【導(dǎo)讀】作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)。的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律。結(jié)果由本人承擔(dān)。

　　

【正文】 。 模座平面尺寸 上模座和下模座的設(shè)計(jì)方法和模板的設(shè)計(jì)方法相同，只是其放大值是在模板的基礎(chǔ)上進(jìn)行放大，設(shè)計(jì)中其寬度方向單邊放大值取 75，則模座的寬度為 200+2*75=350mm，模座的長度為 315+125+5+90+90=625mm（兩塊凹模板間隙為 5mm，長度方向單邊間隙各為 10mm,則上模座規(guī)格為 625x350x50，下模座規(guī)格為 625x350x65。 模具閉合高度 模具的閉合高度 =上模座高度 +下模座高度 +上墊板 +上固定板 +卸料板 +卸料板墊板+下固定板 +卸料板墊板 +安全距離，即 H=50+65+10+32+20+10+40+8+5=240m，模具的最大閉合高度是 280mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為 60mm，即最小閉合高度為 220mm。模具高度滿足 Hmax 5=H=Hmin +10，符合要求。 8 模具主要零部件設(shè)計(jì) 工作零件是模具中的關(guān)鍵零件，凸、凹模在模具中直接承擔(dān)沖壓工作。同時(shí)，由于級(jí)進(jìn)模是高速、連續(xù)沖壓加工，工作零件的磨損比一般沖壓模 具大得多，受力狀態(tài)也是不平穩(wěn)、不對稱的，模具損壞的可能性也較大。因此，在級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中，對凸、 18 凹模的材料、熱處理及制造精度要求較高，工作零件應(yīng)選用硬度高、耐磨、熱穩(wěn)定性好的材料。 凸模設(shè)計(jì) 凸模高度符合工藝要求，部分凸模結(jié)構(gòu)如圖 4所示。由于所有凸模尺寸較小， 所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 采用臺(tái)階式固定， 以便增加剛度， 與凸模固定板配合精度為 H7／ n6。圓形凸模可采用車、磨切削加工，異形凸模采用多次線切割加工成形。由于異形凸模的形狀復(fù)雜，故所有異形凸模材料均選用 DC53，熱處理硬度為 59～ 61 HRC。 DC53 是對11SKD 進(jìn)行改良的新型冷作模具鋼，它克服了 11SKD 高溫回火硬度和韌性不足的弱點(diǎn)。線切割加工后的殘余應(yīng)力較小，經(jīng)高溫回火減少了殘余應(yīng)力，用 DC53 制造的工具很少出現(xiàn)裂紋和開裂，線切割加工后的裂紋和變形得到抑制。 DC53 的切削性和研磨 性同樣優(yōu)于 11SKD ，使用 DC53 可提高模具壽命和 減少加工工序口。 局部沖切和沖孔凸模的長度 H=H1 +H2 +H3 + 1H? + 2H? =32+8+20+1+5=66mm 式中 H 沖孔凸模的高度； H1 固定板的厚度； H2 卸料板墊板厚度； H3 卸料板厚度； 1H? 沖裁中凸模進(jìn)入凹模的深度； 2H? 沖裁時(shí)固定板和卸料板墊板制件的最小安全距離。 第一次拉深凸模的長度 H=凹模板長度 + 入模深度 =40+7=47mm 第二次拉深凸模的長度 H=凹模板長度 +入模深度 =40+= 切邊凸模的長度 H=固定板長度 +安全距離 +卸料板長度 +入模深度 =21+5+16+1=43mm 凹模設(shè)計(jì) 凹模鑲塊的形狀可以根據(jù)強(qiáng)度及安裝要求來確定，但需要考慮以下方面：凹模鑲塊的邊緣和凹模刃口邊緣的距離不小于 3mm。鑲塊的外形各邊的交界處要設(shè)置 R角，通常取 R=2mm，以方便修磨和安裝，鑲塊四個(gè) R 角的大小至少有一個(gè)和其他三個(gè)不一樣，或有一處為倒角，以起到防止鑲塊裝反的作用，即設(shè)計(jì)為具有防錯(cuò)性。鑲塊的外形尺寸盡量設(shè)計(jì)為整數(shù)，有利于在加工中保證尺寸精度，在空間不允許的情況下，同時(shí)為了保證刃口的強(qiáng)度，可以在凹模刃口尺寸的基礎(chǔ)上放大單邊厚度值得到鑲件外形尺寸。為了減小模板尺寸，凹模鑲塊可適當(dāng)集成。鑲件與凹模板的固定形式采用螺釘固定的，具體可見凹模鑲件零件圖。本設(shè)計(jì)中的 凹模全部采用鑲拼結(jié)構(gòu)，由 1個(gè)凹模鑲塊、 4 19 個(gè)凹模鑲套等組成，淬火硬度為 60～ 62 HRC。分別固定在上、 下模的固定板上。固定板的材料為 Crl2MoV，凹模鑲套、凹模鑲塊材料選用 DC53。部分凹模結(jié)構(gòu)如圖 5所示。 定位零件的設(shè)計(jì) 導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì) 在級(jí)進(jìn)模的沖壓過程中，導(dǎo)正銷在其他定位機(jī)構(gòu)的配合下，先于凸模插入條料已沖制的導(dǎo)正孔中，對條料進(jìn)行精確定位，一般緊挨導(dǎo)正孔工位后就應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)正，導(dǎo)正銷有多種形式，本設(shè)計(jì)采用 B型導(dǎo)正銷的頭部由圓錐形的導(dǎo)入部分和圓柱形的導(dǎo)正部分組成，導(dǎo)正部分的直徑和高度尺寸及公差很重要，導(dǎo)正銷的基本尺寸可按下式計(jì)算： d=dp a== 式中 d 導(dǎo)正銷的基本尺寸； dp 沖孔凸模直徑； A導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值，查表得 ； 導(dǎo)正銷圓柱部分直徑按 h6h9級(jí)制造，具體尺寸規(guī)格見零件圖。 導(dǎo)料板導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì) 為使條料順利通過，導(dǎo)料板間距離應(yīng)等于條料最大寬度加上一個(gè)間隙值 。導(dǎo)料板厚度取決于擋料方式和板料厚度，導(dǎo)料板長度選用 315mm，寬度為 36mm，高度取 8mm，規(guī)格為 315x36x8JB/— 2021。 卸料零件的設(shè)計(jì) 工作原理：當(dāng)模具上行時(shí)，在卸料組件彈簧力的作用下，卸料板墊板和卸料板與上模的其他部分（凸模）有相對移動(dòng)，從而起到卸料作用，卸料螺釘控制分開量，沖頭位于卸料板內(nèi)受到保護(hù)，防止沖頭受到外力作用而損壞；當(dāng)模具下行開始工作室，卸料板首先與材料貼合，然后是材料與凹模板貼合，最后是卸料板和凹模板壓住材料，模具繼續(xù)下行時(shí)，受到力的作用彈簧開始?jí)嚎s，沖頭露出卸料板工作；模具完全閉合時(shí)，模具運(yùn)動(dòng)到下死點(diǎn)，工作零件完成沖 壓過程；當(dāng)模具返回時(shí)，固定板，沖頭墊板和上模座開始向上運(yùn)動(dòng)，材料還被緊緊地壓在凹模板上，知道當(dāng)沖頭完全退回來，彈簧處于最小壓縮狀態(tài)時(shí)，模具的上下部分才開始逐漸分離，一次沖壓結(jié)束。卸料螺釘是上模座與卸料板之間主要鏈接零件，要承擔(dān)卸料板和卸料板墊板的重力與彈簧少量的預(yù)壓縮力。 卸料螺釘?shù)倪x用 在設(shè)計(jì)中模具尺寸比較大，為了保證安全，提高沖壓生產(chǎn)可靠性和平衡性以及承受卸料彈簧的預(yù)緊力，在模具四周設(shè)置 6個(gè)卸料螺釘，在彈簧沒有預(yù)壓縮時(shí)，選用 M6 20 的圓柱頭卸料螺釘即可滿足設(shè)計(jì)要求，但是在實(shí)際制造中通常 選用稍大尺寸規(guī)格的螺釘，同時(shí)從長度方向考慮卸料螺釘選用 M8圓柱頭卸料螺釘，長度 L 選擇 65mm，為了保證卸料板工作平面的平行度，同一模具中各種卸料螺釘?shù)拈L度和旋入深度必須分別保持一致，高度段公差在 ，第二塊模板選用 2個(gè)卸料螺釘即可滿足要求。 卸料彈簧的選用 在選用時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選用合適的彈簧強(qiáng)度，彈簧長度根據(jù)卸料板壓縮量選擇，根據(jù)模板結(jié)構(gòu)及平面尺寸選用。通過計(jì)算得第一塊卸料板所受的的重力為 ，卸料板墊板 ，同理第二塊卸料板重力為 ，根據(jù)模板結(jié)構(gòu)及平面尺寸，設(shè)計(jì) 時(shí)初步確定為 9根卸料彈簧，則卸料力為 F=，每根彈簧分擔(dān)的卸料力為 712，根據(jù)預(yù)緊力和模具尺寸，選用矩形強(qiáng)力彈簧 ，彈簧剛度為。模具閉合高度 240mm，由此可計(jì)算出彈簧的最終壓縮量為 18mm,單根彈簧的實(shí)際產(chǎn)生的壓縮力大于單根彈簧理論上所需要的卸料力，符合設(shè)計(jì)要求。 導(dǎo)向和限位零件的設(shè)計(jì) 為保證導(dǎo)向的精度，設(shè)計(jì)外導(dǎo)柱起粗導(dǎo)向的作用，設(shè)計(jì)內(nèi)導(dǎo)柱起精確導(dǎo)向的作用 外導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 外導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)需要根據(jù)模 具的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)際設(shè)計(jì)中要考慮到布局的因素，設(shè)計(jì)外導(dǎo)柱時(shí)，根據(jù)模具的大小選用導(dǎo)柱的規(guī)格 為 35x210，導(dǎo)套規(guī)格為50x125。當(dāng)導(dǎo)柱直徑為 35 時(shí)，下模座板要比導(dǎo)柱周邊放大 35左右，在設(shè)計(jì)中，模座平面尺寸是 625x350mm，四個(gè)外導(dǎo)柱的配置尺寸為 625x270mm，對稱布置在模具的四個(gè)角上。 外導(dǎo)柱的高度要保證模具工作時(shí)外導(dǎo)柱進(jìn)入外導(dǎo)套 10mm 以上后，內(nèi)導(dǎo)柱才進(jìn)入內(nèi)導(dǎo)套，這樣才能起外導(dǎo)柱粗導(dǎo)向，內(nèi)導(dǎo)柱精導(dǎo)向的作用，另外還要考慮模具完全閉合后外導(dǎo)柱不能超出上模座。 內(nèi)導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 內(nèi)導(dǎo)柱的長度通常應(yīng)該保證在裝配后高出卸料板 ,為了保證模具導(dǎo)向的精度，以及模具整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和均勻性，設(shè)計(jì)時(shí)初步確定選用 6個(gè)內(nèi)導(dǎo)柱，直徑均為 20mm， 導(dǎo)柱與固定板之間的配合間隙采用 H6/n6，導(dǎo)柱與導(dǎo)卸料板之間的配合間隙為 。 限位柱的設(shè)計(jì) 在大中型沖壓模具中，為了防止模具損壞，保證所要求的入模深度，在模具的外圍應(yīng)設(shè)置限位裝置，一般限位裝置是在上下模座中安裝限位柱和限位墊塊，其總高度為模具在墩壓狀態(tài)下的高度加上工件的厚度，當(dāng)模具不工作時(shí)，為了保護(hù)模具的彈簧，在上下兩限位柱 之間放置墊鐵，把模具的上下兩部分分開，當(dāng)模具經(jīng)過刃磨后，限位 21 柱也應(yīng)磨去相等的刃磨高度方可使用，限位柱的數(shù)量是根據(jù)模具的大小來考慮，為了保證平衡，在上下模座均設(shè)置 4個(gè)限位柱，直徑為 30mm。 緊固螺釘和定位銷的設(shè)計(jì) 用內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定上模座，固定板，上墊板；用內(nèi)六角螺釘固定卸料板和卸料板墊板；用內(nèi)六角螺釘固定凹模板、下墊板、下模座。 模板模座之間的緊固 對于上模座，上墊板，固定板之間的緊固螺釘以及凹模板，下墊板，下模座之間的緊固螺釘，考慮到?jīng)_模在工作過程中沖擊振動(dòng)很 大，連接螺釘應(yīng)選用高強(qiáng)度螺釘，強(qiáng)度級(jí)別應(yīng)達(dá)到 或 。 螺釘數(shù)量及大小的確定 在設(shè)計(jì)中第一塊模板選用 6個(gè) M12的緊固螺釘即可滿足設(shè)計(jì)要求，第二塊模板選用 4個(gè) M10 的螺釘即可滿足要求，均勻分布在模板上，在發(fā)生干涉的地方適當(dāng)調(diào)整位置。 螺釘長度尺寸的設(shè)計(jì) 螺釘長度的確定要綜合考慮，既要滿足旋入深度，又要符合標(biāo)準(zhǔn)長度，根據(jù)上模座，上墊板和固定板的厚度，沖擊時(shí)振動(dòng)大，螺紋旋入深度按 ，因此選定緊固螺釘?shù)囊?guī)格為 M10x60GB/，旋入深度為 18mm； 凹模板，下墊板，下模座之間的緊固螺釘規(guī)格為 M10x55GB/，旋入深度為 17mm；卸料板和卸料板墊板之間緊固螺釘規(guī)格為 M6x12GB/。 定位銷數(shù)量及大小的確定 第一塊模板選用 2個(gè) 12的定位銷，第二塊模板選用 2 個(gè) 10 的定位銷。 定位銷長度尺寸的設(shè)計(jì) 由模具結(jié)構(gòu)可知，用定位銷對上模座，固定板，上墊板進(jìn)行精確定位，規(guī)格選用GB/ 標(biāo)準(zhǔn)中的 12x70；用定位銷 B對卸料板和卸料板墊板進(jìn)行 精確定位規(guī)格選用 12x24；用定位銷 C 對凹模板，下墊板，下模座進(jìn)行精確定位，規(guī)格選用 12x70，各螺釘、銷釘在模板上的分布見模板零件圖。 9 結(jié)論 批量生產(chǎn)試制表明，當(dāng)鍛件幾何形狀復(fù)雜，溫?cái)D溫度低于 850℃時(shí)，模具材料不易采用 3Cr2W8V 和 4Cr5MoSiV 熱作模具鋼；在批量較小時(shí)，可以使用高速鋼 w18Cr4V 制作模具；當(dāng)大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選用 65Cr4W3M02VNb(簡稱 65Nb)等基體鋼制作模具，基體鋼 65Nb 等綜合性能高于 W18Cr4V 高速鋼，更遠(yuǎn)高于一般的 3Cr2W8V 等熱作模具鋼。 22 潤滑在溫?cái)D成形過程中起到極為重要的作用，也是一項(xiàng)主要的工藝因素，對比試驗(yàn)表明，水基石墨能比油基石墨潤滑劑最低可提高微型電機(jī)外殼的排樣設(shè)計(jì)合理，模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。模具工作零件鑲塊材料全部采用了高硬度、高韌性、高耐磨，線切割加工性能優(yōu)越的 DC53 冷作模具鋼，有效地減少了加工工序，提高模具工作零件加工質(zhì)量。目前模具運(yùn)行情況良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，滿足了零件大批量、高效、優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)要求。模具使用壽命 25％左右。因此，溫?zé)釘D壓成形工藝應(yīng)優(yōu)選水基石墨潤滑劑進(jìn)行潤滑。在閉式擠壓工藝中，下料尺寸必需精確，嚴(yán)格控制坯料體 積，也是提高模具壽命和鍛件質(zhì)量的主要工藝手段，一般情況下，體積質(zhì)量公差應(yīng)控制在 1． 5％～ 2％范圍。潤滑在溫?cái)D塑性成形過程中起到至關(guān)重要的作用，不但能提高模具壽命，也能穩(wěn)定產(chǎn)品表面質(zhì)量。試制初期，使用的是自制油基石墨潤滑劑，汽缸油和石墨混合比為 3： 1。大批量試制時(shí)，進(jìn)行了水基石墨與油基石墨潤滑劑的對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，水基石墨潤滑劑對模具的冷卻效果比油基好，且具有模具型腔易于清理、表面質(zhì)量穩(wěn)定、工作場地?zé)o油污等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)溫?cái)D用水基石墨潤滑劑在國內(nèi)各生產(chǎn)廠家已形成了系列化產(chǎn)品，價(jià)格合理。 參考文獻(xiàn) [1] 劉 海秋，紀(jì)綱，曹志勇，等．齒輪坯高速鐓鍛 capp系統(tǒng)的開發(fā) [J]．精密成形工程， 2021， 2(6)：1— 5． [2] 林軍，李祖榮，陳強(qiáng)，等．具有非加工面的鋼質(zhì)鍛件精密成形工藝分析及設(shè)計(jì) [J]．精密成形工程， 2021， 4(5)： 16． [3] 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