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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：油底殼拉深成型工藝與模具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
設(shè)計(jì)時(shí)間
審 閱
XXXX學(xué)校
機(jī)械工程系
目 錄
引言
一、 工藝分析
二、 工藝方案的確定
三、 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
四、 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
五、 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
六、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
七、 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(一)、 拉伸凸模的設(shè)計(jì)
(二)、 拉伸凹模的設(shè)計(jì)
(三)、 退料板的設(shè)計(jì)
(四)、 壓邊圈的設(shè)計(jì)
八、 模具零件的加工工藝
（一）、拉深凸模的加工工藝
（二）、拉深凹模的加工工藝
（三）、退料板的加工工藝
（四）、壓邊圈的加工工藝
九、 模具的的總裝配
小結(jié)
參考文獻(xiàn)
摘要
沖壓是通過(guò)模具對(duì)板材施加壓力或拉力,使板材塑性成型,有時(shí)對(duì)板材施加剪切力而使板材分離,從而獲得一定尺寸、形狀和性能的一種零件加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進(jìn)行，因此也稱冷沖壓。沖壓加工的原材料一般為板材或帶材，故也稱板材沖壓。沖壓加工需要研究沖壓工藝與模具兩個(gè)方面的問題。沖壓工藝可以分為分離工序和成形工序。而分離工序又有落料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序；成型工序又包括卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻孔、翻邊、拉彎、脹形、起伏、擴(kuò)口、縮口、旋壓、校形等。
沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工業(yè)中占有重要的地位。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，沖壓件在各個(gè)行業(yè)中均占相當(dāng)大的比重，尤其在汽車、電機(jī)、儀表、軍工、家用電器等方面所占的比重更大。沖壓加工的應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件、儀表指針到重型汽車的覆蓋件和大梁、高壓容器封頭以及航天器的蒙皮、機(jī)身等均需沖壓加工。
沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，一般情況下，可以直接滿足裝配和使用要求。此外，在沖壓過(guò)程中由于材料經(jīng)過(guò)塑性變形，金屬內(nèi)部組織得到改善，機(jī)械強(qiáng)度有所提高，所以，沖壓件具有質(zhì)量輕、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點(diǎn)。
沖壓加工是一種套高生產(chǎn)率的加工方法，如汽車等大型零件每分鐘可生產(chǎn)幾件，而小零件的高速?zèng)_壓則每分鐘可生產(chǎn)千件以上。由于沖壓加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷狀態(tài)下加工，因此輕易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，比較適宜配置機(jī)械人而實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)。特別是適用于定型產(chǎn)品的中大批生產(chǎn)?！皼_壓要發(fā)展，模具是關(guān)鍵”，提高模具的效率需從沖模設(shè)計(jì)和制造開始。
沖壓加工的材料利用率較高，一般可達(dá)70%~85%，沖壓加工的能耗低，由于沖壓生產(chǎn)具有節(jié)材、節(jié)能和高生產(chǎn)率等特點(diǎn)，所以沖壓件呈批量生產(chǎn)時(shí)，其成本比較低，經(jīng)濟(jì)效益較高。
當(dāng)然，沖壓加工與其他加工方法一樣，也有其自身的局限性，例如，沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具價(jià)格偏高。因此，對(duì)小批量、多品種生產(chǎn)時(shí)采用昂貴的沖模，經(jīng)濟(jì)上不合算，目前為了解決這方面的問題，正在努力發(fā)展某些簡(jiǎn)易沖模，如聚氨脂橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時(shí)也在進(jìn)行沖壓加工中心等新型設(shè)備與工藝的研究。
關(guān)鍵詞 油底殼 成形工藝 拉伸模
引言
我國(guó)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長(zhǎng)春第一汽車制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。）各類沖壓模具生產(chǎn)能力。
改革開放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家?！ ?
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
1、具CAD/CAM技術(shù)狀況
我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過(guò)鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。
21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/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，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADSS，英國(guó)DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。
在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。
快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。
2、模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況
在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。
雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(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。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。
從技術(shù)角度來(lái)看，模具制造（包括設(shè)計(jì)和加工）技術(shù)大致可分為五個(gè)發(fā)展階段：手工操作階段、手工操作加機(jī)械化（普通通用機(jī)床與工具）階段、數(shù)字控制階段、計(jì)算機(jī)化階段和CAD/CAE/CAM信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一體化，我國(guó)目前主要以數(shù)字控制階段為主。
就沖模的結(jié)構(gòu)和類型而言，目前國(guó)內(nèi)在定型的機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)中，至今仍然是單工序沖模多，復(fù)合模與多工位連續(xù)模、復(fù)合模占的比例很小，多工位連續(xù)模則更少見。近年來(lái)在儀表行業(yè)的調(diào)研統(tǒng)計(jì)表明：在較先進(jìn)、經(jīng)營(yíng)形式良好的企業(yè)中，按沖模分類具有套數(shù)比，只能達(dá)到單工序模：復(fù)合模：多工位連續(xù)模=5.5:3:1.5,沿海鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)僅為:7.2:2:0.8,內(nèi)地決大多數(shù)企業(yè)只用單工序模,多數(shù)為沒有模架的的敞開模。
1．沖裁件的工藝性分析
沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。
材料分析:
油底殼屬于形狀復(fù)雜的長(zhǎng)盒形拉伸件，是難度較高的沖壓件，通常采用拉伸性能較高的軟鋼作為拉伸材料，本文介紹的油底殼零件采用了2mm厚的減振復(fù)合鋼板St16。該材料是由兩層不等厚的鋼板黏結(jié)而成，板厚方向性系數(shù)大，拉深性能好，用這種材料沖壓的零件敲擊發(fā)出的聲音好似木擊聲，能達(dá)到減振降噪的目的。
零件工藝分析:
沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
如圖所示的油底殼要求表面不能有拉傷、皺折，法蘭平面度不大于0.6mm，以保證能與發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)密配合防止油液滲漏。零件底部為坡形臺(tái)階，左端底部淺，拉伸深度為33mm，且底部向右端傾斜，右端的底部較深，拉伸深度達(dá)155mm，左、右高度為122mm，四角的圓角半徑不一致，分別為R35，R40，幾何形狀復(fù)雜，拉伸、脹形、變形阻力很不均勻，應(yīng)力應(yīng)變較復(fù)雜，采用多少道工序拉伸成形，是整個(gè)產(chǎn)品加工能否成功的關(guān)鍵。
沖裁材料為St16鋼，查文獻(xiàn)[1]：P25表2-7碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB699-88摘錄），該鋼種是碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是0.03%，屬于低炭鋼，屈服點(diǎn)σs=160MPa，抗拉強(qiáng)度260-330MPa，延伸率不小于27％，塑性好，焊接性好，適合沖裁。
2 制件沖壓工藝方案的確定
2.1 沖壓工序的組合
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
沖裁方式根據(jù)下列因素確定：
（1） 據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來(lái)確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。本產(chǎn)品無(wú)公差標(biāo)注，屬于自由公差，所以精度要求比較低。設(shè)計(jì)模具時(shí)優(yōu)先考慮復(fù)合?；騿喂ば蚰＞?。
（2） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來(lái)確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來(lái)說(shuō)，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃彀惭b調(diào)整較容易，且成本較低。
（3） 根據(jù)操作是否方便與安全來(lái)確定 復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。
綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇單工序模具沖裁方式，其模具壽命較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
2.2 沖壓順序的安排
落料，多次拉伸，整形，切邊等工序，由于對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，工作量比較大，所以本設(shè)計(jì)中只設(shè)計(jì)拉伸模。
3 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
3.1展開尺寸的計(jì)算
由于產(chǎn)品在拉伸過(guò)程中，凸緣部分材料的小單元面積由扇形變?yōu)榫匦?，其過(guò)程可以想象為扇形毛坯被拉著通過(guò)一個(gè)契形槽，在切線方向被壓縮，在半徑方向被拉長(zhǎng)。即在變形過(guò)程中，小單元在半徑方向受拉應(yīng)力的作用，在切向受壓應(yīng)力的作用。
凸緣部分的材料受壓應(yīng)力的作用，一旦失去穩(wěn)定，就會(huì)起拱彎曲，其情況與壓桿受壓失去穩(wěn)定而彎曲相似。整個(gè)凸緣在起拱后形成波浪形的皺折，稱為起皺，解決起皺這個(gè)問題的方法，可以在拉伸過(guò)程中，在產(chǎn)品上加個(gè)壓料筋，或者采用上下壓料板同時(shí)壓住產(chǎn)品，確保產(chǎn)品在拉伸過(guò)程中，保證產(chǎn)品受力均勻，這樣就不容易起皺。
拉伸件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。
從零件幾何形狀看 該零件可以認(rèn)為是由圓角部分和直邊部分組成，就其材料的變形性質(zhì)不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為是圓筒形件的變形和直邊彎曲變形。而這兩部分作為一個(gè)整體，相互牽制和影響，變形沿零件周邊分布不均勻。在拉伸成型過(guò)程中，圓角部分的材料會(huì)向直邊部分轉(zhuǎn)移，直邊部分坯料除了產(chǎn)生彎曲變形外，同時(shí)產(chǎn)生橫向壓縮和縱向拉伸變形。因此在計(jì)算毛坯尺寸是，角部采用幾何做圖計(jì)算法，按拉伸在平面上幾何展開所得，減少圓角處坯料面積，以免由于多余材料來(lái)不及轉(zhuǎn)移而發(fā)生材料堆積現(xiàn)象，保證拉伸流動(dòng)，直邊按彎曲成型計(jì)算，具體計(jì)算步驟這里省略。初步確定毛坯尺寸如下圖所示，考慮到毛坯采用剪板方式下料，將角部圓弧改為倒角形式。由于材料變形是彎曲和拉伸的結(jié)合，坯料的形狀尺寸很難精確計(jì)算，需要在生產(chǎn)中通過(guò)試?yán)瓕?duì)結(jié)果加以修正。
3.2 成型系數(shù)分析與計(jì)算
矩形盒件拉伸計(jì)算零件的工藝參數(shù)為：相對(duì)圓角半徑r/B=35/308=0.114，相對(duì)厚度t/B×100=2/308×100=0.65，相對(duì)高度H/B=155/308=0.5，與設(shè)計(jì)資料給定的相對(duì)高度比較，能一次拉深成型。但是油底殼底部成臺(tái)階構(gòu)造，在拉伸時(shí)，右端底部較深，要求材料大量流進(jìn)，以補(bǔ)充成形的需要，避免開裂，而較淺的左端底由圓角部要求在同一時(shí)間里，材料流進(jìn)量要少，避免產(chǎn)生材料的重疊，起皺，左右端底部的加強(qiáng)筋和內(nèi)凹凸臺(tái)靠局部這兩部分材料變薄成形，材料的這種流動(dòng)不均勻性很難保證一次拉深成型的質(zhì)量，為此，考慮采用兩次拉伸成型方法。先將將油底殼最深處部分拉出，然后再進(jìn)行盒形件式的拉深成型。
3.2 材料利用率的計(jì)算
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=1×452597.5/830×620×100%=87.95%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
4. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
4.1 拉深模
拉伸力計(jì)算
拉伸力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險(xiǎn)斷面的斷裂力；斷裂與拉伸力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。
拉伸模1力可按下式計(jì)算
P=KLtδ
P=0.72×1085.93×2.0×330=516033.936N
=516KN
式中F——拉伸力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
t——材料厚度；(mm)
K——修正系數(shù)（查表可得），K=1.3；
壓料力的計(jì)算，F(xiàn)=0.08P=516×0.08=41.3KN
所以拉伸模1的總的沖壓力為F總=P+F=516+41.3=557.3KN
拉伸模2力可按下式計(jì)算
P=KLtδ
P=0.72×1623.22×2.0×330=771354.144N
=771.35KN
壓料力的計(jì)算，F(xiàn)=0.08P=0.08×771.35=61.7KN
所以拉伸模1的總的沖壓力為F總=P+F=771.35+61.7=833.05KN
4.2 壓力機(jī)的選擇
根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，選用YT32-500D型油壓機(jī)成型。由于所選壓力機(jī)工作滑塊無(wú)頂出裝置，而下工作臺(tái)中心設(shè)有頂出裝置，所以兩副拉伸模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成倒裝式，以解決拉伸模壓邊力及卸料力的問題，一次拉伸前，壓邊圈處于和拉伸凸模等高位置。拉伸工作時(shí)，壓力機(jī)滑塊下移，凹模隨之向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)凹模與壓邊圈接觸時(shí)，壓邊圈迫于推桿和頂出活塞桿的作用產(chǎn)生壓邊力，使凹模與壓邊圈緊緊壓住板料。當(dāng)凹模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，一方面凸模使板料拉伸變形，另一方面壓邊力始終以恒定的壓力壓住板料的凸緣處，防止板料起皺，控制流動(dòng)阻力。同時(shí)又使板料沿壓緊面滑動(dòng)，使拉伸工作順利進(jìn)行，在拉伸到位后，由壓邊圈、凹模加壓整形以后確保零件凸緣平整。拉伸結(jié)束，滑塊上移，凹模便與壓邊圈分開，由頂桿推動(dòng)壓邊圈將工件頂出。二次拉伸需將一次拉伸成形的坯件扣在二次拉伸模的凸模上定位。工作時(shí)靠凹模腔將坯件找正位置，并在凹模的強(qiáng)行約束下繼續(xù)成形。因此，二次拉伸前，壓邊圈的工作表面應(yīng)低于凸模上平面50mm左右。
5. 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
5．1 拉伸模間隙的確定
凸 凹模間隙是保證模具正常工作，并獲得高質(zhì)量零件的一個(gè)重要因素。間隙過(guò)大，拉伸時(shí)產(chǎn)生的徑向拉力小，板料易起皺，會(huì)降低制件的尺寸精度；間隙過(guò)小，板料受到的阻力大，不易進(jìn)入凹模，易擦傷零件表面和拉裂，加速凹模的磨損，而且隨著拉伸的進(jìn)行，邊緣的板料也在不斷增厚。因此，需要選擇一個(gè)合理的間隙。以滿足材料增厚的要求。
由于零件有脫模斜度，根據(jù)材質(zhì)及板料厚度決定取拉伸單邊間隙為（1.05-1.2）t。直邊部分取小間隙，以增大板料與模具之間的摩擦阻力，增大直邊的伸長(zhǎng)變形，四角處取大間隙，以減少材料變形時(shí)的阻力，防止轉(zhuǎn)角與側(cè)壁過(guò)渡部分的破裂。油底殼一次拉伸和二次拉伸的間隙值分別確定為：
一次拉伸的單邊間隙為：2.3-2.4mm
二次拉伸的單邊間隙為： 2.1-2.2mm
5．2凹模圓角半徑。
凹模圓角半徑對(duì)拉伸毛坯的進(jìn)料阻力影響很大，大小必須適當(dāng)。油底殼法蘭底部圓角很小R=3mm，不可能做為拉伸凹模圓角半徑。因?yàn)樗焕诶?，?dāng)坯料經(jīng)過(guò)凹模圓角部分時(shí)，變形阻力增大，導(dǎo)致拉伸力增大，使坯料沿凹?？跀嗔?。根據(jù)St16的抗拉強(qiáng)度260-330Mpa，本設(shè)計(jì)先將油底殼一次拉伸凹模圓角半徑確定為R=12mm，油底殼二次拉伸凹模圓角半徑確定為R=10mm，然后再根據(jù)實(shí)際調(diào)整放大，這樣板料在拉伸變形通過(guò)凹模圓角時(shí)的阻力減小 有利于金屬變形時(shí)的流動(dòng)。法蘭底部圓角R3由整形切邊工序完成。
5．3凸模圓角半徑。
二次拉伸凸模圓角半徑取零件圓角半徑，一次拉伸凸模圓角半徑取略比二次拉伸圓角半徑大0.5mm，便于二次拉伸時(shí)角部修正。
5．4工作面粗糙度。
凹模，壓料圈與板料接觸的工作表面粗糙度值應(yīng)較小，盡量光滑平整，以減少材料變形時(shí)的阻力。為此，上述工作表面的粗糙度值取0.8μm，并順著材料流動(dòng)方向?qū)毫厦婧桶寄A角進(jìn)行拋光。凸模工作表面應(yīng)做得比較粗糙些，以增大凸模與板料之間的摩擦力，有利于阻止危險(xiǎn)斷面變薄，防止材料在拉伸過(guò)程中沿凸?；瑒?dòng)使零件偏移，所以凸模表面粗糙度值取3.2μm。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和拉伸件的回彈。
1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
L d=（Lmax–0.5Δ）
凸模尺寸為
L p=（Ld–0.5Δ–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
L p=（Lmin +0.5Δ）
凹模尺寸為
L d=（Lp+0.5Δ+Z）
其中 L—拉伸件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—拉伸件的尺寸偏差
L d—拉伸凹模的基本尺寸
L p—拉伸凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注外尺寸，按此公式計(jì)算
拉伸1凹模尺寸：
Ld1=（Lmax–0.5Δ）=308
Ld2=（Lmax–0.5Δ）=223
凹模圓弧尺寸：
L d1=（Lmax –0.5Δ）=35
凸模尺寸為
Lp1=（Ld– 0.5Δ–Z）=303.4
Lp2=（Ld– 0.5Δ–Z）=32.7
拉深臺(tái)階高度保證一致，112
拉伸模2標(biāo)注外尺寸，按此公式計(jì)算
凸模尺寸為
Lp1=（Lmin +0.5Δ）=258
Lp2=（Lmin +0.5Δ）=555.5
Lp3=（Lmin +0.5Δ）=80
凹模尺寸為
Ld1=（Lp+0.5Δ+Z）=253.5
Ld2=（Lp+0.5Δ+Z）=551
Ld3=（Lp+0.5Δ-Z）=77.7
Ld3=（Lp+0.5Δ+Z）=82
拉深臺(tái)階高度保證一致，145，33
6 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
倒裝拉伸模結(jié)構(gòu)形式：如圖：
拉伸1
拉深2
模具材料的選擇
油底殼拉伸模工作時(shí)表面承受很大的擠壓力和摩擦力，同時(shí)承受沖擊力，故要求模具材料具有高硬度、高耐磨性、高強(qiáng)度、高韌性，熱處理性能好。由于油底殼模具尺寸較大，工作部分形狀復(fù)雜，加工成型困難，所以凸模、凹模、壓邊圈、退料板均采用QT600-3球墨鑄鐵制做。不但制取毛坯容易，也利于加工，同時(shí)又能進(jìn)行表面淬火，達(dá)到耐磨要求。
7、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、拉深凸模的設(shè)計(jì)，與下模板采用螺釘固定。
材料：QT600-3球墨鑄鐵
（如圖），中間掏空，減少模具重量。
2、拉深凹模的設(shè)計(jì)，下模板固定，
材料：QT600-3球墨鑄鐵
（如圖）
3、退料板的設(shè)計(jì)
材料：QT600-3球墨鑄鐵
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
4、壓邊圈的設(shè)計(jì)
材料：QT600-3球墨鑄鐵
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
8、模具零件的加工工藝
（一）、拉深1凸模的加工工藝
表（一）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
鑄件加工毛坯310mmX270mmX160mm
2
熱處理
退火
3
銑加工
銑六面，留余量2-3mm
銑床
4
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
5
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M10，
鉆床
6
加工中心
加工中心加工表面形狀
7
退磁
鉗工退磁
8
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
拉深2凸模的加工工藝
表（二）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
鑄件加工毛坯560mmX340mmX160mm
2
熱處理
退火
3
銑加工
銑六面，留余量2-3mm
銑床
4
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
5
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M10，
鉆床
6
加工中心
加工中心加工表面形狀
7
退磁
鉗工退磁
8
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
（二）、拉深凹模1的加工工藝
表（三）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
鑄件加工毛坯920mmX660mmX170mm
2
熱處理
退火
3
銑加工
銑六面，留余量2-3mm
銑床
4
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
5
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M10，
鉆床
6
加工中心
加工中心加工表面形狀
7
退磁
鉗工退磁
8
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
拉深凹模2的加工工藝
表（四）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
鑄件加工毛坯920mmX660mmX200mm
2
熱處理
退火
3
銑加工
銑六面，留余量2-3mm
銑床
4
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
5
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M10，
鉆床
6
加工中心
加工中心加工表面形狀
7
退磁
鉗工退磁
8
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
（三）、退料板1的加工工藝
表（五）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
鑄件加工毛坯350mmX320mmX50mm
2
熱處理
退火
3
銑加工
銑六面，留余量2-3mm
銑床
4
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
5
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M10，
鉆床
6
退磁
鉗工退磁
7
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
8
檢驗(yàn)
退料板2的加工工藝
表（六）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
鑄件加工毛坯570mmX320mmX160mm
2
熱處理
退火
3
銑加工
銑六面，留余量2-3mm
銑床
4
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
5
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M10，
鉆床
6
加工中心
加工中心加工表面形狀
7
退磁
鉗工退磁
8
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
（四）、壓邊圈1的加工工藝
表（七）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
鑄件加工毛坯920mmX660mmX140mm
2
熱處理
退火
3
銑加工
銑六面，留余量2-3mm
銑床
4
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
5
退磁
鉗工退磁
6
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
7
檢驗(yàn)
壓邊圈2的加工工藝
表（八）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
鑄件加工毛坯920mmX660mmX130mm
2
熱處理
退火
3
銑加工
銑六面，留余量2-3mm
銑床
4
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
5
退磁
鉗工退磁
6
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
7
檢驗(yàn)
8、模具的總裝配與調(diào)試
1、確定裝配基準(zhǔn)件
以凹模為裝配基準(zhǔn)件。首先要確定凹模在上模板上的位置，安裝凹模組件， 然后用平行板將凸模組件和上模板夾緊，在上模板上劃出彎曲孔線，進(jìn)而安裝好上模板上的其他組件。檢查下模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。
2、自檢，按沖模技術(shù)條件進(jìn)行總裝配檢查。
3、檢驗(yàn)
4、調(diào)試，
模具調(diào)試過(guò)程
油底殼拉伸模的調(diào)試是一項(xiàng)比較復(fù)雜和困難的工作，需要很豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，光靠油壓機(jī)難以達(dá)到理想的效果。因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限制，常需在模具上采取一些簡(jiǎn)單易行的辦法。
4.1一次拉伸模的調(diào)試
對(duì)一次拉伸模進(jìn)行首次試?yán)?，結(jié)果拉伸件在斜壁兩邊靠近側(cè)壁的轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生褶皺，且沿至凸緣根部處形成材料疊加后的積瘤。其原因：凸模圓角半徑較大，凸模斜壁與壓邊圈內(nèi)形及兩邊轉(zhuǎn)角之間的間隙較大，因而增大了拉伸起始時(shí)板料的懸空部分，使得這部分板料在拉伸過(guò)程中始終處于懸空狀態(tài)，不能與模具表面接觸，失去了剛性支承，成為無(wú)約束部分，在切向壓應(yīng)力作用下便產(chǎn)生嚴(yán)重褶皺。解決措施：在不改變凸模圓角半徑的前提下，減小此處壓邊圈內(nèi)形與凸模之間的間隙，將原壓邊圈轉(zhuǎn)角R10mm，增加到R40mm，使坯料在拉伸過(guò)程中有支承，始終處于脹緊狀態(tài)。經(jīng)過(guò)再次試驗(yàn)，消除了褶皺。取得了理想效果。
4.2二次拉伸模的調(diào)試
二次拉伸是在一次拉伸的基礎(chǔ)上再次拉深43mm，達(dá)到產(chǎn)品形狀。其特點(diǎn)是拉伸深度淺且均勻，容易成形。調(diào)試發(fā)現(xiàn)：在長(zhǎng)度方向兩邊位于底部與過(guò)渡斜坡處有堆積皺紋，分析認(rèn)為：板料在拉伸過(guò)程中沒有得到充分的塑性變形，而且材料流動(dòng)不均勻。因此，在底部與過(guò)渡斜坡處的兩側(cè)拉伸平面上增設(shè)拉伸筋，以滿足材料流動(dòng)的不均勻性，增加壓料面在此部位的進(jìn)料阻力，調(diào)整坯料的流向，提高拉伸件的剛性，使材料充分塑性變形 獲得平滑的表面質(zhì)量。拉伸筋布置在壓邊圈上，拉伸筋凹槽設(shè)置在拉伸凹模上，以便后續(xù)整形切邊時(shí)坯件放置及定位，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，堆積皺紋消除，但零件拉伸筋部位拉裂，說(shuō)明進(jìn)料阻力太大，將拉伸筋高度降低，使拉伸筋上表面構(gòu)成的斜度與零件左端底部斜度基本一致，下頂缸壓力調(diào)整為16Mpa。經(jīng)過(guò)再次調(diào)試，雖然拉伸筋的開裂現(xiàn)象消除了，但在過(guò)渡斜坡上又出現(xiàn)了破裂，分析原因：在一次拉伸時(shí)這部分板料流動(dòng)量小，成形主要通過(guò)兩個(gè)側(cè)面材料的流動(dòng)和材料的變薄，在二次拉伸時(shí) 該部分形狀基本不再發(fā)生變化，但需要傳遞拉伸力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)就產(chǎn)生了破裂。因而在以不產(chǎn)生皺紋為條件的情況下降低壓邊力，磨低拉伸筋，涂潤(rùn)滑油等，以減小材料流動(dòng)阻力。雖然情況有所好轉(zhuǎn)，但是拉伸件質(zhì)量不穩(wěn)定，合格率僅為50%。此時(shí)壓邊力不能再降，為了消除開裂現(xiàn)象，采用加平衡墊片的方法調(diào)整拉伸模，在壓邊圈四角各加一塊與零件板厚相等的墊片，調(diào)整壓料面的間隙，穩(wěn)定進(jìn)料阻力，使材料流動(dòng)均勻，同時(shí)在拉伸件的外表面斜坡與底部過(guò)渡R35mm上放一層涂了潤(rùn)滑油的聚乙烯薄膜，對(duì)此處凹模面進(jìn)行潤(rùn)滑，結(jié)果零件成形合格率達(dá)95%。
設(shè)計(jì)小結(jié)
1、為了保證整形工序的質(zhì)量，一次拉伸件的凸緣邊不得有皺折，為二次拉伸打下良好的基礎(chǔ)。
2、利用平衡墊片達(dá)到壓力均勻分布的目的，穩(wěn)定流動(dòng)金屬所受的拉應(yīng)力，避免零件由于局部壓邊力突然上升而開裂。
3、采用復(fù)合鋼板作為拉伸材料時(shí)，涂抹潤(rùn)滑油方式不同于其它板料只須將潤(rùn)滑油涂在拉伸凹模的洞口處，由于復(fù)合鋼板存在阻尼層，在拉伸時(shí)，也應(yīng)考慮在朝向凸模一面的板料上適當(dāng)涂抹潤(rùn)滑油，避免上下兩層板料在拉伸成形后產(chǎn)生嚴(yán)重錯(cuò)移現(xiàn)象。
4、試模證明設(shè)計(jì)給定的一次拉伸模和二次拉伸模的凹模圓角半徑及拉伸間隙是可行的。
通過(guò)實(shí)踐證明：油底殼零件的沖壓工藝方案切實(shí)可行，拉伸成形模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，操作方便，制模周期短，制模成本低。加工的油底殼輪廓清晰，尺寸精度完全符合要求，達(dá)到了預(yù)期效果，經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。
在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過(guò)模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。
設(shè)計(jì)過(guò)程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學(xué)海無(wú)涯，在以后的時(shí)間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！
參考文獻(xiàn)
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