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1、目 录摘要.Abstract.引言.1第一章 锌基合金冲裁模的冲裁机理.11.1单向裂纹扩展分离机理.11.2自动补偿磨损机理.21.3动态平衡间隙机理.2第二章 锌基合金冲裁模的设计.32.1模具设计原则.32.2凸模、凹模刃口尺寸的计算.42.3凹模洞口竖壁高度及凹模厚度的选择.52.4最小搭边值的确定.5第三章 锌基合金冲裁模的制模工艺.53.1浇注法制造锌基合金冲裁模.53.2挤切法制作锌基合金冲裁模.73.3工艺凸模法制作锌基合金冲裁模.73.4镶拼法制造锌基合金冲裁模.73.5锌基合金模具的修补工艺.8第四章 锌基合金冲裁模具的结构及应用.84.1无导向装置的简单落料模.84.2
2、有导向装置的锌基合金冲孔模.84.3 凹模刃口蒙钢皮的锌基合金冲裁模.8结束语.10致谢词.11参考文献.12引 言在锌基合金模具中，冲裁模，包含了落料模，冲孔模，切边模等 金属分离工序的模具占有绝大多数。这类模具制造简单，见成效最快，一般都是百分之百的成功率，所以它才能在市场中占有一席之地，被广大的应用者接受，并能很快的获得经济效益。由于落料工序的特点是为后道工序提供坯料，而对于一些形状复杂的成形、弯曲以及拉深件的展开毛坯尺寸又不是一次就能设计得十分准确，这需要多次试验来确定坯料形状和尺寸，而用钢制落料就未免风险性太大，经常造成模具报废，用手工下料也太费事，最理想的是用锌基合金模具，可以试了
3、不行再来一次，十分方便，又不浪费材料。锌基合金冲裁模具发展快，应用广。由于锌基合金材料具有较好的力学性能和一定的表面硬度，可用以直接作为冲裁模的工作刃口。锌基合金模具的结构，制模工艺，模具设计等与一般钢模有所差异，它主要是简化凹模设计制造为主要目的的一种快速经济模具，特别是在当前电加工机床普及的时代，用线切割机床加工好一个钢制凸模，以此为基础浇注成形锌基合金凹模，主要节省了凹模的加工量。在冲裁模的制造过程中，还可以用锌基合金材料制造加工固定板，卸料板，模具上下底板等。目前采用锌基合金冲裁模具可以冲裁出各种不同厚度的钢板、有色金属板料和非金属板料等。它们有45钢、10号、20号钢、08F、Q23
4、5（A3）、不锈钢板、16Mn弹簧钢板、紫铜板、铝板、胶木板及覆铜板、纤维板等。被冲制件材料的厚度最大达到8mm，材料为16Mn钢板。最薄的冲到0.06mm带钢。以被冲制件的周边长度计算，最大的冲裁到周边长7m，最小的件周边只有10mm。从模具寿命看，冲裁Q235钢制件厚度1mm，导柱模一次刃磨寿命约在一万次左右，一般锌基合金冲裁模都不用导柱，寿命约有3000次。锌基合金冲裁模具制造方法简单方便，生产周期短，模具加工不需要专用设备，制模费用也很低。以下就对锌基合金冲裁模制模工艺进行的研究。 第一章 锌基合金冲裁模的冲裁机理锌基合金冲裁模，是用钢的凸模为基础浇注合金凹模制成的模具，凸模硬，凹模软
5、，这种一软一硬的材料又如何来完成材料的分离工序，这就有一个机理问题，锌基合金冲裁模的冲裁机理不同于常规钢模的冲裁机理，因此在模具设计、制造工艺和模具安装、调模试模都有区别于普通钢制模具。1.1单向裂纹扩展分离机理 用工具钢等硬质材料作冲模的凸模和凹模，即普通钢模的分离理论通常称之为“双向裂纹扩展机理”。这个机理的出发点是，材料在冲裁模的钢制凸模和凹模之间变形时，板料的上表面和下表面与模具凸模和凹模之间变形时，板料的上表面和下表面与模具凸模和凹模刃口接触同时产生两向裂纹，在变形力不断增大的情况下，这两向裂纹不断向材料内部扩展，直至这两向裂纹相迎，导至材料分离。目前的普通冲裁钢模设计就是根据这个机
6、理进行的。为了保证上述的“两条裂纹”同时产生，又要确保他们在向材料内部扩展时，准确相迎。设计、制造的要求是：第一，必须将凸模和凹模的刃口制造的相当锋利，使材料碰到刃口就要形成裂纹，而不允许在表面出现塑性变形，为首先出现裂纹创造条件。第二，必须保证凸模和凹模之间具有均匀的合理间隙，为使两向的裂纹相迎创造充分条件；第三，必须对刃口进行热处理，一般通过淬火处理硬度在6062HRC以上，以维持模具有一定的寿命。用锌基合金软材料制作模具，显然不能满足上述的“双向裂纹”扩展条件，质软的锌基合金材料在冲裁过程中不可能维持锋利的刃口，而只能形成一个钝刃口，这样，一个锋利的工具钢刃口与一个钝的锌基合金钢刃口将导
7、致板材上，下刃口处出现裂纹的时间和裂纹扩展的速度都不一样，因此，锌基合金冲裁模的分离工序与全钢模的冲裁分离过程就不相同。因为锌基合金冲裁模只是在锋利的钢凸模的一向出现材料上的裂纹，称为“单向裂纹扩展机理”。指冲裁的板料不是在凸模和凹模刃口处同时产生裂纹，而是首先在硬质材料凸模刃口处产生单向裂纹，然后扩展到材料内部直至凹模刃口竖壁处，与板料由凹模产生的裂纹相迎合达到板料分离。在采用“一软一硬”的锌基合金冲裁模实现板料分离的过程中，控制裂纹的形成的先后和走向，是确保这种磨具寿命和冲裁件质量的关键。例如对落料工序，凸模刃口锋利，凹模用锌基合金材料制作，这样板料在凸模一方必然首先产生裂纹，裂纹能否单向
8、扩展就完全取决于凹模刃口的状态，凹模刃口有较小的圆角半径，是形成单向裂纹扩展的必要条件，圆角半径越大，板料产生裂纹扩展的速度就越迟缓，塑性剪切过程就越长。1.2 自动补偿磨损机理锌基合金冲裁模的主要工作零件，即钢制凸模与锌基合金凹模之间，通常都存在着相当大的硬度差，凸模如果用淬火的工具钢，其硬度为5862HRC，锌基合金凹模的硬度却只有120130HB。这样，在冲裁过程中凸模与凹模的端面和侧面都要承受材料的反作用力，以及由反作用力引起材料与工作零件之间的摩擦力，必然导致相互之间的磨损。由于锌基合金软，被冲件的硬度都比它高，必然使锌基合金凹模产生磨损，如果磨损不补偿，它的寿命就十分有限，一次刃口
9、寿命就很低。从实际使用的现象和试验可以发现，在锌基合金凹模刃口内冲裁所得到的制件的周边有刮下的锌合金材料，特别是试冲件十分明显。在锌基合金凹模刃口磨损补偿的试验中得到，在初始阶段锌基合金凹模口有锋利的直角刃口，冲裁开始，冲裁力通过工件表面的作用，由于磨损和塑性变形，此刃口很快就变钝，锋利的刃口变成了圆角，又由于坯料的挤压作用和磨损凸模与凹模之间很快就形成了间隙，过渡到第2阶段，称之为正常阶段，在这个阶段材料不断磨损有不断补充，维持一定的冲裁寿命，最后达到的是第3阶段，即刃口部分的材料无论是工件施以的挤压对侧壁的补偿，都不能满足凸模与凹模间隙值的增加，直到超过合理间隙值直至模具失效。间隙超差和圆
10、角压塌是冲裁模具失效的主要形式。所谓“自动补偿磨损机理”就是锌基合金材料的特点，利用冲裁过程中，冲裁力在工作零件端面产生的作用力，使其产生塑性变形，补偿软材料在工作中的磨损，使补偿与磨损达到相互平衡，维持模具在最佳受力状态下冲裁。自动补偿磨损也是合金的端面金属向刃口竖壁侧面流动，补偿刃口竖壁与板料相对运动所造成的磨损。这种补偿方法是在冲裁过程中自动实现的，显然比人工补偿方便得多。1.3 动态平衡间隙机理合理的间隙值是冲裁工序的重要工艺参数，对锌基合金冲裁模同样如此。钢制冲裁模是依靠制造工艺来保证最小的合理间隙的，而锌基合金模不需要人工制作间隙，而是依靠冲裁过程中逐渐自动形成的合理间隙，称这种由
11、冲裁过程中形成的间隙为“动态平衡间隙”。由于形成间隙的条件不同，根据不同的冲裁工序，相应有不同的制模工艺方法，根据动态平衡间隙机理，结合锌基合金材料的特点和生产实践的证实，不论采用哪种制模工艺方法，获得动态平衡间隙的必要条件必须是锌基合金冲模的实际起始间隙小于动态平衡间隙。这种间隙值因被冲材料的性质、厚度不同而异。例如用锌基合金模具冲薄料时获得看最佳间隙值，而又用同一副模具再冲裁比原来材料要厚的零件时它又可以获得新的最佳合理间隙。但是反过来，如果先冲了厚的材料形成了间隙后，就不能再冲比它薄的材料而要达到最佳合理间隙，这是因为它没有具备“起始间隙必须小于动态平衡间隙的原则”。从这个机理出发，制造
12、锌基合金模具时不需要用人工方法去配制冲裁间隙，这也是简化制模的关键所在。第二章 锌基合金冲裁模的设计由于锌基合金冲裁模具的冲裁机理与钢模有所不同，因此模具的设计方法，模具设计所选择的参数以及模具结构形式都与钢模有异。但是在许多设计原则上以钢模为准，相当一部分模具零件也是应用钢模的标准，特别是大量的模具附件也都是可以照用，这样可大大缩短设计周期。2.1 模具设计原则冷冲压中的基本工序是冲裁工序，冲裁工序又分为落料工序和冲孔工序。需要使用冲压件外形尺寸形状为落料，而需要使用冲压件内形尺寸为冲孔。由定义而知，在设计冲裁模时，对于落料工序必须是凹模刃口为基准尺寸；对于冲孔工序则必然是凸模刃口为基准尺寸。在锌基合金制模中一般都是以钢凸模为基准，无论是落料、冲孔都以钢制凸模为准，浇凹模是锌合金，这样就
