【正文】 硬度不高易切 削加工模具中常用來(lái)做 模板梢子導(dǎo)柱等但須熱處理 材料的選擇 由于油箱底殼屬于形狀復(fù)雜的盒形件拉伸 材料性能好壞直接影響拉伸的可行性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(guó)產(chǎn)寶鋼 STlSPEC日本 SPECN 美國(guó) SAEl005 鋼號(hào)的材料進(jìn)行拉伸潤(rùn)滑和模具材料的選擇 1 潤(rùn)滑潤(rùn)滑是拉伸的基礎(chǔ)其效果是減小摩擦以利拉伸 并能保證制品合格我廠油箱底殼拉伸均采用液壓機(jī) 其拉伸速度變化恒定 屬慢 速拉伸一般采用粘度較高的油脂混合體進(jìn)行潤(rùn)滑 并試過(guò)幾種拉伸液 但效果欠佳作業(yè)方式在板料上采用一面上油正反操作若板料拉伸性能不好則加入適量動(dòng)物或植物油脂減小摩擦力用該油脂混合體容易在拉伸時(shí)形成潤(rùn)滑膜缺點(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)行除油處理對(duì)于表面質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品 一方面對(duì)凹模 R 角和模具間隙進(jìn)行適量放大一方面采用了一種完全潤(rùn)滑的方法 用浸過(guò)潤(rùn)滑油的廢報(bào)紙和聚乙烯薄膜放在凹模面進(jìn)行潤(rùn)滑 效果很好 做出的制品外觀幾乎感覺(jué)不出經(jīng)過(guò)拉伸 而且可以獲得較大的拉伸比 2 模具材料這里主要 指凸模凹模和壓料板材料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(guò)多次試驗(yàn) 采用灰口鑄鐵做模具工作部分材料較合適由于鑄鐵材料石墨含量高而晶粒較粗 含油性能好 硬度也比較理想 但要進(jìn)行適當(dāng)表面加工以發(fā)揮最佳效果油箱底殼拉伸成形不良品現(xiàn)象的控制 油箱底殼不良品主要是破裂皺紋精度和外觀不佳 1 破裂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(rùn)滑方式的改善調(diào)整壓邊力大小 以利材料流動(dòng) 等方法處破裂屬于拉伸中主要破裂 一般將坯料 圓角處 改成接近圓形 增加潤(rùn)滑 降低壓邊力 但不至于起 皺 增大凹模和凸模圓角半徑 b 處破裂發(fā)生在有中間拉伸的油箱底殼主要是中間凹模圓角過(guò)大拉直后材料產(chǎn)生急劇變薄 c 處與 b 處基本相同但也有例外 由于起皺內(nèi)移到圓角處的凹模 R a 附近造成拉斷 2 起皺起皺有內(nèi)外皺之分內(nèi)皺主要指由于油箱底殼拉伸時(shí)材料流動(dòng)不均勻 某些部位材料流入過(guò)快 造成斜底與平底過(guò)渡處產(chǎn)生積瘤外皺主要是油箱底殼法蘭處在四周圓角處由于σ 3 影響產(chǎn)生皺折同樣對(duì)中間拉伸中部圓角處也有此現(xiàn)象在油箱底殼拉伸中 消除內(nèi)外皺的方法是 對(duì)于內(nèi)皺采用減緩材料流動(dòng)設(shè)置拉伸筋對(duì)于外皺增加壓邊力和模具中凹模與壓 料板接觸的平面度來(lái)保證 3 精度不良精度不良出現(xiàn)在底部和側(cè)壁兩部分底部處有隆起現(xiàn)象 主要是由于油箱底殼拉伸凸模排氣不暢和與成形底板接觸不良造成主要通過(guò)凹模與成形底板加工和凸模上選擇合理的排氣孔位置來(lái)解決側(cè)壁產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象 主要是長(zhǎng)度方向大頭中間部位由于彎曲變形的彈性恢復(fù)造成采用適當(dāng)減小間隙方法若不行也要安排用拉伸筋方式來(lái)解決 4 外觀不良這里主要指拉痕因?yàn)榍?3 項(xiàng)內(nèi)容也可以屬外觀不良現(xiàn)象對(duì)于拉痕 主要提高凸模硬度和合理的凸模圓角半徑來(lái)控制 必要時(shí)采用完全潤(rùn)滑方式 前面已介紹 sizing 指利用模 具將彎曲或拉深件局部或整體產(chǎn)生不大的塑性變形的沖壓工序整形一般用于彎曲拉深成形工序之后整形模與一般成形模具相似只是工作部分的定形尺寸精度高表面粗糙度值要求更低圓角半徑和間隙值都較小 整形時(shí)必須根據(jù)制件形狀的特點(diǎn)和精度要求正確地選定產(chǎn)生塑性變形的部位變形的大小和恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 校平與整形的工藝特點(diǎn) 變形量很小要求坯件的形狀和尺寸與制件非常接近校平和整形后制件精度較高模具成形部分的精度要求提高對(duì)設(shè)備的精度剛度要求高校平多用于沖裁件以消除沖裁過(guò)程中拱彎造成的不平 對(duì)薄料表面不允許有壓痕的制件一般采用平面校整模 對(duì)較厚的普通制件一般采用齒形校平模 34 切邊 切邊 trimming 用切邊模將坯件邊緣的多余材料沖切下來(lái) 35 翻邊校平 翻邊 planging 指利用模具將工件上的孔邊緣或外緣邊緣翻成豎立的直邊的沖壓工序 分類(lèi)內(nèi)孔翻邊外緣翻邊不變薄翻邊變薄翻邊外凸外緣翻邊內(nèi)凹外緣翻邊 校平 flattening 指利用模具將有拱彎翹曲的平板制件壓平的沖壓工序 校平 flattening 與整形 sizing 指利用模具使坯件局部或整體產(chǎn)生不大的塑性變形以消除平面度誤差提高制件形狀及尺寸精度的沖壓成形方法 36 沖法蘭面孔 361 沖壓模具的基本結(jié)構(gòu)組成 工藝構(gòu)件 1 工作零件用于成形制件 1 凸模其外輪廓為成形制件的工作部分 2 凹模其內(nèi)輪廓為成形制件的工作部分 3 凸凹模其內(nèi)外輪廓為成形制件的工作部分 2 定位零件用于確定被沖壓材料在模具中的相對(duì)正確位置其形式有定位板定位銷(xiāo)擋料銷(xiāo)導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)尺側(cè)刃等 3 壓料卸料及出料零件用于保證沖壓材料在沖壓過(guò)程中平穩(wěn)及沖壓完成后順利離開(kāi)模具其形式有卸料板推件裝置頂件裝置壓邊圈彈簧橡膠墊等 輔助構(gòu)件 1 導(dǎo)向零件用于保證上下模的導(dǎo)向精度 其形式有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)板導(dǎo)筒等 2 固定零件用于支撐模具一所有其它零件其形式有上模座下 模座模柄 凸凹模 固定板墊板限位器等 3 堅(jiān)固及其它零件 其形式有螺釘銷(xiāo)釘鍵其它 362 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 它是大型非標(biāo)模具所以加工難通用性能低但能提高制品的生產(chǎn)效率 363 模具工作過(guò)程 將預(yù)沖件置于凹模 4 的型腔內(nèi)由彈性定位銷(xiāo) 18 定位行程開(kāi)始時(shí)由壓力機(jī)上座帶動(dòng)模具的上模座板 12 上模座 10 以及沖頭 5 和卸料板 17 下行至由卸料板 17先和預(yù)沖孔件接觸的位置而后由沖頭 5 單獨(dú)開(kāi)始下行沖頭 5 快速進(jìn)入凹模 4 上的法蘭面凹?？字羞M(jìn)行沖裁隨即制件法蘭面上的 36 個(gè)孔同時(shí)成形隨著沖頭 5 的相繼下行廢料被頂出至此一個(gè)行程結(jié)束成型結(jié)束 后由于沖裁件在沖裁完成后材料會(huì)沿著徑向產(chǎn)生彈性回復(fù)使得處于沖頭 5周邊的材料緊箍在沖頭 5上所以必須將沖裁后套在上的 凸凹模間隙的選擇 凸凹模間隙值的大小對(duì)沖壓制件質(zhì)量模具壽命沖壓力的影響很大是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)根據(jù)零件材料及料厚查文獻(xiàn) [8]表210 2 凸凹模刃口尺寸計(jì)算沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來(lái)保證因此正確確定模具刃口尺寸極其公差是設(shè)計(jì)沖模的主要任務(wù)之一 圖圓孔尺寸 沖圓孔凸凹模刃口尺寸計(jì)算 圓孔形狀簡(jiǎn)單為制造方便凸凹 模擬采用分開(kāi)加工圓孔尺寸如圖未注公差按IT12 級(jí)處理文獻(xiàn) [6]表 210 得這樣將不滿足分開(kāi)加工條件 考慮到圓孔容易加工可以適當(dāng)?shù)奶岣咄拱寄Ｖ圃炀劝? 取這樣就滿足分開(kāi)加工條件 先確定凸模刃口尺寸查文獻(xiàn) [6]表 211 得 x 075 按式計(jì)算 1 則凹模刃口尺寸按式計(jì)算 則 1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式 由于沖件的形狀和尺寸的不同沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦有所不同所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)主要的固定方式有 臺(tái)肩固定鉚接螺釘和銷(xiāo)釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等 2 凸模長(zhǎng)度的確定 凸模工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來(lái)確定一般不宜過(guò)長(zhǎng)否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時(shí)失穩(wěn)致使模具間隙出現(xiàn)不均勻從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟? 根據(jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式凸模的長(zhǎng)度為 式中凸模的長(zhǎng)度 mm 凸模固定板的厚度 mm 它取決于沖件的厚度 t 一般在沖制 t 15mm 的板料時(shí)取 15～ 20mm 當(dāng) t 15～ 25mm 時(shí)取 20～ 25mm 這里取 卸料板的厚度 mm 導(dǎo)料的厚度 mm 取附加長(zhǎng)度 mm將各數(shù)據(jù)代入式中得沖裁凸模長(zhǎng)度 3 凸模 的強(qiáng)度計(jì)算 沖裁時(shí)凸模因承受了全部的壓力所以它承受了相當(dāng)大的壓應(yīng)力而在卸料時(shí)又承受有拉應(yīng)力因此在一次沖裁的過(guò)程中其應(yīng)力為拉伸和壓縮交變反復(fù)作用在一般情況下凸模的強(qiáng)度是足夠的因此沒(méi)有必要作強(qiáng)度的校核 [9]4 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)凹模在設(shè)計(jì)中采用整體加工而成為了便于設(shè)計(jì)制造維修凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)嵌入沖裁模內(nèi)并用螺絲固定凸凹之間的間隙為 5 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 凹模設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的事項(xiàng)是關(guān)于凹模強(qiáng)度制造方法及其加工精度等特別是凹?？椎某叽缭趯?shí)用上是和制件尺寸一起來(lái)考慮的它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞因此對(duì)其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分 的考慮凹模的厚度和外形尺寸對(duì)于其承受的沖裁力必須具有不引起破損和變形的足夠強(qiáng)度沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和水平方向的作用由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一受力狀態(tài)又比較復(fù)雜特別是對(duì)于復(fù)雜形狀的沖件其凹模的強(qiáng)度計(jì)算就相當(dāng)?shù)膹?fù)雜因而在目前一般的生產(chǎn)實(shí)際情況下通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度沖裁力的大小等來(lái)進(jìn)行概略的估算及經(jīng)驗(yàn)修正的 [9]結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下 A 凹模壁厚 凹模壁厚 b 按文獻(xiàn) [10]表 145 選擇凹模厚度凹模厚度 h 根據(jù)沖裁力 F 按文獻(xiàn) [10]圖 1415 選擇 先算沖裁力 式中 L 沖裁件周邊長(zhǎng)度 mm t 材料厚度 mmt mm t 材料抗剪強(qiáng)度 MPaτ MPa K 系數(shù)考慮到模具刃口的磨損模具間隙的波動(dòng)材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素一般取 K 13 算得沖工序中沖裁周邊長(zhǎng)度 L 代入式得 F 13 314 13≈ 1592KN 由文獻(xiàn) [10]圖 1415 中取凹模厚度 h mm 凹模外形尺寸 凹模長(zhǎng) L mm 凹模寬 B 故初步有了凹模外形尺寸 L B h 3453 320mm 根據(jù)要求對(duì)照文獻(xiàn) [10]表 146 摘自 GB285881 上述凹模外形尺寸須向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)靠攏 刃壁高度 垂直于凹模平面的刃壁其高度 h0 可以按下列規(guī)則計(jì)算 [10] 沖件料厚 t≤ 3 mmh0 沖件料厚 t 3 mmh0 t 所以這里取 h0 mm 凹模鑲塊尺寸設(shè)計(jì) 對(duì)于凹模鑲塊的尺寸可以參見(jiàn)零件圖紙 3643 模板的設(shè)計(jì) 模板包括卸料板固定板凹模板墊板上模板下模板其中卸料板固定板凹模板是關(guān)鍵的三塊模板該模具中固定板起著固定凸模的作用卸料板主要起卸料壓料同時(shí)還具有一定的導(dǎo)向作用凹模板前面已經(jīng)提到既充當(dāng)凹模又可以在其上鑲拼凹模鑲塊 該模其它模板的外形尺寸設(shè)計(jì)如下卸料板 L B h 3173 12mm 準(zhǔn)件上模板 L B h 7153 75mm 準(zhǔn)件 下模板 L B h 6153 75mm 準(zhǔn)件 先算卸料力查文獻(xiàn) [8]表 215 得卸料力系數(shù) K 卸料力系數(shù)其值為 002～ 006 薄料取大值 厚料取小值 0045 則 卸料力 FQ＝Ｋ F 0045 440865 1983852KN 補(bǔ)充 F＝ nKptLτ Lt 36 12246KN 440865KN 1 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)初定根彈簧每根彈簧分擔(dān)的卸料力為 2 查文獻(xiàn) []表并考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸初選彈簧參數(shù)為彈簧鋼絲直徑 d mm 彈簧中徑 D2 2mm 負(fù)荷 F 5924N 有效圈數(shù) n 5 工作極限負(fù)荷下變形量 h 135mm [規(guī)格標(biāo)記為彈簧 28 14] 檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件沖裁時(shí)卸料板的工作行程 h 128mm考慮 hS 135mm＞ 128mm 故所選的彈簧合適 根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)生產(chǎn)批量的大小沖壓件的幾何尺寸和精度要求來(lái)選定設(shè)備類(lèi)型 開(kāi)式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差但它成本低且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件彎曲件拉深件的生產(chǎn)中 閉式曲柄壓力機(jī)剛度好精度高只能靠?jī)蓚€(gè)方向操作適用于大中型件的生產(chǎn) 雙動(dòng)壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊壓邊可靠易調(diào)適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)液壓機(jī)具有如下的特點(diǎn) 1 工作臺(tái)較大滑塊行程較長(zhǎng)以滿足多 種工藝的要求 2 有頂出裝置以便于頂出工件 3 液壓機(jī)具有點(diǎn)動(dòng)手動(dòng)和半自動(dòng)等工作方式操作方便 4 液壓機(jī)具有保壓延時(shí)和自動(dòng)回程的功能并能進(jìn)行定壓成型和定程成型的操作特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制 5 液壓機(jī)的工作壓力壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)靈活性大 綜合考慮采用壓力機(jī)該模采用卸料和下出料方式 F＝ nKptLτ Lt 36 12246KN 440865KN 式中τ 材料抗剪強(qiáng)度 查資料 [6] 見(jiàn) P23 附表 16 得 300MP L 沖裁周邊總長(zhǎng) mm L 23145 314mm t 材料厚度 mm 13mm 系數(shù) Kp 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損 凸模與 凹模間隙之波動(dòng) 數(shù)值的變化或分布不均 潤(rùn)滑情況 材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)一般取 13 在實(shí)際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn) 公式計(jì)算 卸料力 FQ＝Ｋ F 0045 440865 1983852KN 5 推料力 FQ1＝ nＫ 1F 0063 440865 277749KN 6 頂件力 FQ2＝ K２ F 008 440865 352692KN 7 式中 P 沖裁力 N K 卸料力系數(shù)其值為 002～ 006 薄料取大值 厚料取小值 0045 K1 推料力系數(shù)其值為 003～ 007 薄料取大值 厚料取小值 0063 K2 頂件力系數(shù)其值為 004～ 008 薄料取大值 厚料取小值 008 n 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量 n＝ ht h 直刃口部分的