【導(dǎo)讀】冷沖壓是一種常用的機(jī)械制造工藝，其材料利用率高，生產(chǎn)率高。氣缸蓋罩的材料均使用板件代替原先的鑄鋁件。為了提高其加工效率，降低生產(chǎn)成。結(jié)果，改變坯料尺寸及形狀、壓邊力和凸凹模圓角半徑等工藝參數(shù)。真軟件對沖壓過程進(jìn)行了模擬。通過分析得到的成形極限圖，找出了模具設(shè)計(jì)中存。在的問題，通過修改模具結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)，使問題得以改善。

　　

【正文】 。 ⒊拉深力的計(jì)算 橫截面為矩形拉深件的拉深力為： F=KLt b? =?450??350=189000（ N） （ 36） 式中 F：拉深力 ,N； K: 修正因數(shù)，可取 ； L：橫截面周邊長度， mm； t：材料厚度， mm； b? ：材料的強(qiáng)度極限， MPa。 ⒋拉深功的計(jì)算 拉深功在拉伸過程中是變化的，拉深功的計(jì)算公式為： 3m ax 10hc ?? PA =?189000?90? 310? =（ J） （ 37） 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 24 式中 maxP ：最大拉深力 (N)； h：拉深深度（ mm）； c：系數(shù)，取 。 （二）確定沖壓工藝方案 根據(jù)對氣缸蓋 罩零件的形狀特點(diǎn)，尺寸精度及材料性能分析，結(jié)合沖壓變形的規(guī)律和質(zhì)量要求，確定零件的沖壓工序?yàn)椋? ⒈粗拉深成型：使板材在壓力機(jī)和模具的作用下初步形成總體輪廓； ⒉精拉深成形：使初步成型的輪廓進(jìn)一步成型，使制件外表形狀凸凹彰顯，去除拉深圓角，為下道工序和翻邊工序作準(zhǔn)備； ⒊切邊（底邊），沖孔（四個(gè)螺孔和一個(gè)加油口）復(fù)合：去除拉深件的周邊余料的同時(shí)沖出四個(gè)螺孔和一個(gè)加油口； ⒋翻邊：將底邊上翻，形成圓弧形截面，與橡膠密封件配合。 （三）沖壓設(shè)備的選擇 設(shè)備類型的選擇主要取決于沖壓工藝要求和生產(chǎn)批量，在精拉深工序中 一般選用雙動(dòng)拉深壓力機(jī)。壓力機(jī)噸位的選擇： 對于單動(dòng)壓力機(jī)： F 1F + yF ； 對于雙動(dòng)壓力機(jī)： 1F LF ， 2F yF 。 式中 F ：壓力機(jī)的公稱壓力（ N）； 1F ：內(nèi)滑塊公稱壓力（ N）； 2F ：外滑塊公稱壓力（ N）； LF ：拉深力（ N）； yF ：壓邊力（ N）。 拉深與落料、沖孔等工序復(fù)合沖壓時(shí)，其壓力機(jī)噸位結(jié)合滑塊的許用壓力曲線選擇。本工序中選用閉式上傳動(dòng)拉深壓力機(jī)，型號為： JA45200，其參數(shù)為： 總公稱壓力： 3250kN； 內(nèi)滑塊公稱壓力： 2020 kN； 參考文獻(xiàn) 25 外滑塊公稱壓力： 1250 kN； 內(nèi)滑塊行程： 670mm； 外滑塊行程： 425mm。 模具總體設(shè)計(jì) （一）模具的結(jié)構(gòu)形式 倒裝模具由于其推件裝置通常是剛性的，且結(jié)構(gòu)相對簡單，廢料排除方便，操作安全，故精拉深模具采用倒裝的結(jié)構(gòu)。 （二）定位方式 在拉伸的準(zhǔn)備工作中，合理選擇定位基準(zhǔn)和定位方法是保證沖壓件質(zhì)量和尺寸精度的基本條件，也直接影響沖壓工藝過程的穩(wěn)定、影響操作和生產(chǎn)安全。 由于坯料在前一道工序粗拉伸中已經(jīng)基本成型，本道工序（精拉深）并不增加拉深件的高度，而主要用于整形和減小圓角半徑，故可直接將半成品零件直接套在凸模上，通過其壁面的接觸來完 成本道工序中的定位，無需定位零件。 （三）卸料、出件方式的選擇 根據(jù)零件加工的特點(diǎn)及質(zhì)量要求，拉深模具中采用剛性卸料的方式，通過使用推桿將壓邊圈與雙動(dòng)液壓機(jī)的滑塊進(jìn)行連接，依靠液壓機(jī)將零件推出。在模具中，壓邊圈同時(shí)起到壓邊和沖壓完成后的卸料功能。 為了避免拉深完成后零件附在上模的凹模中，特在上模中設(shè)計(jì)了一個(gè)彈性卸料裝置對此種情況進(jìn)行卸料。 （四）導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該精拉深模具中采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套滑動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)向方式。 （五）確定模具壓力中心 模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使模具壓力中心與壓 力機(jī)滑塊中心軸線重合，以避免沖壓時(shí)產(chǎn)生偏心載荷，加劇模具及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌間的磨損，影響模具及壓力機(jī)的壽命和沖壓質(zhì)量。 由于零件屬于規(guī)則形狀，零件的壓力中心就在零件的幾何中心。對于本副模具來說，壓力中心就在矩形對角線處。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 26 （六）繪制模具結(jié)構(gòu)草圖 依據(jù)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的精拉深模具結(jié)構(gòu)草圖如圖 33所示： 圖 34 氣缸蓋罩精拉深模具結(jié)構(gòu)草圖 1下模座； 2推板； 3頂桿； ； 5推桿； 6壓料圈； 7導(dǎo)桿； 8導(dǎo)桿套； 9壓料彈簧套； 10凹模； 11上模座； 12導(dǎo)料板 圖 34所示結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)料板 12用于定位毛坯，上模下行時(shí)，壓料彈簧套 9伸出凹模，起預(yù)先壓料的作用。拉伸開始時(shí)，壓料圈 6壓料，拉伸完成后推件，在凹凸模的作用下完成拉伸成型。 主要零部件設(shè)計(jì) （一）凹、凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹凸模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)得是否合理，不但關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量，而且直接影響拉深變形程度。 ⑴凹凸模的圓角 一般說來，大的凹凸模半徑可以增加極限拉深系數(shù)，而且還可以提高拉深件的質(zhì)量。但凹模圓角半徑太大又會(huì)削弱壓迫圈的作用，可能引起起皺現(xiàn)象。因此，凹模圓角半徑大小要適當(dāng)。凸模圓角半徑對拉深作 用的影響不象凹模圓角半徑那樣顯著，但過小的凸模圓角半徑會(huì)降低傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面的有效抗拉強(qiáng)度。如果凸模圓角參考文獻(xiàn) 27 半徑過大，會(huì)使在拉深初始階段不與模具表面接觸的毛坯寬度加大，因而這部分毛坯容易起皺 (稱此為內(nèi)皺 )。 凸、凹模的圓角半徑對拉深成形影響很大，因此： ⒈首次拉深凹模圓角半徑可按表 34來選： 表 34 首次拉深凹模圓角半徑 （ mm） 故取粗拉伸凹模圓角半徑為 20mm。 ⒉精拉深的圓角半徑： ii ）（? （ i=2,3，， n） （ 38） 故取精拉深凹模圓角半徑 ?2r =16mm。 ⒊首次拉深凸模的圓角半徑： pr =（ ） dr （ 39） 故取 pr =22mm； ⒋精拉深凹模的圓角半徑： pr =（ ri dd 2t） /2 （ 310） 故取 pr =18mm。 ⑵凸、凹模間隙 拉深模的間隙，是指凹凸模間橫向尺寸之差值。它影響拉探件質(zhì)量、拉深力的大小以及模具的壽命。因此，應(yīng)確定一個(gè)合理的間隙，確定間隙大小的一般原則是：既要考慮板料公差的影響，又要考慮拉深件口部增厚現(xiàn)象。因此，間隙一般比毛坯厚度略大一些。由表 35，取凹凸模間隙為 ，圓角部分間隙取法如圖 35。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 28 （ a） （ b） 圖 35 圓角 部分間隙取法 （ a） 內(nèi)形尺寸 （ b）外形尺寸 表 35 有壓邊圈拉深的單邊間隙值 （ mm） 注： ，去材料允許偏差的中間值； ，對最后一次拉深間隙取 Z/2=t。 拉深模間隙對拉探的影響如下： ⒈拉深力：間隙愈小，拉深力愈大； ⒉工件質(zhì)量：間隙過大，容易起皺，而且口部的變厚得不到消除；間隙過小，則會(huì)使工件容易拉斷或嚴(yán)重變??； ⒊模具壽命：間隙小，則模具磨損加劇，壽命低。 ⑶凸、凹模工作部分設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)凸模和凹模工作部分尺寸時(shí)，應(yīng)考慮模具的磨損 和拉深件的回彈，其尺寸公差只在最后一道工序考慮。末次凹凸模尺寸，公差確定如下 : ⒈若工件拉深精度要求取外形尺寸時(shí) (如圖 34)，則： 參考文獻(xiàn) 29 dD =（ maxD ? d0??） （ 311） pD =（ maxD ? Z 0p?） （ 312） pd =（ mind +? 0p?） （ 313） d =（ mind +? +Z d0??） （ 314） 式中： dD 、 d ：凹模尺寸； pD 、 pd ：凸模尺寸； maxD 、 mind ：分別為工件的最大外形尺寸和最小內(nèi)形尺寸； Z：凸、凹模雙邊間隙； D：拉深件的制造公差； p? 、 d? ：凸、凹模的制造公差。 精拉深凹、凸模設(shè)計(jì)效果分別如圖 36，圖 37： 圖 36 精拉深凹模 圖 37 精拉深凸模 ⑷凸模、凹模 工作表面的技術(shù)要求 在拉深過程中，凸緣變形區(qū)的變形程度最大，與凹模接觸的面積也最大。筒壁部分由于凸、凹模間隙的存在，接觸面積較小。凹凸模圓角處，筒壁和凸模完全脫離．接觸面最小。由于以下原因，毛坯在拉深過程中受到不同程度和不同性質(zhì)的力的作用，特別是凸緣變形區(qū)除了受徑向拉力外，還受摩擦阻力與凹模圓角處的彎曲阻力的作用。 為了提高成形質(zhì)量和成形極限、盡量降低筒壁傳力區(qū)的最大拉力，或提高危險(xiǎn)斷面的承載能力，在模具設(shè)計(jì)和制造中，除了對凹凸模的尺才公差嚴(yán)格要求外，對其表面質(zhì)量還應(yīng)有以下要求： ⒈凸、凹模加工后的表面，不 允許有影響使用的砂眼、縮孔、裂紋和機(jī)械損傷等缺陷； 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 30 ⒉凹模工作表面和型腔表面的粗糙度應(yīng)達(dá)到及 aR ．而凹模圓角處的表面粗糙度數(shù)值一般要求為 aR ，目的是降低徑向拉應(yīng)力，保證拉深順利進(jìn)行； ⒊在拉深過程中，凸模的工作表面特別是凸模的圓角處材料的摩擦阻力有利予抵制材料的變薄。因此，在不影響工件表面質(zhì)量的條件下，凸模圓角區(qū)的表面粗糙度值達(dá)到 aR 。 （二 ）壓邊裝置的設(shè)計(jì) 為了防止毛坯凸緣變形部分在拉深過程中起皺，通常使用的拉深模均設(shè)有壓邊裝置。壓邊圈主要有兩種類型：剛性壓邊圈和彈性壓邊圈。剛性壓邊圈主要用于大型拉深件的拉深模，安裝在雙動(dòng)壓力機(jī)的外滑塊上。而彈性壓邊圈多用于中小型拉深件使用的模具，彈性壓邊圈利用氣壓、液止、彈簧或橡皮產(chǎn)生的力為壓邊圈提供壓力。由于氣缸蓋罩屬于大型拉深件，故采用剛性壓邊圈對其進(jìn)行壓邊，圖 38所示為氣墊壓邊裝置。 圖 38 彈性壓邊裝置 1凹模； 2壓邊圈； 3下模座； 4凸模； 5工作臺； 6氣墊 壓邊圈的作用主要是壓 邊防皺，但一般設(shè)計(jì)的壓邊圈還起卸料作用。因此，壓邊圈與凸模的間隙不能太大。根據(jù)材料厚度，設(shè)計(jì)的壓邊圈與凸模的單面間隙在,如圖 39所示。