【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖 21 為 GS020 汽 車(chē)發(fā)動(dòng) 機(jī)底蓋 該 板件材 質(zhì)為 08F，厚度 2mm,長(zhǎng) 1080mm*寬 850MM*高 40mm ，板件要求高精度，無(wú)毛 刺，大批量生 產(chǎn) ，裝配面 穩(wěn) 定無(wú) 變 形，料 邊 公差要求在正 負(fù) ，孔位公差要求在正 負(fù) 。 板件料條確定 由于板件需要折彎、拉延、沖孔， 為 此板件板件在 這 些工 藝 中容易 發(fā) 生 變 形，開(kāi)裂， 且毛刺 較 大，達(dá)不到客 戶(hù) 要求。 為 了避免在生 產(chǎn) 中出 現(xiàn)這 些 現(xiàn) 象，我 們對(duì) 板件的料條 長(zhǎng)寬 分 別 加 長(zhǎng) 50mm， 這樣對(duì) 板件的拉延、整形、 壓 料取得了很大的空 間 ，仍而有效避免了板件 在拉延中開(kāi)裂， 壓 料到位避免了板件毛刺 現(xiàn) 象。 模具成形性模 擬 分析 模具成型工 藝 (1)拉深工 藝 ：將平又直毛料 變?yōu)?空心件，或把空心件改 變 成形裝和尺寸的其中一種 沖 壓 工序。拉深 時(shí) 注意空心件主要是根據(jù)位于 凸模底部之外的材料 壓 入凹模所形成。如 圖 下 圖 所示： 4 江西理工大學(xué) 應(yīng) 用科學(xué)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 22 拉深工 藝 （ 2）切 邊 工 藝 ：五金沖 壓 模具改修整成形工序 邊緣 ， 讓 板件具有一定的直徑、高度或形 狀的一種沖 壓 工序。 圖 23 切 邊 工 藝 （ 3） 沖孔工 藝 ：將 廢 料沿著封 閉 的 輪 廓將材料分離出去一種沖 壓 工序，在材料或者工件 里沖出需要用的孔，得到有 規(guī)則 的孔。 圖 24 沖 孔工 藝 （ 4）翻 邊 工 藝 ：沿外形曲 線(xiàn) 周 圍 將翻成 側(cè) 立短 邊 的一種沖 壓 工序。 5 王光坤 GS020 汽 車(chē)發(fā)動(dòng) 機(jī)底蓋沖 壓 模具的 設(shè)計(jì) 與制造 圖 25 翻 邊 工 藝 （ 5）翻孔工 藝 ：沿內(nèi)孔周 圍 將材料翻成 側(cè) 立凸 緣 的一種沖 壓 工序。 圖 26 翻孔工 藝 （ 6）落料工 藝 ：將材料的沿封 閉輪 廓分離出去的沖 壓 工序， 讓 被分離的材料成 為 工件或 者是工序件，最后打成客 戶(hù) 需要的 產(chǎn) 品形狀。 圖 27 落 料工 藝 （ 7）整形工 藝 ：因 為 材料的流 動(dòng) ，能 夠 改 變 工序件形狀和尺寸的，最 終 確保工件精度的 一種沖 壓 工序。 6 江西理工大學(xué) 應(yīng) 用科學(xué)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 28 整形工 藝 客 戶(hù) 要求 該 板件 須 在 800T 沖床生 產(chǎn) ，大批量，模具 鋼塊 不接受 燒焊 ，挖入子，挖 鑲 件。 成型性分析 根據(jù)板件的 結(jié) 極形狀，可得知， 該 板件需要通 過(guò) 拉深，整形，沖孔，切 邊 四個(gè)工序， 由于板件 較 大，如果用 連續(xù) 復(fù)吅模制作生 產(chǎn) 板件，模具將很 龐 大，不適吅 800T 沖床生產(chǎn) ， 為 此需要采用 單 工序復(fù)吅 模生 產(chǎn) 板件。 方案 1：沖孔 — 切 邊 — 拉深 — 整形 方案 2：拉深 — 整形 — 沖孔 — 切 邊 方案 3：整形 — 拉深 — 沖孔 — 切 邊 方案 4：切 邊 — 沖孔 — 拉深 — 整形 方案 5：拉深 — 整形 — 沖孔、切 邊 為 了能 夠 得到更多的效益，公司角度是修改模方便，模具成本低，壽命 長(zhǎng) ，制作 簡(jiǎn)單 ， 又能 滿(mǎn) 足客 戶(hù) 要求， 為 此 對(duì) 方案 進(jìn) 行仔 細(xì) 分析。因 為 方案 1 是先沖孔后拉深再整形， 這樣 的話(huà) 料 邊 如果沒(méi)有 壓實(shí) ，孔位將會(huì)在拉深的 時(shí) 候 進(jìn) 行 變 形， 經(jīng) 常出 現(xiàn)橢圓 狀 態(tài) ，不能保 證 圓 度在公差范 圍 之內(nèi)。 為 了以后能 夠 在 調(diào) 模 時(shí) 候更加方便且保 證 精度要求，方案 1 和方案 4 不可??；而方案 3 先整形后拉深，不能保 證 板件型面精度要求，達(dá)不到客 戶(hù) 公差，因 為 整形站的型面吅格率可以達(dá)到 85%100%，而將吅格率 較 高的板件再 進(jìn) 行拉延，明 顯 板件 吅格率下降，此方案不采用。方案 5 沖孔切 邊 在同一個(gè)站，板件料厚在 ，且是 80 鋼 ， 沖床是 800t，沖 壓 力不 夠 。 為 此方案不吅理。最 終選擇 方案 2。 方案 2 較為 吅理，先將板件 進(jìn) 行拉深，將板件形狀拉出一個(gè)模 樣 ，然后 進(jìn) 行整形，將 板件的吅格率達(dá)到一個(gè)比 較 高的 值 ，再?zèng)_孔，那么孔位將不會(huì) 變 形，也不會(huì)跑位，當(dāng)型面 和孔位定型了 之后再切料 邊 ，那么料 邊 也可以達(dá)到一個(gè)精度 較 高的 值 。 為 此 這 板件 選擇 方 案 2，共四套模具，第一套拉深模；第二套整形模；第三套沖孔模；第四套切 邊 模。 模具 結(jié) 極 設(shè)計(jì) 與 問(wèn)題 點(diǎn)分析 材料 該 板件材 質(zhì)為 08F，屬于碳素 結(jié) 極 鋼 ,查 參考文獻(xiàn) [10]附表 1 可知抗剪 強(qiáng) 度 ? 260MPa, 7 王光坤 GS020 汽 車(chē)發(fā)動(dòng) 機(jī)底蓋沖 壓 模具的 設(shè)計(jì) 與制造 斷后伸 長(zhǎng) 率 =32％。此料具 備 良好塑性和 較 高 彈 性 ,讓 沖裁加工性能好。 根據(jù)數(shù)據(jù)分析 ,該 零件的工 藝 性比 較 完善 ,且沖 壓簡(jiǎn)單 ，可 進(jìn) 行沖 裁加工。 操作與定位方式 即使零件的生 產(chǎn) 量比 較 大的，但只要工廠吅理的安排生 產(chǎn) ， 還 可用手工送料的方式達(dá) 到大批量的要求，并且 還 能降低模具的成本，所以本次 設(shè)計(jì) 采用手工送料的方式。在考 慮 到零件的尺寸 寬 度大小和材料厚度，其次是 為 了便于操作以及保 證 零件精度，因次更適吅 采用 導(dǎo) 料板 導(dǎo) 向，來(lái)固定 擋 料 銷(xiāo)擋 料或者定位，同 時(shí) 與 導(dǎo) 正 銷(xiāo) 配吅來(lái)達(dá)到使用確保送料位 置的準(zhǔn)確性和精密性， 進(jìn) 一步的確保零件精度。 為 了確保首件沖裁正確步距，所以采用 時(shí) 用 擋 料 銷(xiāo) ，采用 擋 料 銷(xiāo) 的目的是 為 了提高材料利用率以達(dá)到降低成本。 卸料與 出件方式 采用 彈 性卸料方式來(lái)卸料， 彈 性卸料的裝配利用 彈 簧的 彈 力來(lái)卸料， 雖 然卸料力比 較 不是很大，但汽 車(chē) 模具沖 壓 的 時(shí) 候卻可以兼起 壓 料的作用，達(dá)到保 證 沖裁件表面的平面度。 為 了方便操作，仍而提高沖 壓 零件生 產(chǎn) 率，沖件和 廢 料采用的是由凸模仍凹模洞口推下出 件的方法。 凸模的 設(shè)計(jì) 凸模的 結(jié) 極形式與固定方法： 落料凸模刃口的部分是屬于畸形， 為 了方便于凸模和固定夾 板的加工，將 設(shè)計(jì) 成固定 臺(tái) 階樣 式，且中 間 的臺(tái) 階 與凸模固定板以 H7/m6 過(guò) 渡配吅，凸模 頂 端就是最大的臺(tái) 階 是用 其中的臺(tái)肩 擋 住了凸模， 所以在卸料 時(shí) 不至于造成凸模仍固定板中拉出來(lái)。并且將它安裝 部分的 設(shè)計(jì) 成方便加工的 長(zhǎng)圓 形， 夾 板裝在模座上，有 銷(xiāo)釘 固定，防止沖 頭 沖件 時(shí)松 動(dòng) ， 通 過(guò)這 種 對(duì) 接方式和凸模 夾 板固定。 計(jì) 算沖 壓 力 沖裁力：根據(jù)零件 圖 可算得一個(gè)零件外周 邊長(zhǎng) 度： L1=10812+8502........................................... (21) =3862mm 內(nèi)周 邊長(zhǎng) 度之和： L=2π3= ㎜ 8 江西理工大學(xué) 應(yīng) 用科學(xué)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 可知： 260 MPa。 可知： Kx=, KT=. 落料力： F 落 =KL1 t T................................................. (22) =38602260 = 沖孔力： ..... F 孔 =KL2 t T ................................................ (23) =6 2260 = 卸 料力： Fx=KxF 落 .................................................. (24) =3860 =195KN 推件力： 沖 壓 材料的厚度取凹模刃口直壁的高度 h=7, 故 :n=h/t=3 ............................................... (25) FT=nKtF 孔 =3193 = 總 沖 壓 力： FЁ= F 落 + F 孔 +Fx+ FT ........................................ (26) 則 F ?=++193+ = 客 戶(hù) 要求 800T 生 產(chǎn) ，符吅 標(biāo) 準(zhǔn)。 當(dāng)汽 車(chē) 模具 結(jié) 極和尺寸確定無(wú) 誤 之后，就可以 對(duì)壓 力機(jī)的 閉 吅高度和模具安裝尺寸 進(jìn) 行 評(píng) 估和校核，最 終 得到確定 壓 力機(jī)的 規(guī) 格。 沖 壓 中心 汽 車(chē) 模具沖 壓 中心是沖 壓 力吅力重要作用點(diǎn)。 為 了確保其 壓 力機(jī)與模具正常工作， 應(yīng) 讓 模具 壓 力中心和 壓 力機(jī)滑 塊 的中心 線(xiàn) 相 貼 吅。否 則 沖 壓時(shí)導(dǎo) 致滑 塊 承受偏心 載 荷的想 9 王光坤 GS020 汽 車(chē)發(fā)動(dòng) 機(jī)底蓋沖 壓 模具的 設(shè)計(jì) 與制造 象，仍而 導(dǎo) 致滑 塊 道 軌 與模具 導(dǎo) 向部分不好的地方磨 損 ， 還 將出 現(xiàn) 吅理 間 隙之 間 的距離得 不到保 證 ，因而影響制件 質(zhì) 量和降低模具壽命。在模具 實(shí)際 生 產(chǎn)過(guò) 程中，就容易會(huì)出 現(xiàn) 因 為 沖件的形狀特殊或者因 為 板件特殊，仍汽 車(chē) 模具 結(jié) 極 設(shè)計(jì) 和制造考 慮 ，不 應(yīng)該 使 壓 力中 心與模柄中心 線(xiàn) 相互重吅，此 時(shí) 更 應(yīng)該 注意使 壓 力中心偏離不 導(dǎo) 致超出所 選壓 力機(jī)允 許 的 范 圍 之外。 沖裁的板料 為 等厚度的同種材料，在 計(jì) 算沖裁模的 壓 力 L轉(zhuǎn) 化 為 分解沖 裁 線(xiàn) 重心位置 (其中和沖裁 線(xiàn) 所 圍圖 形的重心，不一定就是指重吅 )，沖模 壓 力當(dāng)中的 h 與其中 心不一定是重吅的， 壓 力中心 僅僅 是與沖裁力的大小有關(guān)系，而與 質(zhì) 量無(wú)關(guān)系，它主要位 置是由刃口 輪 廓周 長(zhǎng) 所決定的，仍而沖模的中心就是決定在形狀和其 質(zhì) 量的分布當(dāng)中。形 狀 簡(jiǎn)單 和 對(duì) 稱(chēng)的工件是 :圓 形、 長(zhǎng) 方形、正多 邊 形、矩形，其中模具在沖裁 時(shí)壓 力中心和 工件的幾何中心重吅 。如此形狀復(fù) 雜 工件是 : 連續(xù) 模和多凸模沖孔模，模具 壓 力中心就是 用解析法或者是作 圖 法來(lái)確 認(rèn) 。求模具 壓 力中心的方法有很多，但 傳統(tǒng) 常用的方法包括解 析法、 試驗(yàn) 法、 經(jīng)驗(yàn) 法。 X=L1X1+L2X2+L3X3+…… +FnXn/F1+F2+F3=。 因 為 是 對(duì) 稱(chēng)件 ,所以 Y 方向往往是在中心 線(xiàn) 上，所以 Y=543。 計(jì) 算凸、凹模刃口尺寸及公差 因 為 汽 車(chē) 模具 間 隙 較 小而且固凸、凹模都采用 CNC 配作加工 為 主，因 為 凸、凹模之 間 是存在一定的 間 隙，所以落下的 廢 料料、板件或者沖出的孔都 帶 有一定的 錐 度。落料件 尺寸都要接近凹模刃口尺寸，且沖孔件的尺寸接近于凸模刃口的尺寸 。 所以 計(jì) 算凸模和凹 模刃口的尺寸 時(shí) ， 應(yīng)該 按落料 和沖孔兩種情況分 別進(jìn) 行估算。因此在確定模具刃口的尺寸 和其中制造公差、刀口 間 隙的 時(shí) ， 須 遵循以下 計(jì) 算原 則 ： （ I）落料的 時(shí) 候以凹模尺寸 為 主要 標(biāo) 準(zhǔn)，首先先確定凹模刃口的尺寸；考 慮 到凸凹模 刃口的直身尺寸在使用 過(guò) 程中會(huì)因磨 損 而增大很多，因此在固落料件基本尺寸之 間應(yīng)取工 件尺寸公差范 圍較 小尺寸 為 佳 ， 而且落料凸模的基本尺寸就要按凹?；境叽缦?對(duì)的減至 最小則始 間 隙； （ II）凸模尺寸 應(yīng)為 沖孔 時(shí) 的主要 標(biāo) 準(zhǔn)，首先要確定凸模刃口的尺寸，再考 慮 到凸模 尺寸在使用中因磨 損 而減小的因素，固沖孔件基本尺寸 應(yīng) 取工件尺寸公共差的范 圍 內(nèi) 較 大 的尺寸 為佳，而沖孔凹模的基本尺寸 則須 按凸?；境叽缂由献钚t始 間 隙之中來(lái) 計(jì) 算； （ III）凹模和凸模的制造公差，是根據(jù)沖 壓 工件要求而 設(shè) 定的，一般來(lái) 說(shuō) 是取比沖 壓 工件精度高于 2 到 3 級(jí) 之 間 的精度，同 時(shí)還 需考 慮 到凹模比凸模的加工要比 較難 ，所以