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1、1. 第一章第一章第一章第一章 零件冲压的工艺分析零件冲压的工艺分析零件冲压的工艺分析零件冲压的工艺分析1.1. 制件介绍 零件名称：弯角件材料：A3（即新标准中的Q235A，碳素结构钢。）料厚：1.5mm批量：大批量零件图如下： 图1-1 1.2 材料分析 本设计采用的材料是A3，A3即新标准中的Q235A，A3韧性和塑性较好，脆性较低，有一定的伸长率，含碳量为0.14%0.22%，屈服强度约为235MPa，抗拉强度为375460MPa，其屈强比和屈弹性比较小，该材料适合弯曲成形，且材料性质有利于工件质量的提高。 1.3冲压加工的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材
2、料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用。但由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用，批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。根据本零件的生产纲领，零件为大批量生产，且尺寸精度要求不高，原料为A3的板料且壁厚适宜。因此，采用冲压方法不仅可行而且经济。 1.4零件结构形状分析2该零件为弯角件，厚度5.1=t较薄，据工件相关尺寸结构可知零件需要进行冲孔、落料和底部弯曲和侧边弯曲四道工序。除此之外，零件外形比较规整，无尖角、凹陷或其他形状突变，属于典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，底部和两
3、侧均需弯曲。其中，底部的圆角半径为3r，相对圆角半径2/=tr，大于材料的最小弯曲半径；两侧的圆角半径为5.10r，相对圆角半径7/=tr，大于材料的最小弯曲半径。因此，均可以实现弯曲成形。另外，零件上有两个5.3的孔对称分布在零件两侧。为保证弯曲时，孔的形状不发生畸变，据参考文献1可知，当厚度2tmm，故满足要求。 最后，零件底部弯曲时，两侧边有尺寸突变，为防止弯曲时尺寸突变的尖角处出现撕裂，据参考文献1可知，应保证尺寸突变处到弯曲半径的中心距离rS；从零件图上可知rS=?=35.135.1220，故满足要求。 通过上述分析，可以看出该零件为普通的板料弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形
4、问题，又属大量生产，因此用冲压方法生产是完全可行的。第二章第二章第二章第二章 冲压的工艺方案的确定冲压的工艺方案的确定冲压的工艺方案的确定冲压的工艺方案的确定2.1 冲压方案 结合零件图可知，完成此零件需要进行冲孔、落料、底部弯曲、侧边弯曲四道工序。为弯曲方便高效，可考虑将经过冲孔、落料工序后的零件毛胚做成两个零件相连且对称分布的形式，如图2-1所示：图 2-13在弯曲时，采用成对弯曲，压力机的一次行程弯曲成形两个零件，然后将两个零件沿对称线切断，这样可以使压力机受力均衡且提高弯曲效率。但考虑到对称分布时，在冲孔、落料工序的材料利用率不高，大批量生产时会因材料浪费严重而影响经济效益，且切断部分
5、沿中心线切断制件的精度难以控制，另外，同时弯曲两个零件所需的的弯曲力较大，对设备的要求也就高了。所以，综合考虑之下决定弯曲时采用单个零件弯曲。由此，冲压方案可分为如下几种：（1）方案一：冲孔落料底部弯曲侧边弯曲。（2）方案二：冲孔、落料复合底部弯曲侧边弯曲。（3）方案三：冲孔、落料复合底部和侧边弯曲复合。（4）方案四：冲孔、落料和底部弯曲复合侧边弯曲。（5）方案五：冲孔、落料、底部弯曲和侧边弯曲复合。（6）方案六：冲孔、落料级进底部弯曲、侧边弯曲。（7）方案七：冲孔、落料级进底部弯曲、侧边弯曲复合。 2.2 各工艺方案分析方案一为单工序模生产，模具制造简单，维修方便，但是模具数量较多，大批量生
6、产时，模具更换频繁，生产效率低，生产成本较高，工件精度低，不适合大批量生产。方案二的冲孔落料采用复合模，可以节省一道工序，提高生产效率；但由于两个弯曲工序分属不同的模具，弯曲后回弹不易控制，同时二次弯曲成本较高，故不宜采用。方案三的冲孔落料采用复合模，底部和侧边弯曲也采用复合模具。可以节省两道工序，同时提高生产效率，生产成本也低。另外，两道弯曲工序在一个模具上，回弹值容易控制，制件形状精度容易把握。方案四的落料、冲孔和底部弯曲采用复合膜，侧边弯曲采用单工序模。可以节省两道工序，但侧边弯曲时，由于工件之前已弯曲过一次，送料和毛胚定位不方便，生产效率低；同时，二次弯曲回弹不易控制，影响产品精度，故
7、不宜采用。方案五为四个工序复合模，生产效率高，工件精度高，但模具制造复杂，制造成本高，调整和维修难度大；故不宜采用。方案六与方案七落料与冲孔采用级进模，生产效率高，但结合本工件的形状和生产批量采用交叉双排的的排样方式可以提高材料利用率，不适合采用级进模，且级进模制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低，固方案六、七不宜采用。 2.3 工艺方案的确定4生产的经济性采用方案三是比较合理的。其生产效率高、模具制造成本合理、材料利用率高、制件精度高、模具制造和调整维修相对简单。在本设计中，将设计底部和侧边的弯曲复合模。第三章第三章第三章第三章 冲模结构的确定冲模结构的确定冲模结构的确定冲模结构的确定3.1
8、 模具的结构形式 复合模是在压力机的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成数道冲压工序的模具。复合模具有生产效率较高、冲模轮廓尺寸较小等优点，适合生产批量大、精度要求高的冲压件。复合模按工作零件的安装位置不同，可分为正装式和倒装式两种形式。（1）正装式复合模的特点：工作时，板料是在压紧状态下冲压成形的，因此冲出来的冲件平直度较高。但冲孔时，废料落在下模工作面上不易清除，影响操作安全降低生产率。其比较适用于冲制材料较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲件。（2）倒装式复合模的特点：冲孔废料由冲孔凸模落入凹模内孔推下，结构简单，操作方便。但凸凹模内积存废料，胀力较大，因此倒装式复合模因受凸凹模最小壁
9、厚的限制，不易冲制孔壁过小的工件。 3.2 模具结构的选择 分析可知，该复合模要实现两个弯曲工序，不会有废料的产生，同时考虑到弯曲时冲件平直度的要求及材料的厚度，并结合两种复合模的特点，本模具应采用正装式复合模。第四章第四章第四章第四章 计算冲压力和选择冲压设备计算冲压力和选择冲压设备计算冲压力和选择冲压设备计算冲压力和选择冲压设备4.1 零件弯曲前的毛胚尺寸的计算 经计算可得底部和侧边弯曲均满足tr5.0，此类弯曲变性区材料变薄不严重，且断面畸变较小，可按应变中心层长度等于毛胚长度的原则来计算毛胚尺寸。其毛胚长度可按参考文献1公式4-37计算：）（KtrlllllL+=+=210215式中
10、L毛胚展开长度，mm； 1l 2l工件直边长度，mm； K应变中性层位移系数，查参考文献1表4-3，为0.38； 弯曲中心角； r弯曲件内弯曲半径，mm；t板厚，mm；（1）零件在宽度方向上值的计算：据零件图相关尺寸，带入公式可得： mmL6.285.138.03214.35.75.151+=）（考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取28.5mm。（2）零件在长度方向上值的计算：由零件侧边的相关尺寸及侧边弯曲外径R12可在制图软件中推出侧边弯曲中心角为6/30=，具体图形如下：图4-1据零件图相关尺寸，带入公式可得：mmL6.415.138.05.10614.32302+=）
11、（考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取41.5mm。（3）零件弯曲前的毛胚图：综合和尺寸，可绘制出零件弯曲前的毛胚图如下：6图4-2 4.2冲压力的计算 （1）底部弯曲力的计算：该工序冲压力，包括自由弯曲力，校正弯曲力和压料力（或推件力）。 自由弯曲力trkbtFb+27.0自式中 k系数，一般取11.3。此处取2.1=k；b弯曲件宽度，30mm；t材料厚度，1.5mm； b材料的抗拉强度，375460MPa，取420MPa； r弯曲件内弯曲半径，3mm； 带入数据可得自由弯曲力为： NF52925.134205.1302.17.02=+自 校正弯曲力 冲压件在行程终了时受
12、到的校正弯曲力，可按参考文献1公式4-41计算： pAF?=校 式中 A校正部分投影面积,mm2p单位面积上的校正力，查1表4-4值为4060MPa，取50MPa； 据参考零件图可知校正部分投影面积为： 2465305.15mmA= 带入数据可得：7kNNF3.232325046550=校 压料力对于设有顶件装置或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取自由弯曲力的60%80%。 ()自压FF8.06.0= 取系数0.7，则kNFF7.37.0=自压。（2）侧边弯曲力的计算 自由弯曲力NF75.16535.15.104205.15.122.17.022=+自 校正弯曲力 25.1375.55.
13、122mmA=kNNF9.668755.13750=校 压料力kNFF2.17.0=自压 4.3冲压设备的选择冲压设备的选择冲压设备的选择冲压设备的选择 由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和压料力大得多。因此，可以校正弯曲力为依据选择冲压设备，考虑到两个弯曲工序是在压力机的一次行程中完成的，故应将两次校正弯曲力叠加之后再根据总的校正弯曲力来选择压力机，kNF2.309.63.23=+=总。 根据kNFF36.542.308.18.1=校公;. 实际选用公称压力为63kN的压力机，型号为2363JC?。 其具体参数如下表： 表4-1 公称压力63kN最大封闭高度170mm滑块行程50mm封闭高度可调节量40mm行程次数 160次/min 立柱中间距离150mm模柄孔尺寸 3050mm工作台板厚度
