1、沖壓模具設計論文一、簡述沖壓模具-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）的一種專門工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓-是在室溫下，利用安裝在壓力機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。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直截了當關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在專門大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。二、分類沖壓模具的形式專門多，沖模也依工作性質候具構造模具材料三方面來分類。一樣

2、可按以下幾個要緊特點分類：1 .按照工藝性質分類a.沖裁模沿封閉或放開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。b.彎曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。c.拉深模是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。d.成形模是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直截了當復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。2 .按照工序組合程度分類a.單工序模在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。b.復合模只有一個工位，在壓力

3、機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。c.級進模（也稱連續(xù)模）在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。3、依產(chǎn)品的加工方法分類依產(chǎn)品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。a.沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。b.彎曲模具：是將平坦的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產(chǎn)量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如一般彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模

4、、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。c.抽制模具：抽制模具是將平面毛胚制成有底無縫容器。d.成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，具形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。e.壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流淌變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。三、模具典型結構通常模具是由二類零件組成：第一類是工藝零件，這類零件直截了當參與工藝過程的完成并和坯料有直截了當接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；第二類是結構零件，這類零件不直截了當參與完成工藝過程，也不和坯料有直截了當接觸，只對模具完成工藝過程起保證作

5、用，或對模具功能起完善作用，包括有導向零件、緊固零件、標準件及其它零件等，如表1.1.3所示。應該指出，不是所有的沖模都必須具備上述六種零件，專門是單工序模，然而工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。四、模具先進制造工藝及設備模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)進展的基礎。隨著科學技術的進展，運算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正持續(xù)向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合，對事實上施改造，形成先進制造技術。模具先進制造技術的進展要緊體現(xiàn)在：1.高速銃削加工一般銃削加工采納低的進給速度和大的切削參數(shù)，而高速銃削加工則采納高的進給速度和小的切削參數(shù)，高速銃削加工有關于一般銃削加工具有如下特點：a.高效高速

6、銃削的主軸轉速一樣為15000r/min40000r/min,最高可達100000r/min。在切削鋼時，其切削速度約為400m/min,比傳統(tǒng)的銃削加工高510倍；在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法（傳統(tǒng)銃削、電火花成形加工等）相比其效率提升45倍。b.高精度高速銃削加工精度一樣為10wm,有的精度還要高。c.高的表面質量由于高速銃削時工件溫升小（約為3C）,故表面沒有變質層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1wm,減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。d.可加工高硬材料可銃削5054HRC的鋼材，銃削的最高硬度可達60HRC。鑒于高速加工具備上述優(yōu)點，因此高速加工在模具制造中正得到廣泛應用

7、，并逐步替代部分磨削加工和電加工。2 .電火花銃削加工電火花銃削加工（又稱為電火花創(chuàng)成加工）是電火花加工技術的重大進展，這是一種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術。像數(shù)控銃削加工一樣，電火花銃削加工采納高速旋轉的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工，無需制造復雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花創(chuàng)成加工機床的水平。3 .慢走絲線切割技術目前，數(shù)控慢走絲線切割技術進展水平已相當高，功能相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度。最大切割速度已達300

8、mm2/min,加工精度可達到士1.5m,加工表面粗糙度Ra0.10.2wm。直徑0.030.1mm細絲線切割技術的開發(fā)，可實現(xiàn)凹凸模的一次切割完成，并可進行0.04mm的窄梢及半徑0.02mm內(nèi)圓角的切割加工。錐度切割技術已能進行30以上錐度的周密加工。4 .磨削及拋光加工技術磨削及拋光加工由于精度高、表面質量好、表面粗糙度值低等特點，在周密模具加工中廣泛應用。目前，周密模具制造廣泛使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光機等先進設備和技術。5 .數(shù)控測量產(chǎn)品結構的復雜，必定導致模具零件形狀的復雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法習慣模具的生產(chǎn)。現(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標

9、數(shù)控測量機進行模具零件的幾何量的測量，模具加工過程的檢測手段也取得了專門大進展。三坐標數(shù)控測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振愛護能力、嚴密的除塵措施以及簡便的操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。模具先進制造技術的應用改變了傳統(tǒng)制模技術模具質量依靠于人為因素，不易操縱的狀況，使得模具質量依靠于物化因素，整體水平容易操縱，模具再現(xiàn)能力強。五、模具新材料及熱、表處理隨著產(chǎn)品質量的提升，對模具質量和壽命要求越來越高。而提升模具質量和壽命最有效的方法確實是開發(fā)和應用模具新材料及熱、表處理新工藝持續(xù)提升使用性能，不銹鋼板材沖壓模具材料改善加工性能。1 .沖壓模具材

10、料制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質合金、鋼結硬質合金、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、高碳高銘或中銘工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。a.碳素工具鋼在模具中應用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優(yōu)點為加工性能好，價格廉價。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低1。b.低合金工具鋼低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎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，提升了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有CrWM

11、n、9Mn2V、7CrSiMnMoV（代號CH-1）、6CrNiSiMnMoV（代號GD）等。c.高碳高銘工具鋼常用的高碳高銘工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2）,它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形專門小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴峻，必須進行反復鍛拔（軸向鍛、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不平均性，提升使用性能。d.高碳中銘工具鋼用于模具的高碳中銘工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等，它們的含銘量較低，共晶碳化物少，碳化物分布平均，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)固性。與碳化物偏析相對較嚴峻的高碳高

12、銘鋼相比，性能有所改善。e.高速鋼高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力專門高。模具中常用的有W18Cr4V（代號8-4-1）和含鴇量較少的W6Mo5Cr4V2（代號6-5-4-2,美國牌號為M2）以及為提升韌性開發(fā)的降碳降鈕高速鋼6W6Mo5Cr4V（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f.基體鋼在高速鋼的差不多成分上添加少量的其它元素，適當增減含碳量，以改善鋼的性能。如此的鋼種統(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，而且抗疲勞強度和韌性均優(yōu)于高速鋼，為高強韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有6Cr4W3

13、Mo2VNb（代號65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號012AL）等。g.硬質合金和鋼結硬質合金硬質合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質合金是鴇鉆類，對沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鉆量較低的硬質合金。對沖擊性大的模具，可選用含鉆量較高的硬質合金。鋼結硬質合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如銘、鋁、鴇、鈕等）做粘合劑，以碳化鈦或碳化鴇為硬質相，用粉末冶金方法燒結而成。鋼結硬質合金的基體是鋼，克服了硬質合金韌性較差、加工困難的缺點，能夠切削、焊接、鍛造和熱處理。鋼結硬質合金含有大量的碳化物，盡管硬度

14、和耐磨性低于硬質合金，但仍高于其它鋼種，經(jīng)淬火、回火后硬度可達6873HRC。h.新材料沖壓模具使用的材料屬于冷作模具鋼，是應用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。要緊性能要求為強度、韌性、耐磨性。目前冷作模具鋼的進展趨勢是在高合金鋼D2（相當于我國Cr12MoV）性能基礎上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提升鋼中碳化物分布平均度，突出提升模具的韌性。如美國銳合金鋼公司的8CrM02V2Si、日本大同專門鋼公司的DC53（Cr8Mo2SiV）等。另一種是以提升耐磨性為要緊目的，以習慣高速、自動化、大批量生產(chǎn)而開發(fā)的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13,等。2 .熱處理、表處理新

15、工藝為了提升模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，必須采納熱、表處理新技術，專門是表面處理新技術。除人們熟悉的鍍硬銘、氮化等表面硬化處理方法外，近年來模具表面性能強化技術進展專門快，實際應用成效專門好。其中，化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）以及鹽浴滲金屬（TD）的方法是幾種進展較快，應用最廣的表面涂覆硬化處理的新技術。它們對提升模具壽命和減少模具昂貴材料的消耗，有著十分重要的意義。六、沖壓模具材料的選用原則在沖壓模具中，使用了各種金屬材料和非金屬材料，要緊有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質合金、低熔點合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。制造模具的材料，要

16、求具有高硬度、高強度、高耐磨性、適當?shù)捻g性、高淬透性和熱處理不變形（或少變形）及淬火時不易開裂等性能。合理選取模具材料及實施正確的熱處理工藝是保證模具壽命的關鍵。對用途不同的模具，應按照其工作狀態(tài)、受力條件及被加工材料的性能、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)率等因素綜合考慮，并對上述要求的各項性能有所側重，然后作出對鋼種及熱處理工藝的相應選擇。1 .生產(chǎn)批量當沖壓件的生產(chǎn)批量專門大時，模具的工作零件凸模和凹模的材料應選取質量高、耐磨性好的模具鋼。關于模具的其它工藝結構部分和輔助結構部分的零件材料，也要相應地提升。在批量不大時，應適當放寬對材料性能的要求，以降低成本。2 .被沖壓材料的，性能、模具零件的使用條件當

17、被沖壓加工的材料較硬或變形抗力較大時，沖模的凸、凹模應選取耐磨性好、強度高的材料。拉深不銹鋼時，可采納鋁青銅凹模，因為它具有較好的抗粘著性。而導柱導套則要求耐磨和較好的韌性，故多采納低碳鋼表面滲碳淬火。又如，碳素工具鋼的要緊不足是淬透性差，在沖模零件斷面尺寸較大時，淬火后其中心硬度仍舊較低，然而，在行程次數(shù)專門大的壓床上工作時，由于它的耐沖擊性好反而成為優(yōu)固定板、卸料板類零件，不但要有足夠的強度，而且要求在工作過程中變形小。另外，還能夠采納冷處理和深冷處理、真空處理和表面強化的方法提升模具零件的性能。關于凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合機械性能較好的模

18、具鋼，同時應具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等。3 .材料性能應考慮材料的冷熱加工性能和工廠現(xiàn)有條件。4 .降低生產(chǎn)成本注意采納微變形模具鋼，以減少機加工費用。5 .開發(fā)專用模具鋼對專門要求的模具，應開發(fā)應用具有專門性能的模具鋼。6 .考慮我國模具的生產(chǎn)和使用情形選擇模具材料要按照模具零件的使用條件來決定，做到在滿足要緊條件的前提下，選用價格低廉的材料，降低成本。七、模具CAD/CAM技術運算機技術、機械設計與制造技術的迅速進展和有機結合，形成了運算機輔助設計與運算機輔助制造（CAD/CAM）這一新型技術。CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程，它以運算機軟

19、件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助運算機對產(chǎn)品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具CAD/CAM能明顯縮短模具設計及制造周期、降低生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品質量已成為人們的共識。隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設備的顯現(xiàn)，以三維造型為基礎、基于并行工程（CE）的卞II具CAD/CAM技術正成為進展方向，它能實現(xiàn)面向制造和裝配的設計，實現(xiàn)成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真，使設計、制造一體化。快速經(jīng)濟制模技術為了習慣工業(yè)生產(chǎn)中多品種、小批量生產(chǎn)的需要，加快模具的制造速度，降低模具生產(chǎn)成本，開發(fā)和應用快速經(jīng)濟制模技術越來越受到人們的重視。目前，快速經(jīng)濟制模

20、技術要緊有低熔點合金制模技術、鋅基合金制模技術、環(huán)氧樹脂制模技術、噴涂成形制模技術、疊層鋼板制模技術等。應用快速經(jīng)濟制模技術制造模具，能簡化模具制造工藝、縮短制造周期（比一般鋼模制造周期縮短70%90%）、降低模具生產(chǎn)成本（比一般鋼模制造成本降低60%80%）,在工業(yè)生產(chǎn)中取得了明顯的經(jīng)濟效益。對提升新產(chǎn)品的開發(fā)速度，促進生產(chǎn)的進展有著專門重要的作用。八、沖壓模具行業(yè)進展現(xiàn)狀及技術趨勢1、現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速進展，市場對模具的需求量持續(xù)增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速進展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了龐大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營

21、也得到了快速進展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步持續(xù)加快，市場競爭的日益加劇，人們差不多越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)進展的重要動力點。關于。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD,并連續(xù)開始使用UG、Pro/EngineerI-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了、C-Flow、DYNAFO

22、RM和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得專門大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。止匕外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。通過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了明顯進步；在提升模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了奉獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的

23、冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有許多的用戶。盡管中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的進展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，周密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、周密、復雜和長壽命模具依靠進口。2、以后沖壓模具制造技術進展趨勢模具技術的進展應該為習慣模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需進展如下幾項：(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的進展方向。隨著微機軟件的進展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已差不多成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范疇。運算機和網(wǎng)絡的進展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。(2)高速銃削加工國外近年來進展的高速銃削加工，大幅度提升了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銃削加工技術的進展，對汽車、家