【正文】 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、沖裁力的大小等來進(jìn)行概略的估算及經(jīng)驗(yàn)修正的[9]。因此，在一次沖裁的過程中，其應(yīng)力為拉伸和壓縮交變反復(fù)作用。 —卸料板的厚度（mm），取12mm； (1)則： mm凹模刃口尺寸，按（2）式計(jì)算： 模具零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)沖裁力及部件尺寸的計(jì)算、凹模刃口尺寸的計(jì)算(1) 凸、凹模間隙的選擇凸、凹模間隙值的大小對沖壓制件質(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)。（3）堅(jiān)固及其它零件 其形式有：螺釘、銷釘、鍵、其它。（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。切邊(trimming)：用切邊模將坯件邊緣的多余材料沖切下來。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。精度不良出現(xiàn)在底部和側(cè)壁兩部分。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。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(jìn)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(bào)紙和聚乙烯薄膜放在凹模面進(jìn)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。（b）潤滑和模具材料的選擇(1) 潤滑。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(jī)、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≥。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(shí)仍可保持良好硬度和耐磨性，韌性較Cr12 鋼高，淬火時(shí)體積變化最小。(2) 凸、凹模間隙。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。所設(shè)計(jì)的油底殼拉深模具在經(jīng)過拉深力及壓邊力的分析計(jì)算后，選用500t雙動液壓機(jī)進(jìn)行拉深成形，壓邊力可調(diào)（邊缸壓力200t），有下頂缸裝置。通常是使壓邊力稍大于防皺作用所需的最低值，并按下列公式進(jìn)行計(jì)算。其斷面尺寸公差等級一般都在 ITll 以下。(2) 盡量避免采用非常復(fù)雜的和非對稱的拉深件。 壓力機(jī)公稱壓力的選取 推料力FQ1＝nＫ1F=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。依據(jù)查表法得知：凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。合理間隙值的確定間隙的選取要使沖裁達(dá)到較好的斷面質(zhì)量、較高的尺寸精度，較小的沖裁力，較高的模具壽命。但應(yīng)注意幾點(diǎn)：1）制件具有圓弧連接的特性，應(yīng)注意尺寸的精度。如斷面中部出現(xiàn)夾層，兩頭呈光亮帶，在端面有擠長的毛刺。當(dāng)間隙增大時(shí)，材料內(nèi)的拉應(yīng)力增大，使得拉伸斷裂發(fā)生早，于是斷裂帶變寬；光亮帶變窄；彎曲變形增大，因而塌角和拱彎也增大。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(shí)，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(diǎn)不會在刃尖處發(fā)生，而是在模具側(cè)面距刃尖不遠(yuǎn)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(diǎn)和刃口尖的距離成為毛刺的高度。沖裁件斷面質(zhì)量及其影響因素根據(jù)毛坯尺寸的計(jì)算原則, 遠(yuǎn)離四角圓弧尺寸按彎曲成形計(jì)算長與寬(實(shí)際中可能稍小) 。(3) 將尺寸為的盒形件，看作由兩個(gè)寬度為 B 的半方形盒和中間為 (AB) 的直邊部分連接而 成，這樣，毛坯的形狀就是由兩個(gè)半圓弧和中間兩平行邊所組成的長圓形，長圓形毛坯的圓弧半徑為： 圖 24方盒件毛坯的形狀與尺寸 圖25高盒形件的毛坯形狀與尺寸 式中 D 是寬為 B 的方形件的毛坯直徑，按式 (1) 計(jì)算。當(dāng)相對高度 H/B 大時(shí)，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。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。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，切向壓縮的拉深變形。即盒形件的變形是不均勻的。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)。 由參考文獻(xiàn)[1]可知：式中：為左側(cè)面角部圓角半徑 為右側(cè)面角部圓角半徑 為左側(cè)工件高度 為右側(cè)工件高度 b為盒形件短邊寬度通過查文獻(xiàn)[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(yàn)推斷，若適當(dāng)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。 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較高，屬于典型的復(fù)雜深拉深件。這種輕量化新材料油底殼的機(jī)油容量較傳統(tǒng)材料油底殼增加了30%，達(dá)到39L；新材料油底殼部件總質(zhì)量較傳統(tǒng)材料油底殼減輕40%，；它的生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)材料降低了20%～30%。汽車發(fā)動機(jī)的輕量化程度在很大程度上取決于輕量化材料的發(fā)展。本設(shè)計(jì)涉及的知識面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識的同時(shí)，對于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程5個(gè)模塊。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國外多工位級進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國家制造水平的重要標(biāo)志。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。本設(shè)計(jì)是沖孔和拉深的模具。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。目前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的40%以上，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距。20世紀(jì)60年代初期，國外飛機(jī)、汽車制造公司開始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。在級進(jìn)模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國UGS公司與我國華中科技大學(xué)合作在UGII（現(xiàn)為NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進(jìn)模CAD/CAM軟件NXPDW。近年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進(jìn)模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)FoxCAD等。油底殼的儲油量是潤滑系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)之一，油底殼的儲油容積對“濕式”潤滑系統(tǒng)中機(jī)油完成潤滑、冷卻、清洗、密封、防銹等功能具有重要的保證作用。　　塑料材料由于造型容易、質(zhì)量輕、成本低，受到汽車發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)部門及油底殼制造業(yè)的青睞和關(guān)注。 汽車發(fā)動機(jī)油底殼材料的發(fā)展歷史其缺陷在于：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。 當(dāng)時(shí)，與圓角部相應(yīng)的圓筒體毛坯直徑為：則： 用平板毛坯一次能拉出的最大相對高度值見表1 。 拉深前，在毛坯的直邊部分畫出相互垂直的等距平行線網(wǎng)格，在毛坯的圓角部分，畫出等角度的徑向放射線與等距離的同心圓弧組成的網(wǎng)格。 當(dāng) r/B= 時(shí)，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。的要求。 毛坯尺寸仍根據(jù)工件表面積與毛坯表面積相等的原則計(jì)算。 根據(jù)制件成形特點(diǎn)，依據(jù)毛坯面積與拉深面積（加工修邊余量）相等的原則，經(jīng)過理論計(jì)算后用試沖法得知油底殼的毛坯尺寸如下：圖26落料毛坯圖第三章 拉深及法蘭面沖孔的工藝分析和模具設(shè)計(jì)落料若使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以內(nèi)的部分作為沖裁件時(shí)，稱為落料。凸模擠入板料上部，同時(shí)板料下部擠入凹模洞口，形成光亮的塑性剪切面。材料內(nèi)裂紋首先在凹模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生，緊接著才在凸模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生。 沖裁件質(zhì)量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色，且略帶有斜度。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。上、下裂紋不重合。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。 工藝方案的確定本沖件所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料、一般可采用：方案（1），單工序模；生產(chǎn)率低，積累誤差大，生產(chǎn)不夠安全，模具簡單，制造容易。其上限為最大合理聞隙，下限為最小合理間隙即合理間隙指的是一個(gè)范圍值。、凹模具刃口尺寸計(jì)算原則 沖裁過程中，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)，工件精度IT10以上 X=1工件精度IT14 X=落料 應(yīng)該以凹模為基準(zhǔn)件，然后配做凸模。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 。 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：求出合力作用點(diǎn)的座標(biāo)位置 O0(x0, y０)，即為所求模具的壓力中心。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)。 至于是否需要采用壓邊圈，可按表 的條件決定。油箱底殼模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是對油箱底殼進(jìn)行工藝分析后進(jìn)行的。另外，由于拉深件存在高度上大的落差，拉深過程中極易出現(xiàn)材料的堆聚現(xiàn)象，對成型極為的不利，因此在模具設(shè)計(jì)方案制定時(shí)考慮在相應(yīng)的過渡區(qū)域布置相應(yīng)的收縮筋，這樣不但為成形帶來了方便，還能提高制件的剛性。由于油箱底殼四邊變形方式不同, 對于四邊圓角處(或近似圓角) 凹模圓角半徑R a 應(yīng)較大?？紤]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)，成形部位通過定位鍵與頂件塊平面定位連接，同時(shí)滿足了模具成形及模具良好的加工工藝性的要求。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,～。注：45號鋼是GB中的叫法,JIS中稱為:S45C,ASTM中稱為1045,080M46,DIN稱為:C45 。一般采用粘度較高的油脂混合體進(jìn)行潤滑, 并試過幾種拉伸液, 但效果欠佳。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)過多次試驗(yàn), 采用灰口鑄鐵做模具工作部分材料較合適。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)材料流動不均勻, 某些部位材料流入過快, 造成斜底與平底過渡處產(chǎn)生積瘤。側(cè)壁產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象, 主要是長度方向大頭中間部位由于彎曲變形的彈性恢復(fù)造成。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(flattening)：指利用模具將有拱彎、翹曲的平板制件壓平的沖壓工序。其形式有：卸料板、推件裝置、頂件裝置、壓邊圈、彈簧、橡膠墊等。 模具工作過程沖圓孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算圓孔形狀簡單，為制造方便，凸、凹模擬采用分開加工。主要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。 —凸模在固定板里的厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖制t，取15～20mm；當(dāng)t=～，取20～25mm；這里取22mm；(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。先算沖裁力： 凹模長L=1058mm；凹模寬B=；故初步有了凹模外形尺寸LBh=1058 320mm根據(jù)要求，對照文獻(xiàn)[10]表146（摘自GB285881）。 卸料力FQ＝ＫF==綜合考慮，采用液壓壓力機(jī)。 卸料力和頂件力還是設(shè)計(jì)卸料裝置和彈頂裝置中彈性元件的依據(jù)。 選擇壓力機(jī)根據(jù)上述沖壓力的計(jì)算，初步選用為液壓壓力機(jī)。 （61b） 計(jì)算壓力中心從整個(gè)設(shè)計(jì)過程來看，該發(fā)動機(jī)油底殼采用單工序模具模較多，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工相對簡單，操作方便，零件成形質(zhì)量好，較大地提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)需求，而且該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展推廣到其它類似零件的產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)中