第二章 冲压工艺设计和冲压力的计算之阿布^王创作时间：二O二一年七月二十九日2.1 冲压件(链轮)简介链轮三维图如图2.1,资料为Q235，工件厚度3mm模具精度： IT13为一般精度.图2.1 零件三维图图2.2 零件二维图零件图如图2.2,从零件图分析，该冲压彳^采纳3mmW Q235钢 板冲压而成，可保证足够的刚度与强度.并可看出该零件的成形工 序有落料、冲孔、拉深、翻边，其难点为该成形件的拉深和翻边.该零件形状对称，无尖角和其它形状突变，为典范的板料冲压件.通过计算此零件可按圆筒件拉深成形，因其尺寸精度要求不高 年夜批量生产，因此可以用冲压方法生产，并可一次最终成形，节约 本钱，降低劳动.2.2 确定冲压工艺方案经过对冲压件的工艺分析后，结合产物图进行需要的工艺计算 并在分析冲压工艺类型、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的 基础上，提出各种可能的冲压分析方案 10 .(1)落料、(2)落料、(3)落料、1)冲压的几种方案冲孔、拉深、翻边单工序模具生产.冲孔复合模，拉深、翻边复合模生产.冲孔连续进行采纳级进模生产，拉深、翻边复合 模生产 .（ 4 ）落料、冲孔、拉深、翻边复合模生产.方案一：结构简单, 需要四道工序 , 四套模具才华完成工件的加工 , 本钱高 .方案二：加工工序减少, 节省加工时间 , 制造精度高, 成秘闻应减少 , 提高了劳动生产率.方案三：在方案二的基础上加年夜了制造本钱, 既不经济又不实惠 .方案四：在方案二的基础上又减少了加工工序 , 又节省加工时 间, 制造精度高 , 成秘闻应减少, 又提高了劳动生产率.一个工件往往需要经过多道工序才华完成, 编制工序方案时必需考虑两种情况：单工序模分散冲压或工序组合采纳复合模连续冲压 , 这主要取决于冲压件的生产批量, 尺寸年夜小和精度等因素 .通过产物质量、生产率、设备条件、模具制造和寿命、把持平安以及经济效益等方面的综合分析, 比力决定采纳方案四 .即：落料、冲孔、拉深、翻边一制品 .2）各加工工序次数简直定根据工件的形状和尺寸及极限变形水平可进行以下决定：落料、冲孔、拉深、翻边各一次.3）加工顺序决定的原则（ 1 ）所有的孔 , 只要其形状和尺寸不受后续工序的影响, 都应该在平板毛坯上冲出 , 因为在成型后冲孔模具结构复杂, 定位困难 ,把持也方便, 冲出的孔有时不能作为后续工序的定位孔使用 .（ 2 ）凡是在位置会受到以后某工作变形影响的孔（拉深件的底部孔径要求不高和变形减轻孔除外）都应在有关的成型工序后再冲出 .（ 3 ）两孔靠近或者孔距边缘很小时, 如果模具强度足够 , 最好同时冲出 , 否则应先冲年夜孔和一般情况孔 , 后冲小孔和高精度孔,或者先落料后冲孔 , 力求把可能发生的畸变限制在最小范围内 .（ 4 ）整形或较平工序, 应在冲压件基本成型后进行.4）成型过程根据加工顺序的原则 , 确定成型过程如下：首先是落料、冲孔 , 形成精确的外形形状；其次是拉深、翻边也就是成形过程；最后出来的是制品 .采纳这种冲压方案，从模具的结构和寿命考虑，有利于降低冲 裁力，提高模具的使用寿命，同时结构简单，把持方便，而且减少了 不需要的工序，节省了生产资料，提高了经济效益.适合加工厂生产 此种方案最合适.综上所述，确定使用此方案.2.3工件的毛坯尺寸计算根据产物零件图，标注的螺纹尺寸M64 1 —7H为其年夜径，那么可以计算出小径 d小64 1.0825 1 62.92mm.由于工件主要成型的工序是落料、冲孔、拉深和翻边，工件变形量不是很年夜，可以直接落下工件的实际尺寸，根据《冲压工艺学》可知毛坯年夜径为：链轮要经过四道工序加工成型，按落料、冲孔、拉深、翻边的 先后顺序进行加工，那么其最初原始毛坯尺寸的计算应先计算翻边 然后拉深，最后冲孔和落料.由于链轮的翻边高度不年夜，假设可一 次翻边成形.那么翻边前毛坯上圆孔的初始直径必为d0Dm r+-2(H r) 33.78mm2但零件的精度要求为IT13级，那么毛坯件的尺寸为:那么毛坯形状及尺寸如图 2.3所示：2.4计算拉深和翻边次数图2.3毛亶形儿及尺寸由于链轮要经过四道工序加工成型,按落料、冲孔、拉深、翻边的先后顺序进行加工，那么其最初居发台毛环尺寸的计算应先计算 翻边，然后拉深，最后冲孔和落料.根据零件的形状和尺寸，具翻边 高度不年夜，假设可一次翻边成形.那么翻边系数：根据《冲压工艺学》查表 5.5得Ki 0.52，于是K Ki,则能够一次翻边成形.又链轮的拉深为带法兰圆筒件的拉深，那么首先得判断是否可一次拉深成形，计算得第一次拉深可能到达的值 h /d和 dF/d分别为0.071和1.413,根据《冲压工艺学》在图 4-38中得 零件的h/d和dF/d所决定的点位于曲线下侧，则可一次拉深成形102.5 确定其搭边值考虑到成型范围，应考虑以下因素：资料的机械性能软件、脆件搭边值取年夜一些，硬资料的搭边值可取小一些.2）冲件的形状尺寸冲件的形状复杂或尺寸较年夜时,搭边值年夜一些.3）资料的厚度厚资料的搭边值要年夜一些.4）资料及挡料方式用手工送料，且有侧压装置的搭边值可以小一些，用侧刃定距的搭边值要小一些.卸料方式弹性卸料比刚性卸料年夜搭边值小一些.综上所述，根据《冲压工艺学》确定其搭边值：两工件间的搭边值：a1=2.2mm工件正面搭边值：a=2.5mm条料宽度：B=D+2a=190+2 2.5=195mm2.6 确定排样图2.6.1 利用率的计算在冲压零件的本钱中，资料费用占60蛆上,因此资料的经济 利用是一个重要问题.冲裁件在板料上的安插叫排样10.合理排样，充沛利用资料具有重年夜的意义，排样的经济水平中资料的利用率K暗示为：K ns 100 A0（2.1）式中K —资料利用率（衿； n 一条料上生产的冲件数； s —每一冲件的面积（mm2 ；A 0— 条料面积（mm）2 .根据以上数据, 确定两工件间的搭边值：a1=2.2mm；工件正面搭边值： a=2.5mm.一块板料上冲10个，那么取n=10;则利用率：2.6.2 确定其排样图根据搭边值, 那么排样图如图 2.4 所示：图 2.4 排样图2.7 计算各工序冲压力链轮冲压力包括落料力、冲孔力、拉深力、翻边力 . 资料 Q235、板材厚度 3mm资料的抗剪强度=450MPa,屈服点数值为235 MPa.1 ）冲裁力为了合理设计模具和正确选用压力机, 就必需计算冲裁力 12 .计算公式如下：P0Lt ( 2.2 )式中P0 —冲裁力（N）；—资料抗剪强度（MPa）；L一资料轮廓长度（mrm ;t —资料厚度（mm）本次设计中 , 冲裁力包括：落料力、冲孔力、拉深力、翻边力一般K取1.3,那么落料力为： Pl 1.3L t冲孔力为： Pc 1.3L t拉深力为： Pla dt bK1翻边Pfb 1.1 (Dm d0)t s 1.1 (661.3 596.90 3 450N 1047564.05N1.3 102.64 3 450N 180034.57N123 3 450 0.5 260830.73N力为33.78) 3 235 78497.75N其中d——拉深毛坯的直径,mmK——修正系数K1 ——拉深系数Dm ——翻边后竖边的中径,mmd0 ——毛坯上圆孔的初始直径,mms ——资料的屈服点数值 ,MPa2）卸料力卸下包在凸模上资料所需要的力一般叫做卸料力 . 卸料力的计 算公式如下：PX KXPl （2.3 ）式中Px——卸料力（KNN ;Kx ——卸料力系数, 查表取 0.05 ；Pl ——落料力（KN） .则 Px 0.05 1047564.05 52378.20N3）推件力顺着冲裁方向推出卡在凹模里的资料所需的力 , 一般叫做推件 力 . 推件力的计算公式如下：PT nKTPl（2.4 ）式中PT —推件力（KN）；K T —推件力系数, 查表取 0.055 ；n一卡在凹模里的料的个数n=h/t,其中，h为凹模刃壁垂直部份高度（mm）；t 为料厚（mm）；4）顶料力逆着冲裁方向顶出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做顶料力 . 顶料力的计算公式如下：PD KD Pc（ 2.5 ）式中PD —顶料力（KN）；K D —顶料力系数, 查表取 0.06 ；PD 0.06 180034.57 10802.07N,则根据式 2.6 得出 , 总的冲压工艺力为：则复合模选择冲床时的总压力为 F=1.3F=2320.42KN.第三章 落料、冲孔、拉深、翻边复合模的设计3.1 模具零件刃口尺寸计算3.1.1 尺寸计算原则刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素 , 模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证13 . 生产实践中存在如下问题：1 ）由于凸凹模之间存在间隙, 使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的 , 且落料年夜端尺寸等与凹模尺寸 , 冲孔件的小端尺寸即 是凸模尺寸 .2 ）在丈量与使用中, 落料件是以年夜端尺寸为基准, 冲孔孔径是以小端尺寸为基准.3 ）冲裁时, 凸凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦, 凸模愈磨愈小 , 凹模愈磨愈年夜, 结果使间隙愈用愈年夜.4 ）拉深时, 凸凹模工作部份的尺寸和拉深方法有关 , 可查设计资料确定 , 也可按卡契马列克经验公式计算.5）圆孔翻边的尺寸计算采纳翻边高度计算翻边圆孔的初始直径 d0 和翻边系数计算可以到达翻边高度.由此 , 在决定模具刃口尺寸及其制造公差时 , 应考虑：1 ）落料制件尺寸由凹模尺寸决定, 冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定 . 故设计落料模时, 以凹模为基准, 间隙取在凹模上 .2 ）设计落料模时, 凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时, 凸模基本尺寸则应取工件的尺寸公差范围内的较年夜尺寸 . 这样在凸凹模磨损到一定水平的情况下 , 仍能冲出合格的零件. 凸凹模间隙择取最小合理间隙值.3 ）设计拉深、翻边模时, 其基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较年夜尺寸 , 这样在凸凹模磨损到一定水平的情况下 , 仍能冲出合格的零件. 凸凹模间隙择取最小合理间隙值.4 ）确定冲模刃口制造公差时, 应考虑制件的精度要求.根据以上原则：落料部份以落料凹模为基准计算, 落料凸模按间隙值配制 . 由于此工件属薄板料的冲裁件, 因此采纳凸凹模配合加工 .3.1.2 模具间隙的选择模具间隙是指凸凹模刃口间缝隙的距离, 用 C 暗示 , 俗称单面间隙 . 双面间隙用 Z 暗示 . 拉深、翻边V 形工件时 , 凸、凹模间隙是靠调整压力机闭合高度来控制的 , 不需要在模具结构上确定间隙15以下为落料、冲孔复合模间隙简直定：1 ）冲裁间隙对冲裁件质量的影响冲裁件质量是指切断面质量, 尺寸精度及形状误差 . 切断面应平直、光洁, 即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷 . 零件概况应尽量可能平整, 即穹弯小 . 尺寸应保证不超越图纸规定的公差范围 . 当把凸、凹模间隙值控制在一定范围内时, 冲件比力平直、光洁、毛刺很小 , 且所需冲裁力小 . 间隙过小时, 在断面呈现挤长的毛刺 . 间隙过年夜时, 资料的弯曲与拉深增年。