【正文】 圖； 。 教研室 意見 教研室主任（專業(yè)負責人）簽字： 年 月 日 說 明：一式兩份， 一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi) ，一份交學(xué)院（直屬系）。 關(guān)鍵詞： 拉深，沖孔，成型鑲塊，拉伸筋。 沖壓技術(shù)的 發(fā)展 近 幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。 圖 11 沖壓作業(yè)方式的進化 沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。隨 著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。轎車覆蓋件模具設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù) 沖壓技術(shù)的進步首先通過模具技術(shù)的進步來體現(xiàn)出來 。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進步的特征。 模具 CAD/CAE/CAM 在近 20年中經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從試點到普及的過程。具有特征識別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在 2021 年作為商品化產(chǎn)品投入市場。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（ Fiool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模 CAC/CAM 系統(tǒng)。今后 10 年新一代模具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)必然是當今最好的設(shè)計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個方面。 汽車油底殼的相關(guān)知識補充 前言 油底殼是現(xiàn)代汽車發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中不可缺少的組 成部分。 汽車發(fā)動機的材料是其設(shè)計水平高低、品質(zhì)優(yōu)劣、質(zhì)量大小和競爭力強弱的基礎(chǔ)之一。尤其是塑料材料的形狀變化自由度大，塑料材料制成的油底殼具有能夠集成油道、吸油管、機油過濾器、單獨的備用油口和防濺板等優(yōu)點，使其成為兼顧耐熱性和高剛度的一體化的功能零部件材料。據(jù)悉，制造這種熱塑性材料油底殼的原材料是德國巴斯夫（ BASF）公司提供的。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 6 第二章 發(fā)動機油底殼成型工藝的總體分析 如圖 21 所示為改進后的油底殼零件， 材料 為 寶鋼產(chǎn)深拉深冷軋鋼板 st15， 料厚 2mm，屬于汽車覆蓋件沖壓成型中典型的深拉延件。 其缺陷在于：翻邊工序安排在切邊 沖孔復(fù)合工序之后，如此，在沖孔工序產(chǎn)生的安裝孔將在后續(xù)翻邊工序產(chǎn)生一定程度的孔變形及空位變移。 由參考文獻 [1]可知： 2 24 67603 14 67848 31 67 22bh2 36 67bh2121????????brbr 式中： 1r 為左側(cè)面角部圓角半徑 2r為右側(cè)面角部圓角半徑 1h為左側(cè)工 件高度 2h為右側(cè)工件高度 b 為盒形件短邊寬度 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 通過查文獻 [1]中的 472圖可知，此零件左側(cè)成型接近區(qū)域 II b 的盒形件成型，右側(cè)接近區(qū)域 II c 的盒形件成型，階梯 部位過渡區(qū)域成型條件尚可，根據(jù)以往的經(jīng)驗推斷，若適當加大凹模圓角半徑，此零件可一次拉深成型，若分兩次拉深，成型難度加大模具易失敗，制件質(zhì)量將難以保證。 由上式可知初次拉深的變形程度可用盒形件相對高度 H/r 來表示，這在使用中比較方便。 表 1 盒形件初次拉深的最大相對高度 補充拉深件的變形解析： 從幾何形狀特點看，矩形盒狀零件可劃分成 2 個長度為 (A2r) 和 2 個長度為 (B2r) 的直邊加上 4 個半徑為 r 的 1/4 圓筒部分 (圖 22) 。變形前直邊處的橫向尺寸是等距的，即 ，縱向尺寸也是等距的，拉深后零件表面的網(wǎng)格發(fā)生了 明顯的變化 (如圖 22 所示 ) 。同心圓弧的間距不再相等，而是變大，越向口部越大，且同心圓弧不位于同一水平面內(nèi)。即盒形件的變形是不均勻的。又因圓角部材料在拉深時容許向直邊流動，所以盒形件與相應(yīng)的圓筒件比較，危險斷面處受力小，拉深時可采用小的拉深系數(shù)也不容起皺。當 r/B= 時，直邊不復(fù)存在，盒形件成為圓筒件，盒形件的變形與圓筒件一樣。模擬計算得到的變形終了厚度最薄處為 （ t 為拉深板料厚度， mm），由此可知該零件可以一次拉深成功。當相對高度 H/B 大時，圓角部分對直邊部分的影響就大，直邊部分的變形與簡單彎曲的差別就大。一次拉深成形的低盒形件與多次拉深成形的高盒形件，計算毛坯的方法是不同的。 對高度和圓角半徑都比較大的盒形件 (H/B≥～ ) ，拉深時圓角部分有大量材料向直邊流動，直邊部分拉深變形也大，這時毛坯的形狀可做成長圓形或橢圓形，如圖 25 所示。 由于矩形件拉深時沿毛坯周邊的變形十分復(fù)雜，當前還不可能用數(shù)學(xué)方法進行精確計算，前述的各中間拉深工序的半成品形狀和尺寸的計算方法是相當近似的。四角圓弧處屬于圓筒形和部分直邊變形的結(jié)合 , 比圓筒形拉伸尺寸稍小 , 毛坯盡量用近 似圓弧方法保證拉伸流動。同時，凸模稍許擠入板料上部，板料的下部則略擠入凹模洞口，但材料內(nèi)的應(yīng)力末超過材料的彈性極限。由于凸、凹模間存在有間隙，故在這個階段中板料還伴隨著彎曲和拉伸變形。隨后，凸模將分離的材料推人凹模洞口。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小。 沖裁件斷面質(zhì)量及其影響因素 由于沖裁變形的特點，沖裁件的斷面明顯地分成四個特征區(qū)，即圓角帶a、光亮帶 b、斷裂帶 c 與毛刺區(qū) d，如圖 所示。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 毛刺區(qū) d ：毛刺的形成是由于在塑性變形階段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度時，刃口正面材料被壓縮，刃尖部分是高靜水壓應(yīng)力狀態(tài)，使裂紋的起點不會在刃尖處發(fā)生，而是在模具側(cè)面距刃尖不遠的地方發(fā)生，在拉應(yīng)力的作用下，裂紋加長，材料斷裂而產(chǎn)生毛刺， 裂紋的產(chǎn)生點和刃口尖的距離成為毛刺的高度。 間隙對剪切裂紋與斷面質(zhì)量的影響 模具間隙的影響 沖裁時，斷裂面上下裂紋是否重合，與凸、凹模間隙值的大小有關(guān)。由凹模刃口附近產(chǎn)生的裂紋進入凸模下面的壓應(yīng)力區(qū)而停止發(fā)展；由凸模刃口附近產(chǎn)生的裂紋進入凹模上表面的壓應(yīng)力區(qū)也停止發(fā)展。 當間隙過小時，雖然塌角小、拱彎小，但斷面質(zhì)量也有缺陷。而且，由于塌角大、拱彎大、光亮帶小、毛刺又高又厚，沖裁件質(zhì)量下降。因此，模具設(shè)計、制造與安裝時必須保證間隙均勻。 3）大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視材料與模具結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。 考 慮到制件尺寸大，生產(chǎn)的合理性不容忽視，從方便制造考慮，擬采方案 （ 1）采用單工序模沖 裁的方案。間隙的確定是綜合考慮上述各個因素的影響，選擇一個適當?shù)膯栂斗秶鳛楹侠黹g隙。 (3)計算沖裁模刃 口 尺寸時，考慮到模具在使用過程中的磨損會使刃 口 間隙增大，應(yīng)當按 Zmin 值來計算。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計中的一項重要工作。 沖孔件的光亮帶處于小端尺寸，其光亮帶是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，且沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。設(shè)計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。 模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。對于形狀簡單 的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選??；對于形狀復(fù)雜的刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差值的 1/4 來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的 1/8 并冠以（ 177。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 20 凸、凹模刃口尺寸計算方法 凸模與凹模配作法 采用凸、凹模分開加工法時，為了保證凸、凹模間一定 的間隙值，必須嚴格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。設(shè)計時，基準件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細標注，而配作件上只標注公稱尺寸，不注公差 ，但在圖紙上注明： “ 凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin” 。 1200 ?? ???? ）（ R150 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 (數(shù)值的變化或分布不均 )、潤滑情況 、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 。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力 ；從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力；從凹模內(nèi)向上頂出制件需的力，稱為 頂件力 。 卸料力和頂件力還是設(shè)計卸料裝置和彈 頂裝置中彈性元件的依據(jù)。對于帶有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)通過模柄的軸心線。 （ 3）形狀復(fù)雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。它是沖壓基本工序之一，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、日用品、儀表、航空和航天等各種工業(yè)部門的產(chǎn)品生產(chǎn)中，不僅可以加工太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 24 旋轉(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復(fù)雜的薄壁零件，可分為不變薄拉深和變薄拉深。 (2) 盡量避免采用非常復(fù)雜的和非對稱的拉深件。若下凹的軸線與拉深方向垂直，則只能在最后校正時壓出。如果公差等級要求高，可增加整形工序。壓邊力的數(shù)值應(yīng)適當，太小時防皺效果不好，太大時則會增加危險斷面處的拉應(yīng)力，引起拉裂 破壞或嚴重變薄超差 ( 圖 ，圖 ) 。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 26 表 采用或不采用壓邊圈的條件 圖 拉深力與壓邊力的關(guān)系 圖 壓邊力對拉深的影響 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 27 總壓邊力： 9 5 3AqFQ ?? （ 1） A= ㎡ ， 式中 A 為在開始 接觸時毛坯的面積； q= 610 MP/㎡ 由資料 [6]表 429 得。所用拉伸設(shè)備一般分為雙動拉伸壓力機 (分液壓和機械 ) 和通用液壓機 (用頂缸作為壓邊的壓力源 ) 兩種。 模具采用正拉深結(jié)構(gòu)，模具有成型凸模、凹模、壓邊圈、頂件板、成型鑲塊等組成。 模具工作過程 將板料置于 凹模平面，由彈性定位銷 28 定位。通過壓邊圈內(nèi)腔 凸臺面與凸模側(cè)壁 導(dǎo)向條之間的配合，保證了 壓邊圈座與凸模之間的導(dǎo)向，從而使得 凸凹模間的間隙得到有效保證。而在大頭 (即最深處 ) 短邊 R a 也應(yīng)太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 29 相應(yīng)大些 , 因為該處也屬于主進料區(qū)。 (2) 凸、凹模間隙。 模具材料及熱處理要求 (1)成形凸模采用球墨鑄鐵 QT6002，正火 229285HB； 注： 球墨鑄鐵：在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（常用的有硅鐵、鎂等）使鑄鐵中石墨球化。 注： Cr12M o V 鋼有高淬透性，截面為 300 ～ 400㎜以下者可以完全淬透，在 300 ～ 400℃ 時仍可保持良好硬度和耐磨性，韌性較 Cr12 鋼高，淬火時體積變化最小。淬火 ≥ 58HRC ● 熱處理規(guī)范及金相組織： 熱處理規(guī)范： 1)淬火 ,950～ 1000℃ 油冷 。適于制造切削條件差、耐磨性要求較高，且不受忽然和劇烈振動，需要一定韌性及具有鋒利刀口的各 種工具，如車刀、刨刀、鉆頭、切紙機、低精度而外形簡單的量具 (如卡板等 )，可用作不受較大沖擊的耐磨零 ● 力學(xué)性能：硬度 ：退火 ,≤ 197HB,壓痕直徑≥ 。 熱處理 ： 推薦 熱處理 溫度：正火 850，淬火 840，回火 600。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 31 （ b） 潤滑和模具材料的選擇 (1) 潤滑。作業(yè)方式在板料上采用一面上油 ,正反操作。對于表面質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品 , 一方面對凹模 R 角和模具間隙進行適量放大 ,一方面采用了一種完全潤滑的方法 , 用浸過潤滑油的廢報紙和聚乙烯薄膜放在凹模面進行潤滑 , 效果很好 , 做出的制品外 觀幾乎感覺不出經(jīng)過拉伸 , 而且可以獲得較大的拉伸比。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 , 但要進行適當表面加工 ,以發(fā)揮最佳效果。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 , 增加潤滑 , 降低壓邊力 (但不至于起皺 ) ,增大凹模和凸模圓角半徑。外皺主要是油箱底殼法蘭處在四周圓角 處由于 σ3 影響 ,產(chǎn)生皺折 ,同樣對中間拉伸中部圓角處也有此現(xiàn)象。精度不良出現(xiàn)在底部和側(cè)壁兩部分。采用適當減小間隙方法 ,若不行也要安排用 拉伸筋方式來解決。 整形 (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。 校平與整形的工藝特點 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；對設(shè)備的精度、剛度要求高。 邊 切邊 (trimming)：用切邊模將坯件邊緣的多余材料沖切下來。 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。 （ 2）定位零件：用于確定被沖壓材料在模具中的相對正確位置。 輔助構(gòu)件 :（ 1）導(dǎo)向零件：用于保證上下模的導(dǎo)向精度。（ 3）堅固及其它零件 其形式有：螺釘、銷釘、鍵、