【正文】 氣缸蓋罩沖壓組合復合模具設計 II 摘 要 冷沖壓是一種常用的機械制造工藝，其材料利用率高，生產(chǎn)率高。設計中， 在設計過程中，首先分析了零件的外形特征及工藝性，安 排了成形工藝，計算了相關參數(shù)及工作尺寸，選擇了沖壓設備，進行了模具的具體結構設計 ，再 利用三維設計軟件 Solidworks 完成了拉深、切邊模具和零件的幾何形狀造型，并運用 dynaform仿真軟件對沖壓過程進行了模擬。 工藝方案制定 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 三維造型基礎 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 第五章 數(shù)值模擬及設計參數(shù)優(yōu)化 ................... 錯誤 !未定義書簽。 分析結果及問題解決 .................... 錯誤 !未定義書簽。 第六章 總 結 .................................... 錯誤 !未定義書簽。模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高技術含量，特別是目前國內尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在 ： 大型、精密、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加； “ 三資 ” 及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快 。首先，模具的發(fā)展朝著高效，簡易，多功能，高壽命，高精度的方向發(fā)展。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設計 2 課題主要設計內容 本課題主要的研究內容是氣缸蓋罩沖壓模具的設計 與分析，對模具進行三維造型 。 課題主要設計任務 ⒈設計出氣缸蓋罩精拉深模具的裝配圖，沖孔切邊復合模裝配圖，及模具主要零件的零件圖； ⒉用 Solidworks對精拉深模具及復合模的各個進行三維造型，并進行裝配； ⒊對設計的模具零件結構進行 dynaform分析，并對其進行完善和優(yōu)化。 （三）沖壓工序的定位于沖壓設備的選擇 合理選擇定位基準和定位方法是保證沖壓件質量和尺寸精度的基本條件，也直接影響操作和安全；設備類型的選擇主要取決于沖壓工藝要求和生產(chǎn)批量。 （三）模具總裝配圖和零件圖的繪制 繪制模具圖應盡量采用 1:1的比例，直觀性好，便于發(fā)現(xiàn)問題；繪圖時遵循國家標準的機械制圖規(guī)定，在不違反制圖標準的前提下按照模具行業(yè)的習慣和特殊規(guī)定的繪制方法作圖。另外，對這些問題的研究，還能夠推動沖壓技術與理論工作的進步。全世界的鋼材中，有 60～ 70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。與鑄件、鍛件相比，沖壓件具有薄、勻、輕、強的特點。是一種高效的生產(chǎn)方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁，到成形、精整的全 自動生產(chǎn)。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。優(yōu)點為不需加熱、無氧化皮，表面質量好，操作方便，費用較低。優(yōu)點為可消除內應力，避免加工硬化，增加材料的塑性，降低變形抗力，減少設備的動力消耗。材料質量的好壞直接影響到?jīng)_壓工藝過程設計、沖壓件質量、產(chǎn)品使用壽命和沖壓件成本：沖壓件材料費用往往要占沖件成本的 60% 80%。包括便于加工，容易得到高質量和高精度的沖壓件，生產(chǎn)率高 （一次沖壓工序的極限變形程度大），模具壽命長．不產(chǎn)生廢品等。因此，要求材料應有良好的塑性和塑性變形的穩(wěn)定性。常用沖壓材料牌號有： 08, 08F, 08 Al , 10 等，其中以 08 Al 的塑性最好。若晶粒過細，則回彈現(xiàn)象增加。 伸長率、杯突試驗值越大，彎心直徑越小，則材料塑性越好。 r 值的大小，表明板材平面方向和厚度方向上的變形難易程度 的比較，當 r1 時，板料厚度方向上的變形比寬度方向上的變形困難。抑止起皺所必須的壓邊力和摩擦損失都相應地降低，有利子提高極限變形程度。 (2)材料表面平整材料表面若撓曲不平，會影響剪切和沖壓時的定位精度，以及由于定位不穩(wěn)而造成廢品，或因沖裁過程中材料變形時的展開作用而損壞沖頭。 Si—— 硅溶于鐵素體中，強化鐵素體的作用很大，增加強度，降低塑性，含硅量越低越好，深沖壓鋼板不能用硅脫氧 。 Al—— 鋁是鎮(zhèn)靜鋼最終脫氧劑，可與氮形成氮化鋁，顯著降低鋼板的應變時效傾向，容易得到餅形鐵素體晶粒，改善沖壓性能。 目前沖模常用的鋼材品種 有： （ 1) 碳素工具鋼（ T8A, T10A） 該種材料是沖模中應用最廣、價格最便宜的材料，適宜簡單形式的沖模。 (3） 高碳高鉻模具鋼（ Gr1 Cr12 MoV） 這類鋼具有強度高、耐磨、易淬透、變形小等優(yōu)點。 第二章 沖壓工藝與沖壓設備 11 (5) 硬質合金（ YG、 YT） 這類材料是以碳化鎢、碳化鈦為基體，以鉆、鎳等鐵族金屬作粘接劑，經(jīng)燒結而成的一種多相組合材料。 (6) 鋼結硬質合金（ YE） 這是一種以合金鋼為基體，以碳 化鎢或碳化鈦為硬質相，用燒結方法制造的一種材料。 影響金屬塑性和變形抗力的因素 能否充分利用金屬的塑性并在最小變形抗力的情況下獲得所需的工件，是沖壓加工中的一個重要問題。對金屬的塑性及變形能力的影響也越大，例 如，純鋼比碳鋼的塑性好、變形抗力低。在塑性范圍內，溫度增加主要影響金屬的軟化作用并使金屬發(fā)生物理化學變化。這是因為材料尺寸越大，組織和化學成分越不一致，雜質分布越不均勻，應力分布也不均勻。 （一）應力狀態(tài) 模具對材料施加的外力引起材料內產(chǎn)生內力，單位面積的內力的大小稱為應力。帶正號的正應力或主應力表示拉應力，帶負號的正應力或主應力表示壓應力。當外部條件與內因相符時，金屬即會從彈性變形轉為塑性變形。一種應變狀態(tài)只有一組主應變，可分解成兩部分。在材料的應變狀態(tài)中，壓應變的成分越多，拉應變的成分越少，越有利于材料塑性的發(fā)揮；反之．越不利于材料塑性的發(fā)揮。在單向受拉或單向受壓時的應力與應變關系可以用硬化曲線或用硬化曲線的數(shù)學表達式來表示。材料加工硬化不僅使所需的變形抗力增加， 而且對沖壓成形有較大的影響。硬化曲線可以通過拉深、壓縮或板料的液壓脹形試驗等多種方法求得。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設計 16 圖 24 金屬的應力 應變圖 1真實應力曲線， 2假象應力曲線 從圖 2— 4中可以看出塑性變形階段的三個特征點： 到塑性變形的轉折點； 。在塑性力學中經(jīng)常采用直線指數(shù)曲線來近似代替實際硬化曲線。 以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線 。理想的擠壓速度是當凸模與毛坯料接觸時速度要低，擠壓時速度要均勻，滑塊速度 (經(jīng)驗得知，以12— 24mm/min為好 )； ⒍壓力機應具有超載保險裝置，以避免由于坯料磷化層脫落成材料成分不均勻等一些未能預料的原因，使壓力機工作超載導至 損壞。該零件的沖壓過程包括拉深 成形、整形、沖孔、切邊、翻邊等工序。 （二）拉深件的圓角半徑 如圖 32所示，拉深件底部圓角半徑應滿足 tr1? ，為使拉深順利進行，一般取t53r1 ）（? ，此處取 1r =20mm。 表 31 有凸緣拉深件高度的極限偏差 ? 注：本表為未經(jīng)整形所能達到的數(shù)值。 參考文獻 21 表 32 帶凸緣拉深件的切邊余量 ? （ mm） 注：本表適用于有凸緣筒形件和盒形件。 ⒉根據(jù)角部的拉深系數(shù)進行校核：對于低盒形件，由于因角處變形最大，故變形程度可以用圓角處的假想拉深系數(shù)來表示： m=r/R=18/22= （ 31） 式中 r：盒形件角部的圓角半徑； R：盒形體角部的坯料半徑。 ⑶坯料尺寸的確定 坯料尺寸根據(jù)坯料面積與拉深件表面積 (包括切邊余量 )相等的原則求出，拉深件毛坯的形狀一般與工件的橫截面相似。一次拉深成型 r=pr ，毛坯尺寸計算方法為： 0D = ）（ )( 2 ???? HHBB （ 32） = ）（）（ 3 241 3 2 ?????????? =(取 272mm)。材料為上海寶鋼 ST14拉深板，抗拉強度 b? =350MPa。 根據(jù) [1]表 2411，取 q＝ ，得出壓邊力為 176kN。 （三）沖壓設備的選擇 設備類型的選擇主要取決于沖壓工藝要求和生產(chǎn)批量，在精拉深工序中 一般選用雙動拉深壓力機。本工序中選用閉式上傳動拉深壓力機，型號為： JA45200，其參數(shù)為： 總公稱壓力： 3250kN； 內滑塊公稱壓力： 2020 kN； 參考文獻 25 外滑塊公稱壓力： 1250 kN； 內滑塊行程： 670mm； 外滑塊行程： 425mm。 （三）卸料、出件方式的選擇 根據(jù)零件加工的特點及質量要求，拉深模具中采用剛性卸料的方式，通過使用推桿將壓邊圈與雙動液壓機的滑塊進行連接，依靠液壓機將零件推出。 （五）確定模具壓力中心 模具設計時，應使模具壓力中心與壓 力機滑塊中心軸線重合，以避免沖壓時產(chǎn)生偏心載荷，加劇模具及壓力機滑塊與導軌間的磨損，影響模具及壓力機的壽命和沖壓質量。拉伸開始時，壓料圈 6壓料，拉伸完成后推件，在凹凸模的作用下完成拉伸成型。因此，凹模圓角半徑大小要適當。 ⒉精拉深的圓角半徑： ii ）（? （ i=2,3， ⒊首次拉深凸模的圓角半徑： pr =（ ） dr （ 39） 故取 pr =22mm； ⒋精拉深凹模的圓角半徑： pr =（ ri dd 2t） /2 （ 310） 故取 pr =18mm。因此，間隙一般比毛坯厚度略大一些。 ⑶凸、凹模工作部分設計 設計凸模和凹模工作部分尺寸時，應考慮模具的磨損 和拉深件的回彈，其尺寸公差只在最后一道工序考慮。凹凸模圓角處，筒壁和凸模完全脫離．接觸面最小。 （二 ）壓邊裝置的設計 為了防止毛坯凸緣變形部分在拉深過程中起皺，通常使用的拉深模均設有壓邊裝置。由于氣缸蓋罩屬于大型拉深件，故采用剛性壓邊圈對其進行壓邊，圖 38所示為氣墊壓邊裝置。