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1、2 方案论证2.1 冲压工艺性分析 零件图如下： 材料为45#钢（抗拉强度600Mpa，屈服强度355Mpa），板厚2mm，形状简单，尺寸不大，制造公差IT10，大批量生产。该零件用45#钢制造，为中碳钢，且形状对称，适宜采用冲压加工。2.2 工艺方案论证2.2.1 该冲压零件需要的基本工序 冲孔、卷边。2.2.2 该工件设计的出拟工艺方案 方案一：落料、冲孔、卷边各采用一套模具，采用三套单工序模生产。 方案二：落料冲孔采用一套复合模，卷边采用一套单工序模，采用两套模具。方案三：冲孔、落料、卷边多工位级进模，采用一套模具。2.2.3 工序组合方案及比较 各方案的特点： 方案一：该方案的特点是模
2、具结构简单，但需要三道工序，三套模具，显然生产效率很低。 方案二：该方案的特点是模具结构较为简单，工件尺寸比较精确，但仍需两套模具，生产效率相对于方案一有所提高。 方案三：该方案特点能更好的保证尺寸精度，生产效率高。 故采用方案三，冲孔、落料、卷边多工序级进模，采用一套模具。确定工艺路线为：冲孔及冲侧刃冲外形卷圆冲孔。3确定裁板及排样的方案3.1排样的意义及排样方式的确定3.1.1排样的意义冲裁件在条料，带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能用同样的材料冲出更多的零件来，降低材料的损耗。大批量生产时，材料的费用一般占冲裁件成本的60以上，因此材料的经济利用是一个重要问题，特别是对贵重的有色
3、金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用，冲裁质量，生产效率，模具结构与寿命，生产操作方便与安全等。排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。3.1.2排样方式的确定 方案一：如下图所示。利用该排样方式的模具结构简单，但是在大批量生产时，效率不高。 方案二 ：对称排样，如下图所示材料利用率相对较高，相对第一安排对称，冲裁件受力平衡，制件精度较高，模具寿命较长。冲裁效率高。适合大批量生产，符合提议。 所以选择方案二的排样方式,考虑到冲侧刃的凸模与冲外形的凸模位置贴进，故在第一道工序之后设立一道空工序。3.2 计算毛坯尺寸及搭边值3.2.1冲件展开长度计算对于r=（0
4、.63.5）t的铰链件，常用推卷的方法弯曲成形，在卷圆的过程中，材料受到挤压和弯曲作用，因此板料增厚，此时毛坯展开长度可按下式近似值计算L=l+5.7r+4.7x1t式中：L冲压件展开宽度，mm； r卷边处内圆半径，mm； l冲件直线长度，mm； t板料厚度 x1卷圆时应变中性层位移系数，其值查中国模具工程大典4表2.3-10得x1=0.54 L=40+5.7*2+4.7*0.54*2=56.5mm3.2.2 搭边计算 排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以使条料有一定的刚度，便于送进。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有
5、一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸凹模间间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。为了使作用在毛坯侧表面上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关，一般约等于0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。45#钢在冲裁时的搭边值，t=2mm。查冲压工艺与模具设计表3-12得：搭边值：a1=2.2*0.9=1.98mm,a2=2*0.9=1.8mm注：a1材料与制件的搭边值； a2制件与制件的搭边值； 条料宽度：b=2L+4a
6、1=56.5*2+4*1.98=120.92mm 条料送进步距：h=L+a2=60+1.8=61.8mm 式中：L冲件长度。 所以排样图如下：3.2.3 材料的经济利用在冲压零件的成本中，材料费用占60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题,而材料的经济利用又与排样方式有关。衡量排样经济性的标准是材料利用率，也就是工件的实际面积与所占材料面积的比值。一个进距内的材料利用率:=（nA/Bh）*100%式中: A冲裁件面积； n一个进距内冲件数目； B条料宽度； h进距。 A=60*56.5-20*21.5 =2960mm2n=2B=120.92mmh=61.8mm所以=（nA/Bh）*100%
7、 =（2*2960/120.92*61.8）*100% =79.2%故排样合理。4主要数据计算4.1冲裁力、卸料力、推件力、弯曲力、落料力的计算4.1.1冲裁的计算由下图可知，共有三个地方需要冲孔：1、1.98*60的侧刃；2、1.8*56.5的外形。3、20*21.5的凹槽4、60*3.96的孔冲裁力计算公式F=KLt式中：F冲裁力； L冲裁周边长度（mm）；t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；=0.6-0.7倍的抗拉强度=360Mpa；K系数。一般取K=1.3。F1=KL1t=1.3*(1.98+60)*2*2*360=116026.56NF2=KL2t=1.3*（1.8+56.5
8、*2）*2*2*360=214905.6NF3=KL3t=1.3*（20+21.5*2）*2*2*360=117936NF4=KL4t=1.3*（60*2+1.98*4）*2*360=119733.12N冲裁力F冲= F1+F2+F3+F4=+F5=116026.56+214905.6+117936+119733.12=688334.4取F=689KN4.1.2推件力的计算因为采取刚性卸料和下出件方式，所以无需计算卸料力和顶件力。计算公式为：Fe=nKeF式中：Fe为推件力； Ke为推件力系数；查冲压工艺与模具设计表4-2得Ke =0.055 F冲裁力； n同时卡在凹模洞内的件数，n=h/t，
9、h为凹模刃口直壁高度，mm；t为材料厚度，mm。Fe=4*0.055*689=151.58KN4.1.3弯曲力的计算F弯=（0.6Kbt2b）/（r+t）=（0.6*1.3*40*2*2*600）/（2+2）=18720N=18.72KN因为是直排双件，所以F弯=2F=2*18.72=37.44KN式中：F自由弯曲力（冲压行程结束，尚未经行校正弯曲是的压力），N； b弯曲件宽度，mm； t弯曲件材料厚度，mm； r弯曲件的弯曲内半径，mm； b材料抗拉强度，Mpa； K安全因数，一般取K=1.3。弯曲部分有压料力。压料力可近似取自由弯曲力的0.30.8倍 所以F压=0.5F弯=18.72KN4
10、.1.4总冲压力的计算F=F冲+ +Fe+F弯+F压 =689+151.58+37.44+18.72 =896.74KN4.2初选压力机总冲压力为896.74KN，故初选压力机型号为J23-250型开式可倾压力机，其主要参数如下表： 名称符号单位量值公称压力Pg t250公称压力行程Sp mm8滑块行程Smm 150滑块行程次数n 次/min 35最大装模高度H1mm 500装模高度调节量H1mm 250导轨间距离Amm 1080滑块底面前后距离B1mm 900工作台板左右尺寸Lmm 1000工作台板前后尺寸Bmm 10004.3压力中心的确定由排样图可知该冲件为上下、左右、中心对称制件，所以
11、压力中心可选其几何中心。5模具工作零件刃口尺寸及公差的计算5.1工作零件设计5.1.1凸凹模间隙的计算 凸、凹模间隙对冲裁质量、冲裁工艺、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不一定是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小合理间隙Zmin，最大值称为合理间隙Zmax。考虑到模具使用过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造
12、新模具时采用最小合理间隙Zmin。查冲压工艺与模具设计表3-2得Zmin=0.38,Zmax=0.425.1.2刃口尺寸计算刃口计算方法与加工方法有关，要先计算是否符合使用该方法才能确定刃口尺寸。对于圆形或形状简单的冲裁件可以用分开加工的方法。 由上一小节得知间隙极限尺寸：Zmin=0.38Zmax=0.42Zmax - Zmin =0.42-0.38=0.04mm（2）1.98*60侧刃部分L=1.98mm部分再查冲压工艺与模具设计表3-16得：基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030凸凹模制造偏差为： p=0.02 d=0
13、.02公差为|p |+|d |=0.02+0.02=0.04= Zmax - Zmin满足分开加工的条件。凸模：dp=(d+x)- p=（1.98+0.75*0.18）-0.02=2.115-0.02 凹模：Dp=（dp+ Zmin）+d=2.495+0.02式中磨损系数X和制件公差可查冲压工艺与模具设计表3-15材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5制件公差/mm10.180.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.5040.300.310.590.600.04=Zmax - Zmin不符合分开加工法条件，则用配合加工法。冲孔凸模磨损后尺寸变小，则用第一类尺寸计算。Bd=(B+X)-/4=（60+0.75*0.18）-0.045=60.135-0.045凹模的基本尺寸与凸模相同，不必注公差，注明以0.380.42mm间隙配制。（2）1.8*56.5的外形部分L=1.8mm部分p=0.02d=0.02|p |+|d |=0.02+0.02=0.04= Zmax - Zmin满足分开加工的条件。凸模
