【導(dǎo)讀】主要內(nèi)容：1．沖壓零件工藝性分析；；部分設(shè)計(jì)計(jì)算；；圖及相關(guān)零件圖；。案的確定，進(jìn)行必要的計(jì)算。

　　

【正文】 t=2mm，b?=300MP， L=2183mm。 油底殼拉深模具 設(shè)計(jì)及其 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 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。由于所使用的設(shè)備不同 , 模具結(jié)構(gòu)有所不同 , 但模 具的工作部分是相同的。所用拉伸設(shè)備一般分為雙動(dòng)拉伸壓力機(jī) (分液壓和機(jī)械 ) 和通用液壓機(jī) (用頂缸作為壓邊的壓力源 ) 兩種。雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)主要是由壓邊滑塊和凸?；瑝K構(gòu)成雙動(dòng)。首先是壓邊滑塊運(yùn)動(dòng)與凹模壓緊毛坯 ,然后凸?；瑝K運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拉伸 。 所設(shè)計(jì)的油底殼拉深模太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 具在經(jīng)過拉深力及壓邊力的分析計(jì)算后，選用 500t 雙動(dòng)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。 模具采用正拉深結(jié)構(gòu)，模具有成型凸模、凹模、壓邊圈、頂件板、成型鑲塊等組成。 為使拉深過程中各處徑向拉應(yīng)力趨于一致，使得各個(gè)區(qū)段的金屬流動(dòng)趨于均勻 ， 有效防止“多則皺，少則裂”的現(xiàn)象， 在凹模一周通過拉深筋 的合理排布輔助實(shí)現(xiàn)有效地控制。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 。具體的結(jié)構(gòu)見發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼拉延模裝配圖 YDKLY01 圖 。 模具工作過程 將板料置于 凹模平面，由彈性定位銷 28 定位。行程開始時(shí)，由邊滑塊帶動(dòng)壓邊圈 12 下行至限位墊板 23位置，而后由內(nèi)滑塊 帶動(dòng)成型凸模 21下行，板料緩 慢進(jìn)入凹模 11 型腔 ，制件右側(cè)部位在凸模作用下 首先成形，隨著凸模的相繼下行，制件左側(cè)區(qū)域 在頂件板成型鑲塊 15 作用下逐漸成型 ，至此一個(gè)行程結(jié)束。成型結(jié)束后由下頂缸帶動(dòng)頂桿 3 有頂件板 4 將制件 頂出凹模型腔，完成一個(gè)工作循環(huán)。 模具 的 導(dǎo)向 為了滿足 批量生產(chǎn)的要求并保證制件的精度，在模具設(shè)計(jì)中利用下模導(dǎo)板與上模 導(dǎo)板座之間面與面的配合，保證了壓邊圈 座與凹模座的導(dǎo)向穩(wěn)定性和可靠性 。通過壓邊圈內(nèi)腔 凸臺(tái)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。 凹模圓角半徑 及凸凹模間隙參數(shù)的確定 油箱底殼主要參數(shù)是凸、凹模間隙及凹模圓角半徑 ,這些參數(shù)的確定均要求有利于拉伸出 件。 (1) 凹模圓角半徑的確定。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。而在大頭 (即最深處 ) 短邊 R a 也應(yīng)太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 相應(yīng)大些 , 因?yàn)樵撎幰矊儆谥鬟M(jìn)料區(qū)。而長度方向?qū)購澢尚?, 由于變形方式不同可小些。經(jīng)驗(yàn)是作為一次拉伸成形和需二次拉伸的第二道拉伸 , 將凹模圓角半徑統(tǒng)一先按 R a = (3. 5～ 5) t 確定 ,然后在拉伸中按上述原則調(diào)整。對于中 間拉伸 , 由于中間部分材料成形基本上 *兩邊材料流動(dòng)過來 , 其短邊 R a 角和角部R a 角要更大些 (對于小 R 過渡高、低部分要建議設(shè)計(jì)改大 ) , 而其他部分圓角也相應(yīng)增大 , 主要是板料法蘭尺寸大 , 若 R a 小則材料變薄嚴(yán)重 ,通常做法是 :兩邊及大頭一邊凹模圓角半徑取 R a = (5～ 10) t ,設(shè)計(jì)時(shí)取小些 ,以后再根據(jù)實(shí)際放大。 (2) 凸、凹模間隙。由于油箱底殼長度方向兩邊流動(dòng)較其它部位快 , 而為保證拉伸件兩邊壁部直而挺 , 作為一次拉伸和二次拉伸的第二道拉伸凸、凹模間隙要小些 , 單邊間隙一般取 (1. 15～ 1. 2) t , 而大頭部分圓角處和短邊的凸、凹模間隙要大些 , 一般取 (1. 8～ 2. 5) t 。對于中間工序拉伸的凸、凹模間隙 , 為便于拉伸可放大不少 , 按油箱底殼形狀有無脫模斜度等來考慮 , 一般最小單邊間隙按 (1. 5～ 2)t 考慮。 成型凹模及頂件塊的設(shè)計(jì) 考慮到模具加工工藝性 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。 模具材料及熱處理要求 (1)成形凸模采用球墨鑄鐵 QT6002，正火 229285HB； 注： 球墨鑄鐵：在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（常用的有硅鐵、鎂等）使鑄鐵中石墨球化。由于碳（石墨）以球狀存在于鑄鐵基體中，改善其對基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性大大提高。并具有耐磨、減震、工藝性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛替代可鍛鑄鐵及部分鑄鋼、鍛鋼件、如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 (2)凹模及成型鑲塊均采用 Cr12MoV，淬火硬度 為 5862HRC。 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。可用來制造斷面較大、形狀復(fù)雜、經(jīng)受較大沖擊負(fù)荷的各種模具和工具。例如，形狀復(fù)雜的沖孔凹模、復(fù)雜模具上的鑲塊、鋼板深拉深模、拉絲模、螺紋挫絲板、冷擠壓模、冷切剪刀、圓鋸、標(biāo)準(zhǔn)刀具、量具等。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,壓 痕直徑 ～ 。淬火 ≥ 58HRC ● 熱處理規(guī)范及金相組織： 熱處理規(guī)范： 1)淬火 ,950～ 1000℃ 油冷 。 2)淬火 1020℃ ,200℃ 回火 2h。 金相組織：細(xì)粒狀珠光體+碳化物 ） (3)導(dǎo)向塊采用工具鋼 T10A，淬火 硬度為 5660HRC。 注： 材料名稱：碳素工具鋼 牌號： T10A ， 標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 12981986 ● 特性及適用范圍：此鋼強(qiáng)度及耐磨性均較 T8 和 T9 高，但熱硬性低、淬透性不高且淬火變形大。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(dòng)，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≥ 。淬火 ,≥ 62HRC● 熱處理規(guī)范及金相組織：熱處理規(guī)范：試樣淬火 760～780℃ ,水冷。 (4)頂件板 采用 45 鋼 ，淬火硬度為 3640HRC。 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 。 熱處理 ： 推薦 熱處理 溫度：正火 850，淬火 840，回火 600。 45號鋼為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度 不高易切削加工 ,模具中常用來做 模板 ,梢子 ,導(dǎo)柱等 ,但須熱處理 。 其它 補(bǔ)充性 分析 （ a） 制品 材料的 合理 選擇 由于油箱底殼屬于形狀復(fù)雜的盒形件拉伸 , 材料性能好壞直接影響拉伸的可行性。以上分析采用的近似盒形件方式 ,接近盒形件一次拉伸的最大值 ,為保證批量生產(chǎn)和拉伸的穩(wěn)定性 , 建議采用國產(chǎn)寶鋼 STl SPEC、日本 SPECN 、美國 SAEl005 鋼號的材料進(jìn)行拉伸 。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 （ b） 潤滑和模具材料的選擇 (1) 潤滑。潤滑是拉伸的基礎(chǔ) ,其效果是減小摩擦以利拉伸 , 并能保證制品合格。我廠油箱底殼拉伸均 采用液壓機(jī) , 其拉伸速度變化恒定 , 屬慢速拉伸。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。作業(yè)方式在板料上采用一面上油 ,正反操作。若板料拉伸性能不好 ,則加入適量動(dòng)物或植物油脂減小摩擦力。用該油脂混合體容易在拉伸時(shí)形成潤滑膜。缺點(diǎn)是灰塵和雜質(zhì)易粘在制品和模具上 , 造成拉痕 , 拉伸后還要進(jìn)行除油處理。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。 (2) 模具材料。這里主要指凸模、凹模和壓料板材料。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。由于鑄鐵材料石墨含量高 ,而晶粒較粗 , 含油性能好 , 硬度也比較理想 , 但要進(jìn)行適當(dāng)表面加工 ,以發(fā)揮最佳效果。 （ c） 油箱底殼拉伸成形不良品現(xiàn)象的控制 油箱底殼不良品主要是破裂、皺紋、精度和外觀不佳。 (1) 破裂。為防止油箱底殼破裂 ,一般采用模具具體部位的修理 , 毛坯的再改善 , 潤滑方式的改善 ,調(diào) 整壓邊力大小 (以利材料流動(dòng) ) 等方法。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。 b 處破裂發(fā)生在有中間拉伸的油箱底殼 ,主要是中間凹模圓角過大 ,拉直后材料產(chǎn)生急劇變薄 , c 處與 b 處基本相同 ,但也有例外 , 由于起皺內(nèi)移到圓角處的凹模 R a 附近造成拉斷。 (2) 起皺。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(dòng)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。外皺主要是油箱底殼法蘭處在四周圓角 處由于 σ3 影響 ,產(chǎn)生皺折 ,同樣對中間拉伸中部圓角處也有此現(xiàn)象。在油箱底殼拉伸中 , 消除內(nèi)、外皺的方法是 : 對于內(nèi)皺采用減緩材料流動(dòng) ,設(shè)置拉伸筋。對于外皺 ,增加壓邊力和模具中凹模與壓料板接觸的平面度來保證。 (3) 精度不良。精度不良出現(xiàn)在底部和側(cè)壁兩部分。底部處有隆起現(xiàn)象 , 主要是由于油箱底殼拉伸凸模排氣不暢和與成形底板接觸不良造成。主要通過凹模與成太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 形底板加工和凸模上選擇合理的排氣孔位置來解決。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。采用適當(dāng)減小間隙方法 ,若不行也要安排用 拉伸筋方式來解決。 (4) 外觀不良。這里主要指拉痕 ,因?yàn)榍?3 項(xiàng)內(nèi)容也可以屬外觀不良現(xiàn)象。對于拉痕 , 主要 *提高凸模硬度和合理的凸模圓角半徑來控制 , 必要時(shí)采用完全潤滑方式 (前面已介紹 ) 。 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。 整形一般用于彎曲、拉深成形工序之后。整形模與一般成形模具相似，只是工作部分的定形尺寸精度高，表面粗糙度值要求更低，圓角半徑和間隙值都較小。 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)。 校平與整形的工藝特點(diǎn) 變形量很小，要求坯件的形狀和尺寸與制件非常接近；校平和整形后制件精度較高，模具成形部分的精度要求提高；對設(shè)備的精度、剛度要求高。校平多用于沖裁件，以消除沖裁過程中拱彎造成的不平。 對薄料、表面不允許有壓痕的制件，一般采用平面校整模。對較厚的普通制件，一般采用齒形校平模 。 邊 切邊 (trimming)：用切邊模將坯件邊緣的多余材料沖切下來。 、校平 翻邊 (planging)：指利用模具將工件上的孔邊緣或外緣邊緣翻成豎立的直邊的沖壓工序。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 分 類：內(nèi)孔翻邊、外緣翻邊；不變薄翻邊、變薄翻邊；外凸外緣翻邊、內(nèi)凹外緣翻邊。 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。 校平 (flattening)與整形 (sizing)：指利用模具使坯件局部或整體產(chǎn)生不大的塑性變形，以消除平面度誤差，提高制件形狀及尺寸精度的沖壓成形方法。 沖壓模具的基本結(jié)構(gòu)組成 工藝構(gòu)件 :（ 1）工作零件：用于成形制件 1）凸模：其外輪廓為成形制件的工作部分。 2）凹模：其內(nèi)輪廓為成形制件的工作部分。 3）凸凹模：其內(nèi)外輪廓 為成形制件的工作部分 。 （ 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。其形式有：定位板、定位銷、擋料銷、導(dǎo)正銷、導(dǎo)尺、側(cè)刃等。（ 3）壓料、卸料及出料零件：用于保證沖壓材料在沖壓過程中平穩(wěn)及沖壓完成后順利離開模具。其形式有：卸料板、推件裝置、頂件裝置、壓邊圈、彈簧、橡膠墊等。 輔助構(gòu)件 :（ 1）導(dǎo)向零件：用于保證上下模的導(dǎo)向精度。 其形式有：導(dǎo)柱導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo)筒等。（ 2）固定零件：用于支撐模具一所有其它零件。其形式有：上模座、下模座、模柄、 (凸、凹模 ) 固定板、墊板、限位器等。（ 3）堅(jiān)固及其它零件 其形式有：螺釘、銷釘、鍵、其它 。 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 它是大型非標(biāo)模具， 所以加工難，通用性能低，但能提高制品的生產(chǎn)效率。 模具工作過程 將 預(yù)沖件 置于凹模 4 的型腔內(nèi)，由彈性定位銷 18 定位。行程開始時(shí)，由壓力機(jī) 上座 帶動(dòng) 模具 的 上模座板 1上模座 10以及沖頭 5 和卸料板 17下行至由卸料板 17 先和預(yù)沖孔件接觸 的 位置，而后由 沖頭 5 單獨(dú)開始 下行， 沖頭 5快速 進(jìn)入凹模 4 上 的法蘭面凹?？字羞M(jìn)行沖裁 ， 隨即 制件 法蘭面上的 36 個(gè)孔同