1冲压工艺分析

1.冲压工艺分析1.1材料的特性设计要求，零件图如图1-1所示。该制件的材料为10#，用于制造汽车车身及受力不大的焊接件，具有较好的冲压性能。生产批量：大批量材料：10#材料厚度：t=2mm图1-1表1-1牌号力学性能硬度HBS/baMP/saMP5/(%)/(%)未经处理10#33520531551371.2零件结构零件简单、对称，比较适合冲裁。1.3尺寸精度分析由于图1-1未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差，经查金属的公差表，得尺寸的公差：00.6250，0.62044，0.62036，0.36010，0.2502R（0.3004）1.4冲裁方案的确定1.4.1分析制件的工序该制件可分两个工序完成：冲中间的四个孔；还有落料。方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。方案二：采用落料－－冲孔同时进行的复合模生产。方案三：冲孔－－落料级进冲压。采用级进模生产。1.4.2方案的比较方案一模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。方案二复合模具生产的制件精度高，效率也高，但是该制件的凸模和凹模布置起来紧凑，不易布置其位置。方案三条料在级进模中，一次冲裁可完成两个乃至十几个冲压工序。它与复合模生产的不同之处在于，条料是在凹模的不同位置上完成不同的冲压工序，因而形成冲裁的连续生产。级进模有初始挡料装置级进模和侧刃定距连续冲裁模之分。由于模具能完成多道工序形成连续生产，生产效率很高，而且适于自动送料，故应用相当广泛。若采用该模具，制件的精度能达到要求，并且生产量也可满足要求。1.4.4模具结构形式的确定根据制件的特点，要求先冲孔，后落料，故凸模的设计尤为重要。本设计为多凸模冲模，要求冲孔凸模设计为台阶式，以保证凸模的强度。该制件材料厚度为2mm，故采用固定卸料板。2.必要的尺寸设计2.1排样的设计与计算由于该制件为圆形，采用无废料的排样方法是不可能做到的；但能采用有废料和少废料的方法。2.1.1确定搭边值根据《冲压工艺与模具设计》表2-13，查得：搭边a和1a数值（低碳钢），t=2mm时，a=1.2mm,1a=1.5mm。2.1.2确定条料的进距进距A：ABa制=50+1.2=51.2mm宽度B：0010[2()]BDab=00.62502(1.50.62)0.5=00.6254.74mm2.1.3材料利用率材料利用率是冲压工艺中一个非常重要的经济技术指标。其计算可用一个进距内冲裁件的实际面积与毛坯面积的百分比表示:1100%.sAB（2-1）式中S1──一个进距内冲裁件的实际面积，单位mm2；A──送料进距，单位mm；B──条料宽度，单位mm。所以材料的利用率为：1100%.sAB=2.100%.RAB=250()2100%51.254.7470%2.1.4画出排样图根据以上资料画出排样图，如图2-1所示：图2-12.2冲裁总压力的计算2.2.1计算冲裁力（1）小凸模：11..bFLt=102335N21048.67N21.049kN（2）弧形孔：22..bFLt=3644(22)23351802N25.258kN223.FF总=325.258kN=75.774kN（3）制件的外圆：132TFFFFF总总=502335N105.243kN2.2.2计算推料力：设凹模洞口的直壁高度h=6mm，材料厚度t=2mm，故卡在凹模内的零件数为：n=h/t=6/2=3。（1）圆形孔：11..TFnKF推=30.05521.049kN3.473kN（2）弧形孔：22..TFnKF推=30.05525.258kN4.168kN22..TFnKF总总推=30.05575.774kN12.503kN（3）外圆:33..TFnKF推=30.055105.243kN17.365kN则总的推料力为：132TTTFFFF总T=3.473+12.503+17.365=34.035kN2.2.3压力机公称压力的计算本设计采用刚性卸料，下出料的方式，故总的冲压力：132TFFFFF总总=（21.049+75.774+105.473+34.035）kN=240.31kN按照《中国模具设计大典》表18.4-22开式压力机初选压力机250kN。具体参数如表2-1。表2-1压力机的参数公称压力（kN）发生公称压力时滑块距下死点的距离（mm）滑块行程（mm）行程次数（次/min）最大封闭高度（mm）固定台和可倾式封闭高度调节量（mm）250680100250702.2压力中心的确定方法一：解析法，见如下图图2-2所示的坐标系，计算数值见表2-2。图2-2建立坐标系表2-2压力中心坐标值①21021180..(sinsin).()RXx，12021180..cossinYy.R（-）（）其中0x和0y为圆弧的圆心坐标，R为圆弧半径，1，2为圆弧的起始线与X轴正半轴的夹角，单位为度。计算公式：弧线段长度（mm）弧线段的重心坐标.iilx(2mm)备注X（mm）Y（mm）'1l6.912124.043.427857.364①X，Y'2l6.283121.4217.694762.888'3l5.655120.1052.804679.194'4l15.708102.43.1831608.409'5l11.31093.54215.3331052.960'6l6.28398.24221.545617.254'7l13.82391.58018.7411265.910'8l6.28387.53711.606549.9959l39.27015.91515.915624.98210l39.270-15.91515.915624.982求和150.797101.iiilx=7402.8431122331010012310..........lylylylyYllll，1122330123..........nnnlylylylyYllll（2-2）则压力中心的横坐标为：1122331010012310..........lxlxlxlxXllll=7402.843150.79749.091mm考虑到排样图中，制件关于X轴对称，故重心应在X轴上则：1122331010012310..........lylylylyYllll=0方法二：'113320132()..FFXFXXFFF总总（）=(2104975774)A10524302104975774105243进距（2）（）49.067mm经比较：取压力重心的坐标为（49.1，0）。2.3刃口尺寸的计算查《冲压工艺与模具设计》表2-5，得minZ=0.246mm，maxZ=0.360mm又查得IT14级的，x=0.5。2.3.1根据设计原则，应以凸模为基准件，然后配做凹模图2-3图2-3为圆弧凸模的尺寸标注，将其分为四段分别计算：（1）1l：考虑其在44上，查《冲压模具设计大典》表2-10，得：1p=0.020mm，1d=0.030mm。1p+1d=0.0500.114=0.0360-0.246=maxZ-minZ故凸、凹模采用分别制造的方法，44的制造公差为：=0.62mm按冲孔计算，则凸模的尺寸及偏差为：11011(.)ppddx00.020(440.50.62)mm=00.02044.31mm111min0ddpddZmm0.030044.310.246mm=0.030044.556mm取：100.02022.155pRmm，10.030022.278dRmm（2）2l：考虑该尺寸在4的圆上，故先计算该圆弧的尺寸及公差。根据《冲压模具设计大典》表2-10，20.020pmm，20.020dmm，由于：22pd=0.0400.114=0.360-0.246=maxZ-minZ故凸凹模采用分别加工的方法制造，查《互换性与技术测量》得，该尺寸的制造公差为：2=0.30mm，按冲孔计算，则凸模的尺寸及偏差为：22022(.)ppddx00.020(40.50.0.30)mm=00.0204.15mm222min0ddpddZmm0.02004.150.246mm=0.02004.396mm取200.0202.075pRmm，10.02002.198dRmm（3）3l：考虑该尺寸在36的圆上，故先计算该尺寸及偏差，查《冲压工艺与模具设计》，表2-10得：3p=0.020mm，3d=0.030mm33pd=0.0500.114=0.360-0.246=maxZ-minZ故凸凹模采用分别制造的方法，该尺寸的公差为：=0.62mm。按落料计算其尺寸及偏差，则该圆弧的尺寸及偏差为：33330(.)ddDDx0.0300(360.50.62)mm=0.030035.69mm3330minppdDDZ=00.02035.690.246mm=00.02035.444mm取30.030017.845dRmm，300.02017.722pRmm（4）4l：该段圆弧加工尺寸及方法都和2l相同，其尺寸为：400.0202.075pRmm，40.02002.189dRmm2.3.2中间圆孔尺寸的计算：应以凸模为基准基本尺寸：10,公差为IT=0.36mm；查《冲压工艺与模具设计》，由表2-10得，5p=0.020mm，5d=0.020mm，则：5p+5d=0.0400.114=0.360-0.246=maxminZZ故凸凹模刃口采用分别加工的方法制造，则凸模的尺寸及偏差为:55045(.)ppddx00.020(100.50.36)mm00.02010.18mm凹模尺寸：555min0()pdpddZmm0.0200(10.1800.246)mm=0.020010.426mm2.3.3外圆尺寸的计算：应以凹模为基准基本尺寸：50，公差为IT=0.62mm，由《冲压工艺与模具设计》查得：6p=0.020mm，6d=0.030mm，满足：66pd=0.0500.114=0.360-0.246=maxminZZ故凸凹模采用分别加工的方法。66660(.)ddDDx=0.0300(500.50.62)mm=0.030049.69mm6660min()ppdDDZ00.020(49.690.246)mm00.02049.444mm3.冲模主要零件的设计3.1凸凹模的固定形式本设计为多凸模冲裁，如图3-1所示凸模与固定板用76Hm配合，上面留有台阶，弧形凸模应比圆形图模长2mm。这种形式多在零件形状较简单，板材较厚时采用，图3-1中的凹模与固定板采用76Hm配合。本设计中弧形凸模采用圆柱销拖住凸模的方式，凸模上端与凸模固定板下底面接触，完成弧形凸模的固定。图3-1凸、凹模的结构型式图3-2凹模的结构3.1.1确定主要零件的尺寸（1）凹模外形和尺寸的确定此设计为镶嵌式凹模，其结构见图3-2，轮廓尺寸根据制品选取凹模板，根据《模具设计大典》第三卷表22.4-2初选凹模板轮廓尺寸LB为200mm125mm，取凹模板厚度为28mm。（2）凹模结构的确定凹模的外形为矩形，其最小壁厚按照凹模厚度的确定见图3-3。H＝Kb（3-1）凹模壁厚