【正文】 沖壓材料 沖壓材料的選取原則 沖壓材料與沖壓生產(chǎn)的關(guān)系相當(dāng)密切。 2)．良好的沖壓性能 材料的沖壓性能是指材料對各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力。當(dāng)主要變形部位超過成形極限時(shí)，使會引起破裂。其中含碳量對材料塑性影響最大，一般認(rèn)為含碳量 不超過 %一 %的低碳鋼具有良好的塑性。晶粒大，則塑性降低，在沖壓成形時(shí)，不僅容易產(chǎn)生破裂，而且制件表面還容易產(chǎn)生粗糙的桔皮，對后續(xù)的拋光、電鍍、涂漆等工序帶來不利的影響。 材料塑性的好壞，通常用伸長率、冷彎試驗(yàn)中的彎心直徑和杯突試驗(yàn)值來表示。這種能力與彈性模量 E和板料厚向異性系數(shù) r 有關(guān)。在拉深時(shí)，如果材料的屈服點(diǎn) R低，則變形區(qū)的切向壓應(yīng)力小，材料抗壓失穩(wěn)起皺的能力高。表面如有裂紋、麻點(diǎn)、劃痕、結(jié)疤、氣泡等缺陷，在沖壓過程中，容易在缺陷部位產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起破裂。 材料中主要元素對沖壓性能影響 C—— 能增加 Fe3C 的影響，提高鋼板的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，降低塑性，使沖壓性能惡化，特別是當(dāng) Fe3C 出現(xiàn)晶界時(shí)，對沖壓性能不利影響更大 。 S—— 生成硫化物，其數(shù)量、形狀和分布對沖壓性能有很大的影響，數(shù) 量多且成細(xì)長條狀分布的硫化物對沖壓性能影響最不利 。要滿足上述全部條件是困難的，所以沖模材料必須根據(jù)具體生產(chǎn)條件、用途來選用。 (2) 低合金工具鋼（ CrWMn, 9CrSi, 9Mn2V, GCr15 ) 此類材料有較高的硬度和耐磨性，淬火變形小、易淬透，機(jī)械加工也容易，所以可用來制造較復(fù)雜形狀的沖模。當(dāng)沖壓件的形狀復(fù)雜、強(qiáng)度高、模具工作條件苛刻時(shí)，可采用高速工具鋼為模具材料。其缺點(diǎn)是不能進(jìn)行切削加工，價(jià)格也較昂貴。 冷沖壓變形原理 塑性變形、變形抗力的概念 在沖壓技術(shù)中，經(jīng)常見到塑性變形、塑性、變形抗力、柔軟性等術(shù)語，它們的定義分別是：物體在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力被取消后，物體不能恢復(fù)到原始的形狀和尺寸，這樣的變形稱為塑性變形；物體具有塑性變形的能力稱為塑性；在 — 定的加載條件和一定 的變形溫度、速度條件下，引起塑性變形的單位變形力稱為變形抗力；柔軟性應(yīng)理解為金屬對變形的抵抗能力，變形抗力越小，則柔軟性越好。一般來說，組成金屬的化學(xué)成分越復(fù)雜。在彈性范圍內(nèi)．溫度增加可使金屬的彈性模量下降。 （四）尺寸因素 同一種材料，在其它條件相同時(shí)，尺寸越大，塑性越差。為了研究和分析金屬的塑性變形過程，首先必須了解坯料內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變狀態(tài)以及它們之間的關(guān)系。 圖 21 點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)力標(biāo)號 a）、 b）為任意坐標(biāo)系 c）為主軸坐標(biāo)系 三個(gè)坐標(biāo)軸稱為主軸；三個(gè)坐標(biāo)軸的方向稱為主方向；三個(gè)正應(yīng)力稱為主應(yīng)力；三個(gè)主應(yīng)力的作用面稱為主平面。物理力學(xué)性能是金屬內(nèi)在的本質(zhì)，不 同的應(yīng)力狀態(tài)則是促使金屬屈服而加的不同外部條件。與應(yīng)力狀態(tài) — 樣，當(dāng)采用主軸坐標(biāo)系時(shí)，微元體就只有三個(gè)主應(yīng)變分量 1? 、 2? 和 3? ，而沒有切應(yīng)變分量。 圖 23 應(yīng)變狀態(tài)的分解 應(yīng)變狀態(tài)對金屬的塑性有很大的影響，同一種材料在同樣的變形條件下，其應(yīng)力狀態(tài)雖然相同，但應(yīng)變狀態(tài)不同．其塑性也不 — 樣。但是，當(dāng)外載荷所引起的應(yīng)力超過 F物體的屈服點(diǎn)以后，其應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系就不同了。隨變形程度的增加，所合強(qiáng)度指標(biāo)均增加，硬度也增加，同時(shí)塑性指標(biāo)降低，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。 （二）硬化曲線 在冷變形中材料的變形抗力隨變形程度而變化的情況是用硬化曲線來表示的。真實(shí)應(yīng)力曲線與假象應(yīng)力曲線的不同之處可以從圖 24中看出。 從圖 25可知，不同材料的硬化曲線差別很大，為了使用上的需要，必須將實(shí)際材料的硬化曲線進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕?，變成既能寫成簡單的?shù)學(xué)表達(dá)式，又只需要少量試驗(yàn)數(shù)據(jù) 就能確定下來的近似硬化曲線。由于這類壓力機(jī)床身臺面上有大孔，床面強(qiáng)度薄弱，剛度較差，故應(yīng)加厚冷擠模的底板； ⒊開式壓力機(jī)：剛度很差，只有對擠壓力不大的 工件才能應(yīng)用； ⒋閉式壓力機(jī)：剛性較好，適宜用于冷擠壓加工，但對臺面上的孔應(yīng)更換臺面加以封閉，加厚模具底板； ⒌液壓機(jī)：用于降擠壓是比較理想的設(shè)備，但其主要缺點(diǎn)是行程不易控制，擠壓速度也較慢，必要時(shí)要進(jìn)行改裝。 冷擠壓用壓力機(jī)的要求 冷擠壓用壓力機(jī)的要求為： ⒈壓力機(jī)必須有足夠的強(qiáng)度和剛度； ⒉導(dǎo)向精確，滑塊行程調(diào)節(jié)精度范圍小于 ； ⒊具有較大的行程和足夠的能量； ⒋具有可靠的自動(dòng)下上料裝置； 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 18 ⒌具有適合的擠壓速度，使坯料取得大的熱效應(yīng)提高模具壽命。不僅要求其達(dá)到設(shè)計(jì)性能和可靠性要求，同時(shí)還要求外形美觀、成本低。的斜面，四個(gè)Φ 20的 螺栓孔（用于與缸蓋的聯(lián)結(jié)）和一個(gè)Φ 40 的 加油口 ，底面為一彎曲翻邊。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 20 圖 32 拉深件圓角半徑 （三）拉深件的拉深精度 拉深件 的尺寸精度一般不應(yīng)超過表 31所列精度。切邊余量的數(shù)值如表 32。若盒形件相對 高度 H/B＜ 11/BH ，則可一次拉成；若 H／ B＞11/BH ，則需多次拉深。 綜上所述，氣缸蓋罩只需一次拉深即可成形，設(shè)計(jì)第二次拉深并不增加拉深高度，主要用于整形和減小圓角半徑。可由 [2]表 736得到毛坯屬于 C類毛坯。 h/d==? ， （ 33） h=? D= 275= （ 34） 毛坯圖如圖 33，厚度 。 ⒉壓邊力的計(jì)算 壓邊力的計(jì)算公式： Q＝ Fq=47400?=175380(N) （ 35） 式中： F：在壓邊圈下的毛坯投影面積， 2mm ； Q：為單位壓邊力， MPa。 （二）確定沖壓工藝方案 根據(jù)對氣缸蓋 罩零件的形狀特點(diǎn)，尺寸精度及材料性能分析，結(jié)合沖壓變形的規(guī)律和質(zhì)量要求，確定零件的沖壓工序?yàn)椋? ⒈粗拉深成型：使板材在壓力機(jī)和模具的作用下初步形成總體輪廓； ⒉精拉深成形：使初步成型的輪廓進(jìn)一步成型，使制件外表形狀凸凹彰顯，去除拉深圓角，為下道工序和翻邊工序作準(zhǔn)備； ⒊切邊（底邊），沖孔（四個(gè)螺孔和一個(gè)加油口）復(fù)合：去除拉深件的周邊余料的同時(shí)沖出四個(gè)螺孔和一個(gè)加油口； ⒋翻邊：將底邊上翻，形成圓弧形截面，與橡膠密封件配合。 拉深與落料、沖孔等工序復(fù)合沖壓時(shí)，其壓力機(jī)噸位結(jié)合滑塊的許用壓力曲線選擇。 由于坯料在前一道工序粗拉伸中已經(jīng)基本成型，本道工序（精拉深）并不增加拉深件的高度，而主要用于整形和減小圓角半徑，故可直接將半成品零件直接套在凸模上，通過其壁面的接觸來完 成本道工序中的定位，無需定位零件。 （四）導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該精拉深模具中采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套滑動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)向方式。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 26 （六）繪制模具結(jié)構(gòu)草圖 依據(jù)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的精拉深模具結(jié)構(gòu)草圖如圖 33所示： 圖 34 氣缸蓋罩精拉深模具結(jié)構(gòu)草圖 1下模座； 2推板； 3頂桿； ； 5推桿； 6壓料圈； 7導(dǎo)桿； 8導(dǎo)桿套； 9壓料彈簧套； 10凹模； 11上模座； 12導(dǎo)料板 圖 34所示結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)料板 12用于定位毛坯，上模下行時(shí)，壓料彈簧套 9伸出凹模，起預(yù)先壓料的作用。但凹模圓角半徑太大又會削弱壓迫圈的作用，可能引起起皺現(xiàn)象。 凸、凹模的圓角半徑對拉深成形影響很大，因此： ⒈首次拉深凹模圓角半徑可按表 34來選： 表 34 首次拉深凹模圓角半徑 （ mm） 故取粗拉伸凹模圓角半徑為 20mm。 n） （ 38） 故取精拉深凹模圓角半徑 ?2r =16mm。因此，應(yīng)確定一個(gè)合理的間隙，確定間隙大小的一般原則是：既要考慮板料公差的影響，又要考慮拉深件口部增厚現(xiàn)象。 拉深模間隙對拉探的影響如下： ⒈拉深力：間隙愈小，拉深力愈大； ⒉工件質(zhì)量：間隙過大，容易起皺，而且口部的變厚得不到消除；間隙過小，則會使工件容易拉斷或嚴(yán)重變?。? ⒊模具壽命：間隙小，則模具磨損加劇，壽命低。筒壁部分由于凸、凹模間隙的存在，接觸面積較小。因此，在不影響工件表面質(zhì)量的條件下，凸模圓角區(qū)的表面粗糙度值達(dá)到 aR 。而彈性壓邊圈多用于中小型拉深件使用的模具，彈性壓邊圈利用氣壓、液止、彈簧或橡皮產(chǎn)生的力為壓邊圈提供壓力。根據(jù)材料厚度，設(shè)計(jì)的壓邊圈與凸模的單面間隙在,如圖 39所示。 圖 38 彈性壓邊裝置 1凹模； 2壓邊圈； 3下模座； 4凸模； 5工作臺； 6氣墊 壓邊圈的作用主要是壓 邊防皺，但一般設(shè)計(jì)的壓邊圈還起卸料作用。壓邊圈主要有兩種類型：剛性壓邊圈和彈性壓邊圈。由于以下原因，毛坯在拉深過程中受到不同程度和不同性質(zhì)的力的作用，特別是凸緣變形區(qū)除了受徑向拉力外，還受摩擦阻力與凹模圓角處的彎曲阻力的作用。末次凹凸模尺寸，公差確定如下 : ⒈若工件拉深精度要求取外形尺寸時(shí) (如圖 34)，則： 參考文獻(xiàn) 29 dD =（ maxD ? d0??） （ 311） pD =（ maxD ? Z 0p?） （ 312） pd =（ mind +? 0p?） （ 313） d =（ mind +? +Z d0??） （ 314） 式中： dD 、 d ：凹模尺寸； pD 、 pd ：凸模尺寸； maxD 、 mind ：分別為工件的最大外形尺寸和最小內(nèi)形尺寸； Z：凸、凹模雙邊間隙； D：拉深件的制造公差； p? 、 d? ：凸、凹模的制造公差。由表 35，取凹凸模間隙為 ，圓角部分間隙取法如圖 35。 ⑵凸、凹模間隙 拉深模的間隙，是指凹凸模間橫向尺寸之差值。凸模圓角半徑對拉深作 用的影響不象凹模圓角半徑那樣顯著，但過小的凸模圓角半徑會降低傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面的有效抗拉強(qiáng)度。 主要零部件設(shè)計(jì) （一）凹、凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹凸模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)得是否