【正文】 以及工藝性，考慮了 成型鑲塊和拉伸筋的設(shè)計(jì) ， 繪制模具總圖和非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。實(shí)現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標(biāo)志。以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模 具。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，存在一定差距。通過以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程連成一個有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國 家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在 AutoCAD 軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進(jìn)模CAD/CAM 系統(tǒng) HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程 5個模塊。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 展望國內(nèi)外模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。 本 設(shè)計(jì) 涉及的知識面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識的同時，對于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個良好的平臺。汽車發(fā)動機(jī)油底殼的材料沿著環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材、安全和低成本的方向發(fā)展，取得了以輕量化為代表的顯著進(jìn)步，呈現(xiàn)著多樣化、多元化的趨勢。 塑料材料由于造型容易、質(zhì)量輕、成本低，受到汽車發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)部門及油底殼制造業(yè)的青睞和關(guān)注。這種輕量化新材料油底殼的機(jī)油容量較傳統(tǒng)材料油底殼增加了 30%，達(dá)到 39L；新材料油底殼部件總質(zhì)量較傳統(tǒng)材料油底殼減輕 40%，達(dá)到 ；它的生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)材料降低了 20%～ 30%。 綜上所述，為了更好的適應(yīng) 現(xiàn)實(shí) 市場競爭 的 需求，經(jīng)過對該零件結(jié)構(gòu)及使用性能的要求分析，以不降低使用性能為前提，將其從鑄鋁件改為沖壓件！用沖壓的方式完成零件的加工。 方案 確定 工藝流程初定 通過對零件結(jié)構(gòu)及使用要求的綜合分析，初步制定此零件的工藝流程如下： 落料 拉深（次數(shù)為定） 切邊 沖法蘭面孔 翻邊 校平 沖放油塞孔 此工藝流程的優(yōu)勢在于：拉深工序后 ，切邊 沖法蘭面孔將通過復(fù)合模在一道工序中完成，生產(chǎn)效率將得以有效提高。 常規(guī)計(jì)算模式： (a)通過對零件的分析，得知該零件形狀接近于盒形件，所以參考盒形件的工藝計(jì)算方法估算其拉深次數(shù)。 當(dāng) 時，與圓角部相應(yīng)的圓筒體毛坯直徑為： 則： 式中 為工件底部和角部的圓角半徑； H 為工件的高。若零件的 H/r 小于表 1 中的值，則可一次拉成，否則必須采用多道拉深。 拉深前，在毛坯的直邊部分畫出相互垂直的等距平行線網(wǎng)格，在毛坯的圓角部分，畫出等角度的徑向放射線與等距離的同心圓弧組成的網(wǎng)格。 (2) 圓角部位的變形 拉深后徑向放射線變成上部距離寬，下部距離窄的斜線，而并非與底面垂直的等距平行線。沿徑太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 向愈往口部伸長愈多，沿切向圓角部分變形大，直邊部分變形小，圓角部分的材料向直邊流動。故盒形件拉深時破壞首先發(fā)生在圓角處。 r/B 愈小，圓角部分的材料向直邊部分流得愈多，直邊部分對圓角部分的影響愈大，使得圓角部分的變形與相應(yīng)圓筒件的差別就大。采用 平面 應(yīng)變等效太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 拉深筋阻力模將胚料料劃分成 500 單元節(jié)點(diǎn)數(shù)為 2503。為了有效預(yù)防油底殼法蘭孔面 36 個安裝孔及孔位變移問題，也為了使模具的制造及維修帶來方便；將翻 變、校平工序在一套復(fù)合模中完成，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，該方案能同時滿足產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)節(jié)拍要求，工藝流程最終定為 ： 落料 拉深 整形 切邊 翻邊、校平 沖法蘭面孔 沖放油塞孔 落料毛坯尺寸確定 盒型零件拉深毛坯的形狀與尺寸的確定 毛坯形狀和尺寸的確定應(yīng)根據(jù)零件的 r/B 和 H/B 的值來進(jìn)行，因?yàn)檫@兩個因素決定了圓角和直邊在拉深時的影響程度。的要求。當(dāng)零件為方盒形且高度比較大，需要多道工序拉深時，可采用圓形毛坯，其直徑為： （ 1） 公式中的符號見圖 24。則長圓形毛坯的長度為： (2) 長圓形毛坯的寬度為： (3) 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 然后用 R=K/2 過毛坯長度兩端作弧，既與 弧相切，又與兩長邊的展開直線相切，則毛坯的外形即為 一長圓形 或是長橢圓形 。根據(jù) 毛坯尺寸的計(jì)算原則 , 遠(yuǎn)離四角圓弧尺寸按彎曲成形計(jì)算長與寬 (實(shí)際中可能稍小 ) 。 如果模具間隙正常，沖裁變形過程大致可分為如下三個階段 ： (a)．彈性變形階段 (圖 Ⅰ ) 在凸模壓力下，材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸和彎曲變形，凹模上的板料則向上翹曲，間隙越大，彎曲和上翹越嚴(yán)重。隨凸模擠入板料深度的增大，塑性變形程度增大，變形區(qū)材料硬化加劇，沖裁變形抗力不斷增大，直到刃口附近側(cè)面的 材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時，塑性變形階段便告終，此時沖裁變形抗力達(dá)到最大值。已形成的上下微裂紋隨凸模繼續(xù)壓入沿最大切應(yīng)力方向不斷向材料內(nèi)部擴(kuò)展，當(dāng)上下裂紋重合時，板料便被剪斷分離。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 圖 沖裁變形過程 圖 沖裁力曲線 沖裁件質(zhì)量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。影響零件質(zhì)量的因素有：材料性能、間隙大小及均勻性、刃口鋒利程度、模具精度以及模具結(jié)構(gòu)形式等。是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色 ，且略帶有斜度。但四個特征區(qū)域的大小和斷面上所占的比例大小并非一成不變，而是隨著材料性能、模具間隙、刃口狀態(tài)等條件的不同而變化。 當(dāng)間隙減小時，變形區(qū)內(nèi)彎矩小、壓應(yīng)力成分高。當(dāng)上裂紋壓入凹模時，受到凹模壁的擠壓，產(chǎn)生第二光亮帶，同時部太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 分材料被擠出，在表面形成薄 而高的毛刺（圖 a）所示）。分離后產(chǎn)生的斷裂層斜度增大，制件的斷面出現(xiàn)二個斜角 α1和 α2 ，斷面質(zhì)量也不理想。另外，當(dāng)模具裝配間隙調(diào)整得不均勻時，模具會出現(xiàn)部分間隙過大和過小的質(zhì) 量現(xiàn)象。 2）制件大，從實(shí)用性角度出發(fā)考慮單獨(dú)順序排 樣。 方案（ 3），復(fù)合模；生產(chǎn)率高，誤差小，生產(chǎn)不夠安全，模具復(fù)雜，制造困難。合理間隙指一個范圍值，最大合理間隙，最小合理間隙。 (2)當(dāng)工件斷面質(zhì)量及制造公差要求較高時應(yīng)選擇較小間隙值。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 落料件的光亮帶處于大端尺寸，其光亮帶是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸。以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。這樣，凸、凹在磨損到一定程度時，仍能沖出合格的零件。一般沖模精度較工件精度高 2～4 級。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標(biāo)注雙向偏差。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，不必校核 + ≤ 的條件，并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。 凹模磨損后會增大的尺寸 —— 第一類尺寸 A d0xAdA ????? ）（ 制得凹模后按照其刃口實(shí)際尺寸配制凸模，保證最小間隙。 普通平刃沖裁模 ，其沖裁力 F 一般可按下式計(jì)算： 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 F＝ KptLτ =Lt b? = 式中 τ —— 材料抗剪強(qiáng)度 ， 查資料 [6] 見 P23 附表 16 (得 300MP)； L—— 沖裁周邊總長 (mm)； L=2 340/2+2 150 2/4+865 2+190=； t—— 材料厚度 (mm)， 2mm。為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的材料料刮下 ,將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出。 h—— 直刃口部分的高 (mm)； t—— 材料厚度 (mm)。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。 （ 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相重合。 計(jì)算公式為： （ 6） （ 7） 綜上 O0=(855,245) 拉深 拉深（ 又稱拉延）是利用拉深模在壓力機(jī)的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。 圖 拉延模具結(jié)構(gòu)裝配圖 油底殼的拉深工藝分析 對拉深件形狀的要求 (1)設(shè)計(jì)拉深件時，應(yīng)明確注明必須保證的是外形還是內(nèi)形，不能同時標(biāo)往內(nèi)外形尺寸。 (4) 在凸緣面上有下凹的拉深件，如下凹的軸線與拉深方向一致，可以拉出。其斷面尺寸公差等級一般都在 ITll 以下。 壓邊力是為了防止毛坯起皺，保證拉深過程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小對拉深影響很大。通常是使壓邊力 稍大于防皺作用所需的最低值，并按下列公式進(jìn)行計(jì)算。由于所使用的設(shè)備不同 , 模具結(jié)構(gòu)有所不同 , 但模 具的工作部分是相同的。 所設(shè)計(jì)的油底殼拉深模太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 具在經(jīng)過拉深力及壓邊力的分析計(jì)算后，選用 500t 雙動液壓機(jī)進(jìn)行拉深成形，壓邊力可調(diào)（邊缸壓力 200t），有下頂缸裝置。具體的結(jié)構(gòu)見發(fā)動機(jī)油底殼拉延模裝配圖 YDKLY01 圖 。 模具 的 導(dǎo)向 為了滿足 批量生產(chǎn)的要求并保證制件的精度，在模具設(shè)計(jì)中利用下模導(dǎo)板與上模 導(dǎo)板座之間面與面的配合，保證了壓邊圈 座與凹模座的導(dǎo)向穩(wěn)定性和可靠性 。由于油箱底殼四邊變形方式不同 , 對于四邊圓角處(或近似圓角 ) 凹模圓角半徑 R a 應(yīng)較大。對于中 間拉伸 , 由于中間部分材料成形基本上 *兩邊材料流動過來 , 其短邊 R a 角和角部R a 角要更大些 (對于小 R 過渡高、低部分要建議設(shè)計(jì)改大 ) , 而其他部分圓角也相應(yīng)增大 , 主要是板料法蘭尺寸大 , 若 R a 小則材料變薄嚴(yán)重 ,通常做法是 :兩邊及大頭一邊凹模圓角半徑取 R a = (5～ 10) t ,設(shè)計(jì)時取小些 ,以后再根據(jù)實(shí)際放大。 成型凹模及頂件塊的設(shè)計(jì) 考慮到模具加工工藝性 及易維修性，凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，與下模座 之間采用圓柱銷定位，四周設(shè)置限位鍵塊 ，確保了模具 工作時 可靠，維修后定位可靠，頂件塊同樣采用 分體模塊設(shè)計(jì)，成形部位通過 定位鍵與 頂件塊 平面定位連接，同時滿足了模具成形及模具 良好的加工工藝性的要求。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 (2)凹模及成型鑲塊均采用 Cr12MoV，淬火硬度 為 5862HRC。合金工具鋼： Cr12MoV 標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 12991985 ● 特性及適用范圍： ● 力學(xué)性能： 硬度 ：退火 ,255～ 207HB,壓 痕直徑 ～ 。 注： 材料名稱：碳素工具鋼 牌號： T10A ， 標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 12981986 ● 特性及適用范圍：此鋼強(qiáng)度及耐磨性均較 T8 和 T9 高，但熱硬性低、淬透性不高且淬火變形大。 注： 45號鋼是 GB中的叫法 ,JIS中稱為 :S45C,ASTM 中稱為 1045,080M46,DIN 稱為 :C45 。以上分析采用的近似盒形件方式 ,接近盒形件一次拉伸的最大值 ,為保證批量生產(chǎn)和拉伸的穩(wěn)定性 , 建議采用國產(chǎn)寶鋼 STl SPEC、日本 SPECN 、美國 SAEl005 鋼號的材料進(jìn)行拉伸 。一般采用粘度較高的油脂混合體進(jìn)行潤滑 , 并試過幾種拉伸液 , 但效果欠佳。缺點(diǎn)是灰塵和雜質(zhì)易粘在制品和模具上 , 造成拉痕 , 拉伸后還要進(jìn)行除油處理。由于油箱底殼模具尺寸均較大 , 一般采用鑄件方式制造 , 經(jīng)過多次試驗(yàn) , 采用灰口鑄鐵做模具工作部分材料較合適。為防止油箱底殼破裂 ,一般采用模具具體部位的修理 , 毛坯的再改善 , 潤滑方式的改善 ,調(diào) 整壓邊力大小 (以利材料流動 ) 等方法。起皺有內(nèi)、外皺之分 ,內(nèi)皺主要指由于油箱底殼拉伸時材料流動不均勻 , 某些部位材料流入過快 , 造成斜底與平底過渡處產(chǎn)生積瘤。 (3) 精度不良。側(cè)壁產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象 , 主要是長度方向大頭中間部位由于彎曲變形的彈性恢復(fù)造成。對于拉痕 , 主要 *提高凸模硬度和合