模具钢废料价格 模具毕业答辩.ppt
电机在现代工农业和日常生活中随处可见，这次毕业设计，导师带我们到电机厂进行了实地考察，电机厂里大部分电机零部件基本都是自家工厂生产的。 因此在电机厂，模具是必不可少的，有铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等，由于这些模具的加入，如图3.1所示，材料：硅钢片（硅钢片是含碳量极低的硅铁软磁合金，一般含硅0.5-4.5%。加硅可以提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁心损耗（铁损）和磁老化，冲压性能好。厚度：0.5mm，大转子花片外圆990mm、内圆630mm，定子冲片外圆610mm、内圆420mm，小转子花片外圆420mm转子轴孔90mm，槽数6槽，加工件几何形状复杂，定转子槽密，孔多，对定转子冲片尺寸精度的要求冲压加工的精度高，对模具制造精度的要求也高。冲压的技术难点在于定、转子冲片的同轴度以及如何保证模具制造的均匀间隙。电机定、转子冲片的工艺方案类型是在冲压工艺分析、技术经济分析的基础上，根据冲压件的特点确定的。冲压工艺方案可分为单工序冲压、复合冲压、级进冲压。单工序冲压是在压力机的一次行程中，在模具的单个工位上完成单道冲压工序；复合冲压是在压力机的一次行程中，在模具的同一工作位置上完成两道或两道以上的冲压工序；级进冲压是将冲压件的几道冲压工序按一定的顺序排列，在压力机的一次行程中，带料分别在冲模的不同工序位置上完成工件所需的工序。在完成所有所需的工序后，后续的每次行程均可获得完美的冲压件。 组合冲压工艺比单工序冲压具有更高的生产效率，且获得的零件具有更高的精度水平。
工件包括落料、冲孔两个基本工序。有三种工艺方案选择： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模具生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模具生产。 方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产单工序模具（电机厂模具现状） 国内电机行业一般采用“一落三”冲压工艺制造电机铁心冲片，即： （1）一次落料（冲出定子盘、转子盘、中心轴孔盘）； （2）冲出定子槽形； （3）冲出转子槽形。 此工序存在片料多次定位，造成同心度偏差，叠片后铁心外观不平整，而且铁心绕好预埋线压入机壳后，机壳挤压定子铁心外圆，造成片料移动损伤绕组，造成短路等缺陷，严重影响电机的装配质量。同时模具制造过程中间隙不易保证，造成冲片毛刺长，互换性差，模具寿命短。经过综合考虑分析，我们采用复合模具。此方案的优点是：①生产率比电机厂采用的单工序模具高，材料利用率也较高；②经过多方面比较、参考材料，模具质量相对较高，磨损较少；③与电机厂模具相比，我们不仅在结构上做了一定的改进，而且在安全性上也有所提高；④由于各方面的改进，经济性也有了明显的提高。（1）确定重叠值。 零件排列时零件与零件之间、零件与带材侧面之间所留存的工艺残留物称为搭接。
重叠量的作用是为了补偿定位误差和保持条料一定的刚性，以保证制件质量和便于送料。重叠量过大，会浪费材料；重叠量过小，冲孔时易翘曲或被拉开，不仅会增加冲孔件的毛刺，有时还会被拉进凸模与凹模的间隙中，损坏模具寿命或影响送料工作。 3 冲孔力 上模完成一次冲孔后，冲入凹模的工件或废料因弹性膨胀而被卡在凹模内，凹模表面上的材料因弹性收缩而被紧紧夹在凸模上。为了继续冲孔工作，必须把夹在凸模上的材料刮掉;必须把卡在凹模内的工件或废料向下推或向上顶出。刮下凸模的力叫卸荷力;把工件或废料从凹模向下推所需的力叫推力; 将工件从凹模向上顶出所需的力叫顶出力。影响卸料力、推料力和顶出力的因素很多，很难准确计算，实际生产中最常用的是经验公式进行计算： 卸料力和顶出力也是设计卸料装置和顶出装置中弹性元件的依据。根据排料图和模具结构图计算相关力。 2.1冲压力 上模完成一次冲压时，冲入凹模的工件或废料因弹性膨胀而被堵在凹模内，凹模表面上的材料因弹性收缩而被紧紧夹紧在凸模上。为了继续冲压工作，必须把夹紧在凸模上的材料刮掉；必须把堵在凹模内的工件或废料向下推或向上顶出。从凸模上刮掉的力叫卸料力；把工件或废料从凹模向下推所需的力叫推料力； 将工件从模具中向上顶出所需的力称为顶出力。
影响卸料力、推料力、顶出力的因素很多，很难准确计算。实际生产中，最常用的经验公式为：K——卸料力系数，其值为0.02～0.06(薄料取较大值，厚料取较小值)；K1——顶出力系数，其值为0.03～0.07(薄料取较大值，厚料取较小值)；K2——顶出力系数，其值为0.04～0.08(薄料取较大值，厚料取较小值)；n——凹模内卡住的制件或废料的数量，a为切边高度，b为材料厚度，mm。压力中心的确定与计算以排料图为依据，计算落料压力中心，保证“三点一线”。 （“三点在一线”是指模具压力中心、模柄中心和压力机滑块中心重合。模具压力中心是指冲压时所有冲压力的合力的作用点位置。为保证压力机和模具的正常工作，模具压力中心应与压力机滑块中心重合。对于带有模柄的冲压模具，压力中心应通过模柄的轴线，否则将在模具和压力机滑块上产生偏载，使滑块与导轨之间磨损过大，降低模具和压力机的使用寿命。模具压力中心可按照以下原则确定：1）对于形状对称的单个冲裁件，模具压力中心为冲裁件的几何中心。2）当工件形状相同、对称分布时，模具压力中心与零件对称中心重合。
3）形状复杂、有多道冲头的制件的压力中心可用解析计算法计算。1）分别计算凸模、凹模的刃口尺寸。这种方法就是凸模、凹模按图纸上标注的尺寸及公差加工而成。冲裁间隙由凸模、凹模刃口尺寸及公差来保证。凸模、凹模刃口尺寸及制造公差（凸模、凹模）应分别标注。其优点是可以互换，但受冲裁间隙限制，适用于冲压圆形或形状简单的制件。2）计算凸模、凹模配置的刃口尺寸。对于形状复杂或材料较薄的冲压件，必须采用配合加工，保证凸模、凹模间有一定的间隙值。这种方法就是先将其中一者（凸模或凹模）制成基准件，再将另一者按此基准件的实际尺寸配合，使两者间保持一定的间隙。2）工艺性能好根据不同的制造工艺方法，所选材料具有良好的工艺性能。 第一，可制造性。批量大时，便于制造这一点更为突出。3）供应能保证，所选材料应考虑到我国资源和实际供应情况，尽量少用进口材料，品种规格尽量少而集中，以方便采购管理。3）模具加工产品的因素 ①产品批量的大小：批量大时，选用优质材料、性能好的材料制作模具；批量小时，可选用性能差、寿命短、易于加工的材料制作模具。 ②产品质量：如果精度要求高，表面粗糙度值要求低，所选材料在成分和材质上必须保证模具具有良好的切削、抛光性能，模具制成后具有良好的尺寸形状稳定性或较高的精度和较低的表面粗糙度值。
6）模具的设计因素可根据具体情况考虑： ①不同的模具采用不同的结构材料，对于大型复杂的模具，可采用组合或镶嵌结构。在刀刃、表面部分或一些受强烈磨损、冲击或高温的部位采用贵重高性能材料，对于模具本体的其他部位，性能要求不高，可采用普通材料。 ②普通材料强化处理：选用普通低价材料，采用表面强化方法，对表面或局部部位进行离子渗、堆焊、气相沉积等涂层处理，获得高性能表面层。冷冲模采用的表面处理工艺有氮碳共渗、渗硼、TD法渗钒、渗铬、气相沉积TIN或TIC、化学镀镍磷合金和电火花熔覆硬质合金等。这种钢具有较高的强度和韧性，耐磨性优良。 回火过程中钢中弥散析出的特殊碳化物是ER5模具钢比Cr12系列钢具有更高的强韧性和耐磨性的重要原因。供货状态为退火。热加工规范：开始温度1150℃，结束温度≥900℃，热加工后缓慢冷却。5、ER5模具钢应用举例？1）适用于制作冲击力大、冲击速度高的精密冷冲压模、重负荷冷冲压模，及其它要求耐磨性高的冷作模具。？2）适用于制作精密冲裁模、冷镦模，用它制成的电机硅钢片冲裁模，在同类模具中使用寿命最长。？3）适用于大型精密冲压模。
冲硅钢片的冲模每次刃磨寿命为21万次，总使用寿命可达360万次，是冲硅钢片合金钢冲模中使用寿命最高的水平。?4）各种高强度、高韧性钢制成的模具。本文所述的冲孔工艺方案及相应的模具结构，是在理论分析和电机厂及相关生产厂家成功、失败经验的基础上确定的。产品设计相对固定，而工艺方法和模具设计灵活多样，如何在几种可行的方案中寻找最佳方案，是以稳定地冲出合格冲孔板料为前提的。冲压件一般都是大批量生产的，一次性及时、必要的模具开发投入，可以为产品生产提供有力的保障。这是冲压工艺与模具设计的特点，其技术经济效果体现在整个产品生产中。 本设计的创新点：（1）将电机铁心冲片传统的“一落三”冲压工艺改为复合冲压工艺，将原来的八道工序改为两道工序，大大提高了生产效率，降低了生产成本。（2）采用新型高性能ER5模具钢替代常用模具钢，显著提高模具寿命，为推广应用新材料提供借鉴。图4.3顶出器卸料力：推力：式中，—冲压力，N；4.导向方式的选择采用后侧导柱导套导向，可双向进给，操作方便，也便于在不拆卸模具凸凹模刃口的情况下对模具凸凹模刃口进行刃磨。
具体确定：模具导向机构在模具中的结构、尺寸和位置，并画在总装图上。 5、定位方式的选择 采用固定止动销。此定位零件结构简单，制造使用方便，安装在模具上。 具体确定：控制条料送料方向的导向销；控制条料送料距离的止动销及测压装置在模具中的结构、尺寸和位置，并画在总装图上。 四、新型模具材料的选择 1、模具材料选择的一般原则 模具材料的选择同其它零件的选择一样，必须遵守材料选择的一般原则，它要求所选材料应满足以下要求： 1）使用中足够的性能 根据工作条件、失效形式、寿命要求、可靠性等，提出材料的强度、硬度、塑性、韧性等性能要求。提出时应考虑尺寸效应和主要、关键性能指标，确保所选材料满足性能要求。 4）经济合理要求所选材料生产工艺简单、成品率高、成本低，在满足性能和寿命要求的条件下，应尽可能选用价格低廉的材料。2、模具材料选择的具体考虑在模具实际设计制造中，具体选材应综合分析，考虑以下几个因素。1）模具工作条件因素①承受载荷力：速度（冲击工况）力大，材料要求强度高；冲击大，要求韧性要好。②工作温度：由于冷作、塑性、热作模具的工作温度差别很大，对材料的耐热性能要求也有很大差异。
③腐蚀情况：腐蚀严重时，应考虑采用不锈钢材料。例如，加工容易产生腐蚀性气体的塑件时，可以采用不锈钢模具材料。 2）模具失效因素 根据模具的失效分析，找出失效原因，提出解决问题的主要性能指标，有针对性地选择材料。 ③产品材料：加工产品不管是金属材料还是非金属材料，不同的原材料的变形抗力、工作温度有很大差异，模具的工作条件也有很大差异，因此所选用的模具材料也有很大差异。 4）模具的结构因素 ①模具尺寸：大、中、小模具应采用不同的材料。一般大、中、小模具应采用不同的材料。一般大型模具（200mm）的材料费占模具总成本的50%，小型模具的材料费不超过总成本的5%～10%。 ②模具形状：对于形状简单、公差要求较松的模具，可选用耐磨性高、不易变形的材料；对于形状复杂的模具，应选用淬透性好的材料，并采用缓冷淬火剂，以免变形、开裂。同时，还应选用易于加工的模具材料。③模具不同部位的组成部分：模具不同部位的组成部分主要可分为工作零件和辅助零件。前者与加工材料直接接触，要求材料性能比后者高。例如凸、凹模的工作零件（型面或刀片）的硬度、耐磨性、耐热性要求较高；非工作零件可适当降低，但必须保证一定的韧性。
对于模具的辅助零件，包括紧固件、导向零件等，可根据其性能要求选择材料。 5）模具的制造工艺因素，应考虑制造时所采用的冷加工（切削、抛光、磨削）和热加工（锻造、铸造、焊接）的不同加工方法和工艺，选择适当的材料与之相适应。对于手工和机器制造模具的不同方法，材料的选择也要有所不同。手工模具成本高，应尽可能选择较好的材料。 3、市场上几种冷作模具钢见下表。 常见冷作模具钢材料牌号 基本特性 用途 高碳低合金工具钢淬硬性、耐磨性、淬火变形均优于碳素工具钢，使用寿命较长。主要缺陷是韧性差。 CrWMn钢淬硬性、淬硬性、韧性、耐磨性和热处理变形倾向均优于碳素工具钢。 主要用于制造变形较小、形状复杂的轻载冲孔模（板厚2mm），轻载拉深、弯曲、车削模等。该钢综合性能优良，塑性、韧性较好，但耐磨性较低。高合金工具钢经热处理后，具有较高的硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力仅次于高速钢，淬透性也较高，是发展起来的一种新型钢种。耐磨性和韧性较高，但锻造性稍差，易断裂，回火后也不易软化。广泛用于制造精密、耐磨模具，用于截面较大、形状复杂的重载冷作模具，如切边模、落料模、滚压模、拉丝模等。
模具寿命长于模具寿命。有资料显示，钢制落料模、螺纹滚压模的寿命是高速钢的5-6倍。高速钢具有高强度、高耐压、高耐磨、高回火稳定性和热硬度等特点，承载能力居各种传统冷作模具钢之首，主要用于重载冲头，用于承受冲击载荷较大的冷作模具，如冷挤压模、冷镦模等。基体钢65Nb此钢具有高速钢的强度、硬度、耐磨性，又有良好的韧性，使钢材的工艺性能大大提高，直径59mm以下的65Nb钢轧制产品不需要再锻造，适用于制造形状复杂的有色金属挤压模，有挤压应力的冷冲模、冷剪模和黑色金属挤压模，轴承、标准件行业的冷镦模等。 LD不含65Nb的基体钢比65Nb具有更高的淬透性、二次硬化能力和回火稳定性，淬火变形小，碳化物形态及分布良好，小尺寸（φ50mm）原材料不需要再锻造。与其他钢种相比，LD钢具有更优良的综合性能，因此用于制造冷挤压、冷镦、冲压、弯曲等冷作模具。如轴承滚子冷镦模、标准件冷冲头等，其寿命比高铬钢、高速钢提高几倍至几十倍。GD（针对基体钢的缺陷而开发的新钢种）基体钢虽然强韧性高、耐磨性好，但其含有的合金元素占总含量的10%，成本较高；淬火温度范围窄，一般不能采用箱式电阻炉加热淬火，限制了该类型钢在中小企业的推广使用。 GD钢就是为了解决原钢的上述缺陷而开发的新钢种。
是一种高强度、高韧性的低合金冷作模具钢，该钢的碳化物偏析较小且分布均匀。 主要力学性能（、屈服点明显优于和钢，耐磨性略低于、优于。CH-1（火焰淬火钢）主要用于火焰表面加热淬火，故称火焰淬火钢。%C0.65-0.75，采用多元素少量合金化原理，属低合金空淬微变形钢。性能接近GD钢，具有较高的强度和韧性。火焰加热空冷可获得58HRC以上的硬度，耐磨性优于T10A和钢。碳化物偏析小，变形抗力小，焊接性好，能满足模具的焊补要求。①常用于模芯、冲头、型腔板、镶件等，淬硬至46-52HRC。②用途