【文章內容簡介】 制件尺寸稍大，生產(chǎn)的合理性不容忽視，從保證制造方便的方面考慮，擬采方案（1），采用單工序模的方案。分別為：落料模、拉深模、沖孔模。第三章 發(fā)動機油底殼落料模的設計毛坯形狀和尺寸的確定應根據(jù)零件的r/B和H/B的值來進行[9]，因為這兩個因素決定了圓角和直邊在拉深時的影響程度。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。因此盒形件毛坯的形狀和尺寸必然與r/B和H/B的值有關。對于不同的r/B和H/B，盒形件毛坯的計算方法和工序計算方法也就不同。從幾何形狀特點出發(fā)，可以認為矩形件是由四個圓角部分和四條直邊組成。其拉延變形同樣可以近似地認為：圓角部分相當于圓筒形件的拉延，而直邊部分相當于彎曲變形。但是，材料是依靠整體，直邊部分和圓角部分是聯(lián)系在一起的，因此，在拉延過程中，兩者必然相互牽連。直線部分不是單純的彎曲，因為圓角部分的材料向上流動的同時，還向直邊部分流動，故使直邊部分的材料受到擠壓；同時，與相應圓筒形件相比，減輕了圓角部分材料的壓縮變形，減少了切向壓應力，因而所需的拉延力較小。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算。油底殼件左側盒形件為圓角半徑較小的低矩形件（上圖區(qū)域IIa），其毛坯的做法如下所示：（1）求出包括底部圓角在內的直壁部分的展開長度L，并做四邊輪廓線。 （31）式中 H——油底殼左側盒形件高度；rb——油底殼左側盒形件四周底角的半徑。（2）把圓角部分當做直徑為d（d=2ra），高度為H的圓筒形件拉延，求出毛坯半徑R，并以R作弧。== （32）式中 ra——油底殼左側盒形件兩相鄰側壁之間圓角半徑； rb——油底殼左側盒形件四周底角半徑。油底殼件右側盒形件為圓角半徑較大的低矩形件（上圖區(qū)域IIb），其毛坯的做法如下所示：（1）求出包括底部圓角在內的直壁部分的展開長度L，并做四邊輪廓線。 （33）式中 H——油底殼右側盒形件高度； rb——油底殼右側盒形件四周底角的半徑。（2）根據(jù)尺寸A、B、L和R做出由圓角到直壁有階段過渡形狀的毛坯。由于油底殼右側盒形件兩相鄰側壁之間的圓角半徑等于四周底角半徑，其毛坯半徑采用如下求法： （34） （3）為了補償轉移到側壁上的金屬，按下式求出在角部加大的展開半徑R1 （35） 查閱文獻，取x=，代入上式求得R1=。 （4）對展開尺寸進行修正，即將半徑增大到R1。 （5）根據(jù)修正后的長度、寬度和毛坯圓角半徑，用半徑為Ra、Rb的圓弧連接成光滑的外圓，或用半徑為R0（中心在過R中心45176。線上）的圓弧連接，就得到所要求的毛坯形狀和尺寸，如下圖所示：圖31 毛坯尺寸圖Fig31 Dimensional drawing of semifinished product 排樣是指工件在條料、帶料或板料上布置的方法。工件的合理布置（即材料的經(jīng)濟利用）與零件的形狀有密切關系。參考文獻列出的常見零件外形分類，本次設計的發(fā)動機油底殼零件的毛坯圖近似于丁字形，一般采用對頭斜排的方式進行排樣，但綜合考慮本次設計零件毛坯尺寸的大小，對頭斜排的方式利用率卻不及有搭邊的直排方式。排樣如下圖所示：圖32 毛坯排樣圖Fig32 The layout of the semifinished product其利用率計算如下： （36）式中 n———個進距內沖件數(shù)目； A——毛坯件面積； b——條料寬度； h——進距。毛坯件的面積可有AutoCAD中計算直接得出，將數(shù)值代入公式可得：=100%=%沖裁力的大小主要與材料的性質、厚度和零件的展開長度有關。本次發(fā)動機油底殼落料模采用平刃口沖裁，沖裁力PP（N）可按照下式進行計算： （37）式中 PP——沖裁力（N）； K——系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素而給出的修正量，一般取K=； L——沖裁件周邊長度（mm）； t——材料厚度（mm）； ——材料的抗剪強度（MPa）；在本次設計中，為了計算方便，亦可用下式計算沖裁力: （38）式中 L——沖裁件周邊長度（mm）；t——材料厚度（mm）；——材料的抗拉強度（MPa）。用AutoCAD命令，材料的厚度為3mm，查得st15鋼的抗拉強度為260MPa，將上述數(shù)值代入公式，則有=3260=（KN）除了沖裁力，還有卸料力、推件力和頂件力，計算公式如下所示 （39）式中 ，——分別為卸料力、推件力、頂件力（N）； ，——分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)、頂件力系數(shù)。具體K值通過查閱文獻可知，當材料的厚度在3mm時，,； n為卡在凹模洞口內的件數(shù)，本次設計中為1。由此可計算得出：=所以，總的沖裁力為P===（KN）因此，選用公稱壓力為4000KN的閉式雙點壓力機[10]，除主要壓力因素外，其他參數(shù)均符合本次設計的工藝要求。具體參數(shù)如下表所示：表31 4000KN閉式雙點壓力機基本參數(shù)Table31 The basic parameters of the equipment 公稱壓力/KN公稱壓力行程/mm滑塊行程/mm滑塊行程次數(shù)/次min1最大裝模高度/mm裝模高度調節(jié)量/mm導軌間距離/mm滑塊底面前后尺寸工作臺板尺寸400013500148004002880140028001500落料模采用導柱、導套導向，采用彈性卸料裝置，下出料方式?？紤]到下料的方便以及毛坯尺寸精度要求不高，模具采用后側布置的導柱導套模架，進料方式為從前至后。 （1）凸模凸模又稱沖頭，是沖模的關鍵零件之一。本次設計主要確定凸模的長度及其固定方法。 凸模長度過短則凸模不能插入凹模刃口內對板料進行沖裁，但若凸模過長又降低其工作時的穩(wěn)定性，故凸模長度要適中，推薦值為： （310）式中 Hf——凸模固定板厚度（mm）； Hre——卸料板（或導板）厚度（mm）； Hru——導尺厚度（mm）。根據(jù)上述計算要素，將本次設計要素代入上式，得L=214+258+110+20=602（mm） 所以，確定了本次發(fā)動機油底殼落料凸模的長度為602mm。 凸模在上模的正確固定應該是既保證凸模工作可靠和良好的穩(wěn)定性，還要是凸模在更換或修理時拆裝方便。常采用的固定方法有機械固定法、澆注固定法、拼塊固定法。本次設計采用最為常見的機械固定法來將凸模固定。將裝有凸模的凸模固定板，連同墊板一起用四個內六方螺釘固定在上模板上，待調整好凸、凹間隙，再緊固四個內六方螺釘，并配鉆，鉸凸模固定板和上模板上的兩定位銷孔，隨后裝入兩圓柱銷，以防凸模工作時松動而損壞刃口。（2）凹模 沖裁時凹模承受沖裁力和側向力的作用，由于凹模的結構形式不一，受力狀態(tài)又比較復雜，目前還不可能用理論計算法確定凹模尺寸，本次設計遵循生產(chǎn)中的經(jīng)驗公式概略的計算凹模尺寸凹模厚度 （mm） （311）凹模壁厚 （mm） （312）式中 K——系數(shù)，由文獻查得，本次設計取K= b——沖裁件最大外形尺寸（mm）。沖裁件的最大外形尺寸為961，代入上式則有Hd=961=，為方便設計，取整170mm；C==，為方便設計，取整260mm。 本次發(fā)動機油底殼零件沖裁模凹模的設計采用筒帶型結構形式，相對于錐孔型、階梯型、過渡圓錐臺階式等結構形式，其優(yōu)點在于，刃口強度高，刃磨后凹模工作尺寸不會增大，適合于沖裁形狀復雜、尺寸精度高的制件?？卓谙路街瞥尚倍?，以便制件或廢料順利漏出，斜角去=4176。刃口高度h一般取值為料板厚度t的2～5倍，再結合結合經(jīng)驗規(guī)律：t=～5mm時，h=5～10mm，本次設計取刃口高度h為9mm。這樣，既可保證凹模刃口有足夠的修模量，又不致使凹模洞內積料過多，而使洞壁承受較大的脹力和摩擦力。 凹模多采用機械法固定，由四個螺釘將其緊固在下模座上，并用兩個圓柱銷定位。具體圖示請參照本章第六節(jié)——發(fā)動機油底殼落料?？傃b圖條料在沖模中的定位分為縱向定位和橫向定位。縱向定位的目的是確定條料在沖裁中送進的步距，由擋料銷、導正釘或側刃等元件完成；橫向定位的目的是保持條料正確的送進方向，由導料尺（導尺）或卸料板等元件完成。 （1）擋料銷 擋料銷的定位面抵住條料的前搭邊，使條料送進步距準確。本次設計因條料上沖裁件的間距只有5mm，若安裝活動擋料銷，并不能很好的節(jié)省材料，且大大增加模具制造的難度，故采用固定擋料銷。 （2）導尺導尺亦叫導料板，條料兩側靠導尺的內側面的約束，引導其正確向前送進，否則條料送偏，影響制件質量甚至造成廢品。為使條料能從兩導尺間順利通過，～1mm，導尺的厚度要比導料銷頂端高度和條料厚度之和大2～8mm，才能使條料從擋料銷頂面通過。，導尺的厚度比導料銷頂端高度和條料厚度之和大5mm。導尺采用45鋼制造，調制硬度為HRC28～32。導柱是成對使用的。本次設計中，兩導柱為兩側式，其直徑相同，導柱的工作長度為： （313）式中 Hd——凹模高度（mm）； Hp——凸模高度（mm）； Hpad——卸料高度（mm）； Hup——上模板厚度（mm）； Hdp——下模板厚度（mm）。根據(jù)上述公式，將本設計中具體指代入上式，得：L=170+602+100+420+490+18=1800（mm）導套與導柱配合工作才能使凸模正確導向。導套壓入上模板中的長度比上模板厚度小5mm，這樣才能保證潤滑油注入導套的導向孔內。導柱、導套采用低碳鋼——20鋼制造，經(jīng)滲碳（～）和淬火工藝，保證導柱硬度達到HRC58～62；導套硬度達到HRC56～60，再經(jīng)后續(xù)加工處理才能使用。卸料裝置分為剛性和彈性兩類。本設計中為保證制件的平整，采用彈性卸料裝置，卸料力有兩端的橡皮產(chǎn)生。使用一段時間后，其彈力會因疲勞而衰減，需要及時的檢查和更換。卸料板的另外一個作用就是壓料，保證沖裁件表面的平整度。其材料選用45鋼。 （1）模柄 模柄又稱為模把。通過它將上模與沖床的滑塊連在一起。本次設計采用壓入式模柄，其與上模板壓入時呈H7/n6配合，模柄裝入后要與上模板一起磨平頂面，并與模柄軸線有良好的垂直度。其具體實例如下圖所示 （2）上模座與下模座上模板和下模座是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖壓力，因此要求它們具有足夠的強度、剛度和足夠大的外形尺寸。模板要有足夠的厚度，本次設計考慮到發(fā)動機油底殼零件較大的外形尺寸，加之上文算出的較大的沖裁力。模板一般選材灰鑄鐵制造，灰鑄鐵有著較好的吸震性。但考慮到本次設計較大的沖裁力，選擇鑄鋼ZG45，有著更好的穩(wěn)定性。 （3）墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳來的壓力，與減小上模板所承受的單位壓力，保護土木頂端面不被凸模頂端壓陷。墊板采用45鋼制造，淬火硬度為HRC43～48，厚度取10mm，磨平上下面。 圖33 發(fā)動機油底殼落料凸模示意圖 圖34 發(fā)動機油底殼落料凹模示意圖 Fig33 General view of convex die in blanking Fig34 General view of concave die in blanking圖35 發(fā)動機油底殼落料模具示意圖Fig35 General view of the blanking die of the oil sump1模柄；2內六角螺栓；3凸模；4上模座；5導套；6導柱；7下模座；8凸模固定板；9橡皮圈；10壓邊圈；11凹模；12螺釘；13導料板；14定位銷 模具開始工作時，板料沿導料板從后往前送進，然后上模架運動，壓邊圈先將板料壓住，凸模繼續(xù)向下運動，與板料接觸并將其沖裁，成形的工件落入下模座下的傳送帶輸出。上模座向上運動，板料繼續(xù)送進，達到定位銷出停止，繼續(xù)上述沖裁步驟。對于沖裁模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質點相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數(shù)量越多，則耐磨性越好。除此之外，硬度也作為冷作模具材料的主要