【正文】 Mn、9Mn2V、Cr12和Cr12MoV等。除此之外，硬度也作為冷作模具材料的主要技術性能指標，模具在工作中必須具有高的硬度和強度，才能保持其原有的形狀和尺寸。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。墊板采用45鋼制造，淬火硬度為HRC43～48，厚度取10mm，磨平上下面。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。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。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。 （1）模柄 模柄又稱為模把。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。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生。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。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。導柱是成對使用的。導尺的厚度比導料銷頂端高度和條料厚度之和大5mm。 （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。 （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。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。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?？卓谙路街瞥尚倍?，以便制件或廢料順利漏出，斜角去=4176。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。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。常采用的固定方法有機械固定法、澆注固定法、拼塊固定法。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。本次設計主要確定凸模的長度及其固定方法?？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。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?？紤]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）。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。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。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。 （4）對展開尺寸進行修正，即將半徑增大到R1。（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。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。（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。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。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。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。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。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。分別為：落料模、拉深模、沖孔模。方案（3）：復合模：生產率高，誤差小，生產不夠安全，模具復雜，制造困難。計算公式為： （210） （211）通過上式，并結合AutoCAD[8]軟件計算功能計算得出模具的壓力中心如下圖所示:圖25 模具壓力中心示意圖Fig25 The abridged general view of the center of the pressure 本沖件所需的基本工序為落料、拉深、沖法蘭邊的孔以及沖放油塞孔，根據(jù)上述對油底殼的工藝分析，一般考慮下面三種方案：方案（1）：單工序模：生產率低，積累誤差大，生產不夠安全，模具簡單，制造容易。 解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該坐標軸力矩。 （2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。否則會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。通過上述兩種不同方法的比較，該油底殼零件最終采用一次拉深成形來完成。若零件的H/r小于表1中的值，則可一次拉成，否則必須采用多道拉深。H/r愈大，表示變形程度愈大。但在此次油底殼零件設計中，式中d為與圓角部相應的圓筒體直徑；D為與圓角部相應的圓筒體展開毛坯直徑。那么，判別能夠一次拉深成形盒形件的條件是：盒形件的拉深系數(shù)應大于毛坯傳力區(qū)在最大拉應力狀態(tài)下，不產生破裂的盒形件的極限拉深系數(shù)。 （2）利用盒形件拉深的變小程度來確定拉深次數(shù)[7]判定盒形件是否可以一次拉深成形，主要取決于毛坯的變形程度。查閱文獻可知，此零件左側成型在區(qū)域IIa的盒形件成型，右側成型在區(qū)域IIb的盒行件成型，階梯部位過渡區(qū)域成型條件尚可。所以，參考盒形件的工藝計算方法，初步估算油底殼的拉深次數(shù)[6]。充分利用材料的塑性，有效避免拉深應力超過材料的強度極限，將能很好的控制成品的質量及成本。主要在于拉深次數(shù)的確定，其影響程度在下個小節(jié)做出具體分析。（2）切向壓應力在角部最大，向直邊中心逐漸減小，因此，拉深時候的穩(wěn)定性較好。 圖23發(fā)動機油底殼拉深時金屬流動圖 圖24發(fā)動機油底殼拉深時應力分布Fig23 Metal flowing when the oil sump draw Fig24 Distribution of stress when the oil sump draw由上述可知，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，因而所需要的拉深力較小。在平板毛坯上畫出方網(wǎng)格[5]，其網(wǎng)格的間距分別為a和b，且a=b。其拉深變形可以近似的認為：圓角部分相當于圓筒形件的拉深，而直邊部分相當于彎曲變形。設計初期，采用UG[2]將發(fā)動機油底殼的實體圖[3]構造出來，給人以直觀的感受，對后續(xù)的設計能有直觀的理解。實踐證明，拉深工序及整形工序的合理確定，將直接關系到制件質量和制件成本。第二章 發(fā)動機油底殼的工藝分析及工藝方案確定 發(fā)動機油底殼結構分析及成形工藝方案確定如圖21所示為本次發(fā)動機油底殼零件的設計圖，材料為寶鋼產深拉深冷軋鋼板st15，料厚3mm，屬于汽車覆蓋件沖壓成型中較為復雜的拉深件。該設計主要針對汽車發(fā)動機油底殼零件的工藝分析以及沖壓模具的設計，難點在于它屬于汽車覆蓋件沖壓成型中典型的深拉延模具。隨著需求的個性化和制造的全球化、信息化，企業(yè)內部和外部環(huán)境的變化，以及制造技術的先進化，沖壓模具行業(yè)的傳統(tǒng)生產觀念和生產組織方式發(fā)生了改變，出現(xiàn)了一些新的技術、生產、管理理念與模式。其中，化學氣相沉積、物理氣相沉積以及鹽浴滲金屬的方法是幾種發(fā)展較快、應用最廣的表面涂覆硬化處理的新技術。 （2）熱處理、表面處理新工藝 為了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，必須采用熱、表處理新技術，尤其是表面處理新技術。沖壓模具使用的材料屬于冷作模具鋼，是應用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。 （1）模具新材料 模具工業(yè)要上水平，材料應用是關鍵。 隨著產品質量的提高，對模具質量和壽命要求越來越高。 為了適應工業(yè)生產中多品種、小批量生產的需要，加快模具的制造速度，降低模具生產成本，開發(fā)和應用快速經(jīng)濟制模技術越來越受到人們的重視。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關等特點，從而使模具并行工程成為可能。 （2）模具設計、分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結構設計已越來越不適應現(xiàn)代化生產和集成化技術要求。、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展 （1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。隨著工業(yè)產品質量的不斷提高，沖壓產品生產正呈現(xiàn)多品種、少批量、復雜、大型、精密、更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。目前有19個大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統(tǒng)一管理的部門。其中以第一類數(shù)量最多，模具產量約占總產量的70%以上。我國的模具工業(yè)相對較落后，至今仍不能稱其為一個獨立的行業(yè)。國內需要的大型、精密、復雜和長壽命的模具主要還依靠進口。標準凸凹模等剛剛開始供應，橫架及零件生產供應渠道不暢，精度和質量也較差。一些關鍵、重要的技術也還缺少知識產權的保護。但因材料質量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。此外，技術人員和技術工人知識老化，知識結構不能適應現(xiàn)在的需要。缺乏技術素質較高的沖壓模具設計、制造工藝技術人員和技術工人，尤其缺乏知識面寬、知識結構層次高的復合型人才。目前，我國沖壓模具工業(yè)技術水平參差不齊，分布差異性大。按產值計算，目前我國沖壓模占50%左右。級進模：在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 （2）根據(jù)工序組合程度分類單工序模：在壓力機上一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。成形模：是將毛坯或半成品工具按照凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產生局部塑形變形的模具。彎曲模：使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工具模具。沖壓模具的形式很多，一般可按照以下幾個主要特征分類： （1）根據(jù)工藝性質分類沖裁模：沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。狹義成形通常包括拉深、脹形、翻邊、擴口、縮口等工序，彎曲也可以劃為成形的一種。廣義成形除包括狹義成形所包含的內容以外還包括其他壓力加工工序，如鍛造、軋制、鍛壓、擠壓等。 （2）成形工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應力達到屈服極限，但未超出抗拉強度極限，使板料產生塑性變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度制件的加工工序。切邊模常用來在毛坯或零件上沖去多余的邊料。落料模常用來在平板上封閉沖裁出所需零件。其所用的沖模可通稱為沖裁模。分離工序包括落料、沖孔、剪切、切斷、切槽、切口、切邊等幾大類，這是以被加工材料的形態(tài)及受力狀態(tài)為劃分依據(jù)的。根據(jù)材料的變形特點可將冷沖壓工序分為分離工序和成形工序兩類。所以只有生產批量大時，沖壓加工的有點才能充分體現(xiàn)。 （6）同一模具制造出來的產品，具有相同的尺寸與形狀，有良好的互換性。 （4）隨生產批量增大，零件的制造成本降低。 （2）在沖壓加工中，廢料比其他加工少，且廢料也可制成其他小零件，故材料利用率高。沖壓模具是值在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（半成品）的一種特殊工藝設備，稱為沖壓模具，由于沖壓加工一般是在常溫下進行的，所以沖壓模具俗稱冷沖模。隨著工業(yè)產品的不斷