太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)院（直屬系）材料科學(xué)與工程時(shí)間2010329學(xué)生姓名陳翔宇指導(dǎo)教師曹建新設(shè)計(jì)題目發(fā)動(dòng)機(jī)油箱底殼零件沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容通過(guò)查閱有關(guān)文獻(xiàn)及資料，了解目前沖壓模設(shè)計(jì)常用方法，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)，查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)和資料，熟練掌握沖壓模具設(shè)計(jì)方法。主要內(nèi)容1沖壓零件工藝性分析；2工藝方案的確定；3沖壓模各部分設(shè)計(jì)計(jì)算；4選擇合適的鍛壓設(shè)備；5繪制選定工藝的模具裝配圖及相關(guān)零件圖；6寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。研究方法1查閱有關(guān)文獻(xiàn)及資料結(jié)合已學(xué)知識(shí)完成沖壓零件的工藝分析及方案的確定，進(jìn)行必要的計(jì)算。2用CAD、CAXA或其他繪圖軟件繪制模具裝配圖及相關(guān)零件圖。主要技術(shù)指標(biāo)或研究目標(biāo)1根據(jù)題目?jī)?nèi)容查閱相關(guān)資料（不少于8篇參考文獻(xiàn)）；2根據(jù)沖壓零件成型需要進(jìn)行必要的計(jì)算、工藝分析及方案的確；3完成沖壓模具的設(shè)計(jì)計(jì)算；4寫(xiě)出不少于2萬(wàn)字的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)打印、裝訂。教研室意見(jiàn)教研室主任（專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人）簽字年月日說(shuō)明一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油箱底殼零件沖壓工藝分析及其模具設(shè)計(jì)姓名_陳翔宇_學(xué)院（系）_材料科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)_材料成型及控制工程（模具）年級(jí)_06級(jí)_指導(dǎo)教師曹建新2010年6月10日目錄摘要IABSTRACTII第一章序言111概述112沖壓技術(shù)的發(fā)展113模具的發(fā)展與現(xiàn)狀214模具CAD/CAE/CAM技術(shù)215設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)及意義416汽車(chē)油底殼的相關(guān)知識(shí)補(bǔ)充4161前言4162汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼材料的發(fā)展歷史5第二章發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼成型工藝的總體分析621油底殼結(jié)構(gòu)及工藝難點(diǎn)分析622油底殼沖壓工藝分析及方案確定7221工藝流程初定7222拉深次數(shù)的確定72221常規(guī)計(jì)算模式72222有限元模擬分析102223工藝流程的最終確定112224落料毛坯尺寸確定11第三章拉深及法蘭面沖孔的工藝分析和模具設(shè)計(jì)1431落料14311工藝分析17312工藝方案的確定18313沖裁間隙的確定18314凸模與凹模刃口尺寸的確定183141凸、凹模具刃口尺寸計(jì)算原則183142凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法20315沖裁工藝力的計(jì)算2032拉深23321油底殼的拉深工藝分析243211對(duì)拉深件形狀的要求243212對(duì)拉深件的圓角半徑和拉深件精度的要求25322拉深工藝力的計(jì)算25322油底殼拉深模具設(shè)計(jì)及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)273221結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)273222模具工作過(guò)程283223模具的導(dǎo)向283224凹模圓角半徑及凸凹模間隙參數(shù)的確定283225成型凹模及頂件塊的設(shè)計(jì)293226模具材料及熱處理要求2933整形3234切邊3235翻邊、校平3236沖法蘭面孔33361沖壓模具的基本結(jié)構(gòu)組成33362模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)33363模具工作過(guò)程33364模具零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)沖裁力及部件尺寸的計(jì)算343641凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算343642凸、凹模的設(shè)計(jì)353643模板的設(shè)計(jì)373644卸料彈簧的選用373645沖壓設(shè)備的選用383646壓力中心的計(jì)算4137沖放油塞孔42第四章總結(jié)43第五章結(jié)束語(yǔ)43參考文獻(xiàn)44附錄45附錄一外文文獻(xiàn)45附錄二外文翻譯52油箱底殼零件沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)材料學(xué)院成型061404陳翔宇指導(dǎo)教師曹建新摘要本設(shè)計(jì)應(yīng)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。本設(shè)計(jì)是沖孔和拉深的模具。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是確定拉延模內(nèi)型和結(jié)構(gòu)形式以及工藝性，考慮了成型鑲塊和拉伸筋的設(shè)計(jì)，繪制模具總圖和非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖。關(guān)鍵詞拉深，沖孔，成型鑲塊，拉伸筋。STAMPINGPROCESSANALYSISANDMOLDDESIGNOFTANKBOTTOMSHELLPARTSDEPARTMENTOFMECHANICALCAILIAOMATERIALFORMING061404CHENXIANGYUDIRECTORCAOJIANXINABSTRACTTHUSTHEPRESENTPAPERAPPLIESTHISSPECIALTYTOSTUDYTHECURRICULUMTHETHEORYANDTHEPRODUCTIONKNOWHOWCARRIESONATIMECOLDSTAMPINGMOLDDESIGNWORKTHEACTUALTRAININGTORAISEANDTOSHARPENTHESTUDENTINDEPENDENTWORKINGABILITY,CONSOLIDATEDANDEXPANDEDTHECONTENTWHICHCURRICULAANDSOONCOLDSTAMPINGMOLDDESIGNSTUDIED,THEMETHODANDTHESTEPWHICHTHEGRASPINGCOLDSTAMPINGMOLDDESIGNED,THEBASICMOLDSKILLWHICHTHEGRASPINGCOLDSTAMPINGMOLDDESIGNEDHADUNDERSTOODHOWANALYZEDTHECOMPONENTSTHETECHNOLOGYCAPABILITY,HOWDEFINITECRAFTPLAN,HADUNDERSTOODTHEMOLDBASICSTRUCTURE,SHARPENEDTHECOMPUTATIONABILITY,CARTOGRAPHYABILITY,HASBEENFAMILIARWITHTHESTANDARDANDTHESTANDARD,SIMULTANEOUSLYVARIOUSBRANCHESCORRELATIONCURRICULUMALLHADTHECOMPREHENSIVEREVIEW,INDEPENDENTTHINKINGABILITYALSOHADTHEENHANCEMENTTHISDESIGNISPUNCHINGANDDEEPDRAWINGDIESTHISDESIGNISTODETERMINETHECONTENTSOFTHEDRAWINGMOLDTYPEANDSTRUCTUREANDPROCESS,CONSIDERTHEMOLDINGINSERTSANDTENSILEREINFORCEMENTDESIGN,DRAWUPTHEMOLDASSEMBLYDRAWINGANDTHENONSTANDARDLETTERDETAILDRAWINGKEYWORDSDEEPDRAWING,PUNCHING,MOLDINGINSERTS,STRETCHINGTENDONS第一章序言11概述沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。12沖壓技術(shù)的發(fā)展近幾十年來(lái)，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造（圖11）。生產(chǎn)過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。圖11沖壓作業(yè)方式的進(jìn)化沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（COMPUTERINTEGRATEDMANUFACTURINGSYSTEM）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、售后服務(wù)全過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。13模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在（1）汽車(chē)覆蓋件模；（2）精密沖模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；（5）其它高技術(shù)含量的模具。目前我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的40以上，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具。轎車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法、手段上已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車(chē)模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。14模具CAD/CAE/CAM技術(shù)沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過(guò)模具技術(shù)的進(jìn)步來(lái)體現(xiàn)出來(lái)。對(duì)沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。20世紀(jì)60年代初期，國(guó)外飛機(jī)、汽車(chē)制造公司開(kāi)始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。通過(guò)以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的特征。模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過(guò)程。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。在級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國(guó)UGS公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在UGII（現(xiàn)為NX）軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM軟件NXPDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開(kāi)、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特征識(shí)別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場(chǎng)。與此同時(shí)，新加波、馬來(lái)西亞、印度及我國(guó)臺(tái)灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開(kāi)發(fā)和試用新一代級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。我國(guó)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開(kāi)展了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在AUTOCAD軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫(kù)工具和線切割自動(dòng)編程5個(gè)模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（FINETOOL）精沖公司開(kāi)發(fā)成功精密沖裁級(jí)進(jìn)模CAC/CAM系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開(kāi)發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)等。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開(kāi)發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)CMCAD、富士康公司開(kāi)發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)FOXCAD等。展望國(guó)內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過(guò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見(jiàn)。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計(jì)理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)將反映在專(zhuān)業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個(gè)方面。主要表現(xiàn)在（1）模具CAD/CAM的專(zhuān)業(yè)化程度不斷提高；（2）基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪；（3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；（4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。15設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)及意義該設(shè)計(jì)主要針對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼零件的沖壓模具設(shè)計(jì)，難點(diǎn)在于它屬于汽車(chē)覆蓋件沖壓成型中典型的深拉延模具。本設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開(kāi)闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。16汽車(chē)油底殼的相關(guān)知識(shí)補(bǔ)充161前言油底殼是現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。油底殼的儲(chǔ)油量是潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)之一，油底殼的儲(chǔ)油容積對(duì)“濕式”潤(rùn)滑系統(tǒng)中機(jī)油完成潤(rùn)滑、冷卻、清洗、密封、防銹等功能具有重要的保證作用。合理的油底殼可促進(jìn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，體積縮小，質(zhì)量減輕。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的材料沿著環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材、安全和低成本的方向發(fā)展，取得了以輕量化為代表的顯著進(jìn)步，呈現(xiàn)著多樣化、多元化的趨勢(shì)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的材料是其設(shè)計(jì)水平高低、品質(zhì)優(yōu)劣、質(zhì)量大小和競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)弱的基礎(chǔ)之一。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化程度在很大程度上取決于輕量化材料的發(fā)展。近年來(lái)，聚酰胺玻璃纖維增強(qiáng)尼龍工程材料（66型超級(jí)尼龍）如PA66GF35、PA6GF35等已成為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的輕量化的新材料之一。塑料材料由于造型容易、質(zhì)量輕、成本低，受到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)部門(mén)及油底殼制造業(yè)的青睞和關(guān)注。尤其是塑料材料的形狀變化自由度大，塑料材料制成的油底殼具有能夠集成油道、吸油管、機(jī)油過(guò)濾器、單獨(dú)的備用油口和防濺板等優(yōu)點(diǎn)，使其成為兼顧耐熱性和高剛度的一體化的功能零部件材料。2003年，世界塑料工程學(xué)會(huì)SPE（SOCIETYOFPLASTICENGINEERS），為研發(fā)成功世界首例載貨汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)熱塑性塑料油底殼的德國(guó)薩克森技術(shù)公司（KTSN）頒發(fā)了“格蘭特創(chuàng)新特別獎(jiǎng)”。這種塑料油底殼已成功應(yīng)用在戴姆勒克萊斯勒汽車(chē)公司的奔馳牌新型ACTROS載貨V6發(fā)動(dòng)機(jī)上。這種輕量化新材料油底殼的機(jī)油容量較傳統(tǒng)材料油底殼增加了30，達(dá)到39L；新材料油底殼部件總質(zhì)量較傳統(tǒng)材料油底殼減輕40，達(dá)到74KG；它的生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)材料降低了2030。據(jù)悉，制造這種熱塑性材料油底殼的原材料是德國(guó)巴斯夫（BASF）公司提供的。這種塑料材料油底殼的材料被命名為“66型超級(jí)尼龍”，其中35為增強(qiáng)玻璃纖維。162汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼材料的發(fā)展歷史汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼材料和相應(yīng)的工藝的發(fā)展歷程是鑄鐵或鑄鋁件單層薄鋼板沖壓件壓鑄鋁合金件（金屬/塑料/金屬）夾層復(fù)合件SMC熱固性塑料模塑件（尼龍）熱塑性塑料注塑件。綜上所述，為了更好的適應(yīng)現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，經(jīng)過(guò)對(duì)該零件結(jié)構(gòu)及使用性能的要求分析，以不降低使用性能為前提，將其從鑄鋁件改為沖壓件用沖壓的方式完成零件的加工。第二章發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼成型工藝的總體分析21油底殼結(jié)構(gòu)及工藝難點(diǎn)分析如圖21所示為改進(jìn)后的油底殼零件，材料為寶鋼產(chǎn)深拉深冷軋鋼板ST15，料厚2MM，屬于汽車(chē)覆蓋件沖壓成型中典型的深拉延件。圖21所示油底殼沖壓件外形不規(guī)則，由復(fù)雜空間曲面構(gòu)成，斷面平面度圖21零件圖及孔位位置度要求相對(duì)較高，屬于典型的復(fù)雜深拉深件。其工藝難點(diǎn)主要在于油底殼成型，因成形高度相對(duì)較大，凹模半徑較小，外形不規(guī)則，拉深過(guò)程中各處應(yīng)力應(yīng)變情況比較復(fù)雜，差別較大，在拉深過(guò)程中易出現(xiàn)拉裂及局部起皺現(xiàn)象，實(shí)踐證明，拉深工序及整形工序的合理確定，將直接關(guān)系到制件質(zhì)量和制件成本。22油底殼沖壓工藝分析及方案確定221工藝流程初定通過(guò)對(duì)零件結(jié)構(gòu)及使用要求的綜合分析，初步制定此零件的工藝流程如下落料拉深（次數(shù)為定）切邊沖法蘭面孔翻邊校平?jīng)_放油塞孔此工藝流程的優(yōu)勢(shì)在于拉深工序后，切邊沖法蘭面孔將通過(guò)復(fù)合模在一道工序中完成，生產(chǎn)效率將得以有效提高。其缺陷在于翻邊工序安排在切邊沖孔復(fù)合工序之后，如此，在沖孔工序產(chǎn)生的安裝孔將在后續(xù)翻邊工序產(chǎn)生一定程度的孔變形及空位變移。222拉深次數(shù)的確定上述初定的工藝流程，未確定拉深次數(shù)，而拉深件的拉深次數(shù)的合理確定對(duì)制件成型尤為重要。如何充分利用材料的塑性，有效避免拉深應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限，這直接關(guān)系到制件的質(zhì)量和成本。2221常規(guī)計(jì)算模式A通過(guò)對(duì)零件的分析，得知該零件形狀接近于盒形件，所以參考盒形件的工藝計(jì)算方法估算其拉深次數(shù)。由參考文獻(xiàn)1可知240326703140326784831603267BH236803267BH2121BRBR式中為左側(cè)面角部圓角半徑為右側(cè)面角部圓角半徑1R2R為左側(cè)工件高度為右側(cè)工件高度HHB為盒形件短邊寬度通過(guò)查文獻(xiàn)1中的472圖可知，此零件左側(cè)成型接近區(qū)域IIB的盒形件成型，右側(cè)接近區(qū)域IIC的盒形件成型，階梯部位過(guò)渡區(qū)域成型條件尚可，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)推斷，若適當(dāng)加大凹模圓角半徑，此零件可一次拉深成型，若分兩次拉深，成型難度加大模具易失敗，制件質(zhì)量將難以保證。（B）運(yùn)用盒形件拉深的變形程度來(lái)確定拉深次數(shù)由于盒形件初次拉深時(shí)圓角部分的受力和變形比直邊大，起皺和拉破易在圓角部發(fā)生，故盒形件初次拉深時(shí)的極限變形量由圓角部傳力的強(qiáng)度確定。拉深時(shí)圓角部分的變形程度仍用拉深系數(shù)表示式中為與圓角部相應(yīng)的圓筒體直徑；D為與圓角部相應(yīng)的圓筒體展開(kāi)毛坯直徑。當(dāng)時(shí)，與圓角部相應(yīng)的圓筒體毛坯直徑為則式中為工件底部和角部的圓角半徑；H為工件的高。由上式可知初次拉深的變形程度可用盒形件相對(duì)高度H/R來(lái)表示，這在使用中比較方便。H/R愈大，表示變形程度愈大。用平板毛坯一次能拉出的最大相對(duì)高度值見(jiàn)表1。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。表1盒形件初次拉深的最大相對(duì)高度補(bǔ)充拉深件的變形解析從幾何形狀特點(diǎn)看，矩形盒狀零件可劃分成2個(gè)長(zhǎng)度為A2R和2個(gè)長(zhǎng)度為B2R的直邊加上4個(gè)半徑為R的1/4圓筒部分圖22。若將圓角部分和直邊部分分開(kāi)考慮，則圓角部分的變形相當(dāng)于直徑為2R、高為H的圓筒件的拉深，直邊部分的變形相當(dāng)于彎曲。但實(shí)際上圓角部分和直邊部分是聯(lián)系在一起的整體，因此盒形件的拉深又不完全等同于簡(jiǎn)單的彎曲和拉深，有其特有的變形特點(diǎn)，這可通過(guò)網(wǎng)格試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。拉深前，在毛坯的直邊部分畫(huà)出相互垂直的等距平行線網(wǎng)格，在毛坯的圓角部分，畫(huà)出等角度的徑向放射線與等距離的同心圓弧組成的網(wǎng)格。變形前直邊處的橫向尺寸是等距的，即，縱向尺寸也是等距的，拉深后零件表面的網(wǎng)格發(fā)生了明顯的變化如圖22所示。這些變化主要表現(xiàn)在圖22盒形件的拉深變形特點(diǎn)直邊部位的變形直邊部位的橫向尺寸變形后成為間距逐漸縮小，愈向直邊中間部位縮小愈少，即縱向尺寸變形后成為，間距逐漸增大，愈靠近盒形件口部增大愈多，即?？梢?jiàn)，此處的變形不同于純粹的彎曲。2圓角部位的變形拉深后徑向放射線變成上部距離寬，下部距離窄的斜線，而并非與底面垂直的等距平行線。同心圓弧的間距不再相等，而是變大，越向口部越大，且同心圓弧不位于同一水平面內(nèi)。因此該處的變形不同于純粹的拉深。根據(jù)網(wǎng)格的變化可知盒形件拉深有以下變形特點(diǎn)1盒形件拉深的變形性質(zhì)與圓筒件一樣，也是徑向伸長(zhǎng)，切向縮短。沿徑向愈往口部伸長(zhǎng)愈多，沿切向圓角部分變形大，直邊部分變形小，圓角部分的材料向直邊流動(dòng)。即盒形件的變形是不均勻的。2變形的不均勻?qū)е聭?yīng)力分布不均勻圖23。在圓角部的中點(diǎn)最大，向兩邊逐漸減小，到直邊的中點(diǎn)處最小。故盒形件拉深時(shí)破壞首先發(fā)生在圓角處。又因圓角部材料在拉深時(shí)容許向直邊流動(dòng)，所以盒形件與相應(yīng)的圓筒件比較，危險(xiǎn)斷面處受力小，拉深時(shí)可采用小的拉深系數(shù)也不容起皺。圖23盒形件拉深時(shí)的應(yīng)力分布3盒形件拉深時(shí)，由于直邊部分和圓角部分實(shí)際上是聯(lián)系在一起的整體，因此兩部分的變形相互影響，影響的結(jié)果是直邊部分除了產(chǎn)生彎曲變形外，還產(chǎn)生了徑向伸長(zhǎng)，切向壓縮的拉深變形。兩部分相互影響的程度隨盒形件形狀的不同而不同，也就是說(shuō)隨相對(duì)圓角半徑R/B和相對(duì)高度H/B的不同而不同。R/B愈小，圓角部分的材料向直邊部分流得愈多，直邊部分對(duì)圓角部分的影響愈大，使得圓角部分的變形與相應(yīng)圓筒件的差別就大。當(dāng)R/B05時(shí)，直邊不復(fù)存在，盒形件成為圓筒件，盒形件的變形與圓筒件一樣。2222有限元模擬分析根據(jù)有限元模擬技術(shù)預(yù)示的成形載荷、板材幾何變形、應(yīng)力應(yīng)變分布和加工條件，調(diào)整模具的幾何形狀、材料等級(jí)和邊界條件，對(duì)油底殼深拉伸進(jìn)行模擬分析。以正拉伸方式成形，油底殼截面積進(jìn)行成形過(guò)程模擬分析油底殼的成形采用正拉深方式，邊界條件為拉伸筋阻力。采用平面應(yīng)變等效拉深筋阻力模將胚料料劃分成500單元節(jié)點(diǎn)數(shù)為2503。模擬計(jì)算得到的變形終了厚度最薄處為062T（T為拉深板料厚度，MM），由此可知該零件可以一次拉深成功。由于此零件法蘭面與側(cè)壁間圓角半徑偏小，不利于之間一次拉伸成形，因此決定在拉深工序后增加一法蘭面與側(cè)壁間圓角部位整形工序，保證一次拉深成形的工藝需求。2223工藝流程的最終確定通過(guò)計(jì)算及分析模擬實(shí)驗(yàn)確定了發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼成形的拉深次數(shù)。為了有效預(yù)防油底殼法蘭孔面36個(gè)安裝孔及孔位變移問(wèn)題，也為了使模具的制造及維修帶來(lái)方便；將翻變、校平工序在一套復(fù)合模中完成，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，該方案能同時(shí)滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)節(jié)拍要求，工藝流程最終定為落料拉深整形切邊翻邊、校平?jīng)_法蘭面孔沖放油塞孔2224落料毛坯尺寸確定盒型零件拉深毛坯的形狀與尺寸的確定毛坯形狀和尺寸的確定應(yīng)根據(jù)零件的R/B和H/B的值來(lái)進(jìn)行，因?yàn)檫@兩個(gè)因素決定了圓角和直邊在拉深時(shí)的影響程度。當(dāng)相對(duì)高度H/B大時(shí)，圓角部分對(duì)直邊部分的影響就大，直邊部分的變形與簡(jiǎn)單彎曲的差別就大。因此盒形件毛坯的形狀和尺寸必然與R/B和H/B的值有關(guān)。對(duì)于不同的R/B和H/B，盒形件毛坯的計(jì)算方法和工序計(jì)算方法也就不同。的要求。一次拉深成形的低盒形件與多次拉深成形的高盒形件，計(jì)算毛坯的方法是不同的。計(jì)算的原則仍然是保證毛坯的面積等于加上修邊量后的工件面積，并盡可能要滿(mǎn)足口部平齊。高盒形件H05B毛坯的計(jì)算毛坯尺寸仍根據(jù)工件表面積與毛坯表面積相等的原則計(jì)算。當(dāng)零件為方盒形且高度比較大，需要多道工序拉深時(shí)，可采用圓形毛坯，其直徑為（1）公式中的符號(hào)見(jiàn)圖24。對(duì)高度和圓角半徑都比較大的盒形件H/B0708，拉深時(shí)圓角部分有大量材料向直邊流動(dòng)，直邊部分拉深變形也大，這時(shí)毛坯的形狀可做成長(zhǎng)圓形或橢圓形，如圖25所示。將尺寸為的盒形件，看作由兩個(gè)寬度為B的半方形盒和中間為AB的直邊部分連接而成，這樣，毛坯的形狀就是由兩個(gè)半圓弧和中間兩平行邊所組成的長(zhǎng)圓形，長(zhǎng)圓形毛坯的圓弧半徑為圖24方盒件毛坯的形狀與尺寸圖25高盒形件的毛坯形狀與尺寸式中D是寬為B的方形件的毛坯直徑，按式1計(jì)算。的圓心距短邊的距離為B/2。則長(zhǎng)圓形毛坯的長(zhǎng)度為2長(zhǎng)圓形毛坯的寬度為3然后用RK/2過(guò)毛坯長(zhǎng)度兩端作弧，既與弧相切，又與兩長(zhǎng)邊的展開(kāi)直線相切，則毛坯的外形即為一長(zhǎng)圓形或是長(zhǎng)橢圓形。由于矩形件拉深時(shí)沿毛坯周邊的變形十分復(fù)雜，當(dāng)前還不可能用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行精確計(jì)算，前述的各中間拉深工序的半成品形狀和尺寸的計(jì)算方法是相當(dāng)近似的。假若在試模調(diào)整時(shí)發(fā)現(xiàn)圓角部分出現(xiàn)材料堆聚，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小圓角部分的壁間距離。落料毛坯尺寸的合理確定對(duì)拉深件成形具有極其重要的影響，它是影響拉深過(guò)程中材料能否均勻流動(dòng)的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)毛坯尺寸的計(jì)算原則,遠(yuǎn)離四角圓弧尺寸按彎曲成形計(jì)算長(zhǎng)與寬實(shí)際中可能稍小。四角圓弧處屬于圓筒形和部分直邊變形的結(jié)合,比圓筒形拉伸尺寸稍小,毛坯盡量用近似圓弧方法保證拉伸流動(dòng)。中間拉伸對(duì)某些部位材料流動(dòng)不產(chǎn)生影響,可考慮由于底面的不平整對(duì)于所需材料流動(dòng)不同,進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。根據(jù)制件成形特點(diǎn)，依據(jù)毛坯面積與拉深面積（加工修邊余量）相等的原則，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算后用試沖法得知油底殼的毛坯尺寸如下圖26落料毛坯圖第三章拉深及法蘭面沖孔的工藝分析和模具設(shè)計(jì)31落料落料若使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以?xún)?nèi)的部分作為沖裁件時(shí)，稱(chēng)為落料。如果模具間隙正常，沖裁變形過(guò)程大致可分為如下三個(gè)階段A彈性變形階段圖31在凸模壓力下，材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸和彎曲變形，凹模上的板料則向上翹曲，間隙越大，彎曲和上翹越嚴(yán)重。同時(shí)，凸模稍許擠入板料上部，板料的下部則略擠入凹模洞口，但材料內(nèi)的應(yīng)力末超過(guò)材料的彈性極限。B塑性變形階段圖31因板料發(fā)生彎曲，凸模沿寬度為B的環(huán)形帶繼續(xù)加壓，當(dāng)材料內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)便開(kāi)始進(jìn)入塑性變形階段。凸模擠入板料上部，同時(shí)板料下部擠入凹模洞口，形成光亮的塑性剪切面。隨凸模擠入板料深度的增大，塑性變形程度增大，變形區(qū)材料硬化加劇，沖裁變形抗力不斷增大，直到刃口附近側(cè)面的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時(shí)，塑性變形階段便告終，此時(shí)沖裁變形抗力達(dá)到最大值。由于凸、凹模間存在有間隙，故在這個(gè)階段中板料還伴隨著彎曲和拉伸變形。間隙越大，彎曲和拉伸變形也越大。C斷裂分離階段圖31、材料內(nèi)裂紋首先在凹模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生，緊接著才在凸模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生。已形成的上下微裂紋隨凸模繼續(xù)壓入沿最大切應(yīng)力方向不斷向材料內(nèi)部擴(kuò)展，當(dāng)上下裂紋重合時(shí)，板料便被剪斷分離。隨后，凸模將分離的材料推人凹模洞口。從圖32所示沖裁力凸模行程曲線可明顯看出沖裁變形過(guò)程的三個(gè)階段。圖中OA段是沖裁的彈性變形階段；AB段是塑性變形階段，B點(diǎn)為沖裁力的最大值，在此點(diǎn)材料開(kāi)始剪裂，BC段為微裂紋擴(kuò)展直至材料分離的斷裂階段，CD段主要是用于克服摩擦力將沖件推出凹?？卓跁r(shí)所需的力。圖31沖裁變形過(guò)程圖32沖裁力曲線沖裁件質(zhì)量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小。尺寸精度應(yīng)該保證在圖紙規(guī)定的公差范圍之內(nèi)。零件外形應(yīng)該滿(mǎn)足圖紙要求；表面盡可能平直，即拱彎小。影響零件質(zhì)量的因素有材料性能、間隙大小及均勻性、刃口鋒利程度、模具精度以及模具結(jié)構(gòu)形式等。沖裁件斷面質(zhì)量及其影響因素由于沖裁變形的特點(diǎn)，沖裁件的斷面明顯地分成四個(gè)特征區(qū)，即圓角帶A、光亮帶B、斷裂帶C與毛刺區(qū)D，如圖33所示。圓角帶A該區(qū)域的形成是當(dāng)凸模刃口壓入材料時(shí)，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長(zhǎng)變形，材料被拉入間隙的結(jié)果；光亮帶B該區(qū)域發(fā)生在塑形變形階段，當(dāng)刃口切入材料后，材料與凸、凹模切刃的側(cè)表面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。通常占全斷面的1/21/3；斷裂帶C該區(qū)域是在斷裂階段形成。是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色，且略帶有斜度。毛刺區(qū)D毛刺的形成是由于在塑性變形階段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度時(shí)，刃口正面材料被壓縮，刃尖部分是高靜水壓應(yīng)力狀態(tài)，使裂紋的起點(diǎn)不會(huì)在刃尖處發(fā)生，而是在模具側(cè)面距刃尖不遠(yuǎn)的地方發(fā)生，在拉應(yīng)力的作用下，裂紋加長(zhǎng)，材料斷裂而產(chǎn)生毛刺，裂紋的產(chǎn)生點(diǎn)和刃口尖的距離成為毛刺的高度。在普通沖裁中毛刺是不可避免的。A）沖孔件B）落料件圖33沖裁區(qū)應(yīng)力、變形和沖裁件正常的斷面狀況在四個(gè)特征區(qū)中，光亮帶越寬，斷面質(zhì)量越好。但四個(gè)特征區(qū)域的大小和斷面上所占的比例大小并非一成不變，而是隨著材料性能、模具間隙、刃口狀態(tài)等條件的不同而變化。間隙對(duì)剪切裂紋與斷面質(zhì)量的影響模具間隙的影響沖裁時(shí)，斷裂面上下裂紋是否重合，與凸、凹模間隙值的大小有關(guān)。當(dāng)凸、凹間隙合適時(shí)，凸、凹模刃口附近沿最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生的裂紋在沖裁過(guò)程中能會(huì)合，此時(shí)盡管斷面與材料表面不垂直，但還是比較平直、光滑、毛刺較小，制件的斷面質(zhì)量較好（圖34B）所示）。當(dāng)間隙增大時(shí)，材料內(nèi)的拉應(yīng)力增大，使得拉伸斷裂發(fā)生早，于是斷裂帶變寬；光亮帶變窄；彎曲變形增大，因而塌角和拱彎也增大。當(dāng)間隙減小時(shí)，變形區(qū)內(nèi)彎矩小、壓應(yīng)力成分高。由凹模刃口附近產(chǎn)生的裂紋進(jìn)入凸模下面的壓應(yīng)力區(qū)而停止發(fā)展；由凸模刃口附近產(chǎn)生的裂紋進(jìn)入凹模上表面的壓應(yīng)力區(qū)也停止發(fā)展。上、下裂紋不重合。在兩條裂紋之間的材料將被第二次剪切。當(dāng)上裂紋壓入凹模時(shí)，受到凹模壁的擠壓，產(chǎn)生第二光亮帶，同時(shí)部分材料被擠出，在表面形成薄而高的毛刺（圖34A）所示）。當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)，雖然塌角小、拱彎小，但斷面質(zhì)量也有缺陷。如斷面中部出現(xiàn)夾層，兩頭呈光亮帶，在端面有擠長(zhǎng)的毛刺。當(dāng)間隙過(guò)大時(shí)，因?yàn)閺澗卮?，拉?yīng)力成分高，材料在凸、凹模刃口附近產(chǎn)生的裂紋也不重合。分離后產(chǎn)生的斷裂層斜度增大，制件的斷面出現(xiàn)二個(gè)斜角1和2，斷面質(zhì)量也不理想。而且，由于塌角大、拱彎大、光亮帶小、毛刺又高又厚，沖裁件質(zhì)量下降。如圖34C所示。因此，模具間隙應(yīng)保持在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。另外，當(dāng)模具裝配間隙調(diào)整得不均勻時(shí)，模具會(huì)出現(xiàn)部分間隙過(guò)大和過(guò)小的質(zhì)量現(xiàn)象。因此，模具設(shè)計(jì)、制造與安裝時(shí)必須保證間隙均勻。）間隙過(guò)?。╅g隙合理）間隙過(guò)大圖34間隙對(duì)剪切裂紋與斷面質(zhì)量的影響311工藝分析該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸大，薄板材件，且大批量生產(chǎn)，屬普通沖壓件。但應(yīng)注意幾點(diǎn)1）制件具有圓弧連接的特性，應(yīng)注意尺寸的精度。2）制件大，從實(shí)用性角度出發(fā)考慮單獨(dú)順序排樣。3）大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視材料與模具結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。312工藝方案的確定本沖件所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料、一般可采用方案（1），單工序模；生產(chǎn)率低，積累誤差大，生產(chǎn)不夠安全，模具簡(jiǎn)單，制造容易。方案（2），連續(xù)模；生產(chǎn)率高、誤差小，生產(chǎn)安全，模具較復(fù)雜，制造稍難。方案（3），復(fù)合模；生產(chǎn)率高，誤差小，生產(chǎn)不夠安全，模具復(fù)雜，制造困難?？紤]到制件尺寸大，生產(chǎn)的合理性不容忽視，從方便制造考慮，擬采方案（1）采用單工序模沖裁的方案。313沖裁間隙的確定沖裁間隙的概念沖裁間隙指凸模刃口與凹模刃口之間的間隙。合理間隙值的確定間隙的選取要使沖裁達(dá)到較好的斷面質(zhì)量、較高的尺寸精度，較小的沖裁力，較高的模具壽命。合理間隙指一個(gè)范圍值，最大合理間隙，最小合理間隙。間隙的確定是綜合考慮上述各個(gè)因素的影響，選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)膯?wèn)隙范圍作為合理間隙。其上限為最大合理聞隙，下限為最小合理間隙即合理間隙指的是一個(gè)范圍值。在其體設(shè)計(jì)模具時(shí)，根據(jù)工件和生產(chǎn)上的具體要求可按下列原則進(jìn)行選取L當(dāng)工件的斷面質(zhì)量沒(méi)有嚴(yán)格要求時(shí)，為了提高模具壽命和減小沖裁力，可以選擇較大間隙值。2當(dāng)工件斷面質(zhì)量及制造公差要求較高時(shí)應(yīng)選擇較小間隙值。3計(jì)算沖裁模刃口尺寸時(shí)，考慮到模具在使用過(guò)程中的磨損會(huì)使刃口間隙增大，應(yīng)當(dāng)按ZMIN值來(lái)計(jì)算。確定合理間隙的方法計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)法、查表法。依據(jù)查表法得知340ZMAXIN314凸模與凹模刃口尺寸的確定凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。3141凸、凹模具刃口尺寸計(jì)算原則由于凸、凹模之間存在著間隙，所以沖裁件斷面都帶有錐度。但在沖裁件尺寸的測(cè)量和使用中，則是以光亮帶的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光亮帶處于大端尺寸，其光亮帶是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸。沖孔件的光亮帶處于小端尺寸，其光亮帶是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，且沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。沖裁過(guò)程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，確定凸、凹模刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔工序，并遵循如下原則設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得。設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣，凸、凹在磨損到一定程度時(shí)，仍能沖出合格的零件。模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。用X、表示，其中為工件的公差值，X為磨損系數(shù)，其值在0之間，根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選取工件精度IT10以上X1工件精度IT11IT13X075工件精度IT14X05不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（ZMIN）。選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高24級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按級(jí)來(lái)選??；對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差值的1/4來(lái)選取；對(duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（）。工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。但對(duì)于磨損后無(wú)變化的尺寸，一般標(biāo)注雙向偏差。3142凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法凸模與凹模配作法采用凸、凹模分開(kāi)加工法時(shí)，為了保證凸、凹模間一定的間隙值，必須嚴(yán)格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。對(duì)于沖制薄材料（因ZMAX與ZMIN的差值很?。┑臎_模，或沖制復(fù)雜形狀工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常常采用凸模與凹模配作的加工方法。配作法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件（凸模或凹模），然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡(jiǎn)單，不必校核的條件，并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。設(shè)計(jì)時(shí)，基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注，而配作件上只標(biāo)注公稱(chēng)尺寸，不注公差，但在圖紙上注明“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實(shí)際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值ZMIN”。采用配作法，計(jì)算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽?，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大，變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計(jì)算。落料應(yīng)該以凹模為基準(zhǔn)件，然后配做凸模。凹模磨損后會(huì)增大的尺寸第一類(lèi)尺寸AD0XAD）（制得凹模后按照其刃口實(shí)際尺寸配制凸模，保證最小間隙。120007079164312）（（R34059334）（4900606849）（315沖裁工藝力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的需求。普通平刃沖裁模，其沖裁力F一般可按下式計(jì)算FKPTLLT207516KNB式中材料抗剪強(qiáng)度，查資料6見(jiàn)P23附表16得300MP；L沖裁周邊總長(zhǎng)MM；L2314340/223141502/4865219034580MM；T材料厚度MM，2MM。系數(shù)KP是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙之波動(dòng)數(shù)值的變化或分布不均、潤(rùn)滑情況、材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取13。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度時(shí)，可用抗拉強(qiáng)度B代替，而取KP1的近似計(jì)算法計(jì)算。當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而緊箍在凸模上。為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的材料料刮下,將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱(chēng)為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱(chēng)為推料力；從凹模內(nèi)向上頂出制件需的力，稱(chēng)為頂件力。影響卸料力、推料力和頂件力的因素很多，要精確地計(jì)算是困難的。在實(shí)際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算卸料力FQF0045201516933822KN2推料力FQ1N1F006320151613073508KN3頂件力FQ2KF0082015161660128KN4圖35工藝力示意圖式中P沖裁力N；K卸料力系數(shù)，其值為002006薄料取大值，厚料取小值；0045K1推料力系數(shù)，其值為003007薄料取大值，厚料取小值；0063K2頂件力系數(shù)，其值為004008薄料取大值，厚料取小值；008N梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量NH/TH直刃口部分的高M(jìn)M；T材料厚度MM。卸料力和頂件力還是設(shè)計(jì)卸料裝置和彈頂裝置中彈性元件的依據(jù)。壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的選取沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。采用剛性卸料裝置和下出件的模具時(shí)沖裁工藝力沖裁力卸料力推件力；）（推沖總5KN89520FF沖壓模具壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。對(duì)于帶有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)通過(guò)模柄的軸心線。否則會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，可按下述原則來(lái)確定（1）對(duì)稱(chēng)形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。（2）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。（3）形狀復(fù)雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。解析法的計(jì)算依據(jù)是各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該坐標(biāo)軸力矩。求出合力作用點(diǎn)的座標(biāo)位置O0X0,Y，即為所求模具的壓力中心。計(jì)算公式為（6）（7）綜上O0855,24532拉深拉深（又稱(chēng)拉延）是利用拉深模在壓力機(jī)的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開(kāi)口空心零件的加工方法。它是沖壓基本工序之一，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子、日用品、儀表、航空和航天等各種工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品生產(chǎn)中，不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復(fù)雜的薄壁零件，可分為不變薄拉深和變薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚與拉深前的坯料相比基本不變；后者拉深成形后的零件，其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的變薄，這種變薄是產(chǎn)品要求的，零件呈現(xiàn)是底厚、壁薄的特點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用較多的是不變薄拉深。圖36拉延模具結(jié)構(gòu)裝配圖321油底殼的拉深工藝分析3211對(duì)拉深件形狀的要求1設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，應(yīng)明確注明必須保證的是外形還是內(nèi)形，不能同時(shí)標(biāo)往內(nèi)外形尺寸。2盡量避免采用非常復(fù)雜的和非對(duì)稱(chēng)的拉深件。對(duì)半敞開(kāi)的或非對(duì)稱(chēng)的空心件，應(yīng)能組合成對(duì)進(jìn)行拉深，然后將其切成兩個(gè)或多個(gè)零件。3拉深復(fù)雜外形的空心件時(shí)，要考慮工序間毛坯定位的工藝基準(zhǔn)。4在凸緣面上有下凹的拉深件，如下凹的軸線與拉深方向一致，可以拉出。若下凹的軸線與拉深方向垂直，則只能在最后校正時(shí)壓出。3212對(duì)拉深件的圓角半徑和拉深件精度的要求1為了使拉深順利進(jìn)行，拉深件的底與壁、凸緣與壁、盒形件的四壁間的圓角半徑應(yīng)滿(mǎn)足否則，應(yīng)增加整形工序。2一般情況下不要對(duì)拉深件的尺寸公差要求過(guò)嚴(yán)。其斷面尺寸公差等級(jí)一般都在ITLL以下。如果公差等級(jí)要求高，可增加整形工序。322拉深工藝力的計(jì)算（A）壓邊力的計(jì)算解決拉深工作中的起皺問(wèn)題的主要方法是采用防皺壓邊圈。至于是否需要采用壓邊圈，可按表32221的條件決定。壓邊力是為了防止毛坯起皺，保證拉深過(guò)程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小對(duì)拉深影響很大。壓邊力的數(shù)值應(yīng)適當(dāng)，太小時(shí)防皺效果不好，太大時(shí)則會(huì)增加危險(xiǎn)斷面處的拉應(yīng)力，引起拉裂破壞或嚴(yán)重變薄超差圖37，圖38。在生產(chǎn)中，壓邊力都有一定的調(diào)節(jié)范圍圖38，其范圍在最大壓邊力和最小壓邊力之間。當(dāng)拉深系數(shù)小至接近極限拉深系數(shù)時(shí)，這個(gè)變動(dòng)范圍就小，壓邊力的變動(dòng)對(duì)拉深工作的影響就顯著。通常是使壓邊力稍大于防皺作用所需的最低值，并按下列公式進(jìn)行計(jì)算。表32221采用或不采用壓邊圈的條件圖37拉深力與壓邊力的關(guān)系圖38壓邊力對(duì)拉深的影響總壓邊力（1）KN61953AQFQA0528，式中A為在開(kāi)始接觸時(shí)毛坯的面積；Q37MP/由資料6表429得。610（B）拉深力的計(jì)算1壓力機(jī)的壓力曲線2拉深力3落料力圖39拉深力與壓力機(jī)的壓力曲線拉深力由資料6表419得PKLT104784KNBK08，T2MM，300MP，L2183MM。B322油底殼拉深模具設(shè)計(jì)及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)3221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(duì)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,然后凸模滑塊運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拉伸。所設(shè)計(jì)的油底殼拉深模具在經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中極易出現(xiàn)材料的堆聚現(xiàn)象，對(duì)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(guò)渡區(qū)域布置相應(yīng)的收縮筋，這樣不但為成形帶來(lái)了方便，還能提高制件的剛性。具體的結(jié)構(gòu)見(jiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼拉延模裝配圖YDKLY01圖36。3222模具工作過(guò)程將板料置于凹模平面，由彈性定位銷(xiāo)28定位。行程開(kāi)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)。3223模具的導(dǎo)向?yàn)榱藵M(mǎn)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(guò)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。3224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(duì)于四邊圓角處或近似圓角凹模圓角半徑RA應(yīng)較大。而在大頭即最深處短邊RA也應(yīng)相應(yīng)大些,因?yàn)樵撎幰矊儆谥鬟M(jìn)料區(qū)。而長(zhǎng)度方向?qū)購(gòu)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RA355T確定,然后在拉伸中按上述原則調(diào)整。對(duì)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(guò)來(lái),其短邊RA角和角部RA