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1、11.2 零件分析如图所示的制件为大批量生产，材料为黄铜带 H68，材料厚度为 0.5mm。图 1-1 工件图Fig.1-1 Work plans1.3 零件工艺性分析（1）材料分析材料名称:H68 普通黄铜 有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,可切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非常安定,但易产生腐蚀开裂。为普通黄铜中应用最为广泛的一个品种。抗拉强度 (MPa)：392MPa b伸长率 10 ()：13 弹力支座模具设计2硬度 ：105175HV屈服强度：245MPa弹性模量：113x1000MPa结构分析：零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件两端有异形孔，孔的最小
2、尺寸为 1mm，满足冲裁最小孔径的要求。另外，经计算异形孔距零件mindmm5 . 00 . 1t外形之间的最小孔边距为 2.5mm，满足冲裁件最小孔边距的要求。所minlmm75. 05 . 1t以，该零件的结构满足冲裁的要求。零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯半径，而零件弯曲半径，故不会弯裂。另外零件上的mm25. 05 . 0mintrmm25. 0mm1r孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。在进行直角弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯矩，将无法保证弯曲件的直边平直。所以必须使弯曲件的直边高度 H2t，最
3、好 H3t1.5mm,制件的直边高度达到了 7.5mm，异型孔距离也满足要求。（2）精度分析：零件上有 4 个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属 IT13，所以普通冲压可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按 IT14 精度等级查补。2 2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定2.1 冲压工艺方案的确定冲压工艺性是指冲裁件在形状结构上对冲压的适应性在满足冲裁件使用的前提下，应对结构工艺性不好的冲裁件提出修改意见。（1）冲裁件的形状应力要求简单、对称，有利于材料的合理利用。（2）冲裁件内形及外形的转角处要尽量避免尖角，用圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩
4、刃和过快磨损。（3）为避免制件变形和保证模具强度，孔间距和孔边距不能过小。3（4）尽量避免冲裁件上过窄凸出悬臂和凹槽，否则会降低模具寿命和冲裁件质量。（5）在弯曲或拉深件上冲孔是，孔边与直壁之间应保持一定距离，以免凸模受水平推力而折断。（6）冲孔时，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断。由零件图和冲压工艺性分析可知，该零件的基本工序为落料、拉深-冲孔-翻孔、冲孔、切边、弯曲六道工序。可采用以下两种方案：方案一：落料、拉深、切边、冲孔、翻孔、弯曲六道工序分别采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合模，拉深-冲孔-翻孔采用复合模生产，然后切边、弯曲分别采用单工序模生产。方案三：翻孔-冲孔-切口-弯曲-落
5、料级进模生产。 方案比较：方案一：需要多个模具进行加工，生产率较低，加工成本高。不适合多工序工件生产。且工件小，加工繁琐。方案二：方案二采用复合模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。但由于经计算先落料-冲孔后拉深-冲孔-翻孔会使壁薄，不保证冲压件质量，不予才去。方案三：只采用一套模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差（该工件要求精度不高） 。综合比较上述的三种方案，方案三为本零件的最佳加工方案。2.2 模具整体结构的确定工艺分析之后，要确定零件的冲压工艺方案，就要选择冲裁模具的类型及总体结构形
6、式。因此，首先要了解冲裁模具的结构组成与功能。（1）冲裁模的分类按工序性质分：落料模、冲孔模、切断模、切边模等。按工序组合程度分：单工序模、级进模、复合模等。按导向方式分：开式模、导板模、导柱模等。按专业化程度分：通用模、专用模、自动模、组合模、简易模等。（2）冲裁模的组成弹力支座模具设计4任何一副冲裁模都是由上模和下模两部分组成。上模一般通过模柄固定在压力机的滑块上，并随滑块作上、下往复运动；下模同坐下模座固定在压力机的工作台或垫板上。由冲压件工艺性分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。a.确定模架类型及导向方式采用对角导柱模架，这种模架的导柱在模具对角位置，冲压时可防止由于偏心力矩
7、而引起的模具歪斜。导柱导向可以提高模具寿命和工作质量，方便安装调整。b.定位方式的选择该冲件采用的坯料是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置；控制条料的送进步距采用侧刃粗定距；用导正销精定位保证内外形相对位置精度。c.卸料、出件方式的选择因为该工件料厚 0.5mm，尺寸较小，所以卸料力也较小，拟选择弹性卸料、上出件方式。53 3 各工序尺寸和力的设计各工序尺寸和力的设计与计算与计算3.1 排样设计与计算在批量生产中，材料费用约占冲压零件成本的 60%以上，因此材料的经济利用具有重要意义。合理的排样可以提高材料的利用率，降低零件成本。衡量排样经济利用具有重要意义。合理的排样可以提高材料
8、的利用率，降低零件成本。衡量排样经济性的指标是材料利用率。一个步距内的材料利用率可用下式计算：(3.1-1) 0=100%100%FF FAB式中：材料利用率；F一个步距内冲裁件的实际面积,；2mmF0一个步距内所用材料面积，包括冲裁件面积与废料面积,；2mmA步距（相邻两个制件对应点之间的距离）,；mmB条料宽度，；mm排样原则：提高材料利用率排样方法应使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。使模具结构简单，寿命高。保证制件质量。对于弯曲件的落料，在排样时还应考虑板料的纤维方向。根据材料利用程度，排样方法分为有废料、少废料、无废料 3 种。根据制件在条料上的布置形式，分为直排、斜排、对排、
9、混合排、多排等形式。(1) 有废料排样法有废料排样留有搭边，所以制件质量和模具寿命较高，但材料利用率降低。有废料排样法常用语制件形状复杂，尺寸精度要求较高的零件。(2) 少废料排样法少废料排样的材料利用率有所提高。少废料排样法常用于某些尺寸要求不太高的零件。弹力支座模具设计6(3) 无废料排样法无废料排样就是无工艺搭边的排样，制件有切断供需获得。这种排样方法，材料利用率最高，用于尺寸要求不高的零件，它对制件形状结构要求严格。采用少、无废料排样时，材料利用率高，模具结构简单，降低了冲裁力。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，冲裁件公差等级较低。同时，因模具单边受力，会加剧
10、模具的磨损，降低模具寿命。分析工件的结构性质，选择有废料直排形式。零件展开图如图所示图 3-1 零件展开图Fig.3-1 parts the spreading 查冲压工艺与模具设计表 2-7，搭边值取a=1.2 1.8=2.16mm1a =1.5 1.2=1.8mma0.75a=0.75 2.16=1.62mm由经验算法求弯曲件的展开尺寸（3.1-2） 12=l +l +r+xt180ZL（）式中：坯料展开总长度， （mm） ；ZL中性层曲率半径，(mm)；弯曲中心角，()；X中性层位移系数，见冲压工艺与模具设计表 3-8；算得：1=1240.5 16.5lmm 20.25 1 1.753l
11、mm 7906.53(1 0.38 0.5)180ZL 即为工件展开尺寸 max222.74zllmm条料宽度22.742.16 1.62 1.828.32Bmm步距 5 1.86.8Amm计算求得冲裁件面积280.52Fmm材料利用率：一个步距的材料利用率100%42%F AB排样图如图所示：图 3-2 排样图Fig.3-2 layout plan3.2 计算冲压力冲压力是选择冲压设备的重要依据，也是设计模具所必须的数据。在冲压过程中，冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。该模具采用级进模，拟选择弹性卸料，上出件结构。冲压力：冲裁力的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随
12、凸模切入材料的深度而变化的。冲裁力求得冲裁件周长 L 为弹力支座模具设计86.8 1.82 (2 21)8021.54124.52Lmm (3.2-1) 124.52 0.5 30018678bFL tN 冲式中：L冲裁周边总长，mm；t材料厚度，mm；材料抗拉强度，MPa。b图 3-3 冲裁力周长计算 Fig.3-3 Cutting force perimeter calculation 卸料力板料经冲裁后，从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力。（3.2-2）0.06 186781120.68FKFN卸卸冲式中：卸料力系数K卸查冲压工艺与模具设计表 2-18 取，=0.06K卸0.09K推0
13、.09K顶推件力板料从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推件力。（3.2-3）3 0.09 186783362.04Fn KFN 推推冲式中：推件力系数K推n积聚在凹模内的制件或废料数量（） ；h 为直壁刃口部分的高，mm；t/nh t为材料的厚度，mm。顶件力板料从凹模内向上顶出制件所需的力，称为顶件力。（3.2-4）=0.09 18678=1681.02FKFN顶顶冲式中：顶件力系数K顶9弯曲力，U 型件弯曲力的经验公式 （3.2-5）20.7=265.4bKBtFNrt 自式中：自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力，N；F自B弯曲件的宽度，mm；r弯曲件的内弯曲半径，mm；t弯曲件的材料
14、厚度，mm；材料的抗拉强度，MPa；bK安全系数，一般取 K=1.3；翻孔力， （3.2-6）=1.1 (D-d)tsF翻式中：材料屈服强度，MPa；st材料厚度，mm。1.10.5 100 3.3570.2FN翻冲压工艺总力：+FFFFFFF翻顶冲卸推弯=18678+1120.68+3362.04+1681.02+159.25+570.2=25571.2N为保证冲裁力足够，一般冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算得冲压力大 30%左右，拉深时压力机的吨位应比计算出的拉深力大 60%100%。故 1.333242.56FN根据计算结果，拟选用标称压力为 160KN 的压力机。3.3 计算模具压力中
15、心计算压力中心时，先运用 CAXA 画出凸模刃口图，如图所示。在图中将 xOy 坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 17，共 7 组图形，图中尺寸直接标注得到用解析法切得该模具的压力中心 O 点的坐标（17.53，0.82） 。 （模具压力中心相关计算详见表）弹力支座模具设计10图 3-4 压力中心计算Fig.3-4 Pressure center calculation 表 3-1 压力中心数据表Tab.3-1 Pressure center data tables各基本要素压力中心 基本图形长度 L/mm xy1=19.25L0027L 13.60382.16L 27.20414.28L 34057.85L 40.8066.8L 39.91371.8L 43.313.907 13.682.16 27.2 14.28 347.85 40.86.8 39.9 1.8 43.317.5313.627.23440.839.943.3x019.25 07 082.16 0 14.28 07.85 06.8 13 1.8 13.90.8219.25782.16 14.287.856.8 1.8y
