2.3冲压模具结构分析及模具零件失效分析-课件.

凸凹模的最小壁厚在工厂中一般有自己的经验数据或
设计时采用经验公式: C (1 .5~2 .0 )t (C 3 m)m
第八章 冲压模具结构及设计
（五）凸模长度计算 当采用固定卸料板和导料板时，其凸模长度按下式计算： Lh1h2h3h 当采用弹压卸料板时，其凸模长度按下式计算：
Lh1h2th
角选取与加工方法有关：放电加工 4'～20'，
（落料模 10' ,复合模 5' ）；机械加工经
钳工精修 15'～30'
机加工β =2。~3。；电火花加工β <1。；线切割加 工 β =1。~1.5。。
第八章 冲压模具结构及设计
5、锥形凹模 用于冲裁薄料和凹模厚度较薄的情况。
•
9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。
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10、没人能让我输，除非我不想赢！
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11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。
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12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。
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13、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。
•
14、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。
第一节 冲压模具及零件的分类
模具设计主要是确定模具的类型、结构和模具零件的 选用、设计与计算。
一、冲压模具的分类
（1）按工序性质划分 冲裁模、弯曲模、拉深模等。
（2） 按工序组合程度划分 单工序模、级进模、复合模。
第八章 冲压模具结构及设计
（3）按导向方式划分 无导向的开式模、有导向的导板模、导柱模等。
第八章 冲压模具结构及设计
本章目录
第一节 冲压模具及零件的分类 第二节 冲压模具主要零件设计 第三节 级进模结构设计要点 第四节 冲压模具设计要点 第五节 冲压设备的选择 第六节 复合模结构分析 第七节 级进模结构分析 第八节 冲压模具设计实例分析

内导套，与脱料板安装的内导柱共同起到精定位作用。 （普通尺寸冲模的外导套数量为4个，大尺寸模具数量则相应增加） 包裹套在内导柱，滚动摩擦可减小模具启闭的阻力。
材质： SLD，硬度HRC58~62。
加工顺序= 锯床 铣床 大水磨 真空热处理 线割（快） 精磨
生成坯料 铣孔和槽 表面粗平整 增加硬度
快走丝加工孔 确保平整
1
上模垫板，承受冲头或镶件在冲压过程受力回让，避免上模座发生凹陷变形。
2
上夹板，固定各冲头、镶件，保证零件作用位置和精度。
3
脱料垫板，固定卸料镶件、承受成型镶件在生产过程中所产生的集中应力。
4
脱料板，放置卸料镶件，当冲头冲剪完成后，借由卸料弹簧提供的力将冲头与冲压 5 材料分离。
下模板， 1.放置导料板+凹模镶件+内导套+浮料块，并保证位置的精确性；2.承受 冲剪时的旁侧力。
引导针，冲裁形成延边料的定位孔，料带行进靠引导针带动。数量越多则 精度越高。
材质： SLD，硬度HRC58~62 。
加工顺序= 锯床 铣床 大水磨 真空热处理深冷处理 粗磨
生成坯料 铣孔和槽 表面平整加工
增加硬度
表面粗平整
线割（慢） 精磨 慢走丝加工孔 确保平整
IVU
Ye --模板简介
下模板+下垫板
0.5mm
上垫板 上夹板
脱料背板 脱料板
浮料块 浮料后
折弯
浮料块
下模板
料带
X
浮料前 IVU
Ye --加工实例
典型模具零件加工及设备
16
冲模成型零件
说明： 1.零件加工方式多样，通常 依据实际条件选择最简单 经济的工序； 2. 价 格 排 序 ： PG> 慢 走 丝 ≧CNC>放电>精磨>车。 PG 120元/h 慢走丝 80元/h CNC 80元/h 放电 50元/h 精磨 40元/h 粗磨 30元/h 车床 20~30元/h

考虑材料的工艺性能和经济性
冷作模具 钢
高碳高合金钢
中碳合金钢
低碳合金钢
热作模具钢
高韧性热作模具钢
高耐热性热作模具钢
如3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1等，适用 于制造高速锤锻模、热冲裁模等，具 有高耐热性和高硬度。
塑料模具 钢
预硬型塑料模具钢
如3Cr2Mo、P20等，适用于制造大型塑料模具，预硬处理后可直接进行机械加 工，提高了生产效率。
02
模具材料及失效分析在工业生产中的应用
03
新型模具材料发展趋势展望
高性能模具材料的研究与应用
1
绿色环保模具材料的推广
2
智能化模具材料的发展
3
THANKS
感谢观看
模具在使用过程中，由于应力集中、 材料疲劳等原因导致裂纹产生，严重 时会导致模具断裂。
粘着
模具在高温、高压下与材料接触，容 易发生粘着现象，导致产品表面质量 下降、模具失效。
模具失效原因
01
材料原因
02
设计原因
03
制造原因
04
使用原因
模具失效预防措施
合理选材
提高制造精度
优化设计 规范使用
模具材料检测方法
模具材料及模具失效分析课件
• 模具材料概述 • 常见模具材料介绍
• 模具失效分析案例分享 • 总结与展望
模具材料分 类
01
02
冷作模具材料
热作模具材料
03 塑料模具材料
模具材料性能要求
良好的切削加工性能
。
高强度和韧性
高耐磨性 良好的抗热疲劳性能
模具材料选用原则
根据模具工作条件和失效形式选用
易切削型塑料模具钢

4.內脫板：
1)內脫板功能： 內脫板在複合模之功能是與下模板共同壓住材料進行沖剪 動作。如設定複合下料＋沖孔時，內脫板有導正沖頭之功能。 故模板需使用穩定性高之鋼材。 2)內脫板設計時常用鋼材： 內脫板一般可設定使用SKD11、SLD、DC53等材質作為 內脫板材質。 3)內脫板熱處理： 熱處理，硬度HRC58°~60°＋深(超)冷處理。
2.上墊板：
1)上墊板功能： 上墊板主要功能作為沖頭承靠板，以及等高套筒承靠面(無上墊板 時，則承靠在上夾板上)，也是內脫板彈簧壓縮行程緩衝保護空間，上 墊板直接承受沖頭在沖壓時力量，故一般設定硬度需在HRC50°以上 。運用在工程模時，可視模具沖壓設計需求，決定是否須加入上墊板 或熱處理等。 2)上墊板設計時常用鋼材： 上墊板需承受沖頭沖剪、成形力量，故一般需作熱處理以提升鋼材 硬度，一般可設定使用S 45C、S 50C、YK30、P3等材質作為上墊 板材料。 3)上墊板之調質處理： S 45C、S 50C 、P3調質處理，硬度HRC26°~28°。 4)上墊板之熱處理： YK30熱處理，硬度HRC53°~58°。
沖壓模具結構
主講人 :
課程內容 :
Ⅰ.介紹沖壓模具常見類型 Ⅱ .講解沖壓模具常用模具結構
Ⅲ .複合模模具結構與模板功能介紹
Ⅰ.沖壓模具常用類型:
一般沖壓製品無法由沖孔、折彎或成型模等 其中任一種沖壓模具在一次沖壓過程中完成成品 ， 必須由多套模具或多次工程來完成沖壓，才能 完成一完整沖壓製品。 故拿到沖壓製品圖時，需先檢視此製品大小 、形狀、特徵、製品公差等……，再評估需使用連 續模或單工程模沖壓製作，依據評估之模具種類， 排列製品之沖壓工程。
1.上模座：
1)上模座功能： 上模座主要功能作為上模各模板固定用，亦是整個上模模 板承靠受力面。上模座藉由壓板、壓板溝或模柄將上模固定在 沖床上床台。上模座亦是上模與上床台固定媒介。如閉模高度 較高時，可追加設計使用上托板與上墊塊增加模具高度。

BenQ Confidential (yyyy/mm/dd) 2005, BenQ Corporation
1. SPCC
SPCC是以酸洗后的热轧钢卷在常温下轧延至0.3~3.2mm后 经清洗、退火及调质等过程制成。
该材料依用途可分为以下几类：
a.一般品质：SPCC，适合加工程度较低的产品，如冲切和折弯。 b.冲压品质：SPCD，适合拉伸要求冲压及高度成型的零组件。 c.深冲品质：SPCE，拉伸性能强于SPCD，表面需要电镀，很少使 用。
BenQ Confidential (yyyy/mm/dd) 2005, BenQ Corporation
5. 连剪带折弯结构 作业说明： 先剪后折刀口高度为一个料厚，斜1.5度，目的是
减少冲头同切口之间的接触面，以便減少摩擦。 沖头切口底部直2mm,是为了保证刀口強度，防止
崩刃。沖头折弯边高度为1.5T，这样可保证先 剪断后折边。
1. 下料模结构
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2. 冲孔模结构
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3. 折弯模结构
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ａ．外观件：光面，绒面，耐指纹 ｂ．添加特殊的元素达到一些特殊的性能要求， 如添加Ag增加抗菌性能等等。
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5. 其它一些常用的材料 • 铝合金：AL5052 • 碳素工具钢: SK3，SK5，SK7 • SPTE马口铁

气蚀磨损和冲蚀磨损都称为侵蚀磨损。它们都可以看 成疲劳磨损的派生形式。因为就本质上来说，都是由于机 械力造成的表面疲劳破坏，但液体的化学和电化学作用加 速了它们的破坏速度。在注塑模具和压铸模具中易出现。
若材料具有较好的抗疲劳性和抗腐蚀性，又有较高的 强度和韧性，材料的抗气蚀磨损和冲蚀磨损性能就好。
工艺上，降低流体对模具表面的冲击速度，避免涡流， 消除产生气蚀的条件，可有效减少气蚀和冲蚀磨损。
模具失效形式及机理
三、粘着磨损 粘着磨损的定义：工件与模具表面相对运动时，由于
表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面 的材料转移到工件上或脱落的现象。
要特征是磨损产物多 为片状或小颗粒。
模具失效形式及机理
(一)粘着磨损的机理 模具与工件表面的实际接触面积只有名义上的 0.010.1%，只有少数微观凸起处接触，压力很大，引起塑性 变形，加上表面因摩擦而温度升高，局部金属软化或熔 化，使表层的氧化膜破裂，使新鲜材料暴露，造成工件 与模具材料纯金属接触，分子间互相吸引、渗透、粘着， 使这些突起处联接起来。随着相对运动的进行和接触部 分的温度急剧下降，突起处相当于进行了一次局部淬火， 使粘着部分材料强度增加，形成淬火裂纹，最后造成撕 裂和剥落。图3-5为粘着磨损过程。
模具失效形式及机理
五、气蚀磨损和冲蚀磨损
（二）冲蚀磨损 定义：液体或固体微粒高速落到模具表面，反复冲
击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹 坑的现象叫冲蚀磨损。
当小液滴速度特别高，高于100m/s 时，产生的冲击 应力会超过材料的屈服强度，造成局部材料断裂。
模具失效形式及机理
五、气蚀磨损和冲蚀磨损 （三）提高抗气蚀磨损和冲蚀磨损的措施
模具服役时一般都会出现氧化磨损。

• 冲压工艺 Process：
A、提高压料力，调整拉延筋； Add the pressure of binder, adjust the draw bead,
B、工艺补充增加吸皱造型； Add shape of the suction in addendum
C、检查拉延毛坯、局部材料流动情况的合理性，调整压料面 Check material enter speed, adjust the binder.
• 材料堆集起皱。进入凹模腔内材料过多变成的皱纹。 Material gathered. The material enter dies too more caused the wrinkle
• 失稳起皱 Instability A.板料厚度方向增厚失稳。 Thickness direction less sanction force, increasation. B.拉伸应力不均匀而产生的皱纹。（例如：门把手区域） Strain asymmetrical (For example: Door handle area)
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Cases anaylse
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一、冲压负角（1） Undercut(1)
A
A
min3°
[SECTION A-A]
缺陷：在冲压方向有负角，如采用侧整形工艺， 增加大量模具成本。
Risk: Undercut in press direction, Use CAM-
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回弹问题 Spring back
回弹 Spring back：零件在冲压成形后，材料由于弹性卸载，导致 局部或整体发生变形。 After form, uninstall the stress, parts deformed

断裂失效：
若模具硬度高、韧性低、缺口敏感性大、
安装精度低、晶粒粗大、网带状碳化物、
回火不足磨削烧伤、刀痕时，在模具型
腔尖角处、应力集中处等起裂。呈脆性断
裂特征，寿命短。
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型面堆塌：
模具型腔在高温金属坯作用下，表面发生 软化、变形，导致塌陷。模具硬度降到 30HRC。
热疲劳：
模具在工作中受到急冷、急热的作用而产 生的热应力，使型腔表面产生细微裂纹， 有的呈单条状的，有的则连成细网状，即 “龟裂”。表面氧化磨损和粘着磨损，会 诱发热疲劳开裂
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4.5 链轨节热切边模
材料：5CrNiMo钢+表面堆焊Co基耐 热合金
失效形式：氧化磨损、粘着磨损、 热疲劳
失效原因：？
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4.6 气门热镦成形模
材料： 6Mo5Cr4V2钢 失效形式：开裂 失效原因：？
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整理ppt
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基本要求
热作模具、冷作模具？ 工作条件？ 模具材料？ 失效形式？ 失效原因？
疲劳失效：
表面在工作应力、热应力的交变作用下，
在晶界、碳化物、夹杂物、应力集中处等
表面缺陷部位会萌生疲劳裂纹，进而扩展
产生疲劳断裂。 整理ppt
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磨损失效：
模具在冲击应力和摩擦应力作用下，摩擦 面互相咬合产生咬合磨损；在表面剥落的 碎屑作用下产生磨料磨损；在摩擦热作用 下产生高温氧化引起氧化磨损（热磨损）。
热处理：淬火+高温回火
整理ppt
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b)热挤压模钢与中小型压力机锻模用钢
有铬系、钨系和钼系热模具钢三类
铬系（高强韧性热作模具钢）：