冲压工艺学 冲孔翻边

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1、冲压工艺学小组成员：贾宇杰房渤策马志远夏利超指导老师：段永川老师生产零件：端盖技术条件：1 . 料厚1mm2 .去掉毛刺3 .材料为 08 钢4 .本零件为落料冲孔模5 .设计本零件间的冲压工艺及模具项目的主要内容：冲 压工艺分析设计工 艺方案及模具结构形式模 具设计计算设 备选择模 具设计设计该零件的冲压工艺与模具（一）冲压工艺分析设计1、冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这

2、一要求对该零件进行工艺分析。1. 材料分析：由零件图可知端盖的材料为08冷轧钢板，具有良好的成形性能。2. 经济性分析：该端盖是大批量生产，适合冲压生产。3. 精度分析：零件图上没有尺寸、公差要求，所以均按照IT14选取，所以普通冲 压即可满足零件精度要求。2、T8钢淬火加热时容易过热，变形也大，塑性及强度比较低，不宜制造承受较 大冲击的凸凹模，价格便宜，材料来源广，热处理温度低，热处理后有较高的硬 度和耐磨性。2、零件尺寸未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差，经查 公差表,各尺寸公差为：500-0.62、24.70-0.52、70-0.36、6.50-0.36、10 0.

3、18、150+0.43以根据图纸要求进行设计并画图，利用普通冲裁方式可达到图 样要求。材料为08冷轧钢板是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。材料的厚度为 1.0mm由于该件外形简单，形状规则，适于落料冲孔加工。(二)工艺方案及模具结构形式确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺 序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究， 比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。经分析，该零件属于中小批量生产，工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状 简单。根据现有冲模制造条件与冲压设备，采用冲裁冲孔复合模，模具制造周 期短，价格低廉，工人操作

4、安全，方便可靠。(三)模具设计计算1排样因为矩形边长L=50mm查表1可知两工件间按矩形取搭边值a=1.8,工件与边缘搭边值a1=1.5.条料宽度按相应的公式计算：查表2，=0.5C=0.2B=(D+2a+ 0-6B= (50+2X2+0.5) 0-0.5B=54.50-0.5 mm表1 搭边值和侧边值的数值材料厚度t(mm)圆件及r2t圆角矩形边长K50矩形边长l50或圆角r50 100100 200200 130.51.01.01.0 341.01.01.01.5 461.01.01.02.0根据上述数据可知图形搭边值和条料宽度，如图 2可示:2 .计算冲压力若采用平刃冲裁模，其冲裁力P限

5、下式计算：P一冲裁力；L一冲裁周边长度；t一材料厚度；l材料抗剪强度；K一系数；系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力 学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取K=1.3。L=50+50+10 X 4+24.7 X 2=189.4 mm查 p =210-400 M r =250Pp= KLt r=1.3X (3.14X 104.4) X 1.0X 250=106540.2N3 .拉伸力的计算(1)外围拉深P=7t dp1t*k1t 一毛坯厚度b一材料的抗拉强度k一钢板的系数d1 一外围冲裁板的直径拉伸系数一m=d/D=0.48由毛坯的相对厚度查表得拉深一

6、次即可,拉伸系数 m=d/D=0.48 ；08冷”冈为325Mpa 查表得k=i.i ；p=_Tt dpit；=bk1P=56156N(2)内径拉深 p=t dpit；=bki t 一毛坯厚度、一材料的抗拉强度k钢板的系数d1 一内围冲裁板的直径由毛坯的相对厚度查表得拉深一次即可,m=d/D=0.56 ；pj dpitjkiP=21441N(3)冲孔P= KLt rt毛坯厚度08冷轧钢为325Mpa查表得k=0.75 ；拉伸系数九一材料的抗拉强度k钢板的系数d一外围冲裁板的直径由毛坯的相对厚度查表得拉深一次即可,08冷轧钢为325Mpa,查表得k3；L=54.66 ;t=1.0mm； D=17

7、.4P= KLt rP=17764N(4)翻边力t 材料厚度s一材料的屈服强度di 外围直径d0内部拉深的直径s取 190,; t175MpaP=7613N4、工件的压力中心该制件有中心对称，因此其压力中心与重心重合。5、计算凸、凹模的工作部分的尺寸(1)落料根据凸模和凹模刃口尺寸的确定原则：落料时以凹模的尺寸为基准，先确定凹模尺寸；冲孔时以凸模尺寸为基准，先确定凸模尺寸；凸模和凹模刃口的制造公差；考虑本成品零件的结构形状，本凹模采用矩形局凹模，其材料和凸模一样为14TA,热处理硬度为58-62HRC内形尺寸即半成品的外形.据表3-7落料及冲孔模人口间隙表，保证双面间隙为 0.100.130

8、mm 由表3-13查出其尺寸的极限偏差=0.16由查3-18表规则形状冲裁凸模、凹模的制造公差得B凸=0.02、如=0.03由于满足Zmax-Zmin 凸凹的条件，故凸模和凹模可采用分开加工的方法制作。凸模刃口尺寸计算：府凹模刃口尺寸计算：Cj=(Cmin+X )力式中，Aj、Cj - 基准件尺寸，单位均为 mm。Am x、Cmin相应的工件极限尺寸，单位均为 mm。工件公差，单位均为 mm。广-基准件制造偏差，单位均为 mm。当刃口尺寸公差标注形式为+s(-8)时，如=A/8;查系数表，3-19工件的精度IT14取x值=0.5,以凹模为基准，凹模刃口尺寸计算如下播按照 C凹=(Cmin+X4

9、)Pr凹104.4 凹=(104.4+ 0.5X 0.22)飞=104.51 0.0275 (mm)CT=()(2)冲孔根据凸模和凹模刃口尺寸的确定原则： 落料时以凹模的尺寸为基准，先确定凹模尺寸；冲孔时以凸模尺寸为基准，先确定凸模尺寸；凸模和凹模刃口的制造公差；考虑本成品零件的结构形状，本凹模采用矩形局凹模，其材料和凸模一样为14TA,热处理硬度为58-62HRC内形尺寸即半成品的外形.据表3-7落料及冲孔模人口间隙表，保证双面间隙为0.100.130 mm由表3-13查出其尺寸的极限偏差=0.22由查3-18表规则形状冲裁凸模、凹模的制造公差得5凸=0.02 &凹=0.025、由于不满足Z

10、max-Zmin *5凸+6凹的条件，故凸模和凹模可采用配合加工的方法制作。,、曲凹模磨损后尺寸变大 A类：Aj=(Amax-XA)0(1)怖凹模磨损后尺寸不变 B类：Cj=(Cmin+XA)胃(2)式中，Aj、Cj 基准件尺寸，单位均为 mm。Am x、Cmin相应的工件极限尺寸，单位均为 mm。工件公差，单位均为 mm。广-基准件制造偏差，单位均为 mm。当刃口尺寸公差标注形式为+s(-8)时，$凹=A/8;查系数表，3-19工件的精度IT14取x值=0.5,以凹模为基准，凹模刃口尺寸计算如下埼按照(2)Cj=(Cmin+XA)国,、山104.4 凹=(104.4+ 0.5X 0.22)4

11、=104.51 0.0275 (mm)第一类尺寸A1、A2、A3、A4.由表1查表得：X1、X2=0.5 X3、X4=0.75A1= (50-0.5 062) 00.62/4=49.69 0+0.155mmA2=(24.7-0.5 0.52)00.52/4=24.44o0.13 mmA3=(7-0.75 0.36)00.36/4=6.73o0.09 mmA4=(6.5-0.75 0.36)00.36/4=6.23o0.09 mm第二类尺寸Bo查表1得，X=0.5 有公式得：B= (15+0.5 4.43) -0.43/40=15.2150.1080 mm第三类尺寸C。查表1得，X=0.5有公式

12、得：C=(9.82+0.5 036) 036/8=10 0045 mm冲孔时应以凸模为基准件来配作凹模。此工件的尺寸公差有查表可知：3.2+0.080mm有冲压工艺学教材表：Zmax=0.120 mm, Zmin =0.096 mmZmax- Zmin=0.024 mm冲孔部分：8p=0.020 mm, =0.020 mmX=0.5dp= (d+x ) - f=(3.2+0.5 008) 0.020=3.24 0.020 mmdd= (dp+ Zmin) 0+加=(3.24+0.096) 0+0.02 mm=3.3360+0.02 mm表10系数X料厚t(mm)非圆形圆形10.750.50.7

13、50.5工件公差A/mm10.360.16120.420.20240.500.2440.600.30(四)冲裁工艺方案的确定1.冲裁工序的组合(1)生产批量：中批和大批量生产采用复合冲裁(2)工件尺寸公差等级：复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避 免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。（ 3）对工件尺寸、形状的适应性：工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不方便和生产效率低，常采用复合冲裁。（ 4）模具制造、安装调整和成本：对复杂形状的工件，采用复合冲裁较为适合，因模具制造、安装调整较易，成本较低。（ 5）操作方便与安全：复合冲裁处件或清除废料较困难，工件安全性

14、较差。2冲裁顺序安排根据图形安排，先进行冲孔，冲孔结束后再进行落料，这样能保证精度。（五） 凸模强度的校核在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，无须进行强度校核。但对特别细长的凸模或凸模的截面尺寸很小而冲裁的板料厚度较厚时，则必须进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。其目的是检查其凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和折断。 强度的校核的目的主要是检查其高度是否足够，若高度不够，将会产生弯曲变形以至损坏查实用模具设计与制造手册3 表2 94凹模的强度校核公式oW=1.5P/hh（3.7）hmin= 1.5p/ o- W其中为冲裁力P=Lt九 357 X 1.5 X 300

15、=50444=1 KLt r=1.3x （50+50+10M+24.70 x1.280=88639.2Nhmin=1.5 88639.2N=60mm取 h=65mm所以凸模强度符合强度要求凹模板上螺钉孔的确定查冷冲模具设计与指导表126 ,可以用M10的紧固螺钉，材料为45钢许用负载为3100N查表可得a1=12.5d=10mm a2=1.5d=12mm模具模架选择（ 1） 冲压设备的选用压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。当压力机的动精度不好时，就等于哟暖和精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动

16、精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。根据以上原因和总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号故选压力机型号为开式压力机其技术规格如下 :公称压力 40KN滑块行程40mm滑块行程次数6最大的封闭高度为260mm闭合高度调节量为 35 mm工作台尺寸前后180mm左右 280mm模柄孔尺寸（直径x深度）30X 50（ 1） 模柄的选用通过查找手册确定选用压入式模柄模柄材料： Q235-1F GB700直径 d=32mm 高度 L=80mm 的 A 型压入式模柄模柄 A 32

17、X80JB/T 7646.1（3） 模具的闭合高度的计算冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。 冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压机的最大装模高度Hmax连杆调至最长时为为最小装模高度Hmin。冲模的闭合高度H介于压机的最大装模高度Hma之间，其关系为：Hmax-5mmHI Hmin+10mm255H220如果冲模的闭合高度大于压机最大装模高度时，冲不能在该压力机上使用。反之小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。冲模的其它外形结构尺

18、寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓冲器平面尺寸与压力机垫板孔尺寸等都必须相适应，以便模具能正确安装和正常使用。(4)根据凹模宽度B、长度L、厚度H,凸模长度Li、导料板厚、卸料板厚、板料厚度、凸模修磨量等数据查表得到 模具模架的尺寸。查表可得数据如下1、上下模座 GB/T2856.3250X200X502、导柱 GB/T2861.4 32X2153、导套 GB/T2861.8 32X150X 484、螺钉 DB/T70.1 M6 X435、模具闭合高度H=230mm 5) 5)推杆的选材，热处理工艺方案根据 冷冲压模具设计手册 2

19、 一般用途的推杆的 材料选择45钢。它是一种优质碳素钢。含磷比较少，非金属杂质比较少。钢的品质较高。它须调质处理后使用，调质处理后具有良好的综合力学性能，即具有较高的的刃性和塑性，焊接性能也好。固采用此钢比较好。 6) 推杆与推板的设计为了便于装在凹模内，本副模具采用刚性推件装置。同时采用圆柱形推板，推板的大直径大约设计为6mm,小直径大约设计为3.2mmJ隹板的长度大约为152mm7) 卸料板的设计一般卸料板材料为45号钢，它是一种优质碳素钢，卸料板 的形状设计为长方形，其工作部分的尺寸由冲落料部分的凸凹模来决定，并且与凸凹模保持12mm的间隙。(8) 确定装配基准1、 落料，冲孔应以冲材凸

20、凹模为装配基准件。首先确定凸凹模在模架中的位置，安装凸凹模组件，确定凸凹组件在下模座的位置，然后用平行板将凸凹模和下模座夹紧。冲裁模具材料的选取：可查冷冲压模具设计指导表8-8和8-9：凸模的材料为 T10A ，凹模的材料为 T10A ，热处理硬度为 58-62HRC，垫板、凸模固定板、凹模固定板的材料的45号钢，热处理硬度为HRC43-48。冲裁模的常用配合：2、 H7/h6的间隙定位配合，导柱和导套的配合。3、 H7/r6 的过度配合，用于较高的定位，凸模与固定板的配合，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。4、 H7/m6的过度配合,能以最好的定位精度满足零件的刚性和定位要求,凸模

21、的固定导套与模座的固定、导柱与固定板的固定。3. 计算总冲压力：卸料力、顶件力、推料力的计算在 冲裁结 束时， 由于材料的弹性回复 （包括径向回复和弹性翘曲回复） 及摩 擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力。一般按以下公式计算：卸料力P X=KXpP顶件力PD=KDPP推料力PQ=nK1Pp式中，FP冲载力，N;KX 卸料力系数，可查表；KD 顶件力系数，可查表；

22、n=h/t h为凹模直刃高度，tK1 推料力系数，可查表； n 梗塞在凹模内的制件或废料数量，为板厚；Kx=0.04Kd=0.06K1=0.05卸料力计算：P x=KxPp=0.04 88639.2=3545.6N顶件力计算：Pd=KdPp=0.06 88639.2=5318.4N推料力计算：PQ=nK1Pp=3X0.05 88639.2=13295.9N如表3.1材料种类板料厚度/mmKxKiKd钢0.10.060.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03黄铜、紫铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07所以总冲压力：P总=P x+ Pd+ PQ=3545.6N+5318.4N+13295.9N =22159.9N