【正文】 因此，壓邊圈與凸模的間隙不能太大。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。 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(duì)凹凸模的尺才公差嚴(yán)格要求外，對(duì)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(guò)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。 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(guò)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。 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(duì)最后一次拉深間隙取 Z/2=t。它影響拉探件質(zhì)量、拉深力的大小以及模具的壽命。如果凸模圓角參考文獻(xiàn) 27 半徑過(guò)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 )。 ⑴凹凸模的圓角 一般說(shuō)來(lái)，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。對(duì)于本副模具來(lái)說(shuō)，壓力中心就在矩形對(duì)角線處。 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(duì)此種情況進(jìn)行卸料。 （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(guò)程的穩(wěn)定、影響操作和生產(chǎn)安全。 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）。 ⒋拉深功的計(jì)算 拉深功在拉伸過(guò)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 。 參考文獻(xiàn) 23 表 33 采用或不采用壓邊圈的條件 注： t 為材料厚度， D為坯料直徑， m為拉深系數(shù) 由表 33可得氣壓缸蓋 的兩次拉深均需要對(duì)毛坯進(jìn)行壓邊。 切去的弓形高度 h,由 00 d/h =,查 [2]圖 7118a,得 。因相對(duì)轉(zhuǎn)角半徑 r/B=10/=，相對(duì)高度 H/r=。若 m? 1m ，則可一次拉成；若 m 1m ，則需多次拉成。 ⑵拉深次數(shù)的確定 ⒈根據(jù)相對(duì)高度 H／ B進(jìn)行校核：一次拉探所能拉出的盒形件最大相對(duì)高度11/BH 見(jiàn) [2]表 1416。 沖壓工藝方案制定 （一）工藝計(jì)算 ⑴切邊余量的確定 在拉深過(guò)程中，由于材料力學(xué)性能的方向性，模具間隙的不均勻，摩擦不均勻以及定位不準(zhǔn)確等原因，會(huì)使拉深件邊緣不齊，因此拉伸后 一般需要切邊，要切邊的拉深件在計(jì)算坯料應(yīng)加上切邊余量。 拉深件與側(cè)壁間的圓角半徑一般取 ?3r （ 48） t，此處取 18mm。為提高氣缸蓋罩拉深成型件的強(qiáng)度和剛性，其螺孔及標(biāo)牌周圍增加了很多凹凸圓弧形的加強(qiáng)筋，頂面角度為 12176。參考文獻(xiàn) 19 第三章 氣缸蓋罩沖壓模具 的設(shè)計(jì) 柴油機(jī)的氣缸蓋罩位于整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的最上端，圖 31為氣缸蓋罩拉深成型零件的三維線框圖和實(shí)體圖。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是 一個(gè)非常重要的問(wèn)題。 常用的壓力機(jī)類型 ⒈專用臥式擠壓機(jī)：這類壓力機(jī)在滑塊的工作行程中，具有很大的能量，剛性好，工作行程時(shí)滑塊速度變化較平穩(wěn)； ⒉曲軸或偏心式壓力機(jī)：即為通常沖壓加工用的壓力機(jī)，為各有關(guān)廠具有的通用設(shè)備。因此，屈服點(diǎn)、細(xì)頸點(diǎn)和斷裂點(diǎn)對(duì)于板料沖壓工作來(lái)說(shuō)，具有重要的實(shí)際意義。假象應(yīng)力是各加載瞬間之載荷 F除以變形前按試樣的原始截面積 0A 計(jì)算的，而沒(méi)有考慮變形過(guò)程中試樣截面積的變化，在塑性加工中，為了真實(shí)反映硬化規(guī)律，應(yīng)力以各加載瞬間之載荷可以與該瞬間試件的截面面積 A之比 F／ A表示，應(yīng)變以相對(duì)應(yīng)變 (δ或ψ )或?qū)嶋H應(yīng)變(ε )表示，這類曲線稱之為實(shí)際應(yīng)力曲線或真實(shí)應(yīng)力曲線 (又叫硬化曲線或變形抗力曲線 )。因此，在對(duì)變形坯料進(jìn)行力學(xué)分析，確定各種工藝參數(shù)和處理生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，必須了解材料的硬化現(xiàn)象及其規(guī)律。 冷沖壓成形中的硬化現(xiàn)象 （一）硬化現(xiàn)象 一般常用的金屬材料，在冷塑性變形時(shí)會(huì)引起材料性能的變化。 第二章 沖壓工藝與沖壓設(shè)備 15 塑性變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系 物體彈性變形時(shí)，其變形是可以恢復(fù)的，變形過(guò)程是可逆的，與變形物體的加載過(guò)程無(wú)關(guān)，應(yīng)力和應(yīng)變之間 的關(guān)系可以通過(guò)廣義虎克定律來(lái)表示。第二部分是以各向主應(yīng)變與 m? 的差值為應(yīng)變值構(gòu)成的應(yīng)變 狀態(tài)，表示了微元體形狀的變化。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 14 圖 22 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服表面 （三）應(yīng)變狀態(tài) 一點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)也是通過(guò)微元體的變形來(lái)表示的。金屬由彈性變形過(guò)渡到塑性變形，主要取決于在一定變形條件 (變形溫度與變形速度 )下金屬的物理力學(xué)性能和所處的應(yīng)力狀態(tài)。經(jīng)研究得，要充分確定變形第二章 沖壓工藝與沖壓設(shè)備 13 體內(nèi)任意一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，實(shí)際上只需知道六個(gè)分量，即三個(gè)正應(yīng)力和 三個(gè)切應(yīng)力即可。 沖壓成形的應(yīng)力和應(yīng)變 在各種沖壓過(guò)程中，材料的塑性變形都是沖模對(duì)材料施加的外力所引起的內(nèi)力或由內(nèi)力直接作用的結(jié)果。為了便于控制金屬的流動(dòng)情況．以采用低速壓力機(jī)或液壓機(jī)為宜； ⒊對(duì)于加熱成型工序，如加熱拉深、加熱縮口等．為了使坯料中的危險(xiǎn)斷面能及時(shí)冷卻強(qiáng)化，宜用低速； ⒋對(duì)于變形速度比較敏感的材料．如不銹鋼、耐熱合金、鈦合金等，加載速度不宜超過(guò) 。加熱的目的是提高塑性，增加材料在 — 次成形中所能達(dá)到的變形程度；降低材料的變形抗力；提高工件的成形準(zhǔn)確度。 （一）金屬組織 組成金屬的晶格類型，雜質(zhì)的性質(zhì)，數(shù)量及分布情況，晶粒大小、形狀及晶界強(qiáng)度等不同，金屬的塑性就不同。其使用壽命約為一般模具鋼的幾十倍至幾百倍，是一種很好的模具材料。可用作大批量、壽命高的小型沖模。 (4)高速工具鋼（ W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2） 高速工具鋼熱處理后具有很高的抗壓屈服強(qiáng)度和良好的韌性、熱硬性和耐磨性。缺點(diǎn)是淬火變形大，耐磨性較差。 模具材料 沖模是在較大的沖擊、溫升、磨損等狀況下工作，尤其是凸模、凹模的工作條件更差，所以凸、凹模材料要求有好的耐磨性、耐沖擊性、熱變形小、淬透性及優(yōu)良的機(jī)加工性能等，而且要價(jià)格便宜，采購(gòu)方便。 P—— 顯著增強(qiáng)強(qiáng)度和脆性，并有偏析傾向，易于形成帶狀組織，對(duì)沖壓性能產(chǎn)生影響 。 (3)材料表面有銹，不僅影響沖壓性能、損傷模具，而且還會(huì)影響后續(xù)焊接和涂漆等工序的正常進(jìn)行。 (1)材料表面質(zhì)量材料表面質(zhì)量的好壞，將直接影響制件的外觀性。屈強(qiáng)比 r/rm 小，對(duì)于壓縮類成形工藝有利。因此，在要求材料具有良好塑性的同時(shí)，還要求材料具有良好的抗壓失穩(wěn)能力。復(fù)雜拉深用的冷軋薄鋼板，其晶粒度 6一 8級(jí)，中板為 5 一 7 級(jí)，且相鄰級(jí)別不超過(guò) 2 級(jí)。鋼板的晶粒大小對(duì)塑性影響甚大。 影響材料塑性的因素是化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能。 （ 1）材料的塑性 在變形區(qū)部位，材料內(nèi)部應(yīng)力主要是拉應(yīng)力，其變形主要是伸長(zhǎng)和厚度減薄。 一般來(lái)說(shuō)，沖壓用材料應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求： 1)．良好的使用性能 從不同產(chǎn)品的使用性能出發(fā)，對(duì)材料的力學(xué)性能、物理性能等提出了各種要求，例如：機(jī)械和儀器制造等零件著重要求機(jī)械強(qiáng)度、剛度和沖擊韌度；化學(xué)和醫(yī)療儀器零件著重要求耐腐蝕性；飛機(jī)和宇航飛行器等零件著重要求傳熱和耐熱性能；汽車、摩托車等零件著重于表面質(zhì)量；運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)機(jī)械等零件著重于耐磨和耐久性。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過(guò)程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。冷沖壓要求坯料的厚度均勻且波動(dòng)范圍小，表面光潔、無(wú)斑、無(wú)劃傷等。 這取決于材料的強(qiáng)度、塑性、厚度、變形程度以及設(shè)備能力等，同時(shí)應(yīng)考慮材料的原始熱處理狀態(tài)和最終使用條件。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設(shè)計(jì) 6 沖壓工藝的種類 （ 一） 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 它也是利用材料的塑性變形能力，改變其幾何形狀與尺寸，從而達(dá)到?jīng)_壓成形的目的。 第二章 沖壓工藝與沖壓設(shè)備 5 第二章 沖壓工藝與沖壓設(shè)備 沖壓成形所用的板料毛坯的幾何形狀的特點(diǎn)和所用設(shè)備與模具的特殊性， 使沖壓成形除具有塑性加工普遍存在的特點(diǎn)和遵循其一般的變形規(guī)律外，它還具有一些與一般的壓力加工不同的特點(diǎn)與獨(dú)特的規(guī)律。 模具設(shè)計(jì) （一）模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)沖壓工藝卡中選定的模具類型，確定模具的具體結(jié)構(gòu)形式； 確定的模具外形尺寸必須與壓力機(jī)規(guī)格相協(xié)調(diào)； 草圖通常按模 具工作位置在閉合狀態(tài)時(shí)繪制。由于缺乏必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析難度較大，因此不進(jìn)行此項(xiàng)分析。為提高氣缸蓋罩拉深成型件的強(qiáng)度和剛性，其螺孔及標(biāo)牌周圍增加了很多凹凸圓弧形的加強(qiáng)筋，頂面角 度為 12176。再次，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用，使塑性成形加工設(shè)備向數(shù)控的方向發(fā)展。 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不 斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)