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1、1 冲压基础知识1.1 冲压的特点和应用冲压-是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其 产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冲压零件 的生产中，合 理的冲压成形工艺、先 进的模具、高 效的冲压设备是必不可少 的三要素。冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品， 其制造属单件小批量生产，具 有难加工、精度高、技术要求高、生 产成本高 (约占产品成本的10%30% )的特点。1.2 冲压现状 与发展方向目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是 我国在冲压基础理论及成形工艺、模 具标准化、模具设计、模 具制造工艺及 设备等方面
2、与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率 加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随 着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、 大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿 命、大型化方向发展。2 拉深件的工艺性分析2.1 工件的材料给定板料为A3 ；查资料A3即Q235。Q235 机械 性能如下 表：材料名称牌号材料状态抗剪强度t / MPa抗拉强度b / MPa伸长率5 (%)屈服强 度 b / MPah10S普通碳素结构钢Q235未退火31 38038 47021 252402.2 工艺方案的分析 该
3、工件形状简单，为无凸缘圆阶梯筒形件，在圆周方向上的变形是均匀的， 没有厚度不变的要求，工件的形状满足拉深的工艺要求，可 以采用多次阶梯 拉深工序加工。该 拉深件为阶梯圆筒形件，相当于若干个直壁圆筒形件的组 合，所 以与直壁圆筒形件的拉深基本相似，每 一个阶梯的拉深相当于相应的 圆筒件的拉深，但 拉深工艺的设计与直壁圆筒形件有较大差别。拉伸件侧壁 与底面或凸圆连接处的圆角R,特别是外圆角R1应尽量放大，因为它们相 当于最后一副拉深模的凸模及凹模圆角。放大这些圆角半径，能够减少拉深 次数， 或使零件容易拉深成形。采用如下两种方案：方 案一 单工序模 （落料、 多次拉深 、冲孔）方 案二 多工位拉
4、深级进模 综合分析，级进模比单工序模生产效率高，减少了模具和设备的数量，工件 精度较高，便于操作和实现生产自动化。先判定是否能一次拉深成，否则要 经多次拉深。就 该工件而言，根据计算查表大概确定要多次拉深，先拉深大 直 径后多次 拉深小的 。2.3 工艺方案 的 确 定 首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该零件需要的基 本工序有拉深、冲孔、落料。其中拉深决定了零件的总体形状和尺寸，因此 选择合理的拉深方法十分重要。查 冲压模具简明设计手册采用无工艺切 口带料连续拉深工艺。多工位拉深级进模： 侧刃定距首次拉深（大径 40mm ） 二次拉深（大径 40mm ） 三次拉深（ 大径
5、40mm ）四次拉深（大径 40mm ） 阶梯拉深（小径 34mm ） 侧面冲孔（3 X 8mm ）切断落料（ 40mm ）2.4毛坯尺寸计算确定修边余量h为使计算尽可能准确，各工序均按料厚中心线尺寸计算。取 h=60mm , d =36mmn（h 直径为d的圆筒形件首次拉深时可能得到的最大高度）n根据工件的相对高度h/d=60/36=1.667查vv冲压工艺与模具设计表4-4取修边余量 h=5mm计算过程如下：已知数据 D=40; d=34 ; r=3 ; h=5 ; h=65 ; t=2 ; h2=16 ;H=h1+ h=(65-16)+5=54A = n (D+t ) (H-r)=3.1
6、4 X (40+2)(54-3)=6725.88A = n r/2 X n (D+t - r)+4r=3.14 X 3 F 2 X 3.14 X 39 + 4 X 3=633.31A23= n r/2 X n (d+r + t) - 4r=3.14 X 3 F23.14 X 39 - 4 X 3=520.27im2A = n (d + t)(h2-2r)=3.14 X (34+2) X (16-2 X 3)=1130.4A = n /4 X 2 n r(d+t-2r)+8 r2+ n /4 X (d+t-2r)2 5=1/4 X 3.14(637.2 + 900)=1206.7毛坯z展开表面积
7、:n D 2 =10216.562DA = A总m2+ A + A + A + A =-1234 -仁 54所以毛坯直径:3 判断阶梯圆筒 形件的拉深次数3.1 判断阶梯圆筒形件能否一次拉伸成形 根 据冲冲 压工艺与 模具设计 式 4-21h1 h2/dn=65/36=1.81;h/dn=60/36=1.67由 于 h1 h2/dnh/dn 故该工件不能一次拉出。判断是否使用压边圈2根据毛坯相对厚度1_ X 100%= X 100%宀1.75查冲压工艺与模具设计表 4-11首次拉伸允许的相对拉深高度0.940.77查 冲压工 艺与模具 设计 表 4-1 压边 圈可用可 不用。 查冲压工艺与模具
8、设计表 4-10 得： 筒形件大径第一次极限拉深系数m1=0.65 ； m2=0.75 ；m3=0.80 ； m4=0.842% ) ，由于材料为拉深性能较差的Q235 ,其极限拉深系数应增大(1.5% 取 2%故 m1=1.02 X 0.65=0.663m2=1.02 X 0.75=0.765m3=1.02 X 0.80=0.816m4=1.02 X 0.84=0.8573.2判断大径d 40mm处的拉深次数用拉深系数判断m=d1/D=0.368mvm1;所以直径 40mm部分不能一次拉成。 拉深次数确定试判断一次拉深系数m1=0.663m=0.368 说明一次拉深不够； 试判断两次拉深系数
9、m1m2=0.663 X0.765=0.51m=0.368 所以两次拉深不够试判断三次拉深系数mlm2m3=0.663 X 0.765 X 0.816=0.414m=0.368mlm2m3m4=0.663 X 0.765 X 0.816 X 0.857=0.355vm=0.368所 以需采用 4 次拉深3.3判断拉阶梯小径d 34mm处的拉深次数2% ） ，由于材料为拉深性能较差的 Q235 ，其极限拉深系数应增大（1.5% 取 2% 。m1=0.663；m=d2/d1=36/42=0.86m1 一次拉深成形。调整拉深系数共5次拉深，大径40mm四次拉深，小径34mm 次拉深。取m1=0.66
10、m2=0.76m3=0.82m4=0.896m5=0.857各次工序件的直径为：d1=m1D=0.66 X 114=75.24mm d2=m2d1=0.76 X 74.24=57.2mm d3=m3d2=0.82 X 57.2=46.9mm d4=m4d3=0.896 X 46.9=42mm d5=m5d4=0.857 X 42=36mm3.4 计算各次拉深的圆角半径和拉深高度3.4.1 拉深 的圆角 半径计算大径首次拉深的圆角半径：t=2mm拉深凹模的圆角半径可按经验公式：r =0.8、（D d”d式中r凹模圆角半径（mm）；dD毛坯直径或上道工序拉深件直径；d本道拉深后的直径;t材料厚度(
11、mm )。r =0.8、(D -d”t =0.8 (114 75.24)x 2 7.04 凹模圆角半径：r =7mmd1凸模圆角半径：r =(0.7 1.0) r =6mmp1d工序件圆角 半径： r =r t/2=7mm1 p1计算大径d 40mm二次拉深的圆角半径凹模圆角半径： r =5mmd2凸模圆角半径： r =4mmp2工序件圆角半径： r =5mm2计算大径d 40mm三次拉深的圆角半径凹模圆角半径： r =4mmd3凸模圆角半径： r =3mmp3工序件圆角半径： r =4mm3计算大径d 40mm四次拉深的圆角半径凹模圆角半径： r =3mmd4凸模圆角半径： r =3mmp4
12、工序件圆角 半径： r =3mm4计算小径d 34mm拉深的圆角半径凹模圆角半径： r =3mmd5凸模圆角半径： r =3mmp5工序件圆角 半径： r =3mm53.4.2 计算 各次拉 深高 度=0.251142I 75-75丿+。垠(75 + 0.32 x 7)= 24.57 + 3.1=27.67mm=0.25114257-57丿+ 0.4唁匕 + 0.32 2 5)=松75 + 2.2=44.95mm=0.25114247-47丿+。.喘(47 + 0.32 2 4)= 5 +1-859.2mm=0.25114242-42丿+ 0.4得(42 + O.32 2 3)= 66.9 +
13、68.2mm=0.25D2+ 0.43(d + 0.32r )nnn=彩x 100%=3.14 x ()22 -100 x 126100% = 88.2%4 工艺计算4.1 排样毛 坯 直 径 D=114mm 由于采用无工艺切口带料连续拉深D=D + h=114 + 5=119mm查冲压模具简明设计手册表 7.25 侧面搭边值 a =2mm条料宽度 B=D+2a=119 + 4=123mm步距 A= ( 0.8 0.9 ) D=107mm采用用侧刃定距 查冲压工艺与冲模设计表 2-9 C=1mm查冲压工艺与(1142)3 /、H = 0.25 36 + 0.43 V36 + 0.32x3丿=8
14、1.25 +1.3 = 82.55mm 冲模 设计表5( 36 丿 362-10y=0.15mm b =2mm1条 料宽度 B=D+1.5 a+n b =119 + 1.5 X 2+2 X 2=126mm1导料板宽度 B=B+C=D+2a +nb+C=119+2 X1.35+2 X2+1=128mm1B 1=D+ 2a+ y=119+2 X 1.35+0.15=123mm材料利用率4.2 冲压力、 冲 裁 力 的 计算4.2.1 总拉 深力首次拉伸的拉深力按下式计算：F 二 k 兀dtG =0.72 X 3.14 X 75.24 X1 1 1 bk1=0.72)2 X 400=136082.0736N（查表4-15以后各次拉深的拉伸力计算F 二 k 兀dt
