畢業(yè)設(shè)計(jì)--環(huán)形鉸鏈卡子模具設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p>　　環(huán)形鉸鏈卡子模具設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要： 本設(shè)計(jì)為環(huán)形鉸鏈卡子模具設(shè)計(jì)和鼓形滾子擠壓試驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，即該工件需要落料-沖孔復(fù)合模和彎曲模來完成。然后通過工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，確定排樣方式。計(jì)算沖裁力和壓力中心，初選壓力機(jī)，計(jì)算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設(shè)計(jì)、選用零部件，其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要對凸模、凹

2、模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設(shè)備、緊固件等進(jìn)行了設(shè)計(jì)或選取，對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行編制，對壓力機(jī)進(jìn)行校核，繪制模具總裝圖，及零件圖，最終完成模具設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：沖壓、模具、凸模、凹模、凸凹模。</p><p>　　The Cold Stamping Die Design of a Ring Hinge Bands</p>&l

3、t;p>　　Abstract: The design is about the cold stamping die design of a Ring hinge bands and the extrusion trial of drum products. According to the size, materials, mass production of the produc , the first part is to a

4、nalysis the process of the part . so the program of blanking process and die structure has been confirmed. As a results, blanking-punching composite mould and bending mould are used to produce the parts. Then based on th

5、e process design calculations, the stock layout design can be ensured</p><p>　　Key words：stamping, mould, punch, die, punch and die,.</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1

6、我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀</p><p>　　模具作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活用品的生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件；50%的精工零件有模具成形；家用電器行業(yè)的80%零件、機(jī)電行業(yè)的70%以上零件也都靠模具加工，因此，模具又被成為“百業(yè)之母”。模具生產(chǎn)的工藝水平及科技水平的高低，成為衡量一個國家科技及產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品

7、的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。</p><p>　　我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。沖壓模具以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產(chǎn)大部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法、手段上已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化

8、進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國外多工位級進(jìn)模和多功能模具相比，仍存在一定差距。</p><p>　　1.2模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><p>　　模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)

9、量好”、“價格低廉的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： </p><p>　　全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) </p><p>　　模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM

10、/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 </p><p><b>　　高速銑削加工</b></p><p>　　國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制

11、造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 </p><p>　　模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) </p><p>　　高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造

12、業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 </p><p><b>　　電火花銑削加工 </b></p><p>　　電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型

13、電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。 </p><p>　　提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 </p><p>　　我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。</p><p>　　優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) </p>&l

14、t;p>　　選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 </p><p>　　模具研磨拋光將自動化、智能化 </p><p>　　模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均

15、有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。 </p><p>　　模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 </p><p>　　這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。CNC雕刻機(jī)在國內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關(guān)

16、加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機(jī)主機(jī)生產(chǎn)廠一點(diǎn)也不敢松懈的真正原因所在。作為用戶當(dāng)然要選合適的設(shè)備，如果選型不當(dāng)，不但不能賺錢反而令陷入為機(jī)器打工的苦澀局面。那么什么樣的機(jī)床才是好機(jī)床？ </p><p>　　我們認(rèn)為好機(jī)床的定義是這樣的：能夠在短期內(nèi)收回投資的機(jī)床才是好機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準(zhǔn)，這樣花錢和掙錢的比例關(guān)系將直接影響您的生意

17、，所以仔細(xì)分析功能進(jìn)行選型是有效投資的必要條件。在國外很早就有雕銑機(jī)的名詞（CNC engraving and milling machine），嚴(yán)格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機(jī)還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機(jī)（HSCMACHINE）。 </p><p>　　還是讓我們首先搞清楚三個機(jī)型區(qū)別： </p><p>　　1）數(shù)控銑和加工中心 用于

18、完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備 </p><p>　　2）數(shù)控雕銑機(jī) 用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備 </p><p>　　3）高速切削機(jī)床 用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備。</p><p>　　第2章 沖壓成形工藝分析和工藝方案的確定</p><p>　　2.1 沖壓的基本工序分類及模具類型的選擇<

19、/p><p>　　沖壓工序基本分為以下兩大類：</p><p>　　第一類是材料受外力后應(yīng)力超過其強(qiáng)度極限，使材料發(fā)生剪裂或局部剪裂。諸如：板料的剪裂、剪截、沖孔、落料、切口、整修、裁切、沖口等多種作業(yè)形式，但均屬于分離工序；第二類是材料受到外力應(yīng)力超過其屈服極限，使材料經(jīng)過塑性變形后成一定的形狀。諸如：彎曲、縮口、卷邊、扭轉(zhuǎn)、拉伸、起伏成形、體積沖壓等變形方式，但均屬于變形工序。將上述兩個以

20、上的單工序連續(xù)沖壓與復(fù)合在一套模具上沖壓便構(gòu)成連續(xù)沖壓與復(fù)合沖壓工序。</p><p>　　上述各種沖壓變形工序所用的模具，雖然結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，但仍然可按其沖壓過程的動作特征、主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及完成的工藝作業(yè)類別，將其劃分成以下幾大類：</p><p>　　1）單工序沖模（亦稱單沖模）</p><p>　　這種沖模是在壓力機(jī)的一次行程中只完成一個沖壓工藝工序。一般均以其

21、完成的沖壓工藝工序的名稱來命名：如只進(jìn)行沖孔的稱之為沖孔模；只進(jìn)行一次彎曲的稱為彎曲模。</p><p>　　2）連續(xù)模（亦稱多工序連續(xù)模）</p><p>　　這種模具是在壓力機(jī)一次行程中，在模具的不同工位上，能同時完成兩個或兩個以上沖壓工序。根據(jù)連續(xù)完成的沖壓工序的工藝作業(yè)類別又將連續(xù)模分為：多工位連續(xù)沖裁模、多工位連續(xù)式復(fù)合模兩種。連續(xù)模只有沖裁工位的，即只進(jìn)行沖孔、切口、落料等屬于

22、沖裁作業(yè)的工位，稱為多工位連續(xù)沖裁模。如果連續(xù)模諸工位中，除了沖裁作業(yè)外，還有拉伸或彎曲、成形：包括翻邊、沖擠、壓印等屬于沖裁式復(fù)合模。</p><p><b>　　3）復(fù)合模</b></p><p>　　該類模具僅一個工位，在壓力機(jī)的一次行程中能完成兩個或兩個以上沖壓工步，根據(jù)這類模具完成的沖壓工步的類別，可將其分為：沖裁式復(fù)合模、綜合式復(fù)合模兩種。只完成沖裁作業(yè)的

23、復(fù)合模，最常見的是沖孔—落料復(fù)合模。如果連續(xù)模諸工位中,除了沖裁作業(yè)外，還有拉伸或彎曲、成形任意一個或一個以上變形工步的復(fù)合模，通稱其為綜合式復(fù)合模、多工位連續(xù)式復(fù)合模。</p><p>　　2.2 沖模設(shè)計(jì)與制造的程序</p><p>　　由于國內(nèi)目前正處在市場經(jīng)濟(jì)的管理體制與生產(chǎn)組織形式正在逐步改革和健全過程之中，故目前國內(nèi)對沖模設(shè)計(jì)與制造的程序，尚無固定的標(biāo)準(zhǔn)模式，但整個過程大致可以

24、分為如下七個階段：</p><p>　　1. 沖壓設(shè)計(jì)。提供沖件圖及技術(shù)要求；</p><p>　　2. 編制沖壓工藝文件。包括：沖壓工藝卡、沖壓工藝手則、工序質(zhì)量分析表、工序質(zhì)量控制圖等；</p><p>　　3. 沖模設(shè)計(jì)。符合工藝要求，結(jié)構(gòu)合理，制造容易的整套沖模圖紙；</p><p>　　4. 沖模制造。按沖模圖紙制造的沖模，其零部件

25、全部合格且沖出沖件符合沖件圖要求，沖模經(jīng)驗(yàn)合格證，方可交付使用；</p><p>　　5. 試模驗(yàn)證。新沖模須經(jīng)沖件設(shè)計(jì)，沖壓工藝編制人員、沖模設(shè)計(jì)者、使用單位、專職檢驗(yàn)員、安全員等有關(guān)人員共同參加，進(jìn)行試?？己伺c驗(yàn)證，合格后各方算驗(yàn)證通過。</p><p>　　6. 投產(chǎn)使用試模驗(yàn)證。新沖模交付使用必須有《沖模驗(yàn)證單》等隨行文本。并要在使用過程做投產(chǎn)、維修、出現(xiàn)與解決的問題等記錄工作。&

26、lt;/p><p>　　7. 維修保管。每次使用完成，必須將最后沖制的樣件栓在模具上，同上述填寫好的技術(shù)檔案及有關(guān)記錄一并送檢后入庫。需要修理至合格后方入庫保管備用。</p><p>　　2.3 零件的工藝性分析</p><p>　　零件圖，如圖2-1所示</p><p><b>　　產(chǎn)量：大批量</b></p>

27、<p><b>　　材料：Q235</b></p><p><b>　　材料厚度：2mm</b></p><p>　　材料分析：工件所用材料為Q235，其抗剪強(qiáng)度τ=310～380MPa，抗拉強(qiáng)度σb=380～470MPa，屈服強(qiáng)度σs=240MPa，伸長率δ10=21～25%，屈強(qiáng)比σs/σb=0.51～0.63，材料綜合性能良好

28、，適合沖壓工藝。</p><p>　　結(jié)構(gòu)分析：工件為U形彎曲件，展開形狀為帶孔的矩形板，結(jié)構(gòu)簡單，滿足沖壓工藝要求。</p><p><b>　　圖2.1 零件圖</b></p><p>　　2.4 工藝方案的確定</p><p>　　方案一：先落料，再沖孔，后彎曲。采用單工序模生產(chǎn)。</p><

29、p>　　方案二：先沖孔落料，再彎曲，采用復(fù)合模具和彎曲模具生產(chǎn)。</p><p>　　方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序三副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工批量生產(chǎn)的要求。</p><p>　　方案二，先采用復(fù)合模具落料－沖孔沖裁，能夠保證沖裁尺寸精度，適用范圍廣、效益高。再用彎曲模具彎曲，用定位板定位，保證沖裁件的尺寸精度。故采用方案二。</p><p>　　

30、第3章 主要工藝計(jì)算</p><p>　　3.1 毛坯尺寸計(jì)算</p><p>　　彎曲件毛坯展開長度的計(jì)算：</p><p>　　一般將 r＞0.5t的彎曲稱為有圓角半徑的彎曲,r≤0.5t的彎曲稱為無圓角半徑彎曲。根據(jù)工件圖2-1，r=0.5t=1mm，故零件是無圓角半徑彎曲。</p><p>　　無圓角半徑彎曲的毛坯尺寸計(jì)算是依據(jù)彎曲前

31、后材料體積不變原則確定的，并考慮彎曲時圓角變形區(qū)板厚變薄。計(jì)算公式如下：</p><p>　　L總=ΣL直邊+ΣL彎曲 =ΣL直邊+Knt</p><p>　　式中 n——表示彎角數(shù)：</p><p>　　K——系數(shù)，單彎角時，K=0.48～0.5；雙角彎曲時，K=0.45～0.8；多角彎曲時K=0.25；塑性良好的材料，K=0.125。</p>&l

32、t;p>　　各段直線部分長度計(jì)算：</p><p>　　L1＝21-3＝18mm ；</p><p>　　L2＝17-3×2＝11mm ；</p><p>　　L3＝10-3＝7mm</p><p>　　毛坯展開尺寸：K取0.6，n＝2，t＝2mm；</p><p>　　L＝L1＋L2＋L3＋Knt&l

33、t;/p><p>　　＝18＋11＋7＋0.6×2×2</p><p><b>　?。?8.4mm</b></p><p>　　3.2 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣設(shè)計(jì)包括選擇排樣方法、確定搭邊值、計(jì)算條料寬度和送料步距，計(jì)算材料利用率，畫排樣圖。</

34、p><p>　　1. 排樣方法的選擇</p><p>　　根據(jù)對所給零件的分析，采用直排有廢料排樣方式，這樣可以保證沖件質(zhì)量，提高模具壽命?？梢匝a(bǔ)償送料誤差，以保證沖出合格工件。</p><p><b>　　2.計(jì)算沖裁面積</b></p><p>　　沖裁面積A＝16×38.4－6×πＲ２＝572.01

35、mm2</p><p>　　工件間ａ＝1.8mm,側(cè)面ａ＝2mm</p><p>　　3.步距和條料寬度的計(jì)算</p><p>　　步距H＝16＋1.8＝17.8mm</p><p>　　條料寬度B＝38.4＋2×2＝42.4mm</p><p><b>　　4.材料利用率計(jì)算</b>&

36、lt;/p><p>　　一個步距的材料利用率:</p><p>　　η＝ (A/BH)×100%</p><p>　?。?572.01/17.8×42.4)×100%</p><p><b>　　＝75.8%</b></p><p>　　5.排樣圖如圖3-1</p&

37、gt;<p><b>　　圖3.1 排樣圖</b></p><p>　　3.3沖模的壓力中心的確定</p><p>　　模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。對于帶有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)通過模柄的軸心線，否則會使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大

38、的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。</p><p>　　沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：</p><p>　　(1) 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。</p><p>　　(2) 工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心與零件的對稱中心相重合。</p><p>　　(3

39、) 形狀復(fù)雜零件、多凸模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出。</p><p>　　解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該坐標(biāo)軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置，即為所求模具的壓力中心。</p><p><b>　　計(jì)算公式為:</b></p><p>　　X0 ＝（L1X1＋L2X2……LnXn）/（L1＋L2……Ln）

40、＝∑LiXi/∑Li </p><p>　　y0＝（L1y1＋L2y2……Lnyn）/（ L1＋L2……Ln）＝∑Liyi/∑Li </p><p>　　式中: L1、L2、Ln為個凸模輪廓長。 </p><p>　　圖3.2 壓力中心計(jì)算圖</p><p><b>　　根據(jù)零件圖：</b>

41、</p><p>　　X0 ＝0 （零件左右對稱）</p><p>　　y0＝（2×13.7×3π＋2×25.9×3π＋2×33.9×3π＋19.2×108.8）/（6×3π+108.8）</p><p><b>　?。?0.52mm</b></p>

42、<p>　　3.4.沖裁模尺寸及沖裁工藝力的計(jì)算</p><p>　　3.4.1沖裁凸凹模間隙的確定</p><p>　　沖裁模間隙是直接關(guān)系到?jīng)_裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數(shù)。沖裁模間隙數(shù)值，主要與材料的厚度、種類有關(guān)。但由于各種沖壓件對其斷面質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，以及生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實(shí)踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數(shù)值，而應(yīng)區(qū)別情況，分別對待，

43、在保證沖裁件斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，是模具壽命最高。</p><p>　　查落料、沖孔模刃口初始間隙表：</p><p>　　Zmax＝0.26mm ，Zmin＝0.22mm</p><p>　　3.4.2沖模的凸凹模刃口尺寸計(jì)算</p><p>　　凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算可以分為兩種：</p><p>　　一是凸

44、凹模分別加工，這種加工方法適用于圓形或簡單形狀的沖裁件。采用凸、凹模分別加工法，為了保證合理間隙，必須滿足系類條件：︱dP︱＋︱dd︱≤Zmax－Zmin 。</p><p>　　二是凸、凹模配合加工，對于形狀復(fù)雜或薄料的沖裁件的沖裁，一般采用配合加工。</p><p>　?。?）對于落料，長度基本尺寸38.4mm，凸、凹模制造公差：</p><p>　　dP＝0.

45、02mm ，dd＝0.03mm；</p><p>　　工件公差Δ＝0.62mm；磨損系數(shù)x＝0.5；</p><p>　　經(jīng)計(jì)算：︱dP︱＋︱dd︱＞Zmax－Zmin,采用配合加工。</p><p><b>　　Ad1＝＝</b></p><p><b>　　Ap1＝＝</b></p>

46、<p>　　寬度尺寸20mm，工件公差Δ＝0.43mm，</p><p><b>　　Ad2＝＝</b></p><p><b>　　Ap2＝=</b></p><p>　　（2）對于沖孔Φ3，采用凸凹模分別加工：</p><p>　　dP＝0.02mm ，dd＝0.02mm；工件公差

47、Δ＝0.25mm；</p><p>　　經(jīng)計(jì)算：︱dP︱＋︱dd︱≤ Zmax－Zmin，采用分別加工。</p><p><b>　　dp＝＝＝</b></p><p><b>　　dd＝=＝</b></p><p>　　3.4.3 沖裁工藝力的計(jì)算</p><p>　　沖裁

48、力是沖裁過程中凸模對材料的壓力。沖裁力是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。沖裁力的計(jì)算公式：</p><p><b>　　F＝KLtτ</b></p><p>　　式中 F——沖裁力（N）；</p><p>　　L——零件的剪切周長（mm）；</p><p>　　t——材料厚度（mm）；</p>

49、<p>　　τ——材料抗剪切強(qiáng)度（MPa）；</p><p>　　K——系數(shù)?？紤]到模具間隙值的波動及均勻性，刃口的磨損，材料力學(xué)性能及厚度的波動、潤滑情況den因素對沖裁力的值都有影響，一般取K＝1.3。</p><p>　　K＝1.3 ；t＝2mm ；τ ＝350MPa；</p><p>　　落料力F1＝KL1tτ＝1.3×108.8

50、5;2×350＝99×103N</p><p>　　沖孔力F2＝KL2tτ＝1.3×6×9.42×2×350＝51.4×103N</p><p>　　沖裁力F＝F1＋F2＝150.4×103N </p><p>　　卸料力F卸＝K卸F＝0.04×150.4×103N＝

51、6000N</p><p>　　推件力F推＝K推F＝0.055×150.4×103N＝8272N</p><p>　　表3.1 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)</p><p>　　3.4.4初選壓力機(jī)</p><p>　　總的沖壓力F總＝F＋ F卸F推</p><p>　　＝150.4×10

52、3＋6000＋8272</p><p><b>　?。?64.67KN</b></p><p>　　應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力為：25t 。</p><p>　　因此可選擇壓力機(jī)型號為 J23-25。</p><p>　　3.5 彎曲模工作部分尺寸及彎曲力計(jì)算</p><p>　　3.5.1 彎曲模工

53、作部分尺寸計(jì)算</p><p>　　1. 彎曲凸凹模的間隙確定：</p><p>　　彎曲U形件時，凸凹模間隙c的大小，對彎曲件質(zhì)量有直接影響，過大的間隙將引起彈復(fù)角的增加，過小時，引起工件材料厚度的變薄，降低了模具試用壽命，</p><p>　　凸凹模合理間隙值：c＝t＋Δ＋Kt</p><p>　　＝2＋0.3＋0.05×2&l

54、t;/p><p><b>　?。?.4mm</b></p><p>　　2. 凸、凹模寬度尺寸計(jì)算</p><p>　　工件彎曲寬度L＝17mm，Δ＝0.43mm；</p><p><b>　　b凹＝＝＝</b></p><p><b>　　b凸＝（ｂ凹＝=</b

55、></p><p>　　3. 凸、凹模的圓角半徑與彎曲凹模深度</p><p>　　凸模圓角半徑r凸＝r＝1mm ；</p><p>　　查沖《壓手冊表》3-20，r凹＝5mm；l＝12mm 。</p><p>　　3.5.2 彎曲力的計(jì)算</p><p>　　1. U形彎曲件自由彎曲力公式如：</p>

56、;<p>　　F自＝0.7Kbt2σb/（r+t）</p><p>　　式中F自——為沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力，（N）；</p><p>　　b——沖裁件寬度（mm）；</p><p>　　t——材料厚度（mm）；</p><p>　　r——沖裁件彎曲半徑（mm）；</p><p>　　σb——材料抗拉

57、強(qiáng)度（MPa）；</p><p>　　K——為安全系數(shù)。一般取系數(shù)K=1.3</p><p>　　U形彎曲件彎曲力計(jì)算：</p><p>　　F自＝0.7×1.3×16×（2）2×400/（1＋2）</p><p><b>　?。?765.33N</b></p>&l

58、t;p>　　2. U形彎曲件校正彎曲公式：</p><p><b>　　F校＝Aq</b></p><p>　　式中F校 ——為校正彎曲時的彎曲力，（N）；</p><p>　　A——為校正部分垂直投影面積，(mm)2；</p><p>　　q——為單位面積上的校正力，（MPa）；</p><p

59、><b>　　具體彎曲計(jì)算如下：</b></p><p>　　A ＝17×16＝272(mm)2</p><p>　　F校＝100MPa×272(mm)2＝27.2KN</p><p>　　3.頂件力F頂＝（0.3～0.8）F自≤6212.26N</p><p>　　第4章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)&l

60、t;/p><p><b>　　4.1 模具類型</b></p><p>　　根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用復(fù)合沖裁模，所以模具類型為落料-沖孔復(fù)合模、彎曲模。復(fù)合模的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是存在有雙重作用的結(jié)構(gòu)零件——凸凹模。凸凹模裝在上模模稱為正裝式復(fù)合模，凸凹模裝在下模稱為倒裝式復(fù)合模。采用倒裝式復(fù)合模省去了頂出裝置，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，因此采用倒裝式復(fù)合沖裁模。</p&g

61、t;<p><b>　　4.2 定位方式</b></p><p>　　模具沖壓所使用的原料是條料，卸料采用彈性卸料裝置，導(dǎo)料采用導(dǎo)料銷，送進(jìn)步距控制采用活動擋料銷。</p><p>　　4.3 卸料與出件方式</p><p>　　采用彈性卸料的方式卸料，彈性卸料裝置依靠彈簧的彈力來卸料，卸料力不大，但沖壓時可兼起壓料作用，可以保證

62、沖裁件表面的平面度。沖孔廢料直接從凸凹模孔中落下，制件由頂件塊從凹模中頂出。</p><p><b>　　4.4 模架的類型</b></p><p>　　中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架適宜于縱向送料，對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架適宜橫向送料，四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具；而精密模具還須采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。該模具采用后側(cè)式導(dǎo)柱的模架，用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，送料與操作的方便。</p>&

63、lt;p>　　第5章 模具零部件設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1落料-沖孔復(fù)合模具</p><p>　　5.1.1 沖孔凸模設(shè)計(jì)</p><p>　　沖孔部分的凸模刃口尺寸為圓形，為了便于凸模和固定板的加工，將沖孔凸模設(shè)計(jì)成臺階式。小端圓柱部分，是具有鋒利刃口的工作部分，采用臺肩式固定。凸模材料采用Cr12MoV，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 58～62，

64、如圖，5.1。</p><p>　　圖 5.1 沖孔凸模</p><p>　　5.1.2 凹模設(shè)計(jì)</p><p>　　凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法：凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)，通過螺釘、銷釘與固定板，上模座連接固定。</p><p>　　凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式：因沖件的批量較大，考慮凹模有磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取10mm

65、。</p><p>　　凹模材料和技術(shù)要求：凹模的材料選用Cr12MoV。工件部分淬硬至HRC60~64。外輪廓棱角要倒鈍。</p><p>　　圖5.2 落料凹模</p><p>　　5.1.3 凸凹模設(shè)計(jì)</p><p>　　凸凹模結(jié)構(gòu)如圖所示，采用固定板固定。</p><p>　　凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配

66、作,內(nèi)形刃口尺寸按凸模尺寸配做，保證最小間隙為Zmin=0.22mm。</p><p>　　凸凹模材料采用Cr12MoV，淬硬至HRC 58～62。</p><p><b>　　圖5.3 凸凹模</b></p><p>　　5.1.4 定位零件</p><p>　　定位零件的作用是使坯料或工件在模具上相對凸、凹模有正確

67、的位置。</p><p>　　選用活動擋料銷一個。擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進(jìn)的距離，活動擋料銷固定在位于下模的固定板上，材料45號鋼，硬度為43～48HRC</p><p>　　選用導(dǎo)料銷四個個。導(dǎo)料銷的作用是保證條料送料的準(zhǔn)確，在條料的兩側(cè)各兩個。</p><p>　　5.1.5 卸料及出件裝置</p><p>　　

68、卸料采用彈性卸料裝置，由，卸料板，卸料螺釘，彈性元件（這里是彈簧）組成。</p><p>　　出件裝置由打桿、推板、連接推桿、頂件塊組成。</p><p><b>　　5.1.6 模柄</b></p><p>　　模柄的作用是把上模固定在壓力機(jī)滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心，模柄的直徑與長度與壓力機(jī)滑塊一致，模柄的尺寸規(guī)格選用凸緣模柄

69、，用4個螺釘固定在上模座上。</p><p><b>　　5.1.7 模座</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)模座根據(jù)模架類型及凹模同界尺寸選用，</p><p>　　上模座：125mm ×80mm×25mm；</p><p>　　下模座：125mm ×80mm×30mm；</

70、p><p>　　模座材料采用灰口鑄鐵，它具有較好的吸震性，采用牌號為HT200。</p><p>　　5.1.8 導(dǎo)柱和導(dǎo)套</p><p>　　導(dǎo)柱選用A型導(dǎo)柱，A20h5×120　GB2861.1-81 。材料為20鋼，熱處理要求：滲碳深度為0.8～1.2，硬度HRC58～62。</p><p>　　導(dǎo)套選用A型導(dǎo)套，A20H6&#

71、215;65×23　GB2861.6-81 。材料為20鋼，熱處理要求：滲碳深度為0.8～1.2，硬度HRC58～62。</p><p><b>　　5.2 彎曲模</b></p><p><b>　　5.2.1 凸模</b></p><p>　　凸模結(jié)構(gòu)如圖5-4所示，采用固定板固定。凸模材料采用Cr12Mo

72、V，凸模工作端淬硬至HRC 58～62。</p><p>　　圖 5.4 彎曲凸模</p><p><b>　　5.2.2 凹模</b></p><p>　　凹模是由兩部分組成，結(jié)構(gòu)如圖5-5，用螺釘固定于下模座內(nèi)。凹模材料采用Cr12MoV，淬硬至HRC60～64。</p><p>　　圖5.5 彎曲凹模</

73、p><p>　　5.2.3 定位零件</p><p>　　該彎曲模中的定位零件即定位板，其厚度與工件厚度相同，為2mm，有螺釘固定與凹模和細(xì)末座之上，材料為45鋼，熱處理后硬度HRC43～48。</p><p><b>　　5.2.4 模柄</b></p><p>　　模柄材料為A3，采用壓入式A30×78 GB

74、2862.1-81。</p><p>　　5.2.5導(dǎo)柱和導(dǎo)套</p><p>　　導(dǎo)柱選用A型導(dǎo)柱，A16h5×90　GB2861.1-81 。材料為20鋼，熱處理要求：滲碳深度為0.8～1.2，硬度HRC58～62。</p><p>　　導(dǎo)套選用A型導(dǎo)套，A16H6×60×23　GB2861.6-81 。材料為20鋼，熱處理要求：滲

75、碳深度為0.8～1.2，硬度HRC58～62。</p><p>　　第6章 壓力機(jī)的校核</p><p>　　表6.1 開式壓力機(jī)J23-25的技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　6.1 公稱壓力</b></p><p>　　根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號為J23-25,它的壓力為25t>16.467t,所以壓

76、力得以校核。</p><p>　　6.2 滑塊行程 </p><p>　　滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=2mm,卸料板的厚度h=10mm,及凸模沖入凹模的最大深度2mm,即S1=2+10+2=14mm<S=65mm,所以得以校核。</p><p>　　6.3 工作臺面的尺寸 </p>&

77、lt;p>　　根據(jù)下模座L×B＝125mm×80mm，而壓力機(jī)的工作臺面L×B＝560mm×360mm，故符合要求。</p><p>　　6.4 滑塊模柄孔尺寸 </p><p>　　滑塊上模柄孔的直徑為50mm,模柄孔深度為70mm,而所選的模柄夾持部分直徑為30mm,長度為48mm,故符合要求。</p><p>&

78、lt;b>　　6.5 閉合高度</b></p><p><b>　　由壓力機(jī)型號知：</b></p><p>　　最大裝模高度Hmax＝250mm，閉合高度調(diào)節(jié)量ΔH＝70mm，工作臺板厚t＝70mm ；</p><p>　　Hmin＝Hmax－ΔH＝250-70＝180mm </p><p>　　

79、由公式: ( Hmax–ΔH)-5≥H≥( Hmin–ΔH)+10,</p><p>　　得：（250-70）-5≥H≥（180-70）+10</p><p>　　即 185≥144≥120，所以壓力機(jī)合適。</p><p>　　第7章 模具主要零件加工工藝</p><p>　　7.1 沖裁凸、凹模的技術(shù)要求</p><

80、;p>　　尺寸精度：達(dá)到圖樣的設(shè)計(jì)要求，凸、凹模間隙合理、均勻。</p><p>　　表面形狀：凸、凹模側(cè)壁要求平行或稍有斜度，大端應(yīng)位于工作部分，決不允許有反斜度。</p><p>　　位置精度：（1）圓形凸模的工作部分對固定部分的同軸度誤差小于工作部分公差的一半。凸模斷面應(yīng)與中心線垂直；（2）對于連續(xù)模，凹?？着c固定板凸模安裝孔、卸料板孔位應(yīng)一致，各步步距應(yīng)等于側(cè)刃的長度；（3）

81、對于復(fù)合模，凸凹模的外輪廓和其內(nèi)孔的相應(yīng)位置應(yīng)符合圖樣中規(guī)定的要求。</p><p>　　表面粗糙度：刃口部分的表面粗糙度Ra為0.4μm ，固定部分的表面粗糙度Ra為0.8μm，其余為6.3μm，刃口要求鋒利。</p><p>　　硬度：凹模工作部分硬度為60～64HRC，凸模工作部分硬度58～62HRC，從工作部分到固定部分硬度逐漸降低，但不小于38～40HRC。</p>

82、<p><b>　　7.2 凸模加工</b></p><p>　　沖孔凸模，毛坯經(jīng)車削加工后，留適當(dāng)磨削余量，經(jīng)熱處理后，磨外圓達(dá)到技術(shù)要求。</p><p>　　彎曲凸模的加成形磨加工：</p><p>　?。?）準(zhǔn)備毛坯：用圓鋼鍛成六面體，并退火處理；</p><p>　?。?）刨削六個平面；</p

83、><p>　　（3）磨上下兩個平面及基準(zhǔn)面；</p><p>　?。?）鉗工劃線，鉆孔、攻螺紋；</p><p>　　（5）用銑床加工外形，留磨削余量；</p><p>　?。?）熱處理，將凸模淬火、回火熱處理，并檢查便面硬度，硬度要求達(dá)到58～62HRC；</p><p>　?。?）磨削上、下兩平面；</p>

84、<p>　?。?）成形磨削，磨削凸模外形；</p><p>　?。?）精修，凸模外形和凹模配間隙。</p><p><b>　　7.3 凹模加工</b></p><p>　　落料凹模電火花加工：</p><p>　?。?）準(zhǔn)備毛坯：用圓鋼鍛成方形毛坯，并退火；</p><p>　?。?/p>

85、2）刨削六個平面；</p><p>　?。?）平磨：磨上、下兩平面；</p><p>　　（4）鉗工劃線。劃出型孔輪廓線及螺孔、銷孔位置；</p><p>　?。?）切除中心廢料；</p><p>　?。?）加工螺孔和銷孔；</p><p>　?。?）熱處理：淬火與回火，檢查硬度，表面硬度要求達(dá)到58～62HRC；&l

86、t;/p><p>　　（8）平磨上下兩平面；</p><p>　　（9）電火花加工型孔。</p><p><b>　　第8章 模具的裝配</b></p><p>　　8.1模具裝配的特點(diǎn)和內(nèi)容</p><p>　　模具的裝配屬單件小批裝配生產(chǎn)類類型，特點(diǎn)是工藝靈活性打，工序集中，工藝文件不詳細(xì)，設(shè)備、

87、工具盡量選通用的。組織形式一固定式為多，手工操作比重達(dá)，要求工人有較高的技術(shù)水平和多方面的工藝知識。</p><p><b>　　模具裝配的內(nèi)容有：</b></p><p>　?。?）選擇裝配基準(zhǔn)件 選擇基準(zhǔn)件的原則是按照模具主要零件加工的依賴關(guān)系來確定的?？勺龌鶞?zhǔn)件的主要有凸模、凹模、導(dǎo)向板及固定板等。</p><p>　?。?）組件裝配 組

88、件的裝配是指模具在總裝前，將兩個以上的零件按照規(guī)定的技術(shù)要求連接成一個組件的裝配工作。</p><p>　　（3）總體裝配 總體裝配是將零件盒組件結(jié)合成一幅完整的模具過程。在總裝前，應(yīng)選好裝配基準(zhǔn)件和安排好上、下模的裝配順序，然后以基準(zhǔn)件為準(zhǔn)，按工藝順序裝相應(yīng)的零件。</p><p>　?。?）調(diào)整凸、凹模間隙 在裝配模具時，必須嚴(yán)格控制及調(diào)整凸、凹模間隙的均勻性。間隙調(diào)整合格后，才能固緊

89、螺釘并打入銷釘。</p><p>　?。?）檢驗(yàn)、調(diào)試 模具裝配完畢后，必須保證裝配精度，滿足規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求，并按照模具的驗(yàn)收技術(shù)條件，檢驗(yàn)?zāi)＞吒鞑糠值墓δ堋?lt;/p><p>　　8.2模具的裝配過程</p><p><b>　　1. 組件裝配</b></p><p>　　模具總裝前，將主要零件如模架、模柄、凸模進(jìn)行

90、組裝。</p><p>　　將模柄裝配與上模座內(nèi)，并磨平上平面。</p><p>　　將凸模裝入凸模固定板內(nèi)，成為凸模組件。</p><p>　　將凸凹模裝入凸凹模固定板內(nèi)，成為凸凹模組件。</p><p>　　將導(dǎo)柱、導(dǎo)套壓入上下模板，成為模架。</p><p><b>　　2.確定裝配基準(zhǔn)件</b&

91、gt;</p><p>　　落料沖孔復(fù)合模應(yīng)以凸凹模為基準(zhǔn)件，首先確定去凹模在模架中的位置。安裝凸凹模組件，加工下模座漏料孔。</p><p><b>　　3.安裝上模部分 </b></p><p>　　1）檢查上模各零件尺寸是否能滿足裝配技術(shù)條件要求。</p><p>　　2）安裝上模，調(diào)整沖裁間隙。</p>

92、;<p>　　3）鉆鉸上模銷孔和螺孔。</p><p>　　4.安裝彈性卸料部分</p><p>　　將彈性卸料板套在凸凹模上，安裝彈簧和鞋料螺釘。</p><p><b>　　5.檢驗(yàn)</b></p><p>　　按沖模技術(shù)條件進(jìn)行裝配檢查。</p><p><b>　　

93、6.試沖</b></p><p>　　按生產(chǎn)條件試沖，合格后入庫。</p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　第9章 總結(jié)</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對于我們大學(xué)生來說非常重要，我也是非重視這次設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工程師重要的一

94、步。本設(shè)計(jì)從最初的選題，開題報(bào)告到分析、計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)沒花費(fèi)了大量的時間與精力。本設(shè)計(jì)涉及的課程很多，涉及到機(jī)械制圖、冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝學(xué)、金屬學(xué)與熱處理、成型設(shè)備、CAD繪圖等相關(guān)課程的知識。在設(shè)計(jì)其間，通過自己查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙，讓我覺得非常的充實(shí)，對自己的知識有了很大的擴(kuò)充。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)快要結(jié)束了，伴隨著自己的大學(xué)生涯也到了最后，但是這并不

95、代表學(xué)習(xí)的時間也到了最后，因?yàn)閷W(xué)無止境，我們學(xué)習(xí)的腳步永遠(yuǎn)不會停下。在以后的生活當(dāng)中，我也會更勇敢的面對困難和挫折，敢于迎接挑戰(zhàn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王孝培.《沖壓手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.10</p><p>　　[2] 李天佑.《沖模圖冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996

96、.10</p><p>　　[3] 高錦張.《塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.7</p><p>　　[4] 付建軍.《模具制造工藝學(xué)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.01</p><p>　　[5] 周大雋.《沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)與范例》. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.11</p><p>　　[6] 曹巖，白瑀

97、.《沖模標(biāo)準(zhǔn)模架手冊與三維圖庫》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.8</p><p>　　[7] 薛啟翔.《沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊》. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.10</p><p>　　[8] 陳劍鶴.《冷沖壓模具設(shè)計(jì)圖冊》.北京：清華大學(xué)出版社，2007.10</p><p><b>　　致 謝</b></p>

98、<p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，在這里我要感謝帶我的兩位老師，X老師、X老師，兩位老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)的榜樣，令我十分欽佩，給我起到了指導(dǎo)和啟迪的作用。再次感謝兩位老師，是你們的悉心教導(dǎo)，讓我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多專業(yè)知識，謝謝老師。</p><p>　　同時我要感謝材料學(xué)院的各位老師，在你們四年的辛勤教導(dǎo)下，才有了我今天的成果。四年中我所取得的進(jìn)步和獎勵，都離不開各位老

99、師的悉心培育，謝謝老師們。</p><p>　　我還要感謝這幾個月來跟我一起做設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的同學(xué)們，跟你們在一起，我很開心，也學(xué)到了很多東西，現(xiàn)在我們即將畢業(yè)，有的將走進(jìn)社會，有的會繼續(xù)讀研深造，無論做什么，希望你們都過的一切順利。</p><p>　　最后，感謝各位答辯的老師，感謝你們對我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和評價，希望我沒有令老師們失望。再次對所有人表示真誠的感謝。</p>&l

100、t;p><b>　　附 錄 1</b></p><p><b>　　英文及翻譯</b></p><p>　　Heat Treating of metals</p><p><b>　　Heating</b></p><p>　　For this discussion, I

101、 will take you through the hardening process that I use on a high carbon steel blade, but first a few asides. When you place the steel in the fire it begins to gain heat. The steel will begin to give off visible color ju

102、st above 900F it will continue to pick up color until it reaches a point where it seems to hang. It is still gaining heat, but it is undergoing an internal transformation from its cold structure into a metastable conditi

103、on called austenite. This point at whi</p><p>　　In carbon steel depending on the carbon content. Once it passes through this point, the crystal structure of the steel changes as the ferrite reacts with some

104、of the carbide and begins to pool into austenite. As the temperature increases more of the austenite will begin to form in other places and continue until it reaches a point 10 or 15 degrees above the critical temperatur

105、e where all of the ferrite should be consumed. At this point the steel should consist of austenite and undissolved carbid</p><p>　　You can see this transformation if you watch the steel carefully and bring t

106、he steel up slowly. The Japanese talked about watching the shadows on the blade and quenching when the shadows turned to liquid. If you take the blade out of the fire at this point and watch the colors drop, you will not

107、ice a point where the steel will brighten even as it is cooling. On a tapered cross section like a knife blade it will appear to travel up from the edge to the spine of the blade. This is call recalescenc</p><

108、p>　　After reaching critical temperature, the steel should be fully austenized, but the carbides will continue to dissolve. It may be necessary to soak at temperature to fully dissolve all the carbides. In some steels

109、it may be necessary to continue to raise the temperature for this to be accomplished especially in the presence of alloying elements that retard the transformation.</p><p>　　Once the steel is above critical

110、and austenite, it may be quenched and hardened. The structure of the steel can be established by carefully controlling the time it takes the steel drop from critical through the various temperature sensitive points.</

111、p><p>　　Transformations on Cooling</p><p>　　Annealing, normalizing, quenching</p><p>　　The structure and hardness of the steel is established by the rate of cooling from the austenitic

112、 condition. If brought down slowly the steel will be annealed and soft. The structure will be mostly ferrite and cementite, carbides. This can be done in a temperature controlled furnace by dropping the temperature throu

113、gh a known rate over a set period of time dependent on the type of steel. Another method is to preheat a heavy bar of low carbon to the same temperature as critical for the steel and </p><p>　　If allowed to

114、air cool it will be normalized, a tougher condition comprised of fine pearlite and carbides. Blades can be prepared for heat treatment in either normalized or annealed states. Another treatment that is particularly effec

115、tive for workability and for dimensional stability is called sphereodizing. With the steel in a normalized condition you reheat, usually in salt to inhibit oxidization, to a temperature just below lower critical, 1300F a

116、nd hold for at least an hour. What occurs is t</p><p>　　It is important to precondition your blades not only because it helps workability, but also to stress relieve the steel after forging. This will reduce

117、 chances of cracking and warping in the quench. It is helpful to think of the forging stage as the beginning of the heat treatment and to pay careful attention to the heats especially in the final forging. My last heats