平垫圈冲压复合模设计与分析外文翻译资料

平垫圈冲压复合模设计与分析

摘要：由于平垫圈零件形状简单和较低的精度要求，在机械工业中被广泛地应用，它用途广泛，并且适合批量生产。为了便于废物的排出，本文采用倒装芯片复合冲孔，消除了手工清除废物的需要,这不仅节省了时间，还节省了大量劳动力，提高了生产效率。根据冲模工艺原理和平垫圈结构，采用倒装垫圈结构进行冲孔和弹性卸料。设计的复合材料模具经生产实践验证。结构简单实用，冲压工艺稳定可靠。

关键词：冲压工艺；翻盖复合模；弹性体放电板。

简介

随着我国工业的持续发展，对模具提出了越来越高的要求。因此，对精密、大型、复杂、长寿命模具的开发需求将超过总的开发速度。精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5微米，现在已经达到2-3微米， 1微米的精密模具也将在不久的将来实现。多功能复合材料模具将进一步发展。新的多功能复合材料模具除了冲压成形零件外，还承担过压、攻丝、铆接、锁紧等装配任务。对钢材的性能要求越来越高。本文对低精度平垫圈进行了探讨，设计了一种更符合现代技术的解决方案，提高了产品的生产率和利用率。

冲压特征

冷冲压件的加工通常不再通过切削加工，或者只需要较大的切削操作。热冲压件的加工精度和外观要求比冷冲压件低，但它相较于铸锻件更好，加工量也更小一些。

各种冲压件的加工介绍

冲压是一种有效的生产方法。它适用于复合模具，尤其是多工位连续模具。它能在单板机上完成多种冲压工艺，并能完成退料、校平、落料、成形、飞边等工序，它的生产服从性高，其余条件良好，生产所需的资金少。通常，它每分钟能生产几百件零件。

根据生产过程，冲压按工艺大致分为分散工艺和成形工艺两大类。分散过程也被称为下料，其目的是允许零件从片材沿正表面展开，同时保证分散型材的质量要求，成形工艺的目的是使板材在不断裂的情况下塑性变形，并产生一个所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，每道工序都是一个工件上使用的多道工序的组合。冲压、弯曲、剪切、拉拔、胀形、旋切和矫正是几种重要的冲压工艺。

平面垫片工艺分析

平垫圈通常是各种形状的薄片，以减少摩擦、防止泄漏、隔离、防止松动或分散压力。平垫圈样式如图1所示。这种材料被用在许多材料和结构中，以实现各种类似的功能。

图1.平垫圈

1.模具结构的确定形式多采用五排或七排进模，打孔和毛坯材料。这非常有效和节省材料。如图2所示。

图2. 结构设计

例如:T=2mm材料:10钢批:30万/年

2. 工艺方案的确定产品形状简单对称。零件精度要求和生产批量要求均满足下料工艺要求。因此，冲孔和下料复合模具用于加工。

3.工艺设计布局图:根据工件之间的材料厚度a1=2mm，确定最小重叠值。

垫片复合模的相关计算

1. 计算冲压力:

(1)冲孔力F = KLttau;b = 1.3times;2times;3.14times;(20 4 4)times;2times;353 = 161385 (N) = 161.4 kn (F-推力,L -冲压周边长度,t-材料厚度、tau;b——剪切强度的材料(见表4 - 12),k)

(2)卸力:Fx = KxF = 161.4times;0.05 = 8 KN

(3)推力:英尺= nKtF = 161.4times;2times;0.055 = 17.7 KN(Kx, Kt,卸力,推力系数)参考表3-19

(4)按公称压力的确定:采用弹性出料装置和冲孔模具时， FZ=F Fx Ft=161.4 8 17.7=187.1KN

2. 冲压件计算

(1)初始压力机:为机械开式固定式压力机。

(2)计算凹、凸模边缘尺寸

模具及模具边缘尺寸:在实际的模具制造过程中，无论是下料还是冲孔，他们都习惯做带有尺寸和公差标记的冲孔(便于加工)，然后准备好模具边缘指定的间隙。这是一种常见的做法，尤其是在加工级进模和使用电火花线切割冲床和模具时。

级进模既有冲裁边，又有落料边，甚至可弯曲、拉深和各种成形型腔。根据单一的加工方法，如果冲裁边是参考，冲裁边是一个非参考。这将不可避免地导致绘图，一些边缘标记尺寸公差，而一些边缘没有标记尺寸公差。显然，这是不合理的。特别是在使用电线放电加工时，必须将所有的边缘都标记上尺寸和公差，否则就没有标记。由于级进模的刃口与刃口之间的位置和尺寸要求较高，需要标记多个位置和尺寸。因此，一般的做法是将冲裁模的尺寸转换成冲模，即只对每个冲模进行标记。冲头的尺寸和公差与模具的刃口相匹配，保证了双面的间隙，图纸上只标注了模具的刃口。

模具整体设计及零件设计

1. 模具类型的选择

模板材料:根据产品的形状很简单,精度不高,冲孔厚度小于3毫米(表3-5《模具设计指南》),要求耐磨性好,淬火变形,寿命长特点(《实际冲压技术手册》,表9-2),冲床和模具材料选择Cr12Mo4V,凸、凹模材料选择9 Mn2V,上、下模板材料通常使用Q235,剩下的非标准材料选用45钢。

1. 定位方法的选择

选择模板大小:

1. 选择模板厚度:根据经验,选择板的厚度上模具板是30毫米,较低的模具板是30毫米,8毫米板,穿孔板10毫米,卸料板10毫米,凹板是25毫米(死高度H = Kb = 0.28times;90 = 25.2毫米ge;15毫米,加上这个模具,所以需要H = 25毫米)。

（2）选择模板尺寸:模板宽度基本按《冲压工艺与模具设计》标准计算。根据经验法，上、下模板尺寸可选择为150mmtimes;150mmtimes;30mm。

（3）标准件的选择:辅助模具中使用的标准件包括模具、导柱、导套、螺丝、销、强力胶等。

（4）确定冲头的高度:冲头是在模具制造过程中对铁的表面产生的一种压花效果，或凹或凸。

冲模设计如下:

①穿孔:圆形穿孔,粗车床保持单边0.1磨,注意最后打中心孔,然后高频淬火,把每一步外圆磨床满足图纸公差,然后最终磨削中心孔的位置。

②模具:安装销孔的加工利用铸铁,然后概要文件是磨出来。淬火之前,利用漏洞,phi;15生铁孔,螺纹切削加工孔。螺丝拧紧后，要进行淬火以防止裂纹。淬火后硬度为HRC60 ~ 64。通过线切割，多余的材料可以节省下来使用。

③冲头:由于其圆柱形，它可以通过车削加工，然后它可以被加工和安装螺钉孔,phi;8,线切割螺纹孔。然后拧螺丝，完成，然后淬火。处理后，硬度HRC56 ~ 60，经淬火磨削后用外圆磨床精加工，最后模具孔用线切割。

总结

平垫圈冲模自投入生产以来，采用倒装片复合冲孔生产结构和弹性卸荷，大大简化了模具结构。分析了垫片的技术性能，对垫片成形方案进行了分析比较，设计了冲孔和落料复合模具，减少了工艺流程。然后，讨论了模具的工作过程和设计要点。通过实际生产验证，该套模具显著提高了生产效率。合理的模具结构保证了垫片的形状和尺寸精度。其结构简单实用，冲压工艺稳定可靠，应用广泛。

用Mo和B4C PVD涂层提高冲压模具寿命

关键词:冲压、摩擦、刀具寿命、镀锡板、Mo涂层、B4C涂层

摘要：知名品牌的饼干通常使用金属罐作为包装，以分销和销售其产品，试图通过包装的外观给客户留下深刻印象，避免在物流操作中打碎或损坏饼干。这些包装通常是在镀锡（2.8 g/m2）薄钢板（阿塞洛电解镀锡板）中制成的，这在室温冲压过程中会对模具和冲头工具部件造成严重的磨损问题。尽管包装的边缘几乎垂直于上表面，但它的变形是不可想象的，但这个顶部通常是有图案的，这也意味着板材在上下模具表面之间的流动。由于锡涂层的柔软性，它很容易粘附在模具上，在保持所需的锡盖最终形状时会产生过早磨损和其他一些问题。润滑是解决上述问题的简单方法，但应避免润滑操作，因为此类包装是用于食品目的的。

本研究首先确定了冲压工具主要表面的主要磨损机理，以包装中使用的镀锡钢板为特征，并测试了两种先进的PVD涂层（B4C和Mo），从而改善了这些工作条件下冲头和模具的磨损性能。研究了Tin材料从金属片向冲模和模具的转移，以及Tin材料对某些涂层的摩擦系数，同时也试图减少Tin对刀具表面的粘附。在中等载荷下进行了摩擦学试验，以确定哪种涂层在这些工作条件下表现出更好的磨损性能。对于所得结果，将对涂层结构进行一些改进，以调整沉积参数，以便进行工业试验。利用扫描电子显微镜（SEM）对磨损表面进行了研究，用能谱仪（EDS）分析了材料的迁移。

通过一些测试涂层获得的结果证实，可以最大限度地减少从覆盖钢板到模具和冲头的锡转移，确保这些零件的较长寿命，减少工具维护操作，提高冲压工艺的整体设备效率（OEE）。

简介:

虽然包装材料中使用聚合物的市场份额很大，但其他材料也用于包装，因为它们可以很容易地分离和重复利用，因此具有一些环境优势。药品和食品工业的包装要求符合最严格的标准，以避免污染和保护产品，避免消极的环境行动，这增加了产品在储存期间的保质期。在其他用于包装的材料中，如玻璃、纸或金属，后者通常提供食品的所有要求。

实际上，金属包装提供了这类产品所需的两个重要要求：（1）它们允许在储存和运输期间通过一个高效且密封的容器防止对食品的任何外部影响；（2）包括有关客户信息的所有必要数据。此外，金属包装可以有几种形状，即：软饮料或啤酒罐、食品罐、饼干桶和其他桶、奶油气雾容器、管、盖、盖和盖子（例如黄油容器）。包装的制造过程可能涉及不同的机械过程，通常从下料和冲压等过程开始，这些过程使包装具有密封性能。然而，冲压过程中使用的工具会永久性地受到不希望和不可预测的磨损现象的影响，这些磨损现象是由于金属板之间的摩擦而导致的，而金属板和工具之间的摩擦也会影响零件的成形性和表面质量。此外，包装行业以外的其他应用，如汽车行业正在使用越来越先进的高强度钢和双相钢，在回弹和刀具磨损方面带来了新的挑战。然而，包装工业中常用的金属薄板也存在一些问题，如：由于金属薄板表面存在较薄的锡层，锡层相对较软，容易从金属薄板转移到工具表面，从而导致金属薄板与工具表面的粘锡、应变硬化等。Pepelnjak等人发现其特点是深冲工艺简单，但涉及镀锡板性能、模具几何和工艺变量之间的复杂相互作用。镀锡板冲压过程中，镀锡板的屈服点延长，导致镀锡板表面缺陷的应变硬化，也被称为与Luuml;ders带现象有关的拉伸应变。这些研究提出了一个有限元分析镀锡环，以描述拉伸应变现象。结果允许优化几何部分，以便将承受拉伸应变的区域减少到技术上可达到的最小值。为了改善冲压工艺和刀具性能以尽量缩短非生产周期，还进行了其他几项研究，但尚未深入研究锡向刀具表面的转移。润滑通常用于减少摩擦问题和过早的刀具磨损，但与食品行业相关的包装客户对冲压过程中缺少润滑油的要求越来越高，尽管有符合食品行业规格的润滑油。在过去的十年中，改善冲头、模具和零件之间接触的最合适方法是在刀具表面使用薄涂层，以尽量减少摩擦和磨损。根据使用的金属板类型和工作条件，使用不同的接触情况和制造参数对几种涂层进行了测试。

分析

可以通过Labview软件提供的值观察到B4C摩擦学摩擦力有下降趋势，在试验期间出现分布峰值，它们可能代表氧化层解理现象，意味着瞬间摩擦减少。摩擦系数的整体下降与试验过程中形成的氧化物和碳层的存在有着密切的联系，从而促进了摩擦力的轻微下降。

关于摩擦力分析，钼在整个试验过程中表现出相对稳定的特性。在摩擦学试验中，钼氧化物不断产生和释放，导致涂层环和镀锡板之间更稳定的滑动行为，在试验过程中显示出可忽略的变化。然而，正如预期的那样，由于六方结构的钼氧化物的易形成性和普遍性，相对于B4C，观察到较低的钼涂层摩擦系数，这促进了氧化物层的更好释放，并伴随着快速氧化物的形成，并且保持了与释放率相当相似的形成率。

摩擦系数结果如表6所示，表明B4C略低于文献中通常获得的值（0.2–0.22），而Mo涂层略高于其他Mo涂层（即MoS2）通常获得的值，表明有可能改善Mo结构并降低摩擦系数与镀锡板接触时。在图11中可以观察到切向力随循环次数的变化。对于B4C涂层，在60个循环后，有一个稳定期和一个不稳定期。Mo涂层在达到90个循环之前表现出更稳定的性能，此时开始出现不稳定周期，但保持较低的切向力变化。因此，Mo涂层在时间上表现出更稳定的行为，并且具有较低的切向力变化，从而更适合于考虑镀锡板与涂层冲压工具表面之间的接触。因此，为了提高冲模和模具在大型马口铁坯料中冲压时的实际工作性能，有必要对这些薄膜的PVD沉积条件进行工业测试和新的开发。

结论

这项研究允许对两种不同的涂层进行测试，这两种涂层被认为适用于专门处理镀锡板的低深冲压工具。进行试验后，可得出以下结论：

1.由于最后一种情况下的液滴脱落，Mo涂层的形貌似乎比B4C表面更适合用于摩擦学目的。因此，如果考虑使用B4C或其他应用，应调整沉积参数，以产生更平滑的表面，避免骨料过早从表面脱离；

2.B4C涂层与Mo涂层的硬度相差很大，B4C约为Mo的4倍，由于B4C涂层的某些脆性行为，这一事实直接影响到B4C涂层的磨损性能。但是，钼的柔软性会导致过早磨损，需要经常对该涂层进行修复；

3.涂层和基材之间的附着力超出了预期，评估方法有两种：划痕试验和压痕试验。两种方法得出的

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