【文章內(nèi)容簡介】 年來我國模具行業(yè)發(fā)展迅速，但是離國內(nèi)的需要和國際水平還有很大的差距。制造產(chǎn)業(yè)是一個國家的綜合國力及技術水平的體現(xiàn)，而模具行業(yè)的發(fā)展是制造產(chǎn)業(yè)的關鍵。針對這種情況，國家出臺了相應的政策，正積極發(fā)展模具制造產(chǎn)業(yè)。 2 / 35 發(fā)展趨勢（1）制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復合材料或高分子材料替代。隨著材料科學的發(fā)展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術。（2）精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術得到不斷發(fā)展和應用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟。其中精密沖裁技術得到了較快發(fā)展，精密沖裁是一種先進制造技術，可取代某些零件的切削加工，具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、應用廣的特點。以齒圈壓板精沖而論，在普通液壓機上進行精沖，工藝裝備簡單而工件精密 [3]。它以金屬板材為原料，采用少無切削的塑性加工方法，一次成形即可得到尺寸精度高、剪切面粗糙度低的零件，采用精沖技術生產(chǎn)的零件稱為精沖件。(3) 隨著計算機圖形技術的發(fā)展成熟，近年來在沖壓成形領域興起了計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)和計算機輔助制造(CAM)技術。該技術的出現(xiàn)對傳統(tǒng)沖壓技術的變革產(chǎn)生了重要的影響。尤其是板料成形數(shù)值模擬技術的出現(xiàn)，使板料沖壓成形技術徹底擺脫了“ 經(jīng)驗 ”和“定性”的水平，進入了 “科學”和“ 定量”的發(fā)展階段。采用這一技術進行板材沖壓成形工藝過程的模擬，可以預知沖壓成形過程中金屬的流動、應力應變及厚度場的分布、模具受力及皺曲、破裂、沖擊線等可能的缺陷及失效形式。這為優(yōu)化工藝參數(shù)和模具結構提供了極為有效的工具，在減少甚至取消試模過程，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本方面發(fā)揮著越來越重要的作用，已逐漸成為指導模具設計和優(yōu)化的重要手段。(4)高速銑削加工，國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (5)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)，高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五” 期間將發(fā)揮更3 / 35大的作用。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術，選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積、等離子噴涂等技術。2. 工件的工藝性分析 工藝分析拉深件的工藝性是指拉深件對拉深工藝的適應性。在一般情況下，對拉深件工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。良好的拉深工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。本次畢業(yè)設計的沖壓件是發(fā)電機外殼沖壓件的生產(chǎn)過程的設計。該沖壓件屬于盒形件的拉伸，屬于大批量生產(chǎn)。由參考文獻[5]選用 ST16 號鋼，厚度為 ， 厚度保證了足夠的強度和剛度，該材料是適于制造高變形性能，深拉延產(chǎn)品及形狀較復雜產(chǎn)品的鋼材，故此工件的形狀滿足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。從以上對發(fā)電機油箱下殼體的形狀分析當中不難看出工件除了拉深工序外還有沖孔、切邊工序，各工序間有相互尺寸關系。 工藝方案確定油箱下殼體為尺寸較大的盒形件，材料較薄，表面質(zhì)量要求高。下殼體成形時的變形性質(zhì)不單是拉深，而且還有局部脹形，隨零件形狀尺寸不同而差別很大，很難進行典型的工藝分析計算。經(jīng)過分析計算該盒形件可一次性拉伸成型，坯料要在拉深成形工序后進行沖孔和切邊。工序安排為：（1）油箱下殼體的拉深；（2）油箱下殼體沖孔切邊　3 拉伸工藝及拉伸模設計由于該沖壓件精度要求不高，且制件尺寸大，故采用導滑塊單工序拉伸模。拉伸是利用專用模具將平板毛坯制成開口空心零件的一種沖壓工藝方法。 設計要點設計確定拉深模結構時為充分保證制件的質(zhì)量及尺寸的精度，應注意以下幾點：（1）拉深高度應計算準確，且在模具結構上要留有安全余量，以便工件稍高時仍能適4 / 35應。（2）拉深凸模上必須設有出氣孔，并注意出氣孔不能被工件包住而失去作用。（3）有凸緣拉深件的高度取決勝于上模行程，模具中要設計有限程器，以便于模具調(diào)整。（4）彈性壓料設備必須有限位器，防止壓料力過大。（5）模具結構及材料要和制件批量相適應。（6）模架和模具零件，要盡是使用標準化。(7）放入和取出工件，必須方便安全。 工藝計算圖 31 拉伸件二維圖產(chǎn)品外形尺寸：320mm X 320mm X 150mm材料：st16 鋼 鋼板及鋼帶在室溫下儲存，保證使用時不出現(xiàn)拉伸應變痕 用途：超深沖壓用。 取屈服強度 ：150Mpa 抗拉強度 ：260Mpa p?b? 材料厚度：5 / 35技術要求：。 。 ，法蘭邊不平度應不小于 。性能：St16 鋼在室溫下的機械強度與其基材的機械強度一致。在同樣的高溫下,st16 鋼板的強度是鋁板強度的 10 倍因此鋼板厚度可至少減少 30%。由于在熱浸鍍加工過程中,熔融的鋁立即與空氣中的氧反應形成一層 Al2O3 保護層,使鋼板表面立即鈍化。這個保護層非常穩(wěn)定且不溶于水，即使后來鋼板表面被劃傷，這個保護層也具有自愈功能。因此，st16 對化學腐蝕有極強的耐蝕性。St16 鋼強度低,塑性好,適用于制造受力不大的沖壓件和拉深件,并有利于沖壓成形和制件質(zhì)量的提高,還具有良好的沖壓成形性能,即有良好的抗破裂性,良好的貼模和定形性,所以具有良好的沖壓性能。表 31 沖壓工藝方案 毛坯尺寸的計算確定能否一次拉伸成形：如果盒形件的相對高度 H/r 不超過下表中所列的極限值，則盒形件可以用一道拉深工序成形，不然應采用多道工序拉深成形。表 32 盒形件首次拉深成形的最大相對高度相對圓角半徑 r/B 相對高度 H/r 2~3 ~4 4~6 8~12 10~15r/B=30/295= H/r=70/30= 所以該盒形件可以一次拉深成形毛坯外形尺寸：由于該盒形件結構復雜且發(fā)電機油箱下殼體沖壓件要求的尺寸不高，6 / 35所以采用估算法求毛坯外形尺寸。長度方向上：L1=18+ +++203+ +43+32 2124??1624??= 寬度方向上：L2=60 2+ 2+190+20224= mm表 33 盒形件的修邊余量 h?所需拉深工序數(shù)目 1 2 3 4修邊余量 h?(~)H (~) )H (~) )H (~) )H盒型件的拉深高度為 H=h+ h?其中彎曲部分的展開長度為 l=H+ pr式中 H –盒形件高度（包括修邊余量 ） ；盒形件底部圓角半徑。pr圓角拉深部分展開后的毛坯半徑 R 為 )(????取拉伸高度 H=h+ =66+*66=? L=H+ =+*30= =)( 2rH = =*30 拉伸力的計算計算拉深力的目的，是為了合理地選用壓力機和設計拉深模具。在整個拉深過程中，除了需要使用毛坯變形的拉深力外，還有壓邊力。所以，總的拉深力為拉深力與壓邊力之和。拉深力根據(jù)拉深件危險斷面上的拉力必須小于材料的強度極限為原則進行計算。盒形件拉深力： bnbKLtP???式中 L —— 盒形件周邊長（mm）。7 / 35—— 材料的抗拉強度（N/ ） ；b?2mt—— 材料厚度（mm） ； K——系數(shù)， K=~ . L=134 2+228 2+2 30=?? = 260=?? 壓邊力計算拉伸時，壓邊力過大，會增大拉伸力，引起拉伸時制件破裂；壓力過小，制件在拉伸時會出現(xiàn)邊壁或凸緣起皺。因此，控制適當?shù)膲哼吜κ呛苤匾?。但壓邊力的計算只是為了確定壓邊裝置，而在生產(chǎn)中則是通過試模調(diào)整確定壓邊力的大小。壓邊力 Q 可按表 所列公式計算，拉伸時單位壓邊力 q 值可按表 35 查得表 34 壓邊力 Q 的計算公式（N）拉伸情況 公式拉伸任何形狀的制件 Q= F q圓筒形件首次拉伸 Q= q].)2([412凹rdD???圓筒形件以后各次拉伸 .21凹nQ??式中：F在壓邊圈下毛坯投影面積（）2mq單位壓邊力（N/ ）2D毛坯直徑（ mm）… 第一次…第 n 次拉伸1dn直徑（mm）拉伸凹模圓角半徑（mm）凹r表 35 拉伸時單位壓邊力 q 的數(shù)值材料名稱 鋁 紫銅、硬鋁（退火的或剛淬火的）黃銅壓軋青銅 20；08 鋼 鍍錫鋼板軟化狀態(tài)的耐熱鋼高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼單位壓力 q N/ ~ ~ ~2 2~ ~3 ~ 3~8 / 35盒形件的壓邊力Q= F q （取 q= N/ ）2m估算在壓邊圈下毛坯投影面積F=216 366195 295=21531?2Q= F q=21531 =總的拉伸力F=P+Q=+= 壓力機的選擇采用液壓機，液壓機的公稱壓力應大于 F = P+Q=YQ27160 液壓機參數(shù)查參考文獻[1]如表 36 所示，公稱壓力及頂出力均符合要求。模具閉合高度為 236mm ≤液壓機最小閉合高度 1000700=300mm，可在凹模上部加墊座，墊板高度 204mm，則模具最終閉合高度為 440mm。下底板尺寸 780mm480mm 小于工作臺尺寸 960mm800mm 該設備可用于本道工序的成型。表 36 液壓機參數(shù)9 / 35 拉深凸、凹模工作部分設計 凸、凹模的結構 設計拉伸模時，凸模與凹模的結構是否合理，將直接關系到拉伸件的質(zhì)量盒拉伸過程中材料的變形程度。根據(jù)該沖壓件的拉伸工藝特點，該沖壓件的外尺寸大，所需的拉伸力大，所以采用壓邊圈的拉伸凸凹模結構。凹模采用整體式如圖 31，凸模也采用整體式如圖 32。 圖 31 凹模結構