第一篇：沖壓模具沖針用什么材料

沖壓模具沖針用什么材料

在所有的模具失效因素中，模具的材料和熱處理約占 70% 的比例，成為影響模具壽命的主要因素。因此，在模具的整個設(shè)計制造過程中，模具材料的選用和熱處理工藝是否適當(dāng)顯得尤為重要。

11.2.1 沖壓模具工作零件材料的要求

沖壓模具工作時要承受沖擊、振動、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負(fù)荷，甚至在較高的溫度下工作（如冷擠壓），工作條件復(fù)雜，易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。因此，對模具工作零件材料的要求比普通零件高。

由于各類沖壓模具的工作條件不同，所以對模具工作零件材料的要求也有所差異。

1.沖裁模材料的要求

對于薄板沖裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度，而對厚板沖裁 模除了 要求具有高的耐磨性、抗壓屈服點外，為防止模具斷裂或崩刃，還應(yīng)具有高的斷裂抗力、較高的抗彎強(qiáng)度和韌性。

2.拉深模材料的要求

要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附性（抗咬合性）、高的耐磨性和硬度、一定的強(qiáng)韌性以及較好的切削加工性能，而且熱處理時變形要小。

3.冷擠壓 模材料 的要求

要求模具工作零件有高的強(qiáng)度和硬度、高耐磨性，為避免沖擊折斷，還要求有一定的韌性。由于擠壓時會產(chǎn)生較大的升溫，所以還應(yīng)具有一定的耐熱疲勞性和熱硬性 11.2.2 沖壓模具材料的種類及特性

制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳 高鉻或中 鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金 等等。

1.碳素工具鋼

在模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優(yōu)點為加工性能好，價格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。2.低合金工具鋼

低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。

3.高碳高鉻工具鋼

常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2），它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重，必須進(jìn)行反復(fù)鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改 鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。

4.高碳中鉻工具鋼

用于模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物 少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對較嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。

5.高速鋼

高速鋼具有模具鋼中最高的 的 硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，承載能力很高。模具中常用的有 W18Cr4V（代號8-4-1）和含鎢量較少的W6Mo5 Cr4V2（代號6-5-4-2，美國牌號為M2）以及為提高韌性開發(fā)的 降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號6W6或稱低碳M2）。高速鋼也需要改 鍛，以改善其碳化物分布。

6.基體鋼

在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當(dāng)增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統(tǒng)稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強(qiáng)度和韌性均優(yōu)于高速鋼，為高強(qiáng) 韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6Cr4W3Mo2VNb（代號65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號012AL）等。

7.硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強(qiáng)度和韌性差。用作模具的硬質(zhì)合金是 鎢鈷類，對沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用 含鈷量較低 的硬質(zhì)合金。對沖擊性大的模具，可選用 含鈷量較高 的硬質(zhì)合金。鋼結(jié)硬質(zhì)合金 是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、鉬、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化 鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相，用粉末冶金方法燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金 的基體是鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。鋼結(jié)硬質(zhì)合金 含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金，但仍高于其它鋼種，經(jīng)淬火、回火后硬度可達(dá) 68 ~ 73HRC。

11.2.3 沖壓模具材料的選用及熱處理要求

一.沖裁模具材料的選用及熱處理要求

選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量，若批量不大就沒有必要選擇高壽命的模具材料；還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì)，不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對于沖裁模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數(shù)量越多，則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性 的劣優(yōu)依次 為碳素工具鋼 — 合金工具鋼 — 基體鋼 — 高碳高鉻鋼 — 高速鋼 — 鋼結(jié) 硬質(zhì)合金 — 硬質(zhì)合金。

此外還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對模具材料選擇的影響。

1.傳統(tǒng)模具用鋼

長期以來，國內(nèi)薄板沖裁模用鋼為 T10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12 和 Cr12MoV 等。

其中 T10A 為碳素工具鋼，有一定強(qiáng)度和韌性。但耐磨性不高，淬火容易變形及開裂，淬透性差，只適用于工件形狀簡單、尺寸小、數(shù)量少的沖裁模具。

T10A 碳素工具鋼的熱處理工藝為： 760~810 ℃水或油 淬，160~180 ℃ 回火，硬度 59~62HRC。

CrWMn、9Mn2V 是高碳低合金鋼種，淬火操作簡便，淬透性優(yōu)于碳素工具鋼，變形易控制。但耐磨性和韌性仍較低，應(yīng)用于中等批量、工件形狀較復(fù)雜的沖裁模具。CrWMn 鋼的熱處理工藝為：淬火溫度 820~840 ℃ 油冷，回火溫度 200 ℃，硬度 60~62HRC。9Mn2V 鋼的熱處理工藝為：淬火溫度 780~820 ℃ 油冷，回火溫度 150~200 ℃，空冷，硬度 60~62HRC。注意 回火溫度在 200~300 ℃范圍有回火脆性和顯著體積膨脹，應(yīng)予避開。

Cr12 和 Cr12MoV 為高碳高鉻鋼，耐磨性較高，淬火時變形很小，淬透性好，可用于大批量生產(chǎn)的模具，如硅鋼片沖裁模。但該類鋼種存在碳化物不均勻性，易產(chǎn)生碳化物偏析，沖裁時容易出現(xiàn)崩 刃 或斷裂。其中，Cr12 含碳量較高，碳化物分布不均比 Cr12MoV 嚴(yán)重，脆性更大一些。Cr12 型鋼的熱處理工藝選擇取決于模具的使用要求，當(dāng)模具要求比較小的變形和一定韌性時，可采用低溫淬火、回火（Cr12 為 950~980 ℃淬火，150~200 ℃回火； Cr12MoV 為 1020~1050 ℃淬火，180~200 ℃回火）。若要提高模具的使用溫度，改善其淬透性和紅硬性，可采用高溫淬火、回火（Cr12 為 1000~1100 ℃淬火，480~500 ℃回火； Cr12MoV 為 1110~1140 ℃淬火，500~520 ℃回火）。

高鉻鋼在 275~375 ℃區(qū)域有回火脆性，應(yīng)予避免。

2.常用模具新鋼種

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足，國內(nèi)開發(fā)或引進(jìn)了以下性能較好的沖壓模具用鋼：

（1）Cr12Mo1V1（代號 D2）鋼

為仿美國 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中的 D2 鋼引進(jìn) 的鋼種，屬 Cr12 型鋼。由于 D2 鋼中 Mo、V 含量增加，細(xì)化了晶粒，改善了碳化物的分布狀況，因此 D2 鋼的強(qiáng)韌性（沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度、撓度）比 Cr12MoV 鋼有所提高，耐磨性和抗回火穩(wěn)定性也比 Cr12MoV 更高?？捎蒙罾涮幚?，提高硬度并改善尺寸穩(wěn)定性。用 D2 鋼制作的沖裁模具壽命要高于 Cr12MoV 鋼模具。

D2 鋼的鍛造性能和熱塑成形性比 Cr12MoV 鋼略差，機(jī)械加工性能和熱處理工藝與 Cr12 型鋼相似。

（2）Cr6WV 鋼

為高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，碳、鉻含量均低于 Cr12 型鋼，碳化物的分布狀態(tài)較 Cr12MoV 均勻，具有良好的淬透性。熱處理變形小，機(jī)械加工性能較好。抗彎強(qiáng)度、沖擊韌度優(yōu)于 Cr12MoV，只是耐磨性略低于 Cr12 型鋼。用于承受較大沖擊力的高硬度、高耐磨板料沖裁模，其效果好于 Cr12 型鋼。

鋼的常用熱處理工藝為：淬火溫度9701 ~ 000℃，一般可熱油或硝鹽分級淬火冷卻，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后應(yīng)立即回火，回火溫度160210 ~ ℃，硬度 58 ~ 62HRC。

（3）Cr4W2MoV 鋼

也是高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，替代 Cr12 型鋼而研制的鋼種，碳化物均勻性好，耐磨性高于 Cr12MoV，適于制作形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的沖壓模具，可用于硅鋼片沖裁模。

Cr4W2MoV 鋼的熱處理工藝：要求強(qiáng)度、韌性較高時，采用低溫淬火、低溫回火工藝：淬火溫度 960~980 ℃，回火溫度 280~320 ℃，硬度 60~62HRC。要求熱硬性和耐磨性較高時，采用高溫淬火、高溫回火工藝：淬火溫度 1020~1040 ℃，回火溫度 50 0~540 ℃，硬度 60~62HRC。（4）7CrSiMnMoV(代號 CH-1)鋼

為 空淬微變形 低合金鋼、火焰淬火鋼，可以利用火焰進(jìn)行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火溫度（800~1000 ℃），具有良好的淬透性和 淬硬性（可達(dá) 60 HRC 以上），強(qiáng)度和韌性較高，崩 刃 后能補(bǔ)焊。可代替 CrWMn、Cr12MoV 鋼，制作形狀復(fù)雜的沖裁模。CH-1 鋼的推薦熱處理工藝：淬火溫度 900~920 ℃，油冷，190~200 ℃ 回火 1~3 小時，硬度 58~62 HRC。

（5）6CrNiSiMnMoV(代號 GD)鋼 為高韌性低合金鋼，淬透性好，空淬變形小，耐磨性較高。其強(qiáng)韌性顯著高于CrWMn 和 Cr12MoV 鋼，不易崩刃或斷裂。尤其適用于細(xì)長、薄片狀 凸模及 大型、形狀復(fù)雜、薄壁凸凹模。

GD 鋼的推薦熱處理工藝：淬火溫度 870~930 ℃（900 ℃ 最佳），鹽浴爐加熱（45s/mm），油冷或 空冷、風(fēng)冷，175~230 ℃ 回火 2 小時，硬度 58~62 HRC。由于空冷即可淬硬，也可采用火焰加熱淬火。

（6）9Cr6W3Mo2V2(代號 GM)鋼

為高耐磨高強(qiáng) 韌 合金鋼，各項工藝性能良好，其耐磨性、強(qiáng)韌性、加工性能均優(yōu)于 Cr12 型鋼，能夠用于高速壓力機(jī)沖壓下的多工位 級進(jìn)模等 精密模具，是較理想的耐磨、精密沖壓模具用鋼。

GM 鋼的熱處理工藝：淬火溫度 1080~1120 ℃，硬度 64~66HRC?；鼗饻囟?540~560 ℃，回火二次。

（7）Cr8MoWV3Si(代號 ER5)鋼

屬高耐磨高強(qiáng) 韌 合金鋼，具有較好的電火花加工性能，強(qiáng)度、韌性、耐磨性都優(yōu)于 Cr12 型鋼，適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片沖裁模，一次 刃 磨壽命為 21 萬次，總壽命高達(dá) 360 萬次，是目前合金鋼沖模沖裁硅鋼片的較高壽命水平。

ER5 鋼的推薦熱處理工藝：對高耐磨性、高強(qiáng)韌性的模具，采用 1150 ℃ 淬火，520~530 ℃ 回火 3 次；

對重載服役條件下的模具，采用 1120~1130 ℃ 淬火，550 ℃ 回火 3 次。．硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金

當(dāng)工件的批量極大時，可以考慮選用硬度和耐磨性比各類模具鋼種更高的硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金。用作模具材料的硬質(zhì)合金為 鎢鈷類，隨著 含鈷量的 增加，韌性及抗彎強(qiáng)度提高而硬度降低。對于承受沖擊力較小的模具，可以選用 含鈷量較低 的 YG10X ；承受沖擊力中等或較大的模具，可以選用 含鈷量較高 的 YG15 或 YG20。硬質(zhì)合金的缺點為韌性較差、難以加工，作為模具的工作部件可以設(shè)計為鑲拼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)硬質(zhì)合金 的性能介于硬質(zhì)合金和高速鋼之間，能夠機(jī)械加工和熱處理，可以用于制作復(fù)雜的高壽命模具。用作沖裁模 的鋼結(jié)硬質(zhì)合金 有 DT、GT35、TLMW50、GW50 等。厚板沖裁模具

厚板沖裁模承受的沖壓力高于薄板沖模，為重載沖裁模，易磨損、崩 刃 和斷裂，所以要求模具材料應(yīng)具有高的耐磨性和強(qiáng)韌性。

? 傳統(tǒng)模具用鋼

傳統(tǒng)的重載沖裁模具鋼種主要有 T8A、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5 Cr4V2 等。

其中 T8A 為碳素工具鋼，雖然淬透性、韌性比 T10A 鋼有所改善，但易殘存網(wǎng)狀碳化物、熱硬性差，只能用于工件批量較小的中厚沖裁模。T8A 工具鋼的熱處理工藝為： 790~820 ℃水或油 淬，160~180 ℃ 回火，硬度 58~61HRC。

W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2為高速工具鋼，具有很高的硬度、抗壓強(qiáng)度和耐磨性，但韌性較低，工作時有可能產(chǎn)生崩 刃 或斷裂，而且價格較貴。建議采用低溫淬火、快速加溫淬火等工藝措施來改善其韌性。對于工件批量較大的厚板沖裁模，可以用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2鋼做 凸 模，Cr12MoV 鋼做凹模。

W18Cr4V 鋼的推薦熱處理工藝： 1220~1250 ℃ 淬火； 550~570 ℃ 回火 3 次。

W6Mo5Cr4V2 鋼的推薦熱處理工藝： 1160~1200 ℃ 淬火 ： 550~570 ℃ 回火 3 次。

3.常用模具新鋼種

為了克服高速工具鋼的缺點，提高使用壽命，重載沖裁模具可選用 降碳降釩 高速鋼6 W6Mo5 Cr4V（6W6）和以高速鋼成分為基礎(chǔ)，添加少量的其它元素構(gòu)成的高強(qiáng)韌性模具鋼 — 基體鋼，如 65Nb鋼、LD鋼、012AL鋼、CG-2 鋼等等。

（1）6 W6Mo5 Cr4V(6W6)鋼

為高強(qiáng)韌性高速鋼，由于降低了碳化物的含量和分布均勻性，使其在保持硬度和耐磨性的同時，抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和塑性都有顯著提高，雖然耐磨性略低，仍可用低溫 氮碳共滲提高 表面硬度和耐磨性。其熱處理工藝和高速鋼W6Mo5Cr4V2相似。

（2）6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)鋼

65Nb 鋼取自 W6Mo5CrV2 鋼正常 淬火后的基本成分，碳含量比高速鋼低，碳質(zhì)量 分?jǐn)?shù) 的中限為 0.65%，故名 65Nb。各合金元素在鋼中的作用和在高速鋼中相似，另加入 3% 的 Nb 可形成高穩(wěn)定性的碳化物 NbC，能有效阻止奧氏體晶粒長大，改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。這種鋼具有較好的耐磨性和較強(qiáng)的高溫韌性，可以代替 Cr12MoV、W18Cr4V 鋼，用于重載沖裁模和冷擠壓模、冷鐓模。65Nb 鋼鍛造和退火工藝性能良好，熱處理溫度范圍寬，淬火溫度可以在 1080~1180 ℃，回火溫度在 520~600 ℃之間選擇。當(dāng)采用比 W6Mo5CrV2 鋼正常 淬火溫度低的溫度淬火后，其組織 為在碳含量 較低的馬氏體基體上均勻 分布有細(xì)粒狀 未溶碳化物。通過熱處理參數(shù)的調(diào)整，可以得到不同的強(qiáng)度、韌性、耐磨性配合，以適合不同模具的性能要求。65Nb 鋼的熱處理工藝： 1080~1180 ℃鹽浴爐加熱（15~20s/mm）油 淬，520~560 ℃ 回火 2 次，硬度 57~63 HRC。

（3）7Cr7Mo2V2Si(LD)鋼

LD 鋼含碳、含鈷量高于 65Nb，含釩量也較高。釩可細(xì)化 晶粒，提高耐磨性。因此其抗壓、抗彎強(qiáng)度和耐磨性均高于 65Nb 由于具有良好的強(qiáng)韌性和耐磨性，因而適于制造各種重載模具。

LD 鋼的推薦熱處理工藝： 850 ℃預(yù)熱，1100~1150 ℃ 淬火； 油冷后 530~570 ℃ 回火 2~3 次，每次 1~2 小時，硬度 57~63 HRC。

（4）5Cr4Mo3SiMnVAL(012AL)鋼

012AL 鋼中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.3~0.7% 的鋁，目的是為了細(xì)化晶粒，提高鋼的沖擊韌性和熱加工塑性，加 Si 則為了強(qiáng)化基體。012AL 鋼強(qiáng)韌性高，綜合性能好，通用性強(qiáng)，是冷、熱兼用型模具鋼。其抗彎強(qiáng)度及撓度高于 W18Cr4V 高速鋼，代替高速鋼作模具時很少發(fā)生折斷現(xiàn)象。可以用作中厚板料沖裁模具和 各類冷、熱作模具。

012AL 鋼的推薦熱處理工藝： 1090~1120 ℃鹽浴爐加熱（30s/mm）油 淬，510 ℃ 回火 2 次，每次油冷 2 小時，硬度 60~62 HRC。

（5）6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)鋼 CG-2 鋼在成分中加 Ni，強(qiáng)化了基體，改善了韌性和高溫性能。同時增加 Mo 減少 W，以降低碳化物的偏析。CG-2 鋼具有高的強(qiáng)度和強(qiáng)韌性，在熱處理到高硬度時仍能維持良好的韌性，較好地解決了高硬度與韌性的合理配合。但鍛造塑性較差，退火后硬度偏高。亦可用作中厚板料沖裁模具和 各類冷、熱作模具。

CG-2 鋼的熱處理工藝：淬火溫度 1100~1140 ℃加熱（20s/mm），油冷，540 ℃ 回火 2 次，每次 2 小時，空冷，硬度 60~62 HRC。

二.拉深模具材料的選用及熱處理要求

表 11.2.1 各種板料適用的 拉深模材料

由于拉深模具的失效主要為粘附磨損和磨粒磨損，并以粘附磨損為主。因此選用的模具材料必須具有較高的耐磨性和抗粘附性能，以及足夠的強(qiáng)度。按被拉 深材料 考慮適用的拉 深模材料 可以參考表 11-1。選用時還應(yīng)考慮被拉 深材料 的板料厚度、拉深件的 尺寸形狀以及生產(chǎn)批量的大小等因素。

（一）輕載拉深（拉深薄鋼板和 銅、鋁合金）時的模具材料

生產(chǎn)批量較小時，對于形狀簡單的筒形 淺拉深件，可選用 T8、T10 鋼； 對于形狀復(fù)雜的中小型件，選用 CrWMn、9Mn2V。

中批量生產(chǎn)或生產(chǎn)批量較大時，選用 Cr12MoV。

生產(chǎn)批量很大時，選用硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金。

（二）重載拉深（拉深厚鋼板、反拉深、變薄拉深）時的模具材料

生產(chǎn)批量較小時，可選用 T10、CrWMn。

生產(chǎn)批量較大時，選用 Cr12MoV 以及 GM 鋼。GM 鋼的強(qiáng)度和韌性高于高速鋼、Cr12MoV ；抗粘附磨損和磨粒磨損能力明顯優(yōu)于基體鋼和 Cr12MoV，在拉 深模方面 已得到較好應(yīng)用。

生產(chǎn)批量很大時，考慮選用硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金。

（三）拉深不銹鋼、高鎳合金鋼、耐熱鋼板的模具材料

拉深這類材料時，容易發(fā)生粘附和拉毛，首選模具材料為鋁青銅。

生產(chǎn)批量較小時，可選用鋁青銅、T10A（鍍硬鉻，注意采用鍍硬鉻工藝時鍍層不能太厚，以防拉深時剝落）。

生產(chǎn)批量較大時，選用鋁青銅、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（表面滲氮）。

生產(chǎn)批量很大時，選用硬質(zhì)合金。

（四）大型 拉深件、汽車覆蓋件的拉深模具材料

可以選用合金鑄鐵或高強(qiáng)度球墨鑄鐵。球墨鑄鐵能夠浸入潤滑油，組織中的石墨具有自潤滑作用，能有效地減輕拉深中的摩擦，而且成本較低、容易加工。

高強(qiáng)度球墨鑄鐵可以采用雙介質(zhì)延遲冷卻馬氏體等溫淬火，以獲得較高的強(qiáng)度和韌性，硬度為 55~58 HRC。先將模具緩慢預(yù)熱后再加熱至 880~900 ℃，保溫后先空氣預(yù)冷，然后鹽水 淬冷至 550 ℃左右即轉(zhuǎn)入 油冷，當(dāng)模溫 降至 250 ℃左右，放入 180~200 ℃的熱油中等溫保持 2~3 小時，再將油溫降至 170 ℃左右等溫 5~7 小時，最后轉(zhuǎn)入空冷。

第二篇：沖壓模具論文

引言

在目前激烈的市場競爭中，產(chǎn)品投入市場的遲早往往是成敗的關(guān)鍵。模具是高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具，模具開發(fā)周期占整個產(chǎn)品開發(fā)周期的主要部分。因此客戶對模具開發(fā)周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位置，然后才是質(zhì)量和價格。因此，如何在保證質(zhì)量、控制成本的前提下縮短模具開發(fā)周期是值得認(rèn)真考慮的問題。

模具開發(fā)周期包括模具設(shè)計、制造、裝配與試模等階段。所階段出現(xiàn)的問題都會對整個開發(fā)周期都有直接的影響，但有些因素的作用是根本的、全局性的。筆者認(rèn)為，人的因素及設(shè)計質(zhì)量就是這樣的因素。因此科龍模具廠采取了項目管理、并行工程及模塊化設(shè)計等管理上及技術(shù)上的措施，以提高員工積極性并改善設(shè)計質(zhì)量，最終目的是在保證質(zhì)量、成本目標(biāo)的前提下縮短模具開發(fā)周期。

1模具開發(fā)的項目管理實施方法

項目管理是一種為了在確定的時間范圍內(nèi)，完成一個既定的項目，通過一定的方式合理地組織有關(guān)人員，并有效地管理項目中的所有資源（人員、設(shè)備等）與數(shù)據(jù)，控制項目進(jìn)度的系統(tǒng)管理方法。

模具之間存在著復(fù)雜的約束關(guān)系，并且每套模具的開發(fā)涉及到較多種崗位、多種設(shè)備。因此需要有負(fù)責(zé)人保證所需生產(chǎn)資源在模具開發(fā)過程中能及時到位，因此需要實施項目負(fù)責(zé)制。另外，項目負(fù)責(zé)制的實施還便于個人工作考核，有利于調(diào)動員工積極性。

模具廠有沖模工程部與塑模工程部。沖模工程部管轄四個項目組，塑模工程部為三個。模具任務(wù)分配方式以競標(biāo)為主，必要時協(xié)商分配。每個項目組設(shè)有一個項目經(jīng)理、約兩個設(shè)計員、四個工藝師和四個左右的鉗工，工藝師包括模具制造工藝與數(shù)據(jù)編程人員。而其它的各種生產(chǎn)設(shè)備及操作員的調(diào)度由生產(chǎn)部的調(diào)度員統(tǒng)籌安排。如果項目組之間有資源需求的沖突而調(diào)度員不能解決時由廠領(lǐng)導(dǎo)仲裁。

廠內(nèi)員工可通過競職方式擔(dān)任項目經(jīng)理，選拔項目經(jīng)理有三項標(biāo)準(zhǔn)：（1）了解模具開發(fā)的所有工序內(nèi)容；（2）熟悉模具開發(fā)過程中的常見問題及解決方法；（3）有較強(qiáng)的判斷和決策能力，善于管理和用人。

項目管理的內(nèi)容之一就是要確定項目經(jīng)理應(yīng)擔(dān)負(fù)的職責(zé)。本廠項目經(jīng)理的職責(zé)有：（1）負(fù)責(zé)組織項目組在廠內(nèi)競標(biāo)、承接新項目；（2）負(fù)責(zé)與客戶交涉，包括確定產(chǎn)品細(xì)節(jié)、接受客戶修改產(chǎn)品設(shè)計的要求、反映需要與客戶協(xié)商才能解決的問題；（3）檢查產(chǎn)品的工藝性，如果產(chǎn)品工藝性存在問題，則向客戶反饋；（4）制定具體的項目進(jìn)度計劃；（5）負(fù)責(zé)對承接項目的全過程、全方位的質(zhì)量控制、進(jìn)度跟蹤及內(nèi)外協(xié)調(diào)工作；（6）負(fù)責(zé)完成組內(nèi)評審及對重大方案、特殊結(jié)構(gòu)、特殊用途的模具的會審；（7）負(fù)責(zé)組內(nèi)成員的工作分配、培訓(xùn)及考核；（8）對組內(nèi)成員的過失行為負(fù)責(zé)；（9）負(fù)責(zé)在組內(nèi)開展 “四新”技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)攻關(guān)項目的立項、組織、實施等各項工作；（10）及時解決新模具在維修期內(nèi)的各項整改及維修。

廠領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)項目完成的時間、質(zhì)量與成本考核項目經(jīng)理。然后由項目經(jīng)理考核項目組內(nèi)員工，使責(zé)、權(quán)、利落實到每一位員工，有效調(diào)動了員工積極性并顯著減少以前反復(fù)出現(xiàn)的問題。模具開發(fā)的并行工程實施方案

并行工程是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量與降低成本的有效方法。實施并行工程有助于提高產(chǎn)品設(shè)計、制造、裝配等多個環(huán)節(jié)的質(zhì)量。并行工程的核心是面向制造與裝配的設(shè)計（DFMA）[1]。在模具開發(fā)中實施并行工程就是要進(jìn)行產(chǎn)品及模具的可制造性與可裝配性檢查。

筆者為模具廠提出并實施了如圖1所示并行工程實施方案。IMAN是基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的PDM系統(tǒng)，基于IMAN集成各種CAX及DFX工具，并利用IMAN的工作流模型實現(xiàn)了設(shè)計過程的集成?；诮y(tǒng)一的產(chǎn)品三維特征模型，設(shè)計員利用CAD工具進(jìn)行模具設(shè)計；工藝師利用CAM功能進(jìn)行數(shù)控編程及CAPP進(jìn)行工藝設(shè)計；審核者利用CAE功能進(jìn)行沖壓或注射成型過程模擬，利用DFX工具進(jìn)行可制造性與可裝配性分析。以上工作可以幾乎同時進(jìn)行，而且保證了產(chǎn)品及模具的相關(guān)尺寸的統(tǒng)一與安全。這就使審查時重點檢查模具的方案和結(jié)構(gòu)。基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，各種職能的人可以看到感興趣的某側(cè)面的信息。

DFMA工具的開發(fā)是并行工程的工作重點之一。在以往的DFMA方法研究與系統(tǒng)實現(xiàn)中[2]，DFMA工具被動地對CAD輸出的產(chǎn)品特征進(jìn)行評價，而不能在CAD系統(tǒng)產(chǎn)生具體產(chǎn)品特征前即在概念設(shè)計階段加以指導(dǎo)，使CAD系統(tǒng)要經(jīng)過多次設(shè)計―檢查―再設(shè)計循環(huán)才能求得滿意解。為此科龍模具廠開發(fā)了集成CAD系統(tǒng)的DFMA工具。DFMA的工作過程可分兩個階段。第一階段是，DFMA輸出概念設(shè)計方案到CAD，這個方案具有最少的零件數(shù)量；第二階段是，而CAD系統(tǒng)輸出設(shè)計特征模型，經(jīng)過特征映射后將制造特征模型輸入到DFMA工具進(jìn)行可制造性與可裝配性分析。通過這種途徑使DFMA知識庫得到盡早利用，為缺乏知識的CAD系統(tǒng)把握方向。

通過對產(chǎn)品與模具的可制造性與可裝配性的檢查，就從源頭消除了后續(xù)工序可能遇到的困難，大大減少出現(xiàn)缺陷和返工的可能性。模具的模塊化設(shè)計方法與系統(tǒng)研究

縮短設(shè)計周期并提高設(shè)計質(zhì)量是縮短整個模具開發(fā)周期的關(guān)鍵之一。模塊化設(shè)計就是利用產(chǎn)品零部件在結(jié)構(gòu)及功能上的相似性，而實現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與組合化。大量實踐表明，模塊化設(shè)計能有效減少產(chǎn)品設(shè)計時間并提高設(shè)計質(zhì)量。因此本文探索在模具設(shè)計中運(yùn)用模塊化設(shè)計方法。

3.1模具模塊化設(shè)計的特點

模具的零部件在結(jié)構(gòu)或功能上具有一定的相似性，因而有采用模塊化設(shè)計方法的條件，但目前模具設(shè)計中應(yīng)用模塊化設(shè)計方法的研究報道還很少見。與其它種類的機(jī)械產(chǎn)品相比，模具的模塊化有幾項明顯特點。

3.1.1模具零件的空間交錯問題

模具零件在三維空間上相互交錯，因此難于保證模塊組合后沒有發(fā)生空間干涉；難于清晰地進(jìn)行模塊劃分。

筆者采取以下辦法來克服這個問題：（1）利用Pro/E（或UGII等三維軟件）的虛擬裝配功能檢測干涉；（2）按結(jié)構(gòu)與功能劃分相結(jié)合。模塊劃分就是部件劃分并抽取共性過程。結(jié)構(gòu)相對獨立的部件按結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，設(shè)計出所謂的結(jié)構(gòu)模塊；而在空間上離散或結(jié)構(gòu)變化大的部件則按功能劃分，設(shè)計出所謂的功能模塊。這樣劃分并進(jìn)行相應(yīng)的程序開發(fā)后，結(jié)構(gòu)模塊的結(jié)構(gòu)可由結(jié)構(gòu)參數(shù)為主，功能參數(shù)為輔簡單求得；而對于功能模塊，可由功能參數(shù)為主，結(jié)構(gòu)參數(shù)為輔出發(fā)進(jìn)行推理，在多種多樣的結(jié)構(gòu)形式中做出抉擇。

3.1.2 凸凹模及某些零部件外形無法預(yù)見

某些模具零件（如凸凹模）的形狀和尺寸由產(chǎn)品決定因而無法在模塊設(shè)計時預(yù)見到，所以只能按常見形狀設(shè)計模塊（如圓形或矩形的沖頭）,適用面窄；某些模具零件（如沖壓模的工件定位零件）雖然互相配合執(zhí)行某一功能，但它們的空間布置難尋規(guī)律與共性，因此即使按功能劃分也不能產(chǎn)生模塊。

筆者認(rèn)為，模塊化是部件級的標(biāo)準(zhǔn)化，而零件標(biāo)準(zhǔn)化可視為零件級的模塊化。兩個級別上的標(biāo)準(zhǔn)化是互相配合的。因此，要開發(fā)零件庫并納入模塊庫，以彌補(bǔ)模塊覆蓋不全的缺憾。當(dāng)零件必須逐個構(gòu)造時，一個齊全的便于使用的零件庫對提高效率很有幫助。

3.1.3 模具類型與結(jié)構(gòu)變化多

模具可有不同的工序性質(zhì)，如落料、沖孔等；有不同的組合方式，如簡單模、連續(xù)模等；還有不同的結(jié)構(gòu)形式，種類極其繁多。因此，必須找到適當(dāng)途徑，使較少的模塊能組合出多種多樣模具。

為此，筆者提出了以下方法：（1）在Pro/E（或UGII等三維軟件）的參數(shù)化設(shè)計功能及用戶自定義特征功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，使模塊具有較大“可塑性”，能根據(jù)不同的輸入?yún)?shù)可產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)變化；（2）分層次設(shè)計模塊。用戶可調(diào)用任一層次上的模塊，達(dá)到了靈活與效率兩個目標(biāo)。使用小模塊有靈活多變的優(yōu)點，但效率低，使用大模塊則相反。

3.2 模具模塊化設(shè)計的實施

為了實施模塊化設(shè)計，并證明以上方法的可行性，筆者基于Pro/E二次開發(fā)，開發(fā)出一套模具模塊化CAD系統(tǒng)。系統(tǒng)分兩大部分：模塊庫與模塊庫管理系統(tǒng)。

3.2.1 模塊庫的建立

模塊庫的建立有三個步驟：模塊劃分、構(gòu)造特征模型和用戶自定義特征的生成。標(biāo)準(zhǔn)零件是模塊的特例，存在于模塊庫中。標(biāo)準(zhǔn)零件的定義只需進(jìn)行后兩步驟。

模塊劃分是模塊化設(shè)計的第一步。模塊劃分是否合理，直接影響模塊化系統(tǒng)的功能、性能和成本[3]。每一類產(chǎn)品的模塊劃分都必須經(jīng)過技術(shù)調(diào)研并反復(fù)論證才能得出劃分結(jié)果。對于模具而言，功能模塊與結(jié)構(gòu)模塊是互相包容的。結(jié)構(gòu)模塊的在局部范圍內(nèi)可有較大的結(jié)構(gòu)變化，因而它可以包含功能模塊；而功能模塊的局部結(jié)構(gòu)可能較固定，因而它可以包含結(jié)構(gòu)模塊。

模塊設(shè)計完成后，在Pro/E的零件/裝配（Part/Assembly）空間中手工建構(gòu)所需模塊的特征模型，運(yùn)用Pro/E的用戶自定義特征功能，定義模塊的兩項可變參數(shù)：可變尺寸與裝配關(guān)系，形成用戶自定義特征(User-Defined Features，UDFs)。生成用戶自定義特征文件（以gph為后綴的文件）后按分組技術(shù)取名存儲，即完成模塊庫的建立。

3.2.2 模塊庫管理系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)通過兩次推理，結(jié)構(gòu)選擇推理與模塊的自動建模，實現(xiàn)模塊的確定。第一次推理得到模塊的大致結(jié)構(gòu)，第二次推理最終確定模塊的所有參數(shù)。通過這種途徑實現(xiàn)模塊“可塑性”目標(biāo)。

在結(jié)構(gòu)選擇推理中，系統(tǒng)接受用戶輸入的模塊名稱、模塊的功能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行推理，在模塊庫中求得適用模塊的名稱。如果不滿意該結(jié)果，用戶可指定模塊名稱。在這一步所得到的模塊仍是不確定的，它缺少尺寸參數(shù)、精度、材料特征及裝配關(guān)系的定義。

在自動建模推理中，系統(tǒng)利用輸入的尺寸參數(shù)、精度特征、材料特征與裝配關(guān)系定義，驅(qū)動用戶自定義特征模型，動態(tài)地、自動地將模塊特征模型構(gòu)造出來并自動裝配。自動建模函數(shù)運(yùn)用C語言與Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT開發(fā)而成。UDFs的生成方法及參數(shù)驅(qū)動實現(xiàn)自動建模的程序見參考文獻(xiàn)[4]。

通過模塊的調(diào)用可迅速完成模具設(shè)計。這個系統(tǒng)在本廠應(yīng)用后了模具設(shè)計周期明顯縮短。由于在模塊設(shè)計時認(rèn)真考慮了模塊的質(zhì)量，因而對模具的質(zhì)量起基礎(chǔ)保證作用。模塊庫中存放的是相互獨立的UDFs文件，因此本系統(tǒng)具有可擴(kuò)充性?？偨Y(jié)

由于采取了上述措施，科龍集團(tuán)某一新品種空調(diào)的模具從設(shè)計到驗收只需三個月就完成了，按可比工作量計算，開發(fā)周期比以前縮短了約1/4，而且模具質(zhì)量和成本都有所改善，明顯增強(qiáng)企業(yè)競爭力。

第三篇：沖壓模具課程設(shè)計

前言

沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。

我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在飛行器鈑金件、高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。

因此我們在學(xué)習(xí)完《飛機(jī)鈑金成形原理和工藝》等模具相關(guān)基礎(chǔ)課程后，安排了模具設(shè)計課程設(shè)計，以幫助我們掌握模具設(shè)計的過程，為以后參加工作打下基礎(chǔ)。

設(shè)計內(nèi)容

一、零件的工藝性分析

圖1 零件圖

1）零件的尺寸精度分析 如圖1所示零件圖，該零件外形尺寸為R11，19；內(nèi)孔尺寸為R3，6，均未標(biāo)注公差，公差等級選用IT14級，則用一般精度的模具即可滿足制件的精度要求。

2）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件形狀簡單，適合沖裁成形。

3）制件材料分析 制件材料為45鋼，抗剪強(qiáng)度為432～549Mpa，抗拉強(qiáng)度為540～685Mpa，伸長率為16%。適合沖壓成形。

綜合以上分析，得到最終結(jié)論:該制件可以用沖壓生產(chǎn)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。但有幾點應(yīng)注意：

1）孔與零件左邊緣最近處僅為2mm，在設(shè)計模具是應(yīng)加以注意。2）制件較小，從安全方面考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞健?/p>

3）有一定批量，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。

二、工藝方案的確定

由零件圖可知，該制件需落料和沖孔兩種沖壓工藝，設(shè)計模具時可有以下三種方案：

方案一：先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔、落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案三：落料和沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案一采用單工序模生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件年產(chǎn)20萬件的需求，而且要考慮第二套模具中工序件的定位問題，操作不便。

方案二采用級進(jìn)模生產(chǎn)，可有效地提高生產(chǎn)效率，但連續(xù)模制造和設(shè)計難度大，費(fèi)用高，用于生產(chǎn)該制件達(dá)不到經(jīng)濟(jì)性要求。

方案三采用復(fù)合模生產(chǎn)，亦有很高的生產(chǎn)效率，復(fù)合模能在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔兩道工序，所沖壓的工件精度較高，不受送料誤差影響，能較好的滿足該制件內(nèi)孔與外形同心的要求。

通過對比，故采用方案三，比較適合該零件。

三、模具結(jié)構(gòu)形式的確定

（一）模具類型及卸料方式分析

因制件材料較薄，為了保證制件的平整度，所以采用正裝式復(fù)合模，即凸凹模安裝在上模，這樣，從模柄中穿入導(dǎo)桿可以直接把嵌在凸凹模里的廢料從刃口中打下，卡在凸凹模凸模刃口上的材料可以用彈性卸料板卸料；沖孔凸模與落料凹模安裝于下模，用頂件器帶動卸料板頂出制件。

（二）模具定位方式分析

在模具設(shè)計中，拋棄了傳統(tǒng)的銷釘定位，而是把凸凹模和凹模分別在上、下模座定位，上、下模座的定位沉臺在制造時是和導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定在一起加工完成的，這樣保證了上、下模工作零件的同軸度，從而達(dá)到保證零件尺寸精度的目的。同時沒有使用銷釘，也使模具的維修方便了很多，即使多次拆卸也能保證零件的精度不變。

四、工藝設(shè)計與計算

（一）制件排樣與材料利用率計算

采用單排直排有廢料排樣，如圖2所示。

由文獻(xiàn)【1】表3-17查得制件間搭邊值a=0.8mm，側(cè)搭邊值a1=1mm,則送料步距L=19+0.8=19.8；條料寬度B=22+1+1=24；經(jīng)計算制件面積S=284.73mm2，一個步距的材料利用率為：

η=S/(BL)×100%=284.73/(24 ×19.8)×100%=59.92%

圖2 排樣圖

由文獻(xiàn)【2】表4-1冷軋鋼板的尺寸，選板料規(guī)格為1200mm×600mm×1mm，剪裁條料時采用橫裁法，于是條料尺寸為24mm×600mm。

每板條料數(shù)n1=1200/24=50(條)；

每條制件數(shù)n2=(600-0.8×2)/19.8=30(件)； 每塊板制件數(shù)n3= n1×n2=50×30=1500(件)材料總利用率η=1500×284.73/（1200×600）=59.3﹪

（二）沖壓力的計算

沖裁力可按以下公式[1]計算：

F=KLtτ

kp，式中：t—材料厚度（mm）； L—沖裁件周長（mm）；τ已知K=1.3, t=1 mm；查文獻(xiàn)【2】表4-12得τ

kp

kp

--材料抗剪強(qiáng)度（Mpa）。

kp

=432～549，取τ=500；經(jīng)計算得外形周長L1=67.57mm，內(nèi)孔周長L2=30.85mm。所以

落料沖裁力 F1= KL1tτ沖孔沖裁力 F2= KL2tτ

kp

=1.3×67.57×500×1=43.92kN =1.3×30.85×500×1=20.05 kN

kp推件力和卸料力可用以下經(jīng)驗公式[ 1]進(jìn)行估算：

F推件=nK推F F卸料=K卸F 式中：F—沖裁力；n為同時卡塞在凹模內(nèi)的零件數(shù)，一般為3～5；K推—推件力系數(shù)；K卸—卸料力系數(shù)。查文獻(xiàn)【1】表3-15得，K推=0.055，K卸=0.04～0.05，所以

F卸料=K卸F1=0.04×43.92=1.7568 kN F推件=nK推F2=5×0.055×20.05=5.51 kN 由于該制件模具采用彈性卸料裝置，所以總沖壓力的計算公式為： F總= F1+F2+F卸料+F推件=43.92+20.05+1.7568+5.51=71.24 kN(三)初選壓力機(jī)

根據(jù)總壓力71.24 kN,查文獻(xiàn)【2】表4-33開式壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，初選壓力機(jī)型號規(guī)格為J23-10，其主要參數(shù)如下：

公稱壓力：100 kN 滑塊行程：45mm 最大閉合高度：180mm 最大裝模高度：145mm 工作臺尺寸：370mm×240mm 模柄孔尺寸：?30mm×55mm(四）計算壓力中心

該制件圖形較規(guī)則，上下對稱，故采用解析法求壓力中心較為方便。建立如下圖所示坐標(biāo)系。

1x

設(shè)壓力中心為（x0,y0）,因為上下對稱，所以y0=0，只需求x0，又因為內(nèi)孔為軸對稱圖形，所以只需考慮外形。經(jīng)計算得L1=15.1mm,L2=52.47mm,x2=3.165, x1=-8。根據(jù)合力矩定理得

所以，壓力中心為（0.72，0）。

（五）計算凸凹模刃口尺寸

本制件形狀簡單，可按分別加工方法制造凸、凹模，凸、凹模的制造公差 δp和δp必須滿足不等式[ 1]：

δp+δd≤Zmax-Zmin。

根據(jù)制件的材料和厚度,由文獻(xiàn)【3】表2-14 汽車、拖拉機(jī)等行業(yè)沖裁模初始雙邊間隙值，查得 ：

Zmax=0.140mm,Zmin=0.100mm；

根據(jù)制件的基本尺寸和厚度，由文獻(xiàn)【3】表2-19 汽車、拖拉機(jī)等行業(yè)簡單形狀制件凸、凹模的制造偏差，查得：

落料部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020 沖孔部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020 驗證制造偏差是否合格：

δp+δd =0.02+0.02=0.04 Zmax-Zmin=0.140-0.100=0.04 所以，δp+δd=Zmax-Zmin=0.04，合格，可以采用該公差值。

由于零件圖未注公差，為了降低工作難度，所以在實際生產(chǎn)中按照IT14等級確定制件各尺寸公差，查文獻(xiàn)【3】附錄一 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值和表2-17 磨損系數(shù)x得：

落料部分：尺寸R11，公差為0.43mm，取x=0.5；

尺寸19，公差為0.52mm，取x=0.5；

沖孔部分：尺寸R3 ,公差為0.25mm，取x=0.5；

尺寸6，公差為0.3mm，取x=0.75。

1）落料 尺寸R

Dd=(Dmax-xΔ

=(11.215-0.5×0.43=

Dp=(Dd-Zmin=(11-0.100= 尺寸 Dd=(Dmax-xΔ=(19.26-0.5×0.52=

Dp=(Dd-Zmin=(19-0.100=

2)沖孔 尺寸R dp=(dmin+xΔ=(2.875+0.5×0.25=

dd=(dp+ Zmin=(3+0.100=

尺寸 dp=(dmin+xΔ=(5.85+0.75×0.3=

dd=(dp+ Zmin

五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）凹模設(shè)計

=(6.075+0.100=

因制件形狀簡單，輪廓近似圓形，且總體尺寸不大，選用整體式圓形凹模較為合理。因制件精度較低，厚度較小，由文獻(xiàn)【2】表3-5 冷沖模工作零件的材料及熱處理要求，選用9Mn2V為凹模材料。

1)確定凹模厚度H值:由凹模厚度經(jīng)驗公式[4]估算：

H=K1K

2式中，F(xiàn)—沖裁力，N；K1—凹模材料修正系數(shù)，合金鋼取1，碳素鋼取1.3；K2—凹模刃口周邊長度修正系數(shù)。

本例中沖裁力F=43.92kN；凹模材料為合金鋼，故K1取1；凹模刃口周邊長度為67.57mm，查文獻(xiàn)【4】表3-34凹模刃口周邊長度修正系數(shù)，得K2=1.12，所以

H=K1K2

=1×1.12×

=19.06mm 2)確定凹模周界尺寸D：根據(jù)條料寬度B=24mm,材料厚度t=1mm,由文獻(xiàn)【4】表3-33，查得凹?？妆诤馽=22mm。所以 D=2R+2c=22+266mm 由文獻(xiàn)【2】表5-45 圓形凹模板尺寸，可查到較為靠近凹模周界尺寸為63mm×20mm，故凹模周界尺寸取為63mm×20mm。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 凹模

（二）其他沖模零件設(shè)計

據(jù)以上確定的凹模周界尺寸，查文獻(xiàn)【2】表5-5 復(fù)合模圓形厚凹模典型組合尺寸，可得其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。

1)卸料板 標(biāo)準(zhǔn)編號JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×8mm,結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4卸料板

2)凸凹模固定板 標(biāo)準(zhǔn)編號JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×12mm，結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5凸凹模固定板

3)頂件塊 非標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸根據(jù)凸、凹模尺寸確定，結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

圖6頂件塊

4）凸凹模

凸凹模采用直通式結(jié)構(gòu)，固定部分簡化為圓形，因采用彈壓卸料，所以凸凹 模長度按下式[6]計算

L=h1+h2+t+h 式中，h1—凸凹模固定板厚度，mm；h2—卸料板厚度，mm；t—材料厚度，mm；h—增加長度。它包括凸凹模修磨量、凸凹模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm）、凸凹模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20mm。

本例中，h1=12mm，h2=8mm，t=1mm，h取14mm，所以凸凹模長度 L=h1+h2+t+h=12+8+1+14=35mm

凸凹模結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。

圖7 凸凹模 5)凸模

凸模亦采用直通式，固定部分簡化成圓形，長度L=19.5mm,其結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

圖8 凸模

（三）選擇模架

由凹模周界尺寸63mm×20mm及模架閉合高度110mm，查文獻(xiàn)【2】表5-8滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架規(guī)格，選用后側(cè)導(dǎo)柱模座,其主要參數(shù)如下：

上模座 63mm×63mm×25mm(GB/T2855.5-1990)； 下模座 63 mm×63mm×30mm(GB/T2855.6-1990)； 導(dǎo)柱 16mm×110mm×30mm(GB/T2861.2-1990)； 導(dǎo)套 16mm×50mm×23mm(GB/T2861.6-1990)。模架具體結(jié)構(gòu)尺寸，參照文獻(xiàn)【5】表4-6后側(cè)導(dǎo)向模柱、表3-38導(dǎo)柱和表3-39導(dǎo)套設(shè)計。

（四）模柄設(shè)計

本例采用凸緣模柄，尺寸與模柄孔配做。

六、校核壓力機(jī)安裝尺寸

模座外形尺寸為63mm×63mm，閉合高度為110mm，J23-10型壓力機(jī)工作臺尺寸為370mm×240mm，最大閉合高度為180mm，故此壓力機(jī)能滿足要求。

七、繪制裝配圖

圖9 裝配圖

結(jié)束語

鈑金沖壓成形課程設(shè)計是我們在大學(xué)期間的一門重要課程，是對我們將理論應(yīng)用于實踐能力的考核。通過這次課程設(shè)計我加深了對沖壓成形的理解，掌握了模具設(shè)計的基本方法，很好地鞏固了以前所學(xué)的知識，相信對我將來從事工作將有很大幫助。在本設(shè)計過程中，各位老師和同學(xué)們給予我大量的指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。

由于個人水平有限，在設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤和不足，還請老師批評指正。

致謝

經(jīng)過兩周的忙碌和工作，本次課程設(shè)計終于完成了，作為一個本科生的課程設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的幫助，想要完成這個設(shè)計是很難的。

在這里首先要感謝郭拉鳳和張春元老師。他們平日里工作繁多，但在我做課程設(shè)計的整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的裝配圖較為復(fù)雜，但是郭老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的研究精神也是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將對我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生積極影響。

其次要感謝和我一起作課程設(shè)計的謝現(xiàn)龍同學(xué)，在本次設(shè)計中他給了我極大的幫助。

然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次課程設(shè)計才會順利完成。

參考文獻(xiàn)

【1】翟平.飛機(jī)鈑金成形原理與工藝.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1995 【2】史鐵梁.模具設(shè)計指導(dǎo).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2006 【3】孫京杰.沖壓模具設(shè)計與制造實訓(xùn)教程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 【4】康俊遠(yuǎn).沖壓成型技術(shù).北京:北京理工大學(xué)出版社.2008 【5】王立人.沖壓模設(shè)計指導(dǎo).北京:北京理工大學(xué)出版社.2009 【6】李奇涵.沖壓成形工藝與模具設(shè)計.北京：科學(xué)出版社，2007

第四篇：沖壓模具課程設(shè)計說明書(參考)

江蘇省自學(xué)考試

《沖壓工藝與模具設(shè)計》

課程設(shè)計計算書

設(shè)計題目 學(xué)生姓名 準(zhǔn)考證號 指導(dǎo)老師 成績評定

周 忠 旺

南京工程學(xué)院 二〇一三年 月

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

目 錄

前言

1.設(shè)計題目 …………………………………………………………………………………1 2.沖壓件工藝分析與計算 2.1 2.2 3.模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計與計算 3.1 3.2 4.模具主要零件設(shè)計 4.1 4.2 5.裝配總圖的設(shè)計與繪制

5.1 5.2 6.課程設(shè)計總結(jié) 7.主要參考資料 8.附件（圖紙）

（以上目錄供參考，可以自動生成目錄，最多到三級目錄）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

前 言

（另起一頁）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

拖拉機(jī)連接板落料模的設(shè)計

（小三號黑體，居中，空一行）

1.設(shè)計題目（黑體，四號）

1.1 xxx（二級標(biāo)題，黑體，小四號）

（正文內(nèi)容，宋體小四號，行間距1.5倍，以下同）

1.2

（另起一頁）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

2.沖壓件工藝性分析與計算

2.1分析沖壓件工藝性

2.2工藝計算及設(shè)計

2.2.1 排樣的選擇與條料寬度的計算 2.2.2 拉深工序尺寸計算（如果有此工序）2.2.3 其他工藝尺寸計算

2.3確定沖壓工藝方案 2.3.1 沖壓工序分析 2.3.2 工藝方案的擬定 2.3.3 工藝方案的比較 2.3.4 工藝方案的確定 2.4 工藝文件

（包含沖壓工藝卡和沖壓工序卡，需作為工藝文件提交檢查）

（另起一頁）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

3.模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計與計算

3.1模具結(jié)構(gòu)方案確定與分析

3.2沖壓力計算

（包含沖裁力、彎曲力、拉深力、壓邊力、卸料力、頂件力等）

3.3沖壓設(shè)備的選擇

3.4卸料機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算

3.5推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計（如有）

3.6壓邊裝置設(shè)計（如有）

3.7頂件機(jī)構(gòu)的設(shè)計（如有）

3.8 模架的選用（或設(shè)計）

（以上條目僅供參考，可以根據(jù)所設(shè)計模具進(jìn)行調(diào)整）

（另起一頁）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

5.設(shè)計并繪制裝配總圖

5.1模具裝配總圖的設(shè)計

5.2 模具結(jié)構(gòu)介紹

5.3模具主要零件名稱及材料

5.4模具工作原理

（另起一頁）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

6.課程設(shè)計總結(jié)

（另起一頁）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

7.主要參考資料

[1]賈俐俐.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2009年版 [2] [3]

（6-10個參考資料）

（另起一頁）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

8．附件

1）xxxx沖壓工藝卡； 2）xxxx沖壓工序卡； 3）xxxx模具的裝配圖； 4）xxxx零件圖 5）6）

南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計

排版說明：

1.頁面設(shè)置：統(tǒng)一用A4紙打印，頁面設(shè)置頁邊距上2.8cm，下2.5cm，左右各2.5cm，裝訂線位置選擇左側(cè)。正文頁腳注上頁碼，頁碼格式為阿拉伯?dāng)?shù)字，居右。

2.正文部分：標(biāo)題四號宋體加粗；正文內(nèi)容，小四號宋體，所有內(nèi)容字間距為標(biāo)準(zhǔn)字間距，1.5倍行距；

課程設(shè)計工作量要求;1.論文總頁碼不少于25頁（不含附件）； 2.裝配總圖1張（A0或A1圖紙一張）； 3.主要零件圖紙不少于4張（越多越好）；

4.工藝文件（沖壓工藝卡片和沖壓工序卡片）1套； 5.提供打印稿和電子稿；

第五篇：沖壓模具驗收標(biāo)準(zhǔn)

1.目的

對來自于外部的物料、內(nèi)部加工的部品以及總成后的模具按要求進(jìn)行檢驗，以確保投入使用的物料、部品和模具滿足預(yù)期的要求。2.范圍

適用于所有組成模具的部品及模具，包括采購的物料、委外和內(nèi)部加工的部品。3．定義

來料檢驗：外部購買的物料和委外加工部品的檢驗。

過程檢驗：內(nèi)部加工的模具零部件、半成品和成品檢驗。

最終檢驗：模具總成后的檢驗，包括模具外觀、可成形性、成形產(chǎn)品等的檢驗。4．職責(zé)

4．1工程部負(fù)責(zé)相關(guān)檢驗數(shù)據(jù)的提供。

4．2質(zhì)檢部負(fù)責(zé)對物料、部品以及模具實施來料檢驗、過程檢驗和最終檢驗。4．3倉庫對采購物資質(zhì)量負(fù)責(zé)，并配合質(zhì)檢部做好來料檢驗工作。

4．4生產(chǎn)部協(xié)助做好過程檢驗，并確保未經(jīng)檢驗或檢驗不合格的物資不投入使用。5．檢驗作業(yè)流程 5．1來料檢驗

5．1．1作業(yè)流程圖

5．1．2作業(yè)流程

5．1．2．1倉管員在接收到外來的物料時，對物料種類、供應(yīng)商、數(shù)量等信息進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)無誤后將物料存放在暫放區(qū)域，并以“待檢品”予以標(biāo)識同時通知品管。

5．1．2．2質(zhì)檢部接到報檢信息后對物料名稱、規(guī)格、供應(yīng)商、包裝、標(biāo)識等與相應(yīng)的采購文件進(jìn)行核對，無誤后進(jìn)行抽樣或全數(shù)檢查，并將檢驗結(jié)果填入《出/入庫檢驗記錄》。5．1．2．3檢驗合格的物料貼上“合格”標(biāo)簽，倉管人員辦理入庫手續(xù)。

5．1．2．4檢驗不合格的物料，質(zhì)檢部會同設(shè)計、鉗工、數(shù)控等相關(guān)人員進(jìn)行檢討，可接受的以“特別采用”進(jìn)行標(biāo)識，無法采用的貼上“不合格”標(biāo)簽并予以隔離。

5．1．2．5采購擔(dān)當(dāng)將不合格物料的信息反饋給供應(yīng)商，無法采用的物品予以退回同時填寫《質(zhì)量異常糾正措施單》。

5．1．2．6如特別采用的物料要修整的，修整后須檢驗合格方能投入使用。5．2過程檢驗

5．2．1作業(yè)流程圖

5．2．2作業(yè)流程

5．2．2．1各工序作業(yè)者完工后進(jìn)行自檢；若自檢不合格則重新返工，本工序無法返工的按不合格處理。5．2．2．2 質(zhì)檢部接到報檢信息后進(jìn)行抽樣或全數(shù)檢查，并將檢驗結(jié)果填入《出/入庫檢驗記錄》。5．2．2．3檢驗合格的部件以“合格”進(jìn)行標(biāo)識，移交下一道工序。

5．2．2．4檢驗不合格的部件，質(zhì)檢部會同設(shè)計、鉗工、數(shù)控等相關(guān)人員進(jìn)行檢討，可接受的以“特別采用”進(jìn)行標(biāo)識，無法采用的貼上“不合格”標(biāo)簽并予以隔離。

5．2．2．5對于不合格項質(zhì)檢部開《不合格項整改報告》，相關(guān)部門對問題點分析、糾正和預(yù)防，同時對預(yù)防措施進(jìn)行確認(rèn)。

5．2．2．6特別采用的部品對其它工序有影響的，責(zé)任者需及時通知相關(guān)方；要修整的部品，修整后須檢驗合格方能投入使用。

5．3最終檢驗

5．3．1作業(yè)流程圖

5．3．2作業(yè)流程

5．3．2．1模具零部件制造完成后，鉗工擔(dān)當(dāng)對各部件進(jìn)行組裝、復(fù)合，實配合格后再進(jìn)行總裝實配復(fù)模，并確認(rèn)各部件功能運(yùn)作正常，不符合要求的及時修正。

5．3．2．2總裝實配后質(zhì)檢部按《模具自檢表》相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行檢驗，成形依據(jù)設(shè)計提供的《試模聯(lián)絡(luò)單》，對模具進(jìn)行試作并提供試作報告。

5．3．2．3試模品出樣后，檢測科對產(chǎn)品進(jìn)行檢測；營業(yè)技術(shù)擔(dān)當(dāng)對檢測科提供的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行判定，對不符合圖紙要求或試作中的問題點以及顧客提出要求設(shè)計更改的內(nèi)容向生產(chǎn)部提出修正。5．3．2．4試作合格的模具移交客戶驗收。6．檢驗和試驗 6．1取樣

同一規(guī)格的物品按每批3~5PCS抽取樣本或由品管擔(dān)當(dāng)確定，小于3件的批次進(jìn)行全檢，有公差標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵尺寸在現(xiàn)有資源可以測量的情況下要全部測量。6．2檢驗要求

6．2．1品管人員抽取樣本后，先分別對外觀、尺寸進(jìn)行判定，再進(jìn)行破壞性檢驗。

6．2．2外觀檢查環(huán)境要求：采用常態(tài)照明（40W日光燈使光線充足），待測量物品測量面與檢驗人員肉眼距離25～35cm，觀察角度要求垂直于待測量物品被測面的±45o角，觀察時間為10±5秒。

6．2．2監(jiān)視和測量裝置要求：卡尺精度等級不低于0.02mm，千分尺精度等級不低于0.01mm，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)精度等級不低于0.01mm，其它或自制的檢具等裝置要滿足相關(guān)的工藝、檢驗文件或工程圖紙上的測量要求。

6．3檢驗內(nèi)容

6．3．1五金類（螺絲、加熱元件、彈簧等）性質(zhì) 檢驗項目 檢驗方法 檢 驗 要 求 缺陷類別

外觀 表面外觀 目

視 無色差、無混料、無氧化、無毛邊 一般

無機(jī)械損傷、無缺損、變形等不良 重要

功能 適 配 性 配合產(chǎn)品 配合應(yīng)滿足圖紙或規(guī)格說明書 重要

使用功能 測

試 按規(guī)定測量其機(jī)械、電氣要求項目

尺寸 尺寸測量 卡

尺 符合規(guī)格要求 重要

包裝 包裝狀況 目

視 包裝無破損，標(biāo)簽字跡清楚 一般 6．3．2模具部件類（含毛坯和成品）

性質(zhì) 檢驗項目 檢驗方法 檢 驗 要 求 缺陷類別

外觀 表面外觀 目

視 無機(jī)械損傷，無缺損及扭曲變形，無開裂 重要

無氧化現(xiàn)象，表面光潔，倒角均勻無銳邊，編號正確、清晰 一般

材質(zhì) 供方檢測 目

視 供方提供的質(zhì)保書（或物性表）滿足規(guī)格要求 重要

硬度 硬度計 硬度滿足規(guī)格要求（45C55C HRC<

25、P20PX5 HRC28~35、718HHDH2F 35~40、NAK2738 HRC40~

45、SKD61淬火HRC>45）重要

加工性 工藝驗證 使用部門試用確認(rèn) 重要

性質(zhì) 檢驗項目 檢驗方法 檢 驗 要 求 缺陷類別

尺寸 尺寸 卡

尺 滿足設(shè)計圖紙要求（孔、槽可用塞規(guī)、芯棒測量）重要

尺寸 千分尺/機(jī)床

3D值 三次元/機(jī)床 滿足造型數(shù)據(jù)要求

垂直度 三次元/機(jī)床 滿足設(shè)計圖紙要求

斜度 三次元/角度尺

適配性 實配 滑動部滑動順暢，產(chǎn)品面間隙≤0.03mm，其它間隙≤0.05mm 沖裁模具

外觀

1、模具零件不允許有裂紋，工作表面不允許有劃痕、機(jī)械損傷、銹蝕等表面缺陷

2、沖裁模之凸凹模刃口及側(cè)刃等必須鋒利，不允許有崩刃、缺刃和機(jī)械損壞

3、熱處理后的零件硬度應(yīng)均勻，不允許有軟點和脫碳區(qū)，并清除氧化物

4、模具正反面都應(yīng)有該模具的標(biāo)識，至少包括：產(chǎn)品名稱及圖號、模具名稱

試模

1、推料、卸料機(jī)構(gòu)必須靈活；且在模具開啟狀態(tài)下須突出凸凹模表面0.5-1MM

2、沖模所有活動部件的移動應(yīng)平穩(wěn)靈活，無滯止現(xiàn)象

3、沖孔、落料的漏料孔應(yīng)保證暢通

6．4缺陷等極

6．4．1重要：性能達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)，會導(dǎo)致模具不能成形或最終成形品達(dá)不到要求，以及客戶不能接受或存在重大投拆的。

6．4．2一般：不滿足規(guī)定的要求但不影響性能或與客戶溝通能接受的。6．5特別采用

屬下述情況，不滿足規(guī)定要求但不影響性能的，可特別采用。

a.部件尺寸超差，但實配后符合要求的可特采（產(chǎn)品面間隙不得大于0.03mm）。b.經(jīng)重新加工或修補(bǔ)后，能達(dá)到要求的可特采。c.有缺陷但與客戶溝通后能接受的可特采。6．6免檢

要求不高且工藝能完全保證的、現(xiàn)有資源不能檢測的項目經(jīng)主管人員同意后免于檢查。6．7緊急放行

生產(chǎn)急需來不及進(jìn)行檢驗，且本工序的不合格品不影響下道工序加工，才能緊急放行。7．相關(guān)記錄

《不合格報告書》

《模具電極檢驗記錄》

《模具自檢表》

《出入庫檢驗記錄表》

《模架檢驗記錄》

《質(zhì)量異常糾正措施單》

批 準(zhǔn)

審 核

編 制

日 期

日 期

日 期