【正文】 失 效 分 析 基 本 方 法 由 于 模 具 失 效 形 式 不 同 ， 因 此 失 效 分 析 的 方 法 和 過 程 也 有 所 區(qū) 別 。 變 形 失 效 在 大 負 荷 下 ， 模 具 易 產(chǎn) 生 變 形 失 效 ， 如 凹 模 出 現(xiàn) 型 腔 塌 陷 、 型 孔 擴 大 、 棱角 倒 塌 陷 以 及 凸 模 鐓 粗 、 縱 向 彎 曲 等 。 疲勞 裂 紋 萌 生 多 在 材 料 表 面 薄 弱 環(huán) 節(jié) ， 如 晶 界 、 縮 孔 、 碳 化 物 和 應(yīng) 力 集 中 部 位 等 。 模 具 工 作 零 件 的 斷 裂 有 多 種 形 式 ，按 斷 裂 性 質(zhì) 分 為 脆 性 斷 裂 和 塑 性 斷 裂 ； 按 斷 裂 機 理 分 為 一 次 性 斷 裂 和 疲 勞 斷 裂 ；按 斷 裂 原 因 分 為 過 載 斷 裂 和 裂 紋 擴 展 斷 裂 。 在 拉 伸 、 彎曲 模 具 及 冷 擠 壓 模 具 中 易 發(fā) 生 此 類 失 效 。 （ 2） 非 正 常 磨 損 。磨 損 失 效 可 分 為 正 常 磨 損 失 效 和 非 正 常 磨 損 失 效 兩 類 ： （ 1） 正 常 磨 損 。 沖 裁 模 主 要 失 效 形 式 磨 損 失 效磨 損 失 效 是 指 模 具 工 作 部 位 與 被 加 工 材 料 之 間 的 摩 擦 損 耗 ， 使 工 作 部 位（ 刃 口 、 型 腔 ） 形 狀 和 尺 寸 發(fā) 生 變 化 引 起 的 失 效 。設(shè)備主要參數(shù)為：設(shè)備名稱：100kN 的開式雙柱可傾壓力機 公稱壓力：100 kN南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）40 滑塊行程：45mm 最大閉合高度：180mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：35mm 工作臺孔徑：240mm370mm 模柄孔尺寸：Φ30mm55mm 墊板厚度：35mm圖 成品件南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）41圖 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模三維總裝圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）42圖 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模三維爆炸圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）43 第 五 章 材 料 失 效 分 析 失 效 分 析 的 概 念 模 具 的 壽 命 受 多 種 因 素 影 響 ， 而 最 后 導(dǎo) 致 模 具 壽 命 的 終 結(jié) 是 由 于 模 具 發(fā) 生了 失 效 的 現(xiàn) 象 。 t——材料厚度（mm）. K——系數(shù)，近似取 F 翻邊 = 60400= kN則 F 總 = F 推 + F 頂 + F 翻 + F 翻邊 =++6283N+= kN 設(shè)備選擇根據(jù) F 總 估算公稱壓力來選取壓力機，滿足 F 總 ＜ F 公 。則 d 凸 =（d+x△） δ 凸 =(70+) (415) = mmd 凹 =(d+x△+Zmin) +δ 凹 =+ mm (416)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）39 工序力計算 (1) 推件力計算： F 推 =n K 推 F 沖 (417)式中: n——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)，n=1；F 推 =nK 推 F 沖 =1 kN = kN （2）頂件力計算：F 頂 =K 頂 F 沖 = (418) = kN （3）翻孔力計算：F 翻 =π st(D d0) (419)?式中: s——材料的屈服強度，其值查表 8 可得, s=240MPa；? D——翻邊直徑（mm）。設(shè)備名稱：400kN 的開式雙柱可傾壓力機公稱壓力：400 kN滑塊行程：100mm最大閉合高度：300mm封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm工作臺孔徑：420mm630mm模柄孔尺寸：Φ50mm70mm墊板厚度：65mm 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）35圖 沖孔件南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）36圖 沖 中 間 孔 和 腰 型 孔 復(fù) 合 模 三 維 總 裝 圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）37圖 沖 中 間 孔 和 腰 型 孔 復(fù) 合 模 三 維 爆 炸 圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）38 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模模具設(shè)計 模具結(jié)構(gòu) 第三道工序采用復(fù)合模成形,結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示:圖 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模1—頂桿 2—六角螺釘 3—六角螺釘 4—下模座 5—固定板 6—卸料塊 7—凸凹模 8—凹模 9—頂桿 10—墊板 11—內(nèi)六角螺釘 12—彈簧 13—上模座 14—凸模 15—模柄 16—定位銷 17—圓柱銷 18—固定板 19—導(dǎo)套 20—導(dǎo)柱 刃口尺寸計算 根據(jù)表 查得，刃口雙面間隙 Zmin =, Zmax =. 以未注公差按IT12 級計算，查表 得，其極限偏差 △=。則 d 凸 =（d+x△） δ 凸 =(70+ ) (410)?南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）34 = mmd 凹 =(d+x△+Zmin) +δ 凹 =+ mm (411) 工序力計算(1) 沖中間孔力計算：F 沖 = Lτt (412)式中: F 沖 ——沖中間孔力(N)； L——工件內(nèi)輪廓周長（mm）, L=πD=8=.F 沖 ==320k N= kN(2) 推件力計算： F 推 =nK 推 F 沖 (413)式中:n——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)，n=1；F 推 =nK 推 F 沖 =1 kN= kN(3)頂件力計算：F 頂 =K 頂 F 沖 = = kN (414)則 F 總 =F 沖 +F 推 +F 頂 = kN + kN + kN = kN 設(shè)備選擇根據(jù) F 總 估算公稱壓力來選取壓力機，滿足 F 總 ＜ F 公 。 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)設(shè)備名稱：400kN 的開式雙柱可傾壓力機公稱壓力：400 kN滑塊行程：100mm最大閉合高度：300mm封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm工作臺孔徑：420mm630mm模柄孔尺寸：Φ50mm70mm墊板厚度：65mm圖 落 料 拉 深 復(fù) 合 模 三 維 總 裝 圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）32圖 落 料 拉 深 復(fù) 合 模 三 維 爆 炸 圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）33 沖中間孔和腰形孔復(fù)合模模具設(shè)計 模具結(jié)構(gòu) 第二道工序采用復(fù)合模成形,結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示:圖 沖中間孔腰形孔復(fù)合模1—頂桿 2—下模座 3—六角螺釘 4—凹模 5—凸模 6—凸模 7—固定板 8—內(nèi)六角螺釘 9—上模座 10—模柄 11—定位銷 12—圓柱銷 13—墊板 14—彈簧 15—頂桿 16—導(dǎo)套 17—導(dǎo)柱 18—圓柱銷 刃口尺寸計算 根據(jù)表 7 查得，沖裁刃口雙面間隙 Zmin=,Zmax=. 以未注公差按IT13 級計算，查表 4 得，其極限偏差 △=。表 黑色金屬的力學(xué)性能材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度τ/MPa抗拉強度b/MPa?伸長率δ10(﹪)屈服強度s/MPa?Q195 260320 320400 2833Q215 270340 340420 2631 220普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235未退火310380 380470 2125 240Q255 340420 420520 1923 260Q275 400500 500620 1519 28005 200 230 2805F 210300 260380 3208F 220310 280390 32 18008 260360 300450 32 20010F 220340 280420 30 19010 250370 300440 29 21020 320440 360510 25 25040 440560 520670 18 340優(yōu)質(zhì)碳素鋼45已退火440580 550700 16 360則 F 落 =320= kN （2）卸料力 F 卸 =K 落 F 落 (48)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）29式中: K 卸 因數(shù)，查表 得，K 卸 = 表 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) (單位為 mm)料厚 K 卸 K 推 K 頂≤ ＞ ＞ ＞ 鋼＞ 鋁、鋁合金 紫銅、黃銅 則 F 卸 =K 落 F 落 == kN （3）拉深力計算　 由于該零件為淺拉深，故可按有壓邊圈的圓筒形件近似計算． F 拉 =πKdt b （49）?式中: F 拉 －拉深力（Ｎ） ；　 d－拉深件直徑，d=60mm；　 t－材料厚度 ；　 b－材料的強度極限(MPa),可由表查得? K－修正因數(shù)，由表 查得修正因數(shù) K=表 修正系數(shù) KK2 和 λλ2拉深系數(shù)m1 K1 λ1 拉深系數(shù)m2 K2 λ2 則 F 拉 =πKdt b=60400kN? = kN南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）30則 F 總 =F 落 +F 卸 +F 拉 =++ kN= kN圖 落料拉深件 輔助零件設(shè)計 首先根據(jù)模具尺寸選擇模架類型，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，再根據(jù)凹模周界和閉合高度，在表 中選擇適合的模架。(2)拉深模：拉深件直徑為 60mm 的凸、凹模刃口尺寸按下列公式計算：D 凹 =(d+△+2c) +δ 凹 (43)D 凸 =（d+ △） δ 凸 (44)式中：c－拉深成形模的單邊間隙，c=1. t=。圖 凹模落料件直徑為 ，以未注公差按 IT13 級計算，查表 4 得，其極限偏差△=。 [K] （極限翻邊系數(shù)）=K=，即外緣也能一次安全翻出 h= 的高度。 圖 排樣圖 半成品尺寸計算 計算毛坯翻邊預(yù)制孔直徑 dd=D2() 式中：D—翻邊直徑（mm）,D=16mm+1=17mm ； H—翻邊高度（mm）,H=； r—豎邊緣的圓角半徑（mm） ，r=1mm ； t—料厚（mm）,t=1mm.則 d=17mm 2(1)mm=翻邊高度 h= 時，翻邊系數(shù) K=d/D=，查表 3，用圓柱形凸模，用沖孔模沖孔時，[K] （極限翻邊系數(shù)） =K=，即一次能安全翻出 h= 的高度。 則 η= （nF/Bh）100%= 74% 排樣工件的合理布置（即材料的經(jīng)濟利用）與零件的形狀有密切關(guān)系。查表 1 得，搭邊值 a=,a1=. 表 沖裁金屬材料的搭邊值 (單位為 mm)手工送料圓形 非圓形 往復(fù)送料自動送料材料厚度 ta a1 a a1 a a1 a a11 2 3 2 —— ——大于 12 2 2 3 2大于 23 2 3 4 大于 34 3 3 5 4 4 3大于 45 4 3 5 4 6 5 5 4大于 56 5 4 6 5 7 6 6 5大于 68 6 5 7 6 8 7 7 68 以上 7 6 8 7 9 8 8 7注：a——材料寬度方向上的搭邊值； a1——材料長度方向上的搭邊值；條料的寬度的計算：條料寬度 B= D0+2c=+2=c—側(cè)搭邊的最小值條料送進步距 h=+= 材料的經(jīng)濟利用 在沖壓零件的成本中，材料費用占 60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用是一個重要問題，而材料的經(jīng)濟利用又與排樣方式有關(guān)。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入凸、凹模間隙中，使 凸緣的相對直徑d凸/d凸緣直徑d凸 下 附圖25 150 2 100 3 150 3 200 5 250 300 6 5 4 3南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）20零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿切離毛坯周長的