T形件沖裁模設(shè)計(jì)及其模具加工工藝設(shè)計(jì)——畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、河 北 工 業(yè) 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書作 者： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程 專 業(yè)： 材料科學(xué)與工程 專業(yè)方向： 模具設(shè)計(jì)及制造 題 目： T形件沖裁模設(shè)計(jì)及其模具加工工藝設(shè)計(jì) 1畢業(yè)設(shè)計(jì)中文摘要T形件沖裁模設(shè)計(jì)及其模具加工工藝設(shè)計(jì)摘要：本課題以UG軟件為模具設(shè)計(jì)的基本工具，對T形件的沖裁模具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，脫離了原始的手工設(shè)計(jì)方法，對培養(yǎng)現(xiàn)代化模具設(shè)計(jì)理念、增強(qiáng)設(shè)計(jì)水平具有重要幫助。在對T形件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定了該產(chǎn)品的沖壓工序，對模具的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、零部件和沖壓設(shè)備等進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算或選用，并采用UG軟件進(jìn)行模具零件圖和裝配圖繪制，充分發(fā)揮了CAD/CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)

2、中的優(yōu)勢，對該產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞： T形件 冷沖模具 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 沖裁畢業(yè)設(shè)計(jì)外文摘要Title Computer-aided design of cold stamping die for T-workpieces and the design of Processing Technology for the dieAbstractUsing UG softwares as basic tools for mold design, the cold stamping die of T-workpieces was designed by computer-aided

3、 design (CAD) method, which overcame the disadvantage of original manual design methods and did good to develop modern mold design idea and enhance design level. On the basis of technological analysis for T-workpieces, the processe of blanking were determined and the mold structures, process paramet

4、ers, components and stamping equipments of the processes were designed, calculated or selected. Then UG software was used to design parts drawings and assembly drawings, in which the advantages of computer-aided design and computer-aided engineering in mold design were fully displayed. At the same t

5、ime, the results and methods had important reference value to the production of the product.Keywords： T-workpieces Cold stamping die Computer-aided design Blanking46目 次1 引言 11.1 模具技術(shù)的現(xiàn)狀 11.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展趨勢 21.3 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作 31.4 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 32 模具設(shè)計(jì) 32.1 沖裁件的工藝分析 32.2 確定沖裁工藝方案 4 2.3 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式 52.4 進(jìn)行工藝計(jì)算 52

6、.5 模具主要零部件的選用 102.6 驗(yàn)證壓力機(jī) 162.7 模具圖三維圖繪制 163 模具材料的選用 173.1 凸、凹模材料的選用 173.2 模具材料的熱處理工藝 22結(jié)論 24參考文獻(xiàn) 25致謝 26附錄A 凸凹模加工工藝過程 27附錄B 沖孔凸模加工工藝過程 29附錄C 落料凹模加工工藝過程 31附錄D 模具數(shù)控加工程序 34附錄E 模具二維圖391 引言模具是以特定的結(jié)構(gòu)形式通過一定方式使材料成型的一種工業(yè)產(chǎn)品，同時(shí)也是能成批生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的工業(yè)產(chǎn)品零部件的一種生產(chǎn)工具1。美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；日本稱模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”；德國給模

7、具工業(yè)冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”稱號；歐盟一些國家稱“模具就是黃金”；新加坡則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”；中國模具權(quán)威稱“模具是印鈔機(jī)”?？梢娔＞吖I(yè)在世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所具有的重要地位，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。1.1 模具技術(shù)的現(xiàn)狀模具的主要類型有：沖模、鍛模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模、玻璃模、橡膠模等。除部分板料沖壓以外，上述各種模具都屬于型腔模，因?yàn)樗鼈円话愣际且揽咳S模具型腔使材料成形的。從起步到現(xiàn)在，我國模具工業(yè)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已有了較大的提高，與國外的差距正在進(jìn)一步縮小?？v觀我國的模具工業(yè)，既有高速發(fā)展的良好勢頭，又存在精度低、結(jié)構(gòu)欠合理、

8、壽命短等一系列不足，無法滿足整個(gè)工業(yè)迅速發(fā)展的迫切要求2。1.1.1 模具產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)按照中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分，我國模具基本分為大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產(chǎn)值計(jì)算，目前我國沖壓模占50%左右，塑料成形模約占20%，拉絲模工具約占10%，而世界上發(fā)達(dá)主業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40%以上3。模具產(chǎn)業(yè)有技術(shù)含量較高、投資較大、有訂單沒批量、模具的設(shè)計(jì)制造周期要求比較短等特征?？傮w來說，模具行業(yè)是一種技術(shù)密集、資金密集、附加值高，且根據(jù)訂單生產(chǎn)但不能批量生產(chǎn)的行業(yè)4。1.1.2 模具的精度當(dāng)代模具要求的精度比傳統(tǒng)模具高出一個(gè)數(shù)量級。多工位級進(jìn)模、精沖模、精

9、密塑料模的精度已達(dá)到0.003mm，甚至更高。多工位的級進(jìn)模設(shè)計(jì)和制造技術(shù)已日趨成熟，在引進(jìn)技術(shù)及設(shè)備情況下，部分企業(yè)的此類模具已達(dá)到或接近國外先進(jìn)水平；照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具均已形成規(guī)?；a(chǎn)；子午線輪胎橡膠活絡(luò)模國產(chǎn)化率已大為提高。目前，模具超精密加工已達(dá)到納米級精度2。1.1.3 模具C A D / C A M 模具CAD/CAE/CAM是以計(jì)算機(jī)軟件的形式，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)對縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量所起的顯著作用已成為模具界的共識(shí)

10、5。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：提高模具質(zhì)量、縮短模具設(shè)計(jì)制造周期、降低成本、增強(qiáng)市場競爭力、提高企業(yè)的管理水平等方面6。近年來，為了減輕重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，許多研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)生產(chǎn)部門都在各種CAD平臺(tái)上利用其提供的二次開發(fā)接口進(jìn)行二次開發(fā)。大多數(shù)的CAD 系統(tǒng)不含有標(biāo)準(zhǔn)件庫，尤其是對特定行業(yè)的專用標(biāo)準(zhǔn)件庫，不能滿足設(shè)計(jì)人員的需求，因此相關(guān)的設(shè)計(jì)部門和科研機(jī)構(gòu)采用不同的方法開發(fā)了行業(yè)內(nèi)適用的標(biāo)準(zhǔn)件系統(tǒng)，很大程度上提高了設(shè)計(jì)效率7。1.1.4 氮?dú)鈴椈稍诶錄_模中的應(yīng)用8隨著模具朝著精密、高效、長壽命方向的迅速發(fā)展，原有的常規(guī)彈性元件存在著一定的缺點(diǎn)，不能滿足這種形勢的需

11、要，不能理想地解決各種沖壓工藝的要求，往往影響沖壓件質(zhì)量，使模具結(jié)構(gòu)變得比較復(fù)雜，影響模具在壓力機(jī)上的更換時(shí)間。同時(shí)，常規(guī)彈性元件占有的模具空間太大，增加了模具制造成本。而氮?dú)鈴椈蓮棄毫ο鄬潭?，一般不需要現(xiàn)場調(diào)整，受力點(diǎn)的移動(dòng)方便，綜合來看是一種理想的氣體彈簧。1.1.5 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具的重要組成部分，是模具的基礎(chǔ)構(gòu)件。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用的水平是衡量現(xiàn)代模具整體技術(shù)水平的重要指標(biāo)，也是模具工業(yè)發(fā)展中不可忽視的重要環(huán)節(jié)之一。目前，國內(nèi)已有較大產(chǎn)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件，其主要是模架、導(dǎo)向件、推桿、推管、彈性元件等。氮?dú)鈴椈?、翅片沖孔凸凹模、熱流道元件等主要還是依靠進(jìn)口，應(yīng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)

12、上提高水平，形成標(biāo)準(zhǔn)并組織規(guī)?；a(chǎn)4。1.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展趨勢目前，模具日趨大型化模具，模具的精度越來越高，多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展9，CADCAECAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展10。 以汽車覆蓋件為代表的大型、復(fù)雜、精密沖壓模具，采用CAD/CAM/CAE軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和模擬，減少試模時(shí)間和縮短周期11；借助高速、精密的加工設(shè)備加工生產(chǎn)，獲得良好的尺寸精度和表面粗糙度；用新型的研磨或拋光方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光12；借助實(shí)驗(yàn)和有限元法（FEM）對沖裁件的沖裁過程及結(jié)果進(jìn)行模擬和分析13等。1.3 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要

13、工作本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為T形件沖裁模設(shè)計(jì)及其模具加工工藝設(shè)計(jì)，主要是通過對給定的具體零件，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，借助圖書館文獻(xiàn)及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，對工件進(jìn)行合理分析，確定合理的模具結(jié)構(gòu)，計(jì)算出合理的幾何尺寸，選擇適當(dāng)?shù)哪＞吡悴考⒆罱K用UG來進(jìn)行三維造型，并繪制模具的裝配圖和各個(gè)主要成型零件圖。然后撰寫設(shè)計(jì)說明書，完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部工作。1.4 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我可以將平時(shí)自己所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行合理應(yīng)用，并鍛煉自己查閱文獻(xiàn)的能力，通過完成一整套模具的設(shè)計(jì)，使自己對模具的設(shè)計(jì)過程有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，包括各種參數(shù)和應(yīng)力的計(jì)算，模具結(jié)構(gòu)的確定，模具主要零部件的選用，UG三維造型和二維圖繪制等等。這

14、是一次檢驗(yàn)專業(yè)知識(shí)的實(shí)踐，是一次檢驗(yàn)個(gè)人能力的實(shí)踐，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的成功會(huì)為我大學(xué)期間的專業(yè)課學(xué)習(xí)畫上一個(gè)圓滿的句號，也會(huì)為我將來的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2 模具設(shè)計(jì)2.1 沖裁件的工藝分析2.1.1 產(chǎn)品介紹 零件名稱：T型件 材料：10鋼 料厚：2.2mm 生產(chǎn)批量：大量 產(chǎn)品零件圖如圖所示2-1所示： 圖2-1 零件圖2.1.2 沖裁件的工藝分析制品為最大外型尺寸為120mm，中間帶有26mm圓孔的T型零件，板料厚度為t=2.2mm。材料為10號鋼, 其抗拉強(qiáng)度為b335Mpa，尺寸精度較低（未注公差I(lǐng)T14），各處寬度1.5t，零件外形對稱，無尖角、凹陷或其他形狀突變，系典型的板料沖壓件，

15、能用一般的方法沖裁，沖裁工藝性能很好。2.2 確定沖裁工藝方案2.2.1 確定工藝方案的主要原則：a) 保證沖裁件質(zhì)量 用復(fù)合模沖出的工件精度高于連續(xù)模，而連續(xù)模又高于單工序模。這是因?yàn)橛脝喂ば蚰_壓多工序的沖裁件時(shí)，要經(jīng)過多次定位和變形，產(chǎn)生積累誤差大，沖裁件精度低。復(fù)合模是在同一位置一次沖出，不存在定位誤差。因此，對于精度較高的沖裁件宜用復(fù)合工序進(jìn)行沖裁。b) 經(jīng)濟(jì)性原則在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。所以，對于中批大量的沖裁件，應(yīng)盡量采用高效率的多工序模，而在試制與小批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡可能采用單工序模于各種形式的建議模具。c) 安全性原則確定工藝方案時(shí)，也要考慮工人操作是

16、否方便、安全這個(gè)十分重要的問題。完成該工件需要沖孔、落料兩道工序。2.2.2 工藝方案的確定本沖裁件的生產(chǎn)批量為大量，尺寸精度較低，尺寸較小，形狀簡單，材料較薄，沖模制造條件較好，沖壓設(shè)備易選。根據(jù)以上分析，可用的沖裁方案有兩種：連續(xù)?；驈?fù)合模。若采用連續(xù)模，由于工件不是中心對稱的，故最佳排樣為對排，這樣則需制作兩個(gè)沖孔凸模，兩個(gè)落料凹模，模具制造復(fù)雜。且工件具有中心孔，連續(xù)模在保證孔與外形的位置精度方面較差，不如復(fù)合模。若采用復(fù)合模，一是能保證孔與外形的位置精度，二是模具加工容易，三是沖裁時(shí)在推件板上落料，沖出件較平整，四是復(fù)合模最小壁厚滿足（1.2-1.5t）的要求。綜上所述，選擇復(fù)合模。

17、2.3 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式 采用中間導(dǎo)柱模架，其具有導(dǎo)向精度高、上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)。毛坯定位方式采用固定導(dǎo)料銷和彈性擋料銷兩種。由于板料厚度較薄，采用彈性卸料方式，推件板方式出件。2.4 進(jìn)行工藝計(jì)算2.4.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 采用直排，對排?？紤]到此件為大量生產(chǎn)，雖精度不是太高，但為保證模具壽命，避免模具單面受力而降低壽命，采用有廢料排樣，排樣圖如圖2-2所示。 圖2-2 排樣圖工件為總長l50mm中間帶圓孔的矩形件，由冷沖模設(shè)計(jì)14表3-10查得工件間搭邊a =2.2mm，側(cè)面搭邊a1=2.5mm；送料步距A=D+a=45+22=47.2mm，其中D為沖裁件與送料方向垂直的最大尺

18、寸；條料寬度計(jì)算過程為： mm，其中為工件公差，由互換性與測量技術(shù)15表2-3查得=1.0mm，搭邊各尺寸見圖2-3所示。 圖2-3 搭邊值2.4.2 計(jì)算材料利用率： a) 選擇板料 I）若采用500mm1500mm的板料縱裁（沿長邊）時(shí)，能得到2塊條料，每塊條料能得到62件，共得到124件,橫裁（沿短邊）時(shí)，能得到8塊條料，每塊條料能得到20件，共得到160件。綜上，采用500mm1500mm的板料最多能得到160件工件，平均為213.33件/。II）若采用900mm1800mm的板料縱裁時(shí)，能得到5塊條料，每塊條料能得到75件，共得到375件,橫裁時(shí)，能得到10塊條料，每塊條料能得到37

19、件，共得到370件。綜上，采用900mm1800mm的板料最多能得到375件工件，平均為231.5件/。III）若采用1000mm2000mm的板料縱裁時(shí)，能得到5塊條料，每塊條料能得到83件，共得到415件,橫裁時(shí)，能得到11塊條料，每塊條料能得到41件，共得到451件。綜上，采用1000mm2000mm的板料最多能得到451件工件，平均為225.5件/。經(jīng)對比，采用900mm1800mm的板料，縱裁成條料。b) 計(jì)算材料利用率每個(gè)工件的面積為： 故材料利用率為：2.4.3 沖裁力的計(jì)算根據(jù)冷沖模設(shè)計(jì)14沖裁力計(jì)算公式為： 式（2-1）其中，K為系數(shù)，取K=1.3；t為板料厚度（mm），t=

20、2.2mm；L為沖裁件周長，L=316.24mm；為材料的抗剪強(qiáng)度，=280MPa；故F=。 卸料力公式為： F卸 = k卸F 式（2-2）由冷沖模設(shè)計(jì)14表3-8查得卸料力系數(shù)=0.04，故。 推件力公式為： F推 = nk推F 式（2-3）其中n為梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)，這里取n=2；k推為推件力系數(shù)，由表3-8查得推件力系數(shù)為=0.05，故。從而可算得總的沖壓力為。2.4.4 確定模具的壓力中心計(jì)算復(fù)雜工件壓力中心是利用合力對某軸之力矩等于各分力對同軸的力矩之和的力學(xué)原理求得。計(jì)算過程如下：1）選定坐標(biāo)軸X和Y軸，如圖2-4所示。 圖2-4 計(jì)算壓力中心坐標(biāo)系2）將工件周邊分成若干段直線和

21、圓弧，求出各段長度及壓力中心的坐標(biāo)尺寸，數(shù)值如下：l1l2l3l4l5l6l7l8l9X022447711077442222Y22.54538.7532.522.512.56.25022.5L(長度)454412.56631.46612.54481.643) 計(jì)算壓力中心A的坐標(biāo)位置對于Y軸，利用各處分力矩等于合力矩的原理，即可解得： 式（2-4）對于X軸，同理： 式（2-5）復(fù)合模相當(dāng)于多凸模沖裁，沖孔的壓力中心為孔的中心，坐標(biāo)為對于落料來說，凸模周長為l0=321.4mm對于沖孔來說，凸模周長為l1=d=3.1426=81.64mm則總壓力中心為：，2.4.5 選擇壓力機(jī)在沖裁時(shí)，壓力機(jī)的

22、噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右，所以 式（2-6）式中，表示壓力機(jī)能夠提供的沖壓力；表示沖裁過程所需的總的沖壓力。由冷沖模設(shè)計(jì)14表1-3得選用J23-40型壓力機(jī)可滿足沖壓力的要求，其主要技術(shù)參數(shù)見表2-1。 表2-1 J23-40型壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)型號標(biāo)稱壓力/kN滑塊行程/mm行程次數(shù)/(次/min)連桿調(diào)節(jié)長度/mm最大裝模高度/mm模柄孔尺寸直徑深度/mmJ23-404008045/906533050702.4.6 計(jì)算凸、凹模工作部分尺寸，確定其制造公差a）注意事項(xiàng)冷沖模的沖裁間隙是重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對模具的沖裁質(zhì)量、刃口的應(yīng)力分布以及模具的磨損速度有很大的影響16，制造模具時(shí)

23、常用分別加工法和單配加工法來保證合理間隙。分別加工法是分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差，分別進(jìn)行制造，用凸模和凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。單配加工法是用凸模和凹模相互配合的方法來保證合理間隙。由冷沖模設(shè)計(jì)14表3-3得沖裁間隙Zmax=0.40mm，Zmin0.28mm，Zmax Zmin0.12mm。凸模和凹模的制造偏差，凸+凹0.16mm0.12 mm，故不滿足分別加工時(shí)凸凹 ZmaxZmin的要求，故采用單配加工。b）尺寸計(jì)算先計(jì)算出凸凹模工作部分的尺寸，然后沖孔凸模以及落料凹模以一定的間隙與凸凹模進(jìn)行單配加工。 式（2-7）其中Dmax為工件最大極限尺寸，；由冷沖模設(shè)計(jì)14表3-

24、5查得x=0.5，且mm，代入得沖孔凹模直徑為。由冷沖模設(shè)計(jì)14表3-3查得沖裁模初始雙面間隙為。 故沖孔凸模工作部分尺寸，以0.280.40mm的間隙與沖孔凹模配合。同理落料凸模尺寸計(jì)算過程如下：落料凹模的基本尺寸與凸模相同，保證以0.280.40mm的間隙與落料凸模配合。2.5 模具主要零部件的選用2.5.1 凸、凹模外形尺寸及材料選擇 a）凸凹模外形的確定凸凹模中的沖孔凹模采用斜壁式凹模，如圖2-5所示。 圖2-5 凸凹模三維圖 b）落料凹模的外形確定凹模厚度計(jì)算公式為： H=kb 式（2-8） 其中k為系數(shù)，由冷沖模設(shè)計(jì)14表4-3查得k=0.21；b為沖裁件的最大外形尺寸，b=120

25、mm；故凹模厚度H=0.21120=25.2mm；凹模最小壁厚c=2H=225.2=50.4mm?？紤]到與下模座的匹配、安便以及整套模具的外觀，將落料凹模做成315200mm的外形，如圖2-6所示。 圖2-6 落料凹模三維圖c）沖孔凸模的外形確定選用臺(tái)階式圓形凸模，凸模長度L凸模固定板厚度+落料凹模厚度，其中，凸模固定板厚度為20mm，落料凹模厚度為25.2mm，根據(jù)凸模形狀及尺寸采用UG建立了凸模的三維模型，如圖2-7所示。 圖2-7 沖孔凸模d）模具材料的選擇凸凹模、落料凹模、沖孔凸模均采用CrWMn鋼，CrWMn鋼具有高淬透性，由于W形成碳化物，在淬火和低溫回火后有較多過剩碳化物，具有較

26、高的硬度和耐磨性。CrWMn鋼制成的刃具的崩刀現(xiàn)象較少，并能較好地保持刀刃形狀和尺寸。CrWMn鋼的耐磨性、熱硬性、強(qiáng)硬型均優(yōu)于碳素鋼，是使用較為廣泛的冷作模具鋼17。2.5.2 模架選擇在模具設(shè)計(jì)過程中模架質(zhì)量的好壞至關(guān)重要，合理地選用模架可以提高模具使用壽命、保證產(chǎn)品精度。選用模架時(shí)，主要依據(jù)產(chǎn)品零件的尺寸、形狀、材料、所用的機(jī)床性能、送料方式、生產(chǎn)批量等18。由表2-2可知，壓力機(jī)最大裝模高度為330mm、最小裝模高度Hmin為HmaxM14（裝模高度調(diào)節(jié)量）=275mm，而模具閉合高度應(yīng)滿足Hmin+10mmH模具Hmax-5mm14，即285mmH模具325mm。根據(jù)沖壓模具設(shè)計(jì)19

27、表5.1-5選擇凹模周界L=315mm，B=200mm，選擇閉合高度H=245290mm的中間導(dǎo)柱模架，模架材料為HT 200。具體參數(shù)如表2-2所示，模架三維圖如圖2-8所示。表2-2 中間導(dǎo)柱模架的尺寸參數(shù)模架形式LBHhh1h2SRDD1中間導(dǎo)柱上模座31520050305065380555055中間導(dǎo)柱下模座31520065405065380553540圖2-8 模架三維圖2.5.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇根據(jù)沖壓模具設(shè)計(jì)19表5.1-1，選擇GB/T 2861.1的導(dǎo)柱兩個(gè)，尺寸為35230和40230；選擇GB/T 2861.6的導(dǎo)套兩個(gè)，尺寸為3512548mm和4012548mm。導(dǎo)柱

28、采用A型導(dǎo)柱，導(dǎo)柱及導(dǎo)套采用滑動(dòng)導(dǎo)向的形式，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合關(guān)系采用H6/h5，導(dǎo)套與上模座配合采用H7/h6，導(dǎo)柱與下模座配合采用R7/h6。導(dǎo)套選擇A型導(dǎo)套，三維圖見圖2-9，為了使導(dǎo)柱、導(dǎo)套潤滑充分，在導(dǎo)套上開設(shè)有兩個(gè)油槽。 圖2-9 導(dǎo)套2.5.4 模柄形狀及材料選擇 模具需通過模柄固定在壓力機(jī)滑塊上，為避免與推件裝置在位置上沖突，本沖壓模具選用旋入式模柄，即模柄旋入上模座，不能發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。根據(jù)上模座厚度及初選的壓力機(jī)，選用5070的JB/T 7646.2模柄，模柄各尺寸由沖壓模具設(shè)計(jì)19表5.2-25確定，其三維圖見圖2-10所示。模柄的材料選用Q235-，熱處理硬度為HRC 43

29、48。 圖2-10 模柄2.5.5 墊板尺寸與材料確定 墊板裝在固定板與模座之間，作用是防止沖裁時(shí)凸模及凸凹模壓壞上下模座，上、下墊板厚度均取10mm，二者外型尺寸均為315200mm。由于落料時(shí)所需沖裁力不是太大，且墊板不是工作部分，故選墊板材料為45鋼，熱處理后硬度為HRC 4348。三維圖如圖2-11所示。圖2-11 墊板三維圖2.5.6 卸料板尺寸及材料選擇本套模具為復(fù)合模，采用彈性卸料方式。彈性卸料方式有壓料作用，沖裁件平整，廣泛應(yīng)用于復(fù)合模中。卸料板外形尺寸亦為315200mm，厚度20mm，卸料板材料選用45鋼，熱處理后硬度為HRC4348。卸料板三維圖如圖2-12所示。 圖2-

30、12 卸料板三維圖 卸料裝置如圖2-13所示。 圖2-13 卸料裝置2.5.7 凸模固定板、凸凹模固定板尺寸及其材料的選擇凸模固定板用于固定凸模，其外型尺寸為315200mm，厚度為20mm，固定凸模用的孔與凸模固定部分相適應(yīng)，固定方法是將凸模壓入凸模固定板內(nèi)并采用H7/m6的配合關(guān)系。該凸模固定板材料選用45鋼，熱處理后硬度為HRC 4348。凸模固定板形狀如圖2-14所示。 圖2-14 凸模固定板凸凹模固定板用于固定凸凹模，其外型尺寸為315200mm，厚度為32mm，固定凸凹模用的型孔與凸凹模固定部分相適應(yīng)，固定方法是將凸凹模壓入凸凹模固定板內(nèi)并采用H7/m6的配合關(guān)系。該凸凹模固定板材

31、料選用45鋼，熱處理后硬度為HRC 4348。凸凹模固定板形狀如圖2-15所示。 圖2-15 凸凹模固定板2.5.8 彈性擋料銷 本復(fù)合?？刂扑土喜骄嗟难b置為圓形彈性擋料銷，其特點(diǎn)是可以伸縮，不必再在落料凹模上鉆對應(yīng)的孔來防止不能合模。由沖壓模具設(shè)計(jì)19表5.2-51查得，選用d=10mm的彈性擋料銷，其三維圖如圖2-16所示。 圖2-16 彈性擋料銷2.5.9 導(dǎo)料銷 工件外形精度要求不高，導(dǎo)料采用兩個(gè)d=14mm導(dǎo)料銷進(jìn)行導(dǎo)料，由沖壓模具設(shè)計(jì)19表5.2-58查得導(dǎo)料銷的尺寸，其三維圖如圖2-17所示。 圖2-17 導(dǎo)料銷 導(dǎo)料擋料裝置如圖2-18所示。 圖2-18 導(dǎo)料擋料裝置2.5.1

32、0 其余固定螺釘及銷釘均由國家標(biāo)準(zhǔn)查得。2.6 驗(yàn)證壓力機(jī) 從模柄尺寸、沖壓力、凸模和凹模外形尺寸、模具閉合高度等方面進(jìn)行驗(yàn)證，J23-25型壓力機(jī)可滿足該產(chǎn)品的沖壓生產(chǎn)要求。2.7 模具圖三維圖繪制 用UG畫出落料模具各零件的三維圖，然后用UG的“裝配”功能模塊對各零件進(jìn)行裝配，使不同類零件顯示不同顏色便于分辨各個(gè)零件，圖2-19所示為合模狀態(tài)下的模具三維圖。 圖2-19 合模狀態(tài)下的模具三維圖 模具爆炸圖如圖2-20所示。 圖2-20 爆炸圖3 模具材料的選用選擇冷作模具鋼的基本原則是：首先滿足模具的使用性能要求，兼顧模具鋼的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。在確定模具使用性能時(shí)，應(yīng)從模具結(jié)構(gòu)、工作條件、制

33、品形狀及尺寸，加工精度和生產(chǎn)批量等方面加以綜合考慮。對于形狀簡單、工作載荷輕的沖裁模，盡可能采用成本低的碳素工具鋼制造，只要熱處理適當(dāng)，完全可以達(dá)到使用要求。3.1 凸、凹模材料的選用 沖裁模的凹模承受較大的拉應(yīng)力，凸模承受較大的壓應(yīng)力。凸、凹模正常失效一般是由于刃口部位的磨損。因此這類模具，特別是工件批量大、加工板料強(qiáng)度高的模具，要求模具材料必須具有較高的強(qiáng)度和耐磨性。其中凸模還必須有良好的韌性，以防止由于承受較強(qiáng)的彎曲和沖擊載荷造成折斷、崩刃而早期失效。大截面的凸、凹模應(yīng)重視模具材料的淬透性，形狀復(fù)雜的模具應(yīng)重視其熱處理變形性、淬透性和可加工型、磨削性。 以下是兩個(gè)備選的模具鋼：CrWMn

34、鋼和T10A鋼，下面分別作具體介紹。3.1.1 選用CrWMn鋼。CrWMn鋼的物理性能如表3-1所示：表3-1 CrWMn鋼的物理性能臨界溫度/密度電阻率臨界點(diǎn)Ac1AcmAr1Ar3Ms溫度（近似值）7509407107.80 CrWMn鋼的化學(xué)成分及基本特點(diǎn)如表3-2所示：表3-2 CrWMn鋼的化學(xué)成分及基本特點(diǎn)鋼號化學(xué)成分（，%）基本特點(diǎn)CMnCrWVCrWMn1.01.01.01.4-耐磨性較好，易出現(xiàn)材質(zhì)缺陷 CrWMn鋼的特性如下： a）力學(xué)性能如圖3-1所示CrWMn鋼的力學(xué)性能與淬火溫度的關(guān)系。由圖3-1，圖3-2，圖3-3可知，當(dāng)采用800加熱淬火時(shí)，在獲得較高硬度（63

35、HRC）的同時(shí)，還可以獲得最高的抗彎強(qiáng)度和韌性。若持續(xù)提高淬火溫度，硬度上升，但沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度降低。當(dāng)大于850淬火后，硬度也開始下降，這與鋼中殘余奧氏體量不斷增加和奧氏體晶粒長大，片狀馬氏體變粗有關(guān)。 圖 3-1 淬火溫度對CrWMn鋼沖擊韌度的影響 圖3-2 淬火溫度對CrWMn鋼硬度 圖3-3 淬火溫度對CrWMn鋼抗彎強(qiáng)度的影響回火溫度對力學(xué)性能的影響如圖所示。由圖3-4圖3-5可見，CrWMn鋼要獲得的硬度大于60HRC，回火溫度應(yīng)不超過200220，在此溫度回火后，鋼中殘余奧氏體量也基本不變。在270以下回火時(shí)，抗彎強(qiáng)度及沖擊韌度隨回火溫度升高升高而顯著上升，但在250左右回火

36、出現(xiàn)輕微的回火脆性，使沖擊韌度稍有下降。 圖3-4 回火溫度對CrWMn鋼硬度的影響 圖3-5 回火溫度對CrWMn鋼殘余奧氏體量的影響 圖3-6 回火溫度對CrWMn鋼沖擊韌度的影響等溫淬火對提高CrWMn鋼的強(qiáng)韌性有顯著效果。等溫溫度通常在260280，等溫淬火后獲得下貝氏體組織，因此，CrWMn鋼等溫淬火后比普通淬火的強(qiáng)韌性高，對于易產(chǎn)生斷裂的模具可采用等溫淬火。b）CrWMn鋼的工藝性能CrWMn鋼具有良好的鍛造性能，鍛造溫度范圍為1140800，鍛后空冷到650700轉(zhuǎn)入熱會(huì)中緩冷。該鋼碳化物偏析比較嚴(yán)重，鍛后緩冷易形成網(wǎng)狀碳化物，尤其是是大規(guī)格的鋼材，為了避免碳化物分布不均，有時(shí)需

37、要反復(fù)鐓粗拔長。CrWMn鋼鍛后均需進(jìn)行等溫球化退火，退火后的組織比較均勻。如果鍛造質(zhì)量不高，出現(xiàn)嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物或粗大晶粒時(shí)，必須在球化退火之前進(jìn)行一次正火，正火加熱溫度為930950。CrWMn鋼淬透性較好，淬火變形小。在油中的臨界淬透直徑D0（油）=3050mm。直徑4050mm的鋼件在低于200的硝鹽浴中冷卻即可淬透。3.1.2 選用T10A鋼T10A鋼的物理性能如表3-3所示：表3-3 T10A鋼的物理性能臨界溫度/密度抗彎強(qiáng)度臨界點(diǎn)Ac1AcmAr17.80294432溫度（近似值）730800700 T10A鋼的化學(xué)成分如表3-4所示：表3-4 T10A鋼的化學(xué)成分鋼號化學(xué)成分（，%）性能相對順序CMnSiCr淬透性韌性耐磨性淬火工藝性T10A1.00.3 0.33234注：性能相對順序1-5，表示性能由低到高。 T10A鋼主要特性特如下：