【正文】 .. 37 卸料彈簧的選用 ................................... 38 沖壓設(shè)備的選用 ................................... 38 壓力中心的計(jì)算 .................................. 41 III 沖放油塞孔 .................................................. 42 第四章 總結(jié) ..................................................... 43 第五章 結(jié)束語(yǔ) .................................................. 43 參考文獻(xiàn) ......................................................... 44 附錄 .............................................................. 45 附錄一：外文文獻(xiàn) ............................................... 45 附錄二：外文翻譯 ............................................... 52 I 油箱底殼零件 沖壓 工藝分析及 模具 設(shè)計(jì) 材料學(xué)院 成型 061404 陳翔宇 指導(dǎo)教師：曹建新 摘要 本設(shè)計(jì)應(yīng)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。 現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大 規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造（圖 11）。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“ 十一五期間 ” 產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在： （ 1）汽車(chē)覆蓋件模； （ 2）精密沖模； （ 3）大型及精密塑料模； （ 4）主要模具標(biāo)準(zhǔn)件； （ 5）其它高技術(shù)含量的模具。對(duì)沖模技術(shù)性能的研太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。西安交通大學(xué)開(kāi)發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模 CAD 系統(tǒng)等。油底殼的儲(chǔ)油量是潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)之一，油底殼的儲(chǔ)油容積對(duì) “濕式 ”潤(rùn)滑系統(tǒng)中機(jī)油完成潤(rùn)滑、冷卻、清洗、密封、防銹等功能具有重要的保證作用。 2021 年，世界塑料工程學(xué)會(huì) SPE（ Society of Plastic Engineers），為研發(fā)成功世界首例載貨汽車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī)熱塑性塑料油底殼的德國(guó)薩克森技術(shù)公司（ KTSN）頒發(fā)了 “格蘭特創(chuàng)新特別獎(jiǎng) ”。 圖 21所示油底殼沖壓件外形不規(guī)則，由復(fù)雜空間曲面構(gòu)成，斷面平面度及孔位位置度要求相對(duì)較高，屬于典型的復(fù)雜深拉深件。 （ b） 運(yùn)用 盒形件拉深的變形程度 來(lái)確定拉深次數(shù) 由于盒形件初次拉深時(shí)圓角部分的受力和變形比直邊大，起皺和拉破易在圓角部發(fā) 生，故盒形件初次拉深時(shí)的極限變形量由圓角部傳力的強(qiáng)度確定。若將圓角部太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 分和直邊部分分開(kāi)考慮，則圓角部分的變形相當(dāng)于直徑為 2r 、高為 h 的圓筒件的拉深，直邊部分的變形相當(dāng)于彎曲。 因此該處的變形不同于純粹的拉深。 圖 23 盒形件拉深時(shí)的應(yīng)力分布 (3) 盒形件拉深時(shí)，由于直邊部分和圓角部分實(shí)際上是聯(lián)系在一起的整體，因此兩部分的變形相互影響，影響的結(jié)果是：直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長(zhǎng)，切向壓縮的拉深變形。 由于此零件法蘭面與側(cè)壁間圓角半徑偏小，不利于之間一次拉伸成形，因此決定在拉深工序后增加一法蘭面與側(cè)壁間圓角部位整形工序，保證一次 拉深成形的工藝需求。計(jì)算的原則仍然是保證毛坯的面積等于加上修邊量后的工件面積，并盡可能要滿(mǎn)足口部平齊 。假若在試模調(diào)整時(shí)發(fā)現(xiàn)圓角部分出現(xiàn)材料堆聚，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小圓角部分的壁間距離 。 (b)．塑性變形階段 (圖 Ⅱ ) 因板料發(fā)生彎曲，凸模沿寬度為 b的環(huán)形帶繼續(xù)加壓，當(dāng)材料內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)便開(kāi)始進(jìn)入塑性變形階段。 從圖 所示沖裁力 凸模行程曲線(xiàn)可明顯看出沖裁變形 過(guò)程的三個(gè)階段。 圓角帶 a ：該區(qū)域的形成是當(dāng)凸模刃口壓入材料時(shí)，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長(zhǎng)變形，材料被拉入間隙的結(jié)果； 光亮帶 b ：該區(qū)域發(fā)生在塑形變形階段，當(dāng)刃口切入材料后，材料與凸、凹模切刃的側(cè)表面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。當(dāng)凸、凹間隙合適時(shí)，凸、凹模刃口附近沿最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生的裂紋在沖裁過(guò)程中能會(huì)合，此時(shí)盡管斷面與 材料表面不垂直，但還是比較平直、光滑、毛刺較小，制件的斷面質(zhì)量較好（圖 ）所示）。如斷面中部出現(xiàn)夾層，兩頭呈光亮帶，在端面有擠長(zhǎng)的毛刺。 ａ）間隙過(guò)?。猓╅g隙合理ｃ）間隙過(guò)大 圖 間隙對(duì)剪切裂紋與斷面質(zhì)量的影響 工藝分析 該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸大 ，薄板材件，且大批量生產(chǎn)，屬普通沖壓件。 沖裁間隙的確定 沖裁間隙的概念沖裁間隙指凸模刃口與凹模刃口之間的間隙。確定合理間隙的方法 計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)法、查表法。 沖裁過(guò)程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使間隙越用越 大。用 x、 Δ表示，其中 Δ為工件的公差值， x 為磨損系數(shù)， 其值在 ～１之間，根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選?。? 工件精度 IT10 以上 X=1 工件精度 IT11～ IT13 X= 工件精度 IT14 X= ３．不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（ Zmin）。對(duì)于沖制薄材料（因 Zmax 與 Zmin的差值很?。┑臎_模，或沖制復(fù)雜形狀工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常常采用凸模與凹模配作的加工方法。 ?? ???? ）（ R340 ?? ???? ）（ 490 ?? ???? ）（ 沖裁工藝力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。影響卸料力、推料力和 頂件力 的因素很多，要精確地計(jì)算是困難的。否則會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 荷， 使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。前者拉深成形后的零件，其 各部分的壁厚與拉深前的坯料相比基本不變；后者拉深成形后的零件，其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的變薄， 這種變薄是產(chǎn)品要求的，零件呈現(xiàn)是底厚、壁薄的特點(diǎn)。 對(duì)拉深件的圓角半徑和拉深件精度的要求 (1)為了使拉深順利進(jìn)行，拉深件的底與壁、凸緣與壁、盒形件的四壁間的圓角半徑應(yīng)滿(mǎn)足 否則，應(yīng)增加整形工序。在生產(chǎn)中，壓邊力 都有一定的調(diào)節(jié)范圍 ( 圖 ) ，其范圍在最大壓邊力 和最小壓邊力 之間。雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)主要是由壓邊滑塊和凸?；瑝K構(gòu)成雙動(dòng)。行程開(kāi)始時(shí)，由邊滑塊帶動(dòng)壓邊圈 12 下行至限位墊板 23位置，而后由內(nèi)滑塊 帶動(dòng)成型凸模 21下行，板料緩 慢進(jìn)入凹模 11 型腔 ，制件右側(cè)部位在凸模作用下 首先成形，隨著凸模的相繼下行，制件左側(cè)區(qū)域 在頂件板成型鑲塊 15 作用下逐漸成型 ，至此一個(gè)行程結(jié)束。而長(zhǎng)度方向?qū)購(gòu)澢尚?, 由于變形方式不同可小些。由于碳（石墨）以球狀存在于鑄鐵基體中，改善其對(duì)基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性大大提高。 2)淬火 1020℃ ,200℃ 回火 2h。 45號(hào)鋼為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,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 。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。 （ c） 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。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。 (4) 外觀不良。校平多用于沖裁件，以消除沖裁過(guò)程中拱彎造成的不平。 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。 其形式有：導(dǎo)柱導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo)筒等。行程開(kāi)始時(shí)，由壓力機(jī) 上座 帶動(dòng) 模具 的 上模座板 1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 的法蘭面凹模孔中進(jìn)行沖裁 ， 隨即 制件 法蘭面上的 36 個(gè)孔同時(shí)。其形式有：卸料板、推件裝置、頂件裝置、壓邊圈、彈簧、橡膠墊等。 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。 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)。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。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。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。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。 注： 45號(hào)鋼是 GB中的叫法 ,JIS中稱(chēng)為 :S45C,ASTM 中稱(chēng)為 1045,080M46,DIN 稱(chēng)為 :C45 。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 ～ 。 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(xiāo)定位，四周設(shè)置限位鍵塊 ，確保了模具 工作時(shí) 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(guò) 定位鍵與 頂件塊 平面定位連接，同時(shí)滿(mǎn)足了模具成形及模具 良好的加工工藝性的要求。由于油箱底殼四邊變形方式不同 , 對(duì)于四邊圓角處(或近似圓角 ) 凹模圓角半徑 R a 應(yīng)較大。具體的結(jié)構(gòu)見(jiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼拉延模裝配圖 YDKLY01 圖 。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。 壓邊力是為了防止毛坯起皺，保證拉深過(guò)程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小對(duì)拉深影響很大。 (4) 在凸緣面上有下凹的拉深件，如下凹的軸線(xiàn)與拉深方向一致，可以拉出。 計(jì)算公式為： （ 6） （ 7） 綜上 O0=(855,245) 拉深 拉深（ 又稱(chēng)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(kāi)口空心零件的加工方法。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。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。 凹模磨損后會(huì)增大的尺寸 —— 第一類(lèi)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。但對(duì)于磨損后無(wú)變化的尺寸，一般標(biāo)注雙向偏差。這樣，凸、凹在磨損到一定程度時(shí)，仍能沖出合格的零件。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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。 (2)當(dāng)工件斷面質(zhì)量及制造公差要求較高時(shí)應(yīng)選擇較小間隙值。 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。另外，當(dāng)模具裝配間隙調(diào)整得不均勻時(shí)，模具會(huì)出現(xiàn)部分間隙過(guò)大和過(guò)小的質(zhì) 量現(xiàn)象。當(dāng)上裂紋壓入凹模時(shí)，受到凹模壁的擠壓，產(chǎn)生第二光亮帶，同時(shí)部太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 分材料被擠出，在表面形成薄 而高的毛刺（圖 a）所示）。但四個(gè)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。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。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(shí)，板料便被剪斷分離。 如果模具間隙正常，沖裁變形過(guò)程大致可分為如下三個(gè)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。則長(zhǎng)圓形毛坯的長(zhǎng)度為： (2) 長(zhǎng)圓形毛坯的寬度為： (3) 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 然后用 R=K