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大型精密复杂级进模具技术综合研究

何云  
【摘要】: 模具是工业生产中重要的工艺装备,是国民经济各部门发展的重要基础之一。级进模是 一种复杂、精密的冲压模具,它具有高效率、高精度和高寿命等优越性,适用于各种冲压行业 的自动化生产。级进模涉及冲压成形理论、冲压工艺、模具设计与制造以及模具材料中的许多 关键技术。因此,从技术综合方面对级进模进行研究是十分有意义的。 本文根据国内级进模研究现状,针对级进模关键技术问题,对大型、精密、复杂级进模 开展了综合研究,选择空调翅片类级进模作为研究对象,以结合研制一套大型模具实例进行验证。 从冲压成形理论入手,探讨了金属在塑性状态下的力学行为和特征,包括塑性变形的力 学基础、板料冲压成形的力学特点及力学分析方法和冲压成形极限,从中找出板料冲压变形的基本规律。 对典型的级进模中包含的四种冲压工序拉深、冲裁、翻边和卷边弯曲变形特性进行了分 析,推导了各种冲压工序的应力应变关系式,并从模具结构角度对各工序变形影响因素进行了讨论。这些工作为级进模设计和计算提供了理论依据。 在进行上述冲压成形理论探讨和各种冲压工序变形特性分析基础上,提出了模具子模采 用分立式结构的设计思想,通过对模具详细设计和计算,建立了一种大型精密复杂级进模设计方法体系。设计部分有模具的总体设计(包括排样图设计、整体结构设计)、各子模结构设计和辅助机构送料传动设计;计算部分有模具精度计算,凸凹模主要结构参数计算和模具压力中心计算等。 由于模具子模采用分立式结构,这样对模具装配提出了一个新问题,即如何确定各子模 间的装配精度。作者提出了建立装配尺寸链、精度优化的数学模型,对模具装配精度进行优化 分配。同时,还对模具制造中关键工艺也进行了研究,解决了级进模中高精度零件的加工问题。 模具的另一个重要问题是模具的寿命问题,对此作者对模具进行了失效分析。级进模是 在高速冲压的工作环境下用于大批量制件生产的,它的寿命直接影响到产品成本和质量,为此 研究模具材料的抗磨损性十分重要。在对产生模具失效条件进行分析的同时并对模具磨损机理 进行了探讨,主要通过对两种模具材料 Cr12MoV(普通模具钢)和 CPM10V(粉末模具钢) 进行磨损试验,对其材料的显微组织对磨损的影响进行了研究;对国产钢结硬质合金的磨损特 性也进行了应用研究,为国产模具材料替代进口材料提供理论依据和实践基础。 上述工作的总体效果,在完成了一套大型精密复杂级进模具产品的研制过程,得以验证。 在经模具厂家一年多的使用证明,制件产品质量达到了规定的技术标准,模具总使用寿命在 6000万冲次以上。


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