)力曲線變得接近互相之后。同樣觀察在拉伸測(cè)試趨向?yàn)?50 個(gè)和900 個(gè)樣本。它表明CP 鈦板料穩(wěn)定的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可能是在張力率更小比0.001 之下獲得。
CP 鈦的真實(shí)的應(yīng)力聯(lián)系覆蓋在各種各樣的溫度范圍從室溫對(duì)300 0C 為標(biāo)本00 方向被顯示在圖4。測(cè)試執(zhí)行在張力率的0.001顯示在圖4。在圖4,上CP 鈦板料在高溫下有更好的可鍛性。測(cè)試更低溫度的增量得到應(yīng)力曲線比例。注意在圖4 依照樣本的伸長(zhǎng)不增加從室溫對(duì)100 0C被觀測(cè), 相反, 伸長(zhǎng)得到更小當(dāng)樣本被加熱 100 0C 。
Fig. 3. True stress-strain relations at various strain-rates (1/s) for 00 speci
men at room temperature.
但是, 在測(cè)試的溫度比100 0C更高時(shí)伸長(zhǎng)變大。更大的伸長(zhǎng)在室溫是相當(dāng)異常的。但這種現(xiàn)象唯一發(fā)生在00 樣本。45度和90度樣本,當(dāng)在測(cè)試的溫度伸長(zhǎng)連續(xù)被增加, 顯示在圖5和圖6上, 各自地。在室溫發(fā)生了更大的伸長(zhǎng)在 00 樣本也許歸結(jié)于在室溫孿生變形的快速的增量在00 方向, 導(dǎo)致更高的抵抗阻止脫臼滑動(dòng), 并且造成更大的伸長(zhǎng)。各向異性現(xiàn)象其它索引是塑料張力比率, 即。 r 價(jià)值, 被定義作為塑料張力比率在到那的橫向方向在厚度方向在a 單軸的拉伸測(cè)試。
窗體頂端
在本研究中, r 價(jià)值是樣本在室溫拉伸測(cè)試獲得0度, 45度, 和 90度方向。測(cè)量r 價(jià)值從標(biāo)本被舒展到20% 是4.2, 2.2, 和2.1 為 00, 450, 和900 個(gè)標(biāo)本, 各自地。從更高的r- 價(jià)值表明更好的回火性, 它表示, CP 鈦覆蓋陳列更好的深圖畫質(zhì)量在輾壓方向比其它二個(gè)方向。并且CP 鈦各向異性現(xiàn)象板料再被證實(shí)了從重大區(qū)別 r 價(jià)值。
3. 沖壓CP 鈦板料的可鍛性
除基本的機(jī)械性能之外, 審查了CP 鈦板料的沖壓的可模鍛性。在本研究,形成極限測(cè)試在室溫, 并且V 彎曲測(cè)試和圓杯子圖畫測(cè)試在各種各樣溫度執(zhí)行了。測(cè)試結(jié)果被談?wù)摿伺cCP 相關(guān)形成的物產(chǎn)鈦覆蓋在印記過(guò)程中。
3.1. 成型極限測(cè)試
因?yàn)镵eeler 和Backofen [ 6 ] 介紹了概念形成極限圖(FLD), 1963 年這是 廣泛被接受的標(biāo)準(zhǔn)為破裂預(yù)言以金屬片 形成。確定FLD, 舒展測(cè)試是執(zhí)行為不同的寬度薄鋼板樣品使用半球型沖床。標(biāo)本是第一電化學(xué)上銘刻以會(huì)是的圓柵格扭屈入橢圓在被舒展以后。
工程學(xué)張力測(cè)量了沿少校和較小軸橢圓被命名少校和較小張力, 各自地。并且他們主要是測(cè)量飛機(jī)上的張力。
在本研究中, 長(zhǎng)方形標(biāo)本有同樣長(zhǎng)度的100mm, 但以另外寬度排列從10 到100 毫米在10 毫米的增加, 被測(cè)試了。相似與拉伸測(cè)試, CP 鈦板料被切開了在三個(gè)取向?qū)殙悍较? 即, 00, 450, 和900, 為各標(biāo)本的大小。在測(cè)試期間, 標(biāo)本夾緊了在周圍被舒展了對(duì)失敗在78 毫米半成品沖床。工程學(xué)少校和較小張力測(cè)量在地點(diǎn)最接近破裂為每個(gè)標(biāo)本被記錄了。少校和較小張力是密謀反對(duì)互相以主要張力作為縱坐標(biāo), 和曲線適合入張力點(diǎn)被定義了形成的極限曲線。圖顯示這形成極限曲線稱形成的極限圖。FLD 是一個(gè)非常有用的標(biāo)準(zhǔn)為發(fā)生的破裂在一個(gè)沖壓的過(guò)程中。
根據(jù)早先分析, CP 鈦板料能被形成在室溫。為了進(jìn)一步證實(shí)它的可行性, 形成的極限測(cè)試執(zhí)行了在室溫度。測(cè)試結(jié)果看出圖7 顯示形成的極限曲線。看見在圖7, 主要張力在曲線的最低的點(diǎn), 并且是平面張力變形方式, 是0.34 。比較被冷軋的鋼或不銹鋼, 這數(shù)值更低。但是, 為沖壓薄產(chǎn)品, 圖7顯示形成的極限曲線表明CP 鈦板料在室溫形成的更大的可能性。這有可能在室溫用CP 鈦板料能制造電子材料。
3.2. V 彎曲測(cè)試
因?yàn)镃P 鈦彈性模數(shù)比鋼要低,回彈是重要的彎曲處理。在本研究, V 彎測(cè)試執(zhí)行了審查CP 鈦板料在各種各樣溫度回彈形成的物產(chǎn)。V 彎測(cè)試結(jié)果用圖8顯示 。圖8能看見在下模有一個(gè)開頭角度90度。環(huán)烷驅(qū)研究那效果的沖頭半徑接通彈性后效，工具以沖壓半徑從0.5 到5.0 毫米, 在0.5 毫米的增加, 準(zhǔn)備了。CP 鈦板料的樣本以0.5 毫米的厚度, 長(zhǎng)度 60 毫米, 和寬度15 毫米。為增加測(cè)試的溫度,標(biāo)本被附寄了在熱化熔爐。V 彎測(cè)試不使用潤(rùn)滑劑因?yàn)槟Σ燎闆r有對(duì)回彈的無(wú)意義作用發(fā)生了在V 彎曲測(cè)試。彎曲的測(cè)試進(jìn)行了在室溫, 100, 200, 和3000C, 各自地。在彎曲的測(cè)試以后, 彎的標(biāo)本角度由CMM 測(cè)量了, 和回彈角度被計(jì)算了 。
Fig. 8. Tooling used in the V-bend tests
圖9 和10 顯示關(guān)系在回彈之間并且沖壓半徑在室溫和300 0C, 各自地?？匆陨蟽蓚€(gè)圖, 不管溫度變化回彈減少為更小的沖壓半徑。在彎曲時(shí)更小的沖壓半徑導(dǎo)致更大的塑料變形,因此要減小回彈的作用。在圖9 和10負(fù)值的彈性后效發(fā)生在較小沖頭半徑的時(shí)候。這是因?yàn)槟前辶显赩 形狀的平直的邊被扭屈入形成弧光在彎曲的過(guò)程開始, 和裝載被應(yīng)用鋪平弧在彎曲處理結(jié)果的結(jié)尾復(fù)合應(yīng)力分配導(dǎo)致負(fù)值的彈性后效 [ 7 ] 。比較兩個(gè)圖,觀察, 回彈減少當(dāng)形成的溫度增加不管沖頭半徑尺寸。它表明那 CP 鈦板料不僅有更好的可鍛性而且體驗(yàn)較少回彈在形成的高溫。我們知道, 回彈是由彈性模數(shù)和材料的屈服應(yīng)力影響的。彈性模數(shù)不會(huì)隨溫度變化而變化。而且溫度升高CP 鈦板料的屈服應(yīng)力減少，高溫是形成回彈減退是因?yàn)樵诟偷臏囟菴P 鈦的屈服應(yīng)力更低。
Fig. 10. Relations between springback and punch radius at 300 "C for spec-
imens of three directions.
Fig. 11. Punch and die used in circular cup drawing tests.
Fig. 12. Drawn cups at various forming temperatures
3.3盤狀拉深試驗(yàn)
限制的圖畫比率(LDR), 被定義作為圓直徑的比(Dp) 與沖壓直徑(Dp) 在一張成功的圓盤拉深處理, 是一個(gè)普遍的索引使用描述可模鍛性金屬板。LDR 的更大的價(jià)值暗示更大的圖畫深度, 即,更好的可鍛性 。在本研究中, 沖壓和沖模被顯示在圖11 使用了圓盤拉深測(cè)試。測(cè)試執(zhí)行了在室temperatore, 100, 和200 0C, 各自地。在高溫下為了進(jìn)行拉深測(cè)試使用加熱器。為了獲得一個(gè)成功的拉深過(guò)程。那坯料尺寸和空白座力適當(dāng)調(diào)節(jié)除去些缺點(diǎn)比如斷裂和皺紋，如果在拉深測(cè)試破裂出現(xiàn), 斷開軸心力對(duì)更小的價(jià)值會(huì)被調(diào)整直到破裂被消除到?jīng)]有皺痕發(fā)生。當(dāng)斷裂力量的調(diào)整沒有消除破裂, 減少斷裂的方法會(huì)被嘗試同時(shí)避免破裂。拉深試驗(yàn)采取壓制皺痕，但是, 在LDR 測(cè)試, 空白的大小是并且作為參量確定LDR 的價(jià)值除對(duì)上述調(diào)整的用途之外。從拳打直徑是35 毫米, 空白的直徑被增加在3.5 毫米的增加從70 毫米對(duì)最大的可能的直徑為計(jì)算價(jià)值方便起見 LDR 。MoS2 被使用了作為潤(rùn)滑劑在所有圓杯子圖畫測(cè)試進(jìn)行在本研究中, 和圖畫速度是0.2 mm/s
。
圖12 顯示拉長(zhǎng)的杯子在各種各樣的溫度。
圖12清楚的顯示,當(dāng)形成溫度增加時(shí)拉拔深度增加。表明這個(gè)圖形那自動(dòng)測(cè)試設(shè)備畫的形狀拉深成形的在多樣的溫度是相當(dāng)不同的。自動(dòng)測(cè)試設(shè)備現(xiàn)象變成重要的在較高的成型溫度。LDR 、畫的深度, 和相關(guān)的處理參量的價(jià)值被列出在表1 為測(cè)試進(jìn)行在各種各樣的溫度。它被注意在表1, 所有價(jià)值增加當(dāng)形成的溫度增量。但是, 增量 LDR 和圖畫深度不是那么重大的在范圍從室溫對(duì)100 0C, 但得到大從100 2000C 。注意在表1一大的斷裂紋是需要的大的坯料尺寸到是成功地從中提取一較高的溫度是。在室溫CP 鈦板料LDR 的價(jià)值是2.2, 與可比較的碳鋼, 表明, 沖壓CP 鈦覆蓋在室溫是可行的。
4. 結(jié)束語(yǔ)
在本研究中調(diào)查了由做各種各樣的試驗(yàn)。在各種各樣的溫度CP 鈦板料沖壓的可鍛性的形成。機(jī)械性能 CP 鈦板料在各種各樣的溫度第一次被審查了, 并且應(yīng)力聯(lián)系被獲得從實(shí)驗(yàn)表明, CP 鈦板料有更高的屈服應(yīng)力和更小的伸長(zhǎng)在室溫, 但當(dāng)板料被加熱到300 0C比例減少由屈服應(yīng)力的增加決定。它是被注意應(yīng)力聯(lián)系獲得從拉伸測(cè)試在室溫表明CP 鈦板料能被形成入淺組分在室溫, 雖然屈服應(yīng)力是一少許更高的。形成限制CP 鈦板料的圖被獲得在室溫不是那么高的作為那些被冷軋的鋼, 而是極小值主要張力0.34 并且提供一種最宜的可能性為 CP 鈦板料被形成在室溫。圓形拉深測(cè)試顯露, 在室溫CP 鈦板料有 LDR 價(jià)值的2.2, 和成功地拉長(zhǎng)的以20 毫米的深度證實(shí)CP 鈦板料可能被形成入淺組分在室溫。但是, 露出的現(xiàn)象顯示表明, CP 鈦板料負(fù)擔(dān)重要的 各向異性現(xiàn)象在能并且影響可鍛性的平面圓形拉深。
調(diào)查了在室溫度應(yīng)力聯(lián)系對(duì)張力率的作用。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表示, 應(yīng)力聯(lián)系變得穩(wěn)定當(dāng)張力率比0.001 小。在V 彎測(cè)試, 實(shí)驗(yàn)性結(jié)果顯露重要信息回彈可能被減少在被舉起的形成的溫度。彈性后效可以是減少如果使用一較小沖頭半徑 。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表明本研究提供根本性形成CP 鈦板料模具設(shè)計(jì)。
鳴謝
作者會(huì)想感謝全國(guó)科學(xué)中華民國(guó)的委員會(huì)為財(cái)政支持這研究根據(jù)合同第NSC 89-2212-E-002-147,使實(shí)驗(yàn)工作成為可能。
參考文獻(xiàn)
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15
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
選題情況
課題名稱
固定架設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
無(wú)
開題報(bào)告
有
無(wú)
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
慢
中期工作匯報(bào)及解答問題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績(jī)?cè)u(píng)定：
所在專業(yè)意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
系 部： 材料工程系
專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào):
設(shè)計(jì)(論文)題目： 固定架設(shè)計(jì)
起 迄日期: 2006年4月1日~ 5月14日
指導(dǎo)教師:
發(fā)任務(wù)書日期: 2006 年 3 月 1 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的：
該課題有由紅玲老師發(fā)布，在完成該課題之后，應(yīng)對(duì)沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練掌握相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用，能獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件加工工藝的編制。能夠運(yùn)用模具設(shè)計(jì)軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
（1）零件工藝性分析；
（2）模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3）模具總體設(shè)計(jì)；
（4）模具主要零部件設(shè)計(jì)；
（5）模具裝配圖的確定及工作原理；
（6）工件成型出現(xiàn)的工藝質(zhì)量問題及解決措施
工件名稱：固定架設(shè)計(jì)
材料：Q235
料厚：1.5mm
產(chǎn)量：大批量
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文
固定架沖壓模設(shè)計(jì)
緒 論
沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到的加工方法。沖壓利用沖壓模具對(duì)板料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。
一.冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中的地位
模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。
模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度。使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制剛板、剛帶為壞料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高質(zhì)量好重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。
目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機(jī)加工，一臺(tái)普通壓力機(jī)設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機(jī)的生產(chǎn)率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)汽車拖拉機(jī)電機(jī)電器儀器儀表等產(chǎn)品，60%左右的零件是用模具加工出來(lái)的；而自行車手表洗衣機(jī)電冰箱及電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品，90%左右的零件是用模具加工出來(lái)的；至于日用五金，餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來(lái)進(jìn)行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識(shí)。
二. 冷沖壓模具的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀
模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用卻是隨著現(xiàn)代化工業(yè)的崛起而發(fā)展起來(lái)的。19世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)，鐘表工業(yè)，無(wú)線電工業(yè)的發(fā)展，模具開始得到廣泛應(yīng)用。第二次時(shí)間大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器，車，電子，儀器照相機(jī)，鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當(dāng)時(shí)美國(guó)的沖壓技術(shù)走在最前列。而瑞士的精沖，德國(guó)的冷擠壓技術(shù)，蘇聯(lián)對(duì)塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。20世紀(jì)50年代中期以前，模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，參考已有圖紙和感性認(rèn)識(shí)。根據(jù)用戶的要求制作能滿足產(chǎn)品要求的模具，但對(duì)所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)械性能缺乏了解。從1955到1965年，人們通過(guò)對(duì)模具的主要零件的機(jī)械性能和受力狀況進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，對(duì)金屬塑性加工工藝及原理進(jìn)行深入探討，使得沖壓技術(shù)得到迅猛發(fā)展。在此期間歸納出的模具設(shè)計(jì)原則，使得壓力機(jī)械，沖壓材料，加工方法，模具結(jié)構(gòu)，模具材料，模具制造方法，自動(dòng)化等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，不斷涌現(xiàn)出各種高效率，高精度 高壽命 的多功能自動(dòng)模具。其代表五十多個(gè)工位的級(jí)進(jìn)模和十幾個(gè)工位的多工位傳遞模，在此期間，日本以“模具加工精度進(jìn)入微米級(jí)”而走到了世界工業(yè)的最前列。叢20 世紀(jì)70年代中期至今，計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì)，制造管理等各個(gè)領(lǐng)域；輔助進(jìn)行零件圖形輸入，毛坯展開，條料排樣，確定模座尺寸和標(biāo)準(zhǔn)，繪制裝配圖和零件圖，輸出NC程序（用語(yǔ)數(shù)控加工中心和線切割編程）等工作，使得模具設(shè)計(jì)，加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當(dāng)前國(guó)際上計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）發(fā)展趨勢(shì)是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)，以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（CIMS）；開展塑性成型模擬技術(shù)（包括物理模擬和數(shù)學(xué)模擬）的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實(shí)用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫(kù)和分布試數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)展專家系統(tǒng)和智能CAD等。
我國(guó)模具工業(yè)是19世紀(jì)末20世紀(jì)初隨著軍火和鐘表業(yè)引進(jìn)的壓力機(jī)發(fā)展起來(lái)的。從那時(shí)到20世紀(jì)50年代處，模具多用作坊式生產(chǎn)，單憑工人經(jīng)驗(yàn)，用簡(jiǎn)單的加工手段進(jìn)行制造。在以后的幾十年中，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模發(fā)展，模具工業(yè)進(jìn)步很快。當(dāng)時(shí)我過(guò)大量引進(jìn)蘇聯(lián)的圖紙 設(shè)備和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，其水平不低于當(dāng)時(shí)工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家。此后直到20世紀(jì)70年代末，由于錯(cuò)過(guò)了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大浪潮，我國(guó)的模具業(yè)沒有跟上世界的發(fā)展步伐。20世紀(jì)80年代末，伴隨加點(diǎn) 輕工 汽車生產(chǎn)線模具的大量進(jìn)口和模具國(guó)際化的呼聲日益高漲，我國(guó)先后引進(jìn)了一批現(xiàn)代化的模具加工機(jī)床。在此基礎(chǔ)上，參照益友的進(jìn)口模具，我過(guò)成的復(fù)制了一批替代品，如汽車覆蓋件模具等。模具國(guó)際化雖然使我過(guò)的模具制造水平逐漸趕上國(guó)際先進(jìn)水平，但計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面仍然存在很大差距。
我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)從20實(shí)際80年代起步，長(zhǎng)期處于低水平重復(fù)開發(fā)階段，所用軟件多為進(jìn)口的圖形軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，NC軟件等，自主開發(fā)的軟件缺乏通用性，商品化價(jià)值不高，對(duì)許多引進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)，經(jīng)濟(jì)效益不顯著。針對(duì)上述情況，國(guó)家有關(guān)部門制定了相關(guān)政策和措施。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列經(jīng)濟(jì)政策支持和引導(dǎo)下。“九五”期間外過(guò)模具工業(yè)發(fā)展迅速，模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了較大改善，模具商業(yè)化水平提高了近10%，中高檔模具占模具總量的比例有了明顯提高，模具進(jìn)出口比例也逐步趨向合理。
我國(guó)模具工業(yè)起步晚，基礎(chǔ)差，就總量來(lái)看，大型 精密 復(fù)雜長(zhǎng)壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。為了進(jìn)一步振興模具工業(yè)，國(guó)家有關(guān)部門進(jìn)一步部署：全面分析我國(guó)的模具工業(yè)的現(xiàn)狀和差距。提出發(fā)展思路和建議以及政策措施。相信在政府的大力支持下，通過(guò)本行業(yè)的相關(guān)企業(yè)以及廣大模具工作者的共同努力，我國(guó)模具工業(yè)水平必將大大提高，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。
第1章 落料彎曲復(fù)合模設(shè)計(jì)
1.1原始資料
工件名稱：固定板
工件簡(jiǎn)圖：如圖
材料：Q235
料厚：1.5mm
產(chǎn)量：大批量
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
（1）零件工藝性分析；
（2）模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3）模具總體設(shè)計(jì)；
（4）模具主要零部件設(shè)計(jì)；
（5）模具裝配圖的確定及工作原理；
（6）工件成型出現(xiàn)的工藝質(zhì)量問題及解決措施
圖 1
第2章 工件工藝性分析
2.1 工藝性
沖裁件的工藝性是指工件對(duì)沖壓加工工藝的適合性。良好的工藝性體現(xiàn)在材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單等方面。
2.2 工件結(jié)構(gòu)工藝性分析
此工件有落料.沖孔.彎曲三道工序，材料為Q235，具有良好的沖壓性能，可以進(jìn)行沖壓。因?yàn)榇斯ぜ柽M(jìn)行彎曲，而彎曲模沒有固定的結(jié)構(gòu)形式，有可能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單.也有可能設(shè)計(jì)復(fù)雜。這需工件的材料性能.形狀.精度要求和產(chǎn)量進(jìn)行綜合分析。此工件材料為Q235適合彎曲。又因此工件彎曲部分呈矩形，精度要求一般，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。斷面是矩形，確定工序只需一次彎曲。本工序只完成彎曲工藝。由于零件圖未注公差尺寸，屬于未注公差尺寸。在此精度取IT12-13級(jí)[2]， 可滿足沖裁件的精度要求。
第3章 確定工藝方案
3.1 確定工藝方案的主要原則概括起來(lái)主要有以下三點(diǎn):
（1）保證沖裁件的質(zhì)量;
（2）經(jīng)濟(jì)性原則
（3）安全性原則.
3.2確定工藝方案
該工件包括落料、彎曲兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：
方案一： 落料---------彎曲 單工序模
方案二：落料---------彎曲 級(jí)進(jìn)模
方案三：落料---------彎曲 復(fù)合模
方案一 模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但需兩道工序。模具成本高，生產(chǎn)率較低，很難滿足批量生產(chǎn)要求
方案二 只需一副模具，生產(chǎn)率較高。但由于工件長(zhǎng)度較長(zhǎng)，送料步距較遠(yuǎn)，超作不方便。
方案三 只需一副模具，生產(chǎn)率高，工件精度也能滿足要求。通過(guò)對(duì)上述三種方案比較分析，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
第4章 主要設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 排樣方式確定
沖裁件在條料、 帶料和板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。故排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：
⑴提高材料利用率；
⑵合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全；
⑶模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)；
⑷保證沖件質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
條料排樣可分三種，有廢料排樣 、少?gòu)U料排樣、 無(wú)廢料排樣。由于工件形狀比較特殊，采用有廢料排樣中的直排。
采用直排排樣方案.如圖
圖2
4.2 計(jì)算最小搭邊值及零件毛坯面積
排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊值要合理確定，搭邊值過(guò)大，材料利用率雖高，但過(guò)小時(shí)搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口，因此確定搭邊值時(shí)應(yīng)考慮如下因素：
①材料的力學(xué)性能，軟材料，脆材料，搭邊值要大一些；硬材料，搭邊值可小一些；
②材料的厚度，材料越厚，搭邊值也越大；
③零件的形狀和尺寸，零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大；
④排樣的形式，對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊值；
⑤送料及擋料方式，用手工送料且有側(cè)壓裝置的搭邊值可小一些，用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊值小一些；
⑥卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊值要小一些
查表 2.5.2 最小搭邊值 ａ=2.5 ａ=3
確定料寬B=102+3+3=108mm
因工件是彎曲件 所以
工件展開長(zhǎng)度 L=ｌ+ｌ+ｌ+ｌ+ｌ（如圖）
L=25+0.41.52+8+106.5
=140.7mm
圖3
沖壓件毛坯面積 A = 140.7108 = 11889mm
步距 S =140.7
一個(gè)步距材料利用率 = nA/BS100%=76.87%
A ------- 一個(gè)步距內(nèi)沖壓件的實(shí)際面積
B ------- 條料寬度
S ------- 步距
4.3 沖壓力計(jì)算
因該模具采用復(fù)合模
有公式：
F=KLt
=1.3（106.52+1022）1.5300
= 121972.5N
式中： F -------沖壓力
L ------- 沖裁件周邊長(zhǎng)度
t -------料厚
-------材料抗剪強(qiáng)度
K -------安全系數(shù) 取1.3
卸料力 F = KF =7733.7 N K----0.04
推件力 F = n K F =106338.375 N K----0.55 n取1
頂件力 v F = KF =11600 N K----0.06
式中：K、 K、 K、------ 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)
n------同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)
沖壓工藝總力=沖裁力+卸料力+頂件力+推件力=319.015 KN
4.3 壓力中心計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
計(jì)算其壓力中心的步驟如下：
〔1〕、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見圖）
〔2〕、在任意距離處作x-x軸y-y軸
〔3〕、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,
〔4〕、分別計(jì)算每一個(gè)凸模刃口輪廓的周長(zhǎng)LLL……L （見簡(jiǎn)圖）
計(jì)算數(shù)值看下表：
圖4
表-1壓力中心數(shù)值
基本要素長(zhǎng)度L/mm
基本要素壓力中心的坐標(biāo)值
x
y
L = 35.15
-18.075
51
L =41
-36.15
30.5
L = 34.2
-53.25
10
L = 10
-70.35
5
L = 20
-70.35
-10
L = 34.2
-53.25
-20
L = 31
-36.15
-35.5
L =35.15
-18.075
-51
L = 70.35
35.175
-51
L = 51
70.35
-25.5
L = 51
70.35
25.5
L = 70.35
35.175
51
合計(jì)：443.4
1.74
3.62
4.4.彎曲力計(jì)算
F=0.7KBt/（r+t）=9698.68 N
式中：F ------- 彎曲力
B -------彎曲件寬度
t -------彎曲材料厚度
r ------彎曲件內(nèi)彎曲半徑
-------材料的抗拉強(qiáng)度
K ------- 安全系數(shù) 一般取1.3
4.4.1.校正時(shí)的彎曲力計(jì)算 F=A p=25 30 90
=67500N
式中： F-------- 校正彎曲應(yīng)力
A -------- 校正部分投影面積
P -------- 單位面積校正力
4.4.2.彎曲中性層確定
根據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長(zhǎng)度應(yīng)等于中性層的展開長(zhǎng)度。中性層位置以曲率半徑 表示通常用下面經(jīng)驗(yàn)公式確定：
?。?r + xt = 1.26
式中： r--------- 零件的內(nèi)彎曲半徑 取1
t --------- 材料厚度 取1.5
x -----------中性層位移系數(shù) 查表3.4.1 取0.26
4.5.計(jì)算回彈量
由于 r/t=0.4/1.5<(5～8) 所以彎曲半徑回彈值一般不大，實(shí)際生產(chǎn)中只考慮角度回彈，查表3—12 Q235 回彈角度為-1～130°取0°
4.6 單邊間隙
Z/2=t+ Ct = t + △ + Ct =1.710.15=1.86mm
Z/2-------彎曲凸、凹模單邊間隙
t-------料厚
△-------材料厚度正偏差
C-------間隙系數(shù)
4.6 工作零件刃口尺寸計(jì)算
凸、凹模的刃口尺寸和公差直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及公差來(lái)保證。因此正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。
計(jì)算凸?；虬寄３叽?，首先是根據(jù)凸模或凹模磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計(jì)算。
a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△
b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸C
第三類尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△
由于凹模刃口在磨損后尺寸會(huì)變大，故采用a類尺寸
查表2.3.3得間隙值 Z=0.132mm Z=0.240mm
查表2.4 凸凹模制造公差分別為 =0.02mm =0.03mm
校核 ：
Z— Z= 0.24 - 0.132 = 0.108
+ = 0.02 + 0.03 = 0.05
滿足Z— Z + 條料
4.6.1凹模刃口尺寸計(jì)算
因工件取IT12 到IT13級(jí) ，磨損系數(shù)X取0.5對(duì)外輪廓落料，由于形狀復(fù)雜故采用配合加工法。其凸凹模刃口尺寸計(jì)算如下
當(dāng)0.5時(shí) x=0.5
當(dāng)0.5時(shí) x=0.75
106.25=(106.25 – 0.750.35) =105.99
34.2=(34.2 – 0.750.25)=34.01
30=(30 – 0.750.21)=29.84
31=(31 – 0.750.25)=30.81
41＝（41－0.750.25）＝40.81
102=(102 – 0.750.35) =101.74
切料處相當(dāng)于落料，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)。因此還應(yīng)換算到凸?；鶞?zhǔn)進(jìn)行配研。次處為雙面剪切，與凹模之間的間隙為一般沖裁模單邊間隙的2/3，因此 ，
Z= =0.044mm Z==0.08mm
4.6.2凸模刃口計(jì)算
根據(jù)公式 D =（D-Z）
34.2=（34.2-0.132）=34.07
30 =（30-0.132）=29.87
102 =（102-0.132）=101.87
106.5 =（106.5-0.132）=106.47
第5章 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 凸模長(zhǎng)度計(jì)算
凸模長(zhǎng)度L 應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定
L=H+ H +H+H
式中： H - ---------- 固定板厚度
H ----------- 卸料板厚度
H ----------- 導(dǎo)尺厚度
H ------------ 附加長(zhǎng)度 主要考慮凸模進(jìn)入凹模 的深度（0.5—1mm）總修模量（10—15mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（15—20mm）等因素確定。
由于凸模設(shè)計(jì)成一個(gè)整體式的加工比較困難，因此設(shè)計(jì)成組合式的凸模。（祥見零件圖）
L=12+30+10+30=82mm
L=12+30+10+22=74mm （見手工畫零件圖 ）
5.2凸模圓角半徑
當(dāng)工件的相對(duì)彎曲半徑r/t較小時(shí)，凸模圓角半徑rT取等于工件物彎曲半徑，但不應(yīng)小于最小彎曲半徑0.175，所以凸模半徑等于r=1.6
5.3 凹模高度計(jì)算
根據(jù)公式：H=kb=0.22105.99mm
由于工件還得進(jìn)行一次彎曲，凹木與下模座固定，不需用固定板。因此凹模高度根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求取60mm
式中：H------ 凹模厚度
k------- 系數(shù) 查表2.9.5 取1.5
b------- 凹模刃口的最大尺寸
5.4 凹模最小壁厚確定
凹模壁厚 C=（1.5 ~ 2）H
=1.523=34.5圓整取35mm
凸模周界尺寸為 210 mm 172mm
凹模材料 ：由于制件大批量生產(chǎn)，對(duì)凹模材料強(qiáng)度要求較高，因此選Cr12MoV鋼。
第6章.模具總體設(shè)計(jì)
6.1 基本結(jié)構(gòu)形式：
6.1.1正倒裝結(jié)構(gòu)
根據(jù)上述分析，本零件的沖制包含落料，彎曲等工序。而且已確定為采用復(fù)合模沖壓，因此選用正裝結(jié)構(gòu)。
6.1.2 送料方式： 人工送料
6.1.3導(dǎo)向方式：由于本零件的聲產(chǎn)是大量生產(chǎn)采，為確保送料開敞性，選用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架
6.1.4 卸料方式：本零件沖壓工序中含落料工序，所以有落料機(jī)構(gòu)，又因?yàn)榱慵_壓中還偶彎曲機(jī)構(gòu)，所以選用彈性卸料板。
6.2 基本尺寸
凹模板尺寸為210mm172mm,其他模板尺寸取為凹模板平面尺寸一致。
墊板厚度 20 mm
凸模固定板厚度 30 mm
壓料板厚度 10 mm
凹模板厚度 60mm
6.3模架
模架采用中等精度，中小尺寸沖壓件的后側(cè)導(dǎo)柱模架（GB2855.5-81）從右向左送料，操作比較方便。
上模座 L/mm B/mmH/mm= 250 200 45
下模座 L/mm B/mmH/mm= 250 200 50
導(dǎo)柱 d/mm L/mm =32125
導(dǎo)套 d/mm L/mm D /mm = 32 100 42
6.4模柄
圖5 模柄圖
選壓入式模柄 （GB2826.1-81）
6.5模具閉合高度
H = （50+45+20+30+60+10）= 215mm
6.3 定位裝置
采用擋料銷 （GB2870-81）材料為45鋼
6.4 導(dǎo)料裝置
采用導(dǎo)料銷 材料為45鋼
第7章.壓力機(jī)型號(hào)確定及校核
7.1沖壓設(shè)備的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
⑴壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時(shí)的總力，即，式中—所選壓力機(jī)的噸位，—沖裁時(shí)的總力；
⑵根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型和行程（沖程）次數(shù)，如復(fù)合模工作需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機(jī)。
⑶根據(jù)模具尺寸大小，安裝和進(jìn)出料等情況選擇壓力機(jī)臺(tái)面尺寸，如有推件時(shí)應(yīng)考慮臺(tái)面孔的大小使沖后有關(guān)零件能自由通過(guò)。
⑷選擇壓力機(jī)的閉合高度與模具是否匹配。
⑸模柄直徑，長(zhǎng)度尺寸是否與壓力機(jī)滑塊模柄直徑、深度尺寸相當(dāng)。
⑹壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)該是拉深深度的2∽2.5倍。
⑺壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)當(dāng)保證有最高的生產(chǎn)效率。
⑻壓力機(jī)應(yīng)該使用方便和安全。[5]
為安全起見，防止設(shè)備的超載，可按公稱壓力的原則選取壓力機(jī)。由于沖壓力比彎曲力大的多， 因此 ，根據(jù)沖壓力來(lái)確定壓力機(jī)型號(hào) 查資料[4]選用開式雙柱可傾壓力機(jī) J23-63
該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)系數(shù)為：見表
表-2壓力機(jī)參數(shù)確定
型號(hào)
公稱壓力
滑塊行稱
最大閉合高度
最大裝配高度
連桿調(diào)節(jié)度
工作臺(tái)尺寸
墊板尺寸
模柄孔尺寸
最大傾角
J23-63
630KN
130mm
360 mm
280 mm
80mm
400 710 mm
80 250 mm
5080 mm ( 直徑深度)
30
經(jīng)校核壓力機(jī)能滿足使用要求。
第8章 裝配
在裝配之前必須先研究圖樣，根據(jù)模具的技術(shù)要點(diǎn)和結(jié)構(gòu)要求，確定合理的裝配次序和裝配方法。此外，還應(yīng)檢查模具零件的加工質(zhì)量，如凸凹模刃口尺寸等，然后按照規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行裝配。裝配的次序方法如下。
8.1主要組件的裝配與調(diào)試
8.1.1 模柄的裝配
因?yàn)檫@副模具的模柄是從上模座的下邊向上壓入的，所以在安裝凸模固定板和墊板之前應(yīng)把模柄先裝好。
模柄與上模座的配合要求為： 裝配時(shí)先在壓力機(jī)上將模柄壓入。再加工定位銷釘孔或螺釘孔。然后把模柄端面突出部分銼平或磨平。安裝好模柄后用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。
8.1.2 凸模裝配
凸模與固定板之間的配合要求為： 。裝配時(shí)先再壓力機(jī)上將凸模壓入固定板內(nèi)，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一起磨平。為了保持凸模刃口鋒利，還應(yīng)將凸模端面磨平
8.1.3 彈壓卸料板的裝配
彈壓卸料板起壓料和卸料作用。裝配時(shí)，應(yīng)保證它與凸模之間具有適當(dāng)?shù)拈g隙，其裝配方法是，將彈壓卸料板套在已裝入固定板的凸模內(nèi)，在固定板與卸料板之間，墊上平行墊板，并用平行夾板將它們夾緊，然后，按照卸料板上的螺孔在固定板上投窩，拆開后鉆固定板上的螺釘孔。
8.2.總裝配
模具的主要組件裝配完畢后，開始進(jìn)行總裝配。為了使凸模凹模易于對(duì)中，總裝配時(shí)必須考慮上下模的裝配順序，否則可能出現(xiàn)無(wú)法裝配的情況。上下模的裝配順序與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常是看上下模中哪個(gè)位置所受的限制大就先裝。用另一個(gè)去調(diào)整位置，根據(jù)這個(gè)道理，一般沖裁模的上下模裝配次序按下面的原則來(lái)選擇。
圖 .6
8.2.1 無(wú)導(dǎo)柱模具裝配
對(duì)于無(wú)導(dǎo)柱模具，凸凹模間隙是在模具安裝導(dǎo)機(jī)床上進(jìn)行調(diào)整的，上下模的裝配次序沒有嚴(yán)格要求，可以分別進(jìn)行裝配。
8.2.2 導(dǎo)柱模裝配
對(duì)于凹模裝在下模上的導(dǎo)柱模一般先裝下模。
對(duì)于導(dǎo)柱復(fù)合模一般先裝上模，然后找正下模的位置，這樣可以保證上模中的卸料裝置于與模柄中心對(duì)正，否則將會(huì)出現(xiàn)無(wú)法裝配的困難。
8.2.3裝配步驟
如圖所示 落料彎曲模凹模裝在下模座上，為了便于操作，一般現(xiàn)裝下模。裝配步驟如下：
a.把頂件器13放入凹模中12，然后把凹模裝在下模座14上。
b. 找正凹模位置后，現(xiàn)在下模座上投窩，加工螺紋孔。然后加工銷釘孔。裝入銷釘，擰緊螺釘。
c. 把已裝入固定板7的凸模8插入凹模內(nèi)，固定板與凹模之間墊上適當(dāng)高度的平行墊鐵，再把上模座3放再固定板上，將上模座和固定板夾緊，并再上模座上投卸料孔窩和緊固螺釘過(guò)孔窩。拆開后鉆孔。然后放入墊板，擰上緊固螺釘。
d. 調(diào)整凸凹模間隙
調(diào)整間隙可用透光法，即將模具翻過(guò)來(lái)，把模柄夾再虎鉗上，用手燈照射，從下模座的漏料孔中觀察間隙大小和是否均勻。
調(diào)整間隙也可以用切紙法進(jìn)行，即以紙當(dāng)作零件，用手錘敲擊模柄，再紙上切出沖件的形狀來(lái)。根據(jù)紙樣有無(wú)毛刺和毛刺是否均勻，可以判斷間隙大小和均勻性。如果紙樣上輪廓沒有毛刺或毛刺均勻，說(shuō)明間隙是均勻的。如果局部有毛刺說(shuō)明間隙部均勻。調(diào)整間隙時(shí)用手錘輕輕敲擊固定板的側(cè)面，使凸模位置改變，以得到均勻間隙。
e.調(diào)整間隙后加工銷釘孔，裝入銷釘。
f.將彈壓卸料板11裝在凸模上，并檢查它是否能靈活得移動(dòng)，檢查凸模端面是否縮在卸料板孔內(nèi)（0.5mm左右），最后安裝彈簧。
g.安裝其它零件。
h.試沖與調(diào)整
i.打標(biāo)記交付生產(chǎn)使用。
8.3.沖裁模試沖的缺陷與調(diào)整
模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖。沖出的工件按沖壓零件產(chǎn)品圖或試樣進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收。在檢驗(yàn) 驗(yàn)收過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)各種缺陷，則要仔細(xì)分析，找出原因，并對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)男蘩砗驼{(diào)整，然后再適沖，直到模具正常工作并得到合格的沖件為止。以下是沖裁過(guò)程中常見的缺陷，產(chǎn)生原因及調(diào)整方法。
表-3沖裁時(shí)缺陷與調(diào)整
沖裁試沖時(shí)的缺陷
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
送料不暢通或料被卡死
1. 凸模與卸料板之間的間隙過(guò)大，使搭邊翻扭。
根據(jù)情況挫修或重裝導(dǎo)料板減小凸模與卸料板之間的間隙
刃口相交
1. 上下模座，固定板，凹模墊板等零件安裝面不平行
2.凸?！?dǎo)柱等零件安裝不垂直
3.導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合間隙過(guò)大使導(dǎo)向不準(zhǔn)
卸料板的孔位不正確或歪斜
休整有關(guān)零件，重裝上下模
重裝凸模和導(dǎo)柱
更換導(dǎo)柱和導(dǎo)套
休整或更換卸料板
卸料不正常
1. 由于裝配不正確，卸料機(jī)構(gòu)不能動(dòng)作，如卸料板于凸模配合過(guò)緊，或因卸料板傾斜而卡緊
2. 彈簧或橡皮的彈力不足
休整卸料板等零件
更換彈簧
沖件質(zhì)量不好1.有毛刺2沖件不平
1. 刃口不鋒利或淬火硬度低
2. 配合間隙過(guò)大火過(guò)小
3. 間隙不均勻使沖件一邊有顯著帶斜角毛刺
合理調(diào)整凸凹模間隙及修理工作部分刃口
1
.凹模有倒錐度
2.頂件器與工件接觸面過(guò)小
休整凹模
更換頂件器
表-4.彎曲試沖時(shí)的缺陷和調(diào)整
出現(xiàn)問題
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
彎曲角度不夠
1. 凸凹模的回彈角制造過(guò)小
2. 凸模進(jìn)入凹模的深度較淺
3. 凸凹模之間的間隙過(guò)大
4. 試模材料不對(duì)
加大回彈角
調(diào)節(jié)沖模閉合高度
調(diào)節(jié)間隙值
更換試模材料
彎曲位置偏移
1. 凹模兩側(cè)進(jìn)口圓角大小不等，材料滑動(dòng)大小不一致
2. 凸模沒有對(duì)正凹模
休磨凹模圓角
調(diào)整凸凹模位置
沖件的尺寸過(guò)長(zhǎng)或不足
1 .凸凹模之間的間隙過(guò)小，材料被擠長(zhǎng)
2. 壓料裝置壓力過(guò)大，將材料拉長(zhǎng)
3. 設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確
調(diào)整凸凹模間隙
減小壓料力
改變坯料尺寸
沖件外部有光亮的凹陷
1 .凹模圓角半徑過(guò)小，沖件表面被劃痕
2. 凸 凹模之間的間隙不均勻
3. 凸 凹模表面粗糙度太大
加大圓角半徑
調(diào)整凸凹模間隙
拋光凸凹模表面
小 結(jié)
經(jīng)過(guò)多天的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于臨近尾聲。大學(xué)期間的最后一次“作業(yè)’即將完成，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們用兩年半時(shí)間內(nèi)修完的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行的一次綜合性練習(xí)，也是在我們即將進(jìn)入工作崗位獨(dú)立工作前的最后一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，使我們?cè)诶碚摵蛯?shí)踐上對(duì)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力有了進(jìn)一步的提高。通過(guò)做畢業(yè)設(shè)計(jì)也見證了我們大學(xué)幾年所取得的成就。
通過(guò)做畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)過(guò)去所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)一步復(fù)習(xí)了一下，同時(shí)，通過(guò)查資料、參考文獻(xiàn)等使我的模具知識(shí)又提高了許多。在對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、公差配合與技術(shù)測(cè)量、模具材料等有了更深刻的理解，使我能更熟練將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。在設(shè)計(jì)中使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意到的問題。如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，且保證加工的經(jīng)濟(jì)性和加工工藝的合理性。同時(shí)，也使我認(rèn)識(shí)到作為一名設(shè)計(jì)者其工作態(tài)度一定要嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、仔細(xì)。不然，一個(gè)小小的疏忽就有可能釀成很大的損失。做設(shè)計(jì)使我在各方面提高了很多。
由于能力有限，設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)老師給予批評(píng)指正。
致 謝
沖壓技術(shù)是材料加工技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一，目前在國(guó)內(nèi)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，具有廣泛的發(fā)展前景。在大學(xué)三年學(xué)習(xí)即將結(jié)束之際，能夠按照老師的指導(dǎo)并綜合運(yùn)用三年來(lái)的所學(xué)所知設(shè)計(jì)一套注塑模具,必將為日后的獨(dú)立工作創(chuàng)造一個(gè)良好的開始。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中原老師一直扮演著導(dǎo)向者的角色，從接到設(shè)計(jì)題目那一刻起就給我指明了方向，讓我明白了設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)中可能遇到的問題以及解決方法等，并不厭其煩的糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，詳細(xì)檢查設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)及重點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)方案提出了寶貴的修正意見，一步步完善了我的設(shè)計(jì)。在此對(duì)原老師表示衷心的感謝！
此外在設(shè)計(jì)過(guò)程中翟德梅教授、楊占堯教授、于智宏老師提了許多寶貴意見在此也表示衷心的感謝。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中還得到了學(xué)多同學(xué)的大力幫助，尤其是范玉波，齊小亮、柳建光等同學(xué)，非常感謝你們。
最后再次感謝在設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，謝謝！
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