擋環(huán)沖壓倒裝復(fù)合模畢業(yè)設(shè)計(jì)

洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE46擋環(huán)沖壓模具設(shè)計(jì)摘要冷沖壓是在常溫下使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。冷沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率高、少切屑或無(wú)切屑的先進(jìn)加工方法，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面都具有很多優(yōu)點(diǎn)。而沖壓產(chǎn)品質(zhì)量的好壞主要取決于冷沖壓模具。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，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。本次設(shè)計(jì)是對(duì)給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖裁模的設(shè)計(jì)。首先通過(guò)對(duì)進(jìn)行零件分析，了解零件結(jié)構(gòu)，并利用所學(xué)的繪圖軟件AutCAD和Pro.E進(jìn)行二維零件圖和三維零件圖的繪制，然后通過(guò)所學(xué)的沖壓課程的知識(shí)進(jìn)行零件工藝性分析，設(shè)計(jì)出幾套零件加工工序并進(jìn)行分析，選擇一套最合適的加工方案，最終選擇了進(jìn)行落料沖孔復(fù)合模的加工方案，確定加工工藝方案后，進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)，并通過(guò)計(jì)算選擇合適的壓力機(jī)。關(guān)鍵詞：沖壓、落料沖孔復(fù)合模、倒裝復(fù)合模、工藝性分析

MACHINECOVERPLATESTAMPINGMOLDDESIGNABSTRACTColdstampingisinroomtemperaturemakestheseparationorsheetformingandgettheprocessingmethod.Coldstampingprocessisakindofhighproductionefficiency,lessscrapsornoscrapsofadvancedprocessingmethodsineconomicandtechnologyhasmanyadvantages.Qualityofproductsandstampingmoulddependsoncoldstamping.Theproductcanensurestampingmoulddimensionaccuracy,maketheproductqualityisstable,butalsointheprocessofproductsurfacedamage.Thisprojectisablankingdiedesignbasedontheoriginalproduct.Thedesignofthelockingleverrider,components,anduseofthestructureofthedrawingsoftwareAutCADandPro.Etwo-dimensionalandthree-dimensionaldrawingpartsdrawing,thenthroughthecourseofstampingprocessanalysis,knowledgepartsdesignseveralsetsofmachiningprocessandanalysis,chooseasuitableprocessingscheme,ultimatelychosecompoundblankandpiercedies,theprocessingplanstepafterprocessingscheme,molddesign,andchoosetheappropriatethroughcalculation.KEYWORDS:tamping,compositemodulus,compoundblankandpiercedies,compounddieisflip,processofanalysis

目錄TOC\o"1-3"\h\u22010前言 110316第1章零件的工藝性分析 4252561.1沖裁件的工藝性分析 4238261.1.1沖裁件的工藝性 4309851.1.2沖裁件結(jié)構(gòu)的工藝要求 411378第2章工藝方案及模具形式 625872第3章主要工藝參數(shù)計(jì)算 7166313.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算 7197563.1.1排樣的設(shè)計(jì) 7115163.1.2合理搭邊值及條料寬度的確定 750423.1.3計(jì)算送料步距和條料的寬度 8212003.1.4材料的利用率（η） 8273033.2沖壓力的計(jì)算并初步選取壓力機(jī)的噸位 9222013.2.1沖裁力的計(jì)算 977263.2.2卸料力、推件力、頂件力和總沖壓力的計(jì)算 10290543.2.3壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定及初選壓力機(jī) 11216223.3壓力中心的確定 12181853.4工作部分的尺寸計(jì)算 12179963.4.1落料件尺寸計(jì)算 1218523.4.2沖孔件尺寸計(jì)算 1332052第4章模具總體設(shè)計(jì) 15210324.1模具類(lèi)型的選擇 15192384.2定位方式的選擇 15254214.3導(dǎo)向方式的選擇 1544584.4卸料方式的選擇 1525483第5章沖裁模主要零部件設(shè)計(jì) 16223155.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16327495.1.1凹模的設(shè)計(jì) 16301305.1.2沖孔凸模的設(shè)計(jì) 1749805.1.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1839465.2定位零件的設(shè)計(jì) 19257365.3導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 20287015.4卸料裝置的設(shè)計(jì) 20309915.5連接與固定裝置的設(shè)計(jì) 2187405.5.1模柄的設(shè)計(jì) 21225835.5.2固定板的設(shè)計(jì) 22117695.5.3墊板和卸料板的設(shè)計(jì) 22248215.5.4螺釘與銷(xiāo)釘?shù)脑O(shè)計(jì) 2357975.6模架及組成零件的確定 2318845.6.1模架的選用 23181365.6.2模座的確定 2316048第6章模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 24129766.1壓力機(jī)的校核 2422456.1.1公稱(chēng)壓力 24251476.1.2滑塊行程 24114986.1.3行程次數(shù) 24187116.1.4工作臺(tái)面的尺寸 24152486.1.5滑塊模柄孔尺寸 2471926.2閉合高度 2427602第7章繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖 2674537.1模具設(shè)計(jì)圖 2626907.2本模具的工作原理 2627602第8章零件加工工藝編制 2726908.1凸凹模加工工藝編制 2726908.2凸模加工工藝編制 2826908.3卸料板加工工藝編制 2926908.4凸模固定板加工工藝編制 3026908.5上模座加工工藝編制 3126908.6下模座加工工藝編制 3126908.7導(dǎo)料板加工工藝編制 3222131結(jié)論 3311887謝辭 3419070參考文獻(xiàn) 35洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前言沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱(chēng)沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱(chēng)為沖壓模具，簡(jiǎn)稱(chēng)沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專(zhuān)用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。(1)沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。（2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車(chē)縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專(zhuān)用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到模具是一個(gè)“效益放大器”。因?yàn)?，模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具價(jià)格的幾十倍，上百倍。目前，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的最重要標(biāo)志。它決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。模具工業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性，主要表現(xiàn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車(chē)、石油化工和建筑。冷沖壓是各類(lèi)模具中所占比例最多，應(yīng)用最為廣泛的一種。在汽車(chē)和家用電器等生產(chǎn)部門(mén)占有十分重要的地位。冷沖壓是一種先進(jìn)的金屬加工方法，它是建立在金屬塑料性變形的基礎(chǔ)上，利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料金屬進(jìn)行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。它和切削加工相比較具有生產(chǎn)率高，加工成本低，材料利用率搞，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)是冷沖模的最大市場(chǎng)，其占整個(gè)模具市場(chǎng)的一半左右。可見(jiàn)，隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，冷沖模在模具工業(yè)中的比例越來(lái)越大，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也將越來(lái)越迅速，這體現(xiàn)了模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性。當(dāng)前，由于產(chǎn)品品種增多，更新加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，因此，對(duì)模具的要求是交貨期短，精度高及成本低。而模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度直接影響著這些因素。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)越強(qiáng)，模具的生產(chǎn)周期就會(huì)越短，生產(chǎn)成本越低，模具質(zhì)量越高。同時(shí)模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，交貨期限縮短，產(chǎn)品更新?lián)Q代就越迅速。通過(guò)三年的基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，我對(duì)本專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)已有了系統(tǒng)的掌握，為以后走上工作崗位打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)匱乏，此次設(shè)計(jì)的沖壓模具就是在這種情況下完成的，錯(cuò)誤之處難免，敬請(qǐng)指正。

第1章零件的工藝性分析1.1沖裁件的工藝性分析1.1.1沖裁件的工藝性要求：設(shè)計(jì)以下工件的落料沖孔復(fù)合模，工件圖如下所示：圖1-1工件圖技術(shù)要求：材料:45鋼材料厚度:2未注公差:按IT14級(jí)確定4.生產(chǎn)批量：中批量工藝性：擋環(huán)屬于中等尺寸工件，料厚2mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，工件材料為45，具有良好的塑性，市場(chǎng)上容易得到這種材料，價(jià)格適中。因此工件外形可采用落料工藝獲得?？壮叽缇纫笠话?，可采用沖孔。此工件只有外形落料和沖孔兩個(gè)工序。由以上分析可知，圖示工件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。1.1.2沖裁件結(jié)構(gòu)的工藝要求1.沖裁件的形狀沖裁件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，工件的形狀及尺寸應(yīng)考慮到使廢料盡量減少，增加材料利用率。2.沖裁件的圓角沖裁件的最小允許圓角半徑與材料的厚度及種類(lèi)等因素有關(guān)，一般情況下，應(yīng)使R＞（0.3～1）t。滿(mǎn)足沖裁件最小圓角半徑。表1-1沖裁件最小圓角半徑R零件種類(lèi)黃銅、鋁合金鋼軟鋼備注/mm落料交角0.18t0.35t0.35t0.70t0.25t0.5t>0.25>0.5沖孔交角0.2t0.4t0.45t0.90t0.3t0.6t>0.3>0.63.為了保證沖裁模的強(qiáng)度及沖裁工件的品質(zhì)，孔邊距b1、孔間距b2不能太小，一般取b1>=1.5t、b2>=2t。b1=30、b2=5030>1.5×250>2×2滿(mǎn)足要求。4.最小沖孔直徑查表得無(wú)護(hù)套凸模的最小沖孔尺寸為0.8×1.2=0.96,已知沖裁件最小沖孔尺寸20，所以滿(mǎn)足條件。

第2章工藝方案及模具形式該零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡(jiǎn)單模分兩次加工，即先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料——沖孔復(fù)合模。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔——落料級(jí)進(jìn)模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)方案一：生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。該零件Φ20的孔與外邊緣之間的最小距離為30mm，大于此零件要求的最小壁厚（Lmin=2t=2×2=4mm通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復(fù)合模具為佳。

第3章主要工藝參數(shù)計(jì)算3.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1.1排樣的設(shè)計(jì)該零件是圓形零件，直排時(shí)材料的利用率較高。雖沒(méi)有無(wú)廢料排樣材料的利用率高，但制件的精度可以得到保證。排樣圖如圖3-1所示：圖3-1排樣圖3.1.2合理搭邊值及條料寬度的確定查表得沿邊搭邊值a=1.5，工件與工件間搭邊值=1.2。3.1.3計(jì)算送料步距和條料的寬度條料寬度的尺寸計(jì)算與條料送進(jìn)時(shí)模具上有無(wú)側(cè)壓裝置及是否有側(cè)刃有關(guān)。此沖裁件選用無(wú)側(cè)壓裝置，無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)，條料的寬度計(jì)算：(3-3)導(dǎo)板間的距離為：(3-4)式中B——條料寬度基本尺寸（）；A——導(dǎo)板間距離尺寸（）；——垂直于送料方向沖件的基本尺寸（）；a——側(cè)面搭邊值（）；Z——條料與導(dǎo)板間的最小間隙（）；——條料寬度的單向偏差，可查表3-1。表3-1條料寬度偏差條料寬度B/mm材料厚度t/mm0-11-22-33-50-500.950-1001.0100-1501.1150-21.2220-3001.3由零件圖可知：,經(jīng)由查表3-1，3-2得到Z=0.5,,由前面知，a=1.8所以條料的寬度3.1.4材料的利用率（η）材料的利用率（η）的計(jì)算公式為(3-5)式中S——一個(gè)進(jìn)距之間的實(shí)用面積（）；S0——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)所需的毛坯面積（）；A——在送料方向，排樣圖中相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離（）；B——板（或條）料寬度（）。該沖裁件A=15+=15+1.5=16.5,B=75.583.2沖壓力的計(jì)算并初步選取壓力機(jī)的噸位3.2.1沖裁力的計(jì)算沖裁工藝力主要包括沖裁力F、卸料力、推件力和頂件力。圖3-2卸料力、推件力和頂件力沖裁力沖裁力公式為式中—沖裁力；—沖孔沖裁力；—落料沖裁力。沖孔沖裁力式中K—系數(shù)（取K=1.3）；—孔的個(gè)數(shù)，n=3?！獩_孔周長(zhǎng)，mmmm—材料厚度，—材料抗剪強(qiáng)度，查參考文獻(xiàn)[2]知LY12，432～549MPa，取549MPa。=582664.68=582.66KN落料沖裁力mm所以=582.66+717.13=1299.79KN3.2.2卸料力、推件力、頂件力和總沖壓力的計(jì)算卸料力、頂件力和推件力常用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：P卸=K卸×P(3-10)P頂=nK頂×P(3-11)P推=K推×P(3-12)式中K卸、K頂、K推分別為卸料力、頂件力和推件力系數(shù)；P卸、P頂、P推分別為卸料力、頂件力和推件力(N)；n——同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)。沖裁力P=79.8KN,K卸、K頂、K推由表3-3查得K卸=0.05,K頂=0.06,K推=0.05。模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，所以卸料力P卸、推件力P推頂件力P頂為表3-3卸料力、推件力、頂件力系數(shù)材料料厚t/mm鋼>0.1~0.5>0.5~2.5>2.5~6.5>6.00.065-0.0750.045-0.0550.04-0.050.03-0.040.02-0.030.10.630.550.480.060.050.03鋁、鋁合金、純銅、黃銅0.025-0.0080.02-0.060.03-0.070.03-0.09當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出件的模具時(shí),總的沖壓力為+P頂=1299.97+65+67+78=1500(3-13)3.2.3壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定及初選壓力機(jī)初選開(kāi)式可傾式壓力機(jī)參數(shù)壓力機(jī)型號(hào)為J23-160。查手冊(cè)選擇壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱(chēng)壓力為：1600KN滑塊行程：160最大閉合高度：450閉合高度調(diào)節(jié)量：130(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)：1120mm×(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后)：530mm×300mm(標(biāo)準(zhǔn)型)立柱間距離(不小于)：530模柄孔尺寸(直徑×深度)：Ф70mm×床身最大可傾角(°)：25°墊板尺寸：133.3壓力中心的確定由于機(jī)罩是幾何對(duì)稱(chēng)圖形，因此其壓力中心在其幾何中心。即：圖4-2擋環(huán)3.4工作部分的尺寸計(jì)算刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法。3.4.1落料件尺寸計(jì)算落料件尺寸的基本計(jì)算公式為(3-16)(3-17)查表得凸、凹模最小間隙=0.26mm，最大間隙=0.38尺寸，查表3-4得，凸模制造公差=0.03mm,凹模制造公差=0.04mm。將以上各值代入校驗(yàn)是否成立，經(jīng)校驗(yàn)，不等式成立，所以可以按上式計(jì)算工作零件刃口尺寸。表3-4簡(jiǎn)單形狀沖裁件（圓形、方形件）沖裁時(shí)的、(mm)基本尺寸凸模公差凹模公差≤180.0200.020＞18～300.0200.025＞30～800.0200.030＞80～1200.0300.040查表得：IT11級(jí)時(shí)磨損系數(shù)X=沖孔件尺寸計(jì)算沖孔基本公式為(3-17)(3-18)尺寸mm,查得其凸模制造公差=0.02mm,凹模制造公差=0.02mm。經(jīng)校驗(yàn)，滿(mǎn)足不等式，得尺寸20：因其未標(biāo)公差，故按14級(jí)精度，查得公差為0.52

第4章模具總體設(shè)計(jì)4.1模具類(lèi)型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用沖孔落料復(fù)合方式?jīng)_壓，所以模具類(lèi)型為復(fù)合模，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用倒裝結(jié)構(gòu)。4.2定位方式的選擇本制件是大批量生產(chǎn)，采用手工送料方式。由于制件的精度要求不高，制件的外形復(fù)雜程度一般，所以選用擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料板進(jìn)定位和導(dǎo)向。4.3導(dǎo)向方式的選擇為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。為了提高開(kāi)敞性和導(dǎo)向均勻性，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。4.4卸料方式的選擇本模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹模孔洞中，為簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為2mm，料厚較薄，選用彈性卸料板來(lái)卸下條料廢料。

第5章沖裁模主要零部件設(shè)計(jì)5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1凹模的設(shè)計(jì)本模具采用螺釘和銷(xiāo)釘將凹模直接固定,凹模刃口為直壁式,凹模采用銷(xiāo)釘和螺釘固定。凹模厚度b—凹?？椎淖畲髮挾?mm)K—系數(shù)，見(jiàn)表5-1;表5-1系數(shù)K的數(shù)值b/mm厚度t0.5123>3<500.300.350.420.500.60>50~10080.350.42經(jīng)計(jì)算，得H32mm取H=40mm凹模壁厚c=(1.5～2)H(5-4)取c=2H=2×40=80mm選取凹模周界為250mm×200mm。材料選用T圖5-1凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖5.1.2沖孔凸模的設(shè)計(jì)選用直通式凸模，采用線切割加工，凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，采用彈性卸料板，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：L=h1+h2(5-5)式中L—凸模長(zhǎng)度，mmh1—凸模固定板厚度，mmh2—凹模厚度，mm計(jì)算得，凸模長(zhǎng)度L=28+32=60mm凸模強(qiáng)度校核公式為P孔/Amin≤(5-6)式中P孔——沖孔沖裁力,N,P孔=13200NAmin——凸模最小斷面積，,Amin=58.37——凸模材料的許用壓力，Mpa,查手冊(cè)=800Mpa因?yàn)?=226.14Mpa＜,所以凸模強(qiáng)度符合要求。凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格查手冊(cè)可得250mm×200mm×圖5-2沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式5.1.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸凹模是復(fù)合沖裁中的一個(gè)特殊零件，其內(nèi)形刃口起沖孔凹模的作用，按凹模設(shè)計(jì)，其外形刃口其落料凸模作用，按凸模設(shè)計(jì)。根據(jù)整體模具的設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示。經(jīng)校核凸凹模的強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足要求。其凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5-3所示：圖5-3凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖5.2定位零件的設(shè)計(jì)導(dǎo)料銷(xiāo)、擋料銷(xiāo)起導(dǎo)向和定位作用。本模具使用固定擋料銷(xiāo)。固定擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用擋料銷(xiāo)如圖5-4圖5-4固定擋料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)選用直徑d=Φ12mm，d1=φ8mm，h=4mm，5.3導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置用來(lái)保證上模相對(duì)于下模正確的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于生產(chǎn)批量較大、零件的要求較高、壽命要求較長(zhǎng)的模具，一般需導(dǎo)向裝置，本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置。5.4卸料裝置的設(shè)計(jì)根據(jù)工件材料厚度為2mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取1mm，考慮模具維修時(shí)刃磨量2mm，在考慮開(kāi)啟時(shí)卸料板高出凸模1mm，則總的工作行程h=6mm。彈簧自由高度H=h/(0.25-0.35)=17-24,取H=245.5連接與固定裝置的設(shè)計(jì)5.5.1模柄的設(shè)計(jì)本模具選用凸緣式模柄，通過(guò)凸緣與上模座連接并加止轉(zhuǎn)銷(xiāo)防止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模柄用螺釘、銷(xiāo)釘與上模座緊固在一起,適用于較大的模具。材料選用Q235鋼，其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線(垂直度不應(yīng)超過(guò)0.02:100)。其具體參數(shù)如下：d=Φ40mm，L=91mm現(xiàn)制草圖如下并標(biāo)明其具體尺寸：圖5-6模柄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖5.5.2固定板的設(shè)計(jì)本模具凸模和凸凹模需要由固定板來(lái)固定。固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷(xiāo)釘?shù)奈恢谩９潭ò宓耐拱寄０惭b孔與凸凹模采用過(guò)渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平?，F(xiàn)選用標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板尺寸為:250mm×200mm×28mm，凸凹模固定板尺寸為250mm×2005-7凸凹模固定板5.5.3墊板和卸料板的設(shè)計(jì)墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，防止模座被壓出凹坑，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取3～10mm。墊板材料為T(mén)8A，淬火硬度為54～58HRC。墊板上，下表面應(yīng)磨平，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上的銷(xiāo)釘通孔直徑可比銷(xiāo)釘直徑增大0.3～10.5mm。墊板的外形尺寸為：250mm×200mm×卸料板的邊界尺寸和固定板相同，選用材料為Q235，厚度為10mm。因此卸料板的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：250mm×200mm×5-8卸料板5.5.4螺釘與銷(xiāo)釘?shù)脑O(shè)計(jì)模具上常用的緊固零件是螺釘和銷(xiāo)釘，設(shè)計(jì)模具時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷(xiāo)釘起定位作用，常用圓柱銷(xiāo)釘。螺釘?shù)囊?guī)格選用M16，在根據(jù)實(shí)際要求,查標(biāo)準(zhǔn)選用M16；銷(xiāo)釘根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用A10,材料為45鋼。5-9緊固螺釘5.6模架及組成零件的確定5.6.1模架的選用本模具選用由上模座,下模座,導(dǎo)柱,導(dǎo)套組成導(dǎo)柱模模架及其零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在此選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，設(shè)計(jì)時(shí)參照。5.6.2模座的確定本模中具選用標(biāo)準(zhǔn)模架，因在前述中確定了凹模尺寸為250㎜×200㎜×40㎜，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T2851.3-1990)確定上模座尺寸為:250㎜×200㎜×50㎜，下模座尺寸為:250㎜×200㎜×60㎜。導(dǎo)柱為?32mm×190mm，導(dǎo)套為?32mm×

第6章模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核6.1壓力機(jī)的校核6.1.1公稱(chēng)壓力根據(jù)公稱(chēng)壓力選取壓力機(jī)型號(hào)為J23-160,壓力為1600KN>145.08KN,得以校核。6.1.2滑塊行程滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=2,凸模沖入凹模的最大深度4mm,導(dǎo)料板的厚度H=12，即S1=(2+12+4)mm=18mm<S=6.1.3行程次數(shù)行程次數(shù)為45/min.因?yàn)樯a(chǎn)批量為大批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.滿(mǎn)足使用要求。6.1.4工作臺(tái)面的尺寸根據(jù)下模座L×B=250㎜×200㎜,且每邊留出30mm~50mm,即L1×B1=300mm×250mm,而壓力機(jī)的工作臺(tái)面L2×B2=1120mm6.1.5滑塊模柄孔尺寸滑塊上模柄孔的直徑為Φ40mm,模柄孔深度為60mm,而所選的模柄夾持部分直徑為Φ40mm,長(zhǎng)度為56mm故符合要求,得以校核。6.2閉合高度模具的閉合高度是指壓力機(jī)滑塊在下止點(diǎn)位置時(shí),模具上模座上平面至下模座下平面間的距離。它與壓力機(jī)的配合應(yīng)該遵守下列關(guān)系:

(Hmax-Hd)-5≥H≥(Hmin-Hd)+10式中

Hmax——壓力機(jī)的最大閉合高度,mm;

Hmin——壓力機(jī)的最小閉合高度,mm;

H——模具的閉合高度,mm;

Hd——壓力機(jī)墊板厚度,mm。模具的閉合高度：H閉=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得H閉=（40+10+15+25+10+34+25+50）mm=205mm由壓力機(jī)型號(hào)知Hmax=220mmM=45mmHd=10mmHmin=Hmax–M=220-45=175mm(M為閉合高度調(diào)節(jié)量/m)由公式：(Hmax-Hd)-5≥H≥(Hmin-Hd)+10得(220–10)-5≥205≥(175–10)+10即205mm≥205mm≥175mm,所以所選壓力機(jī)合適,即壓力機(jī)得以校核。

第7章繪制模具總裝圖7.1本模具的裝配圖圖7-1模具總裝圖1—下模座；2—導(dǎo)柱；3—凸凹模固定板；4—彈簧；5—卸料螺釘；6—卸料板；7—凹模；8—導(dǎo)套；9—上模座；10—緊固螺釘；11—螺釘；12—模柄；13—打料桿；14—推板；15—推桿；16—墊板；17—凸模固定板；18—沖小孔凸模；19—沖大孔凸模；20-推件塊；21—凸凹模；22—圓柱銷(xiāo)；23—擋料銷(xiāo)；24—導(dǎo)料銷(xiāo)7.2本模具的工作原理制成該工件采用的是復(fù)合模具結(jié)構(gòu)，根據(jù)前述分析采用復(fù)合模具的倒裝結(jié)構(gòu)，凹模7，凸模18、19裝在上模，凸凹模21裝在下模。根據(jù)裝配圖可知，條料沿兩個(gè)導(dǎo)料銷(xiāo)24從前向后送進(jìn)，采用擋料銷(xiāo)23控制送料步距。當(dāng)條料送到指定位置時(shí)，上模在壓力機(jī)的作用下下行，首先推件塊接觸坯料，上模部分繼續(xù)下行，進(jìn)行沖裁，導(dǎo)柱，導(dǎo)套對(duì)上，下模的運(yùn)動(dòng)起到可靠的導(dǎo)向，凹模7上需設(shè)置相應(yīng)的讓位孔。沖裁完畢，卡在凸凹模外的條料搭邊廢料由下模部分的彈性裝置卸下，沖孔廢料由下模部分的漏料孔落下，沖裁的工件卡在上模內(nèi)，隨上模一起回程，上行到一定位置，打桿碰到曲柄壓力機(jī)上的打料橫桿，打桿及推件塊將工件推出模外。然后，再開(kāi)始下一個(gè)行程；掉頭沖裁時(shí)靠使用擋料銷(xiāo)進(jìn)行首次定位，以后各次使用擋料銷(xiāo)進(jìn)行定位。

第8章沖壓模具零件加工工藝的編制8.1凸凹模加工工藝過(guò)程如表8-1所示表8-1凸凹模加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鑄成405mm×185mm×50mm2熱處理退火3銑銑六面，厚度留單邊磨量0.2~0.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔，螺孔，銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線6鉗工加工好凸模,配作沖孔凹模達(dá)要求7銑銑漏料孔達(dá)要求銑床8熱處理淬火，回火，保證HRC60~649平磨磨厚度及基面見(jiàn)光平面磨床10線切割按圖切割各型孔，留0.005~0.01單邊研量線切割機(jī)床11鉗工研光各型孔達(dá)要求12檢驗(yàn)8.2凸模加工工藝過(guò)程如表8-2-1,8-2-2,8-2-3所示表8-2-1落料凹模加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鑄成470mm×245mm×30mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃推件塊輪廓尺寸及孔位置尺寸6鉗工加工好孔，配作落料凹模達(dá)要求7鉗工鉆φ10,功Mφ12鉆鉸φ10鉆床8熱處理淬火，回火，保證HRC60~649鉗工磨各配合面達(dá)要求10檢驗(yàn)表8-2-2沖孔凸模加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料備料φ40mm×74mm2熱處理退火3車(chē)外圓車(chē)外圓達(dá)配合尺寸車(chē)床4車(chē)工作尺寸車(chē)工作尺寸達(dá)要求車(chē)床5倒角倒角達(dá)要求車(chē)床6鉗工拋光達(dá)表面要求7熱處理淬火，回火，保證HRC58~628鉗工磨平上下表面達(dá)要求9檢驗(yàn)表8-2-3沖孔凸模加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料備料φ10×742熱處理退火3線切割按圖切割外形,留0.005~0.01單邊研量線切割機(jī)床4銑銑工作尺寸留0.01銑床5鉗工倒角達(dá)要求6鉗工拋光達(dá)表面要求7熱處理淬火，回火，保證HRC58~628鉗工磨平上下表面達(dá)要求9檢驗(yàn)說(shuō)明:余下三個(gè)沖孔凸模按表8-2-3同理加工8.3卸料板加工工藝過(guò)程如表8-3所示表8-3卸料板加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鑄成470mm×250mm×14mm2熱處理退火3銑銑六面，厚度留單邊磨量0.2~0.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔，螺孔，銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔，保證雙面間隙0.5mm線切割機(jī)床7鉗工鉆鉸2×φ10鉆床8平磨磨厚度及基面見(jiàn)光平面磨床9鉗工研光各型孔達(dá)要求10檢驗(yàn)8.4凸模固定板加工工藝過(guò)程如表8-4所示表8-4凸模固定板加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成407mm×250mm×30mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側(cè)基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔，螺孔，銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔，保證配合尺寸線切割機(jī)床7鉗工鉆鉸2×φ10，鉆攻4×M12鉆床8鉗工鉚接處倒角9平磨磨厚度及基面見(jiàn)光平面磨床10鉗工研光各型孔達(dá)要求11檢驗(yàn)8.5上模座加工工藝過(guò)程如表8-5表8-5上模座加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料取標(biāo)準(zhǔn)上模座2熱處理退火4平磨平磨上下平面達(dá)要求平面磨床5鉗工劃螺孔，銷(xiāo)孔位置劃模柄孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔，保證配合尺寸線切割機(jī)床7鉗工鉆鉸2×φ10，鉆攻4×M12，配鉆模柄防轉(zhuǎn)孔鉆床8鉗工研光各型孔達(dá)要求9檢驗(yàn)8.6下模座加工工藝過(guò)程如表8-6所示表8-6下模座加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料取標(biāo)準(zhǔn)上模座2熱處理退火4平磨平磨上下平面達(dá)要求平面磨床5鉗工劃螺孔，銷(xiāo)孔位置劃模柄孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔線切割機(jī)床7鉗工鉆鉸2×φ10,鉆沉孔鉆床8鉗工研光各型孔達(dá)要求9檢驗(yàn)8.7導(dǎo)料板加工工藝過(guò)程如表8-7所示表8-7導(dǎo)料板加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè)備1備料取標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)料板2熱處理退火3鉗工劃螺孔,銷(xiāo)孔位置4鉗工鉆鉸4×φ10,鉆攻4×M12，4×M17鉆床5鉗工按圖加工與始用擋料銷(xiāo)的配合處達(dá)要求6檢驗(yàn)結(jié)論在畢業(yè)設(shè)計(jì)的兩個(gè)多月中，經(jīng)過(guò)查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)及參考書(shū)，完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的多要求的任務(wù)：設(shè)計(jì)擋環(huán)的落料沖孔復(fù)合模具。在這個(gè)過(guò)程中通過(guò)查閱資料，發(fā)現(xiàn)模具的設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同要求和模具工作環(huán)境，設(shè)計(jì)與之相符的模具。所設(shè)計(jì)的模具具有的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。因?yàn)樵O(shè)計(jì)零件本身要求的精度不高，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中堅(jiān)持簡(jiǎn)單實(shí)用為基本原則。模具在結(jié)構(gòu)上，除了必要的工作部件和定位出料裝置，沒(méi)有過(guò)多的設(shè)計(jì)其它輔助元件，降低了模具加工制造的難度和制造成本，但合理準(zhǔn)確的結(jié)模具構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)確保模具在使用過(guò)程中保證產(chǎn)品的精度。模具在結(jié)構(gòu)上采用了懸臂式落料沖孔復(fù)合模。這種結(jié)構(gòu)最常用，模具不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且出件也方便。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套作為導(dǎo)向零件。

謝辭本設(shè)計(jì)是在老師的直接關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中孫老師的淵博知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及平和的人生態(tài)度是值得我終生學(xué)習(xí)的，是我以后工作的楷模。在此，我衷心的感謝所有教過(guò)我的老師以及多次給過(guò)我重要建議的老師們，謝謝他們的指點(diǎn)和點(diǎn)撥。同時(shí)，我更加衷心的感謝孫老師在這段畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)日里無(wú)微不至的關(guān)懷和栽培。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深切體會(huì)到團(tuán)體力量的重要性。無(wú)論是參考資料的互借，還是問(wèn)題的探討，都對(duì)這次設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行起到至關(guān)重要的作用。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，離不開(kāi)同學(xué)們的熱心幫助，更離不開(kāi)孫老師對(duì)我的我耐心指導(dǎo)和大力支持，借此向他們表示衷心的感謝。

參考文獻(xiàn)[1]陳劍鶴，于云程.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[2]薛啟翔.沖壓模具與制造.北京：化工工業(yè)出版社，2004[3]許德珠.機(jī)械工程材料.高等教育出版社，2001[4]涂光祺.沖模技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002:194～246[5]肖景容，姜奎華.沖壓工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[6]劉小年，陳婷.機(jī)械制圖.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[7]陳于萍，周兆元.互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)(第2版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[8]中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編.金屬工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：53～69[9]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)夏巨諶，李志剛.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[10]張建中，何曉玲.機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2009[11]薛啟翔.沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：154～159[12]張建中.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2007：30～46[13]《模具制造手冊(cè)》編寫(xiě)組編著.模具制造手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[14]楊占堯.沖壓模具典型結(jié)構(gòu)圖例.北京：化工工業(yè)出版社，2008[15]王曉江.模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)英語(yǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008[16]SallyWehmeier.牛津高階英漢雙解詞典（第6版）.牛津大學(xué)出版社，2004[17]丁松聚.冷沖模技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[18]韓森和.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)與制造.北京：高等教育出版社，2006

外文資料翻譯PLAINCARBONSTEELAnysteel-makingprocessiscapableofproducingaproductthathas0.05%orlesscarbon.Withthissmallamountofcarbon,thepropertiesapproachofpureironwithmaximumductilityandminimumstrength.Maximumductilityisdesirablefromthestandpointofeaseindeformationprocessingandserviceuse.Minimumstrengthisdesirablefordeformationprocessing.However,higherstrengthsthanthatobtainablewiththislowcarbonaredesirablefromthestandpointofproductdesign.Themostpracticalmeansofincreasingthestrengthisbytheadditionorretentionofsomecarbon.However,itshouldbefullyunderstoodthatanyincreaseofstrengthoverthatpureironcanbeobtainedonlyattheexpenseofsomelossofductility,andthefinalchoiceisalwaysacompromiseofsomedegree.Becauseofthedifficultyofcompositioncontrolortheadditionaloperationofincreasingcarboncontent,thecostofhighercarbon,higherstrengthsteelisgreaterthanoflowcarbon.PlainCarbonSteelsMostUsed.Becauseoftheirlowcost,themajorityofsteelsusedareplaincarbonsteels.Theseconsistofironcombinedwithcarbonconcentratedinthererangesclassedaslowcarbon,mediumcarbon,andhighcarbon.Withtheexceptionofmanganeseusedtocontrolsulphur,otherelementsarepresentonlyinsmallenoughquantitiestobeconsideredasimpurities,thoughinsomecasestheymayhaveminoreffectonpropertiesofthematerial.LowCarbon.Steelwithapproximately6to25pointsofcarbon(0.06%～0.25%)areratedaslowcarbonsteelsandarerarelyhardenedbyheattreatmentbecausethelowcarboncontentpermitssolittleformationofhardmagnesitethattheprocessisrelativelyineffective.Enormoustonnagesoftheselowcarbonsteelsareprocessedinsuchstructuralshapesassheet,strip,rod,plate,pipe,andwire.Alargeportionofthematerialiscoldworkedinitsfinalprocessingtoimproveitshardness,strength,andsurface-finishqualities.thegradescontaining20pointsorlessofcarbonaresusceptibletoconsiderableplasticflowandarefrequentlyusedasdeep-drawnproductsormaybeusedasaductilecoreforcasehardenedmaterial.Thelowlaincarbonsteelsarerealitybrazed,welded,andforged.MediumCarbon.Themediumcarbonsteels(0.25%～0.5%)containsufficientcarbonthattheymaybeheattreatedfordesirablestrength,hardness,machinability,orotherproperties.Thehardnessofplaincarbonsteelsinthisrangecannotbeincreasedsufficientlyforthematerialtoservesatisfactorilyascuttingtools,buttheload-carryingcapacityofthesteelscanberaisedconsiderably,whilestillretainingsufficientductilityforgoodtoughness.Themajorityofthesteelisfurnishedinthehot-rolledconditionandisoftenmachinedforfinalfinishing.Itcanbewelded,butismoredifficulttojoinbythismethodthanthelowcarbonsteelbecauseofstructuralchangescausedbyweldingheatinlocalizedareas.HighCarbon.Highcarbonsteelcontainsfrom50to160pointsofcarbon(0.8%～1.6%).Thisgroupofsteelsisclassedastoolanddiesteel,inwhichhardnessistheprincipalpropertydesired.Becauseofthefastreactiontimeandresultinglowhardenability,anditsassociateddangerofdistortionorcracking,itisseldompossibletodevelopfullyofheat-treat-hardenedplaincarbonsteelislowcomparedtothatofalloysteelswiththesamestrength,but,evenso,carbonsteelisfrequentlyusedbecauseofitslowercost.ALLOYSTEELSAlthoughplaincarbonsteelsworkwellformanyusesandarethecheapeststeelsandthereforethemostused,theycannotcompletelyfulfilltherequirementsforsomework.Individualorgroupsofpropertiescanbeimprovedbyadditionofvariouselementsintheformofalloys.Evenplaincarbonsteelsarealloysofatleastiron,carbon,andmanganese,butthetermalloysteelreferstosteelscontainingelementsotherthantheseincontrolledquantitiesgreaterthanimpurityconcentrationor,inthecaseofmanganese,greaterthan1.5%.AlloysAffectHardenability.Interestinhardenabilityisindirect.Hardenabilityisusuallythoughtofmostinconnectionwithdepth-hardeningabilityinafullhardeningoperation.However,withtheisothermaltransformationcurvesshiftedtotheright,thepropertiesforgingoperations,themateriallyusuallyaircools.Anyalloygenerallyshiftsthetransformationcurvestotheright,whichwithaircoolingresultsinfinerpearlitethanwouldbeformedinaplaincarbonsteel.Thisfinerpearlitehashigherhardnessandstrength,whichhasaneffectonmachinabilityandmaylowerductility.Weldability.Thegenerallybadinfluenceofalloysonweldabilityisafurtherreflectionoftheinfluenceonhardenability.Withalloyspresentisafurtherreflectionoftheinfluenceonhardenability.Withalloyspresentduringtherapidcoolingtakingplaceintheweldingarea,hard,nonductilestructuresareformedinthesteelandfrequentlyleadtocrackinganddistortion.GrainSizeandToughness.Nickelinparticularhasaverybeneficialeffectbyretardinggraingrowthintheausteniterange.Aswithhardenability,itisthesecondaryeffectsofgrainrefinementthatarenotedinproperties.Afinergrainstructuremayactuallyhavelesshardenability,butithasitsmostpronouncedeffectontoughness;fortwosteelswithequivalentinthechartasimprovedtoughness.Thisimprovedtoughness,however,maybedetrimentaltomachinability.CorrosionResistance.Mostpuremetalshaverelativelygoodcorrosionresistance,whichisgenerallyloweredbyimpuritiesorsmallamountsofintentionalalloys.Insteel,carboninparticularlowersthecorrosionresistanceveryseriously.Insmallpercentages,copperandphosphorusarebeneficialinreducingcorrosion.Nickelbecomeseffectiveinpercentagesofabout%,andchromiumisextremelyeffectiveinpercentagesgreaterthan%,whichleadstoaseparateclassofalloysteelscalledstainlesssteels.Manytoolsteels,whilenotdesignedforthepurpose,areineffectstainlesssteelsbecauseofthehighpercentageofchromiumpresent.LOWALLOYSTRUCTURALSTEELSCertainlowalloysteelssoldundervarioustradenameshavebeendevelopedtoprovidealowcoststructuralmaterialwithhigheryieldstrenghthanplaincarbonsteel.Theadditionofsmallamountofsomealloyingelementscanraisetheyieldstrengthofhot-rolledsectionswithoutheattreatmentto30%～40%greaterthanthatofplaincarbonsteels.Designingtohigherworkingstressesmayreducetherequiredsectionsizeby25%～30%atanincreasedcostof15%～50%,dependingupontheamountandthekindofalloy.Thelowalloystructuralsteelsaresoldalmostentirelyintheformofhot-rolledstructuralshapes.Thesematerialshavegoodweldability,ductility,betterimpactstrengththanthatofplaincarbonsteel,andgoodcorrosionresistance,particularlytoatmosphericexposure.Manybuildingcodesarebasedonthemoreconservativeuseofplaincarbonsteels,andtheuseofalloystructuralsteeloftenhasnoeconomicadvantageinthesecases.LOWALLOYAISISTEELSImprovedPropertiesatHigherCost.ThelowalloyAmericanironandsteelinstitute(AISI)steelsarealloyedprimarilyforimprovedhardenability.Theyaremorecostlythanplaincarbonsteels,andtheirusecangenerallybejustifiedonlywhenneededintheheat-treat-hardenedandtemperedcondition.Comparedtoplaincarbonsteels,theycanhave30%～40%higheryieldstrengthand10%～20%highertensilestrength.Atequivalenttensilestrengthsandhardnesses,theycanhave30%～40%higherreductionofareaandapproximatelytwicetheimpactstrength.UsuallyHeatTreated.ThelowalloyAISIsteelsarethosecontaininglessthanapproximately8%totalalloyingelements,althoughmostcommerciallyimportantsteelscontainlessthan5%.Thecarboncontentmayveryformverylowtoveryhigh,butformoststeelsitisinthemediumrangethateffectiveheattreatmentmaybeemployedforpropertyimprovementatminimumcosts.Thesteelsareusedwidelyinautomobile,machinetool,andaircraftconstruction,especiallyforthemanufactureofmovingpartsthataresubjecttohighstressandwear.STAINLESSSTEELSTonnage-wise,themostimportantofthehigheralloysteelsareagroupofthesesteelshavemuchbettermechanicalpropertiesathightemperatures.Thisgroupwasfirstcalledstainlesssteel.Withtheemphasisonhightemperatureuse,theyarefrequentlyreferredtoasheatandcorrosion-resistantsteels.MartensiticStainlessSteel.Withloweramountsofchromiumorwithsiliconoraluminiumaddedtosomehigherchromiumsteels,thematerialrespondstoheattreatmentmuchasanylowalloysteal.Thegamma-to-alphatransformationinironoccursnormally,andthesteelmaybehardenedbyheattreatmentsimilartothatusedonplaincarbonorlowalloysteels.Steelsofthisclassarecalledmartensitic,andthemostusedoneshave4%to6%chromium.Ferriticstainlesssteel.Withlargeamountsofchromium,asgreatas30%ormore,theausteniteregionoftheiron-carbonequilibriumdiagramissuppressed,andthesteellosesitsabilitytobehardenedbynormalsteelheat-treatingprocedures.Steelsofthistypearecalledferriticandareparticularlyusefulwhenhighcorrosionresistanceisnecessaryincold-workedproducts.AusteniticStainlessSteel.Withhighch