汽车保险杆冲压模毕业设计.doc

前 言首先让我们了解一下冲压加工和模具这两个概念。冲压加工：借助于常规或专用设备的动力，使板料在模具里直接得到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。冲压加工简称冲压，也称为冷冲压或板料冲压。模具：冲压加工中安装在设备上的专用模型、工具，能制造出一定数量的冲压件。冲压模具简称冲压模或冲模。冲模的功能是具有制造出一定数量的冲压产品的能力，且加工还有高效率、高精度、互换性好及节约原材料等功效。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为10大类，其中，冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。按产值计算，目前我国冲压模占50左右，塑料成形模约占20，拉丝模（工具）约占10，而世界上发达工业国家和地区的塑料成形模比例一般占全部模具产值的40以上。我国冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命达到1亿次以上，精度达到35um，有50个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命6亿次，平均模具寿命5000万次相比，处于80年代中期国际先进水平。改革开放30多年来，我国(除港台地区外，下同)的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、产品档次都有了很大的提高。据不完全统计，全国现有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车间（分厂）近17000家，约60万从业人员，年模具总产值达200亿元人民币。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求量的60左右，还不能适应国民经济发展的需要。目前，国内需要的大型、精密、复杂和长寿命的模具还主要依靠进口。据海关统计，1997年进口模具价值6.3亿美元，这还不包括随设备一起进口的模具；1997年出口模具仅为7800万美元。1997年中国模具工业协会对下属的209家骨干企业（含产品厂的模具车间）的统计资料表明，其模具总产值13.7亿元人民币，进口模具大约为336万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈。因此作为新一代模具方面技术人员的我们有着振兴民族模具工业的重任。进入21世纪，在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，我国装备制造业在加入wto以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。模具cad/cae/cam正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。表现为：模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具软件应用的网络化趋势。模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展。模具检测设备的日益精密、高效数控电火花加工机床、高速铣削机床(hsm)。模具材料及表面处理技术发展迅速。模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同。快速经济制模技术也有了突飞猛进的发展。这些都是模具工业发展的新趋势。第一章 冲压件结构工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件的形状对冲压工艺难易程度的影响。冲压件工艺性的具体指标主要应该是：1）.耗材少，周期短；2）.工序数目少，劳动量，劳动强度低；3）.后机加工量及辅助工序少；4）.冲压工艺装备少，生产面积需要小；5）.操作简便；6）.提高模具寿命；7）.生产效率高、加工成本底。 首先应该充分了解产品的使用场合和使用要求。该支座用于温控器上，与另一弹片配合起到调节温度的作用，它要求有很好的弹性、韧性、抗疲劳弯曲折断性能，还要较高的硬度。为了使冲压件达到优良的工艺性指标，必须合理地确定其尺寸精度和具有良好的结构工艺性。冲压件的结构工艺性一般指其结构的几何形状。显然，其几何形状越简单、越容易冲压，则其结构工艺性越好。因此要求：.原材料的选定不仅要能满足冲压件的强度与刚度要求，还应该要有良好的冲压性能。这是由于每一种板材都有自己的化学成分、力学性能以及与冲压性能密切相关的特征值。在生产实际中经常出现的这种情况，一个冲压件的加工能否顺利地、高质量的完成，直接取决于板材的冲压性能。所以，有必要根据冲压变形的特点与要求，正确地选用原材料。.冲压加工是一种冷变形加工方法，它与热变形加工方法最本质的特点是：有冷变形加工硬化效应。因此，应该充分利用这一特征，尽量选择软而塑性好的、避免过厚的金属材料。.当对产品零件要求重量轻而强度、刚度高时，可采用加强肋形式及翻边、卷圆等工序来达到要求。对于冲压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。一.冲裁件的结构工艺性：1.冲裁件长度方向，宽度方向一致，无凸出或凹入部分，有利于排样和减少废料。2.冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔形、材料的机械性能、材料的厚度等有关。选为：圆形：0.5t即0.15mm，矩形：0.4t即0.12mm。3.弯曲件圆角半径不宜小于最小弯曲半径可，以免产生裂纹，但也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。4.弯曲线不应位于零件宽度突变处，以避免撕裂。5.孔槽距弯曲区有一定的距离，弯曲时会使孔变形，在中性层内侧为压变形，在中性层外侧为拉变形，故孔发生了变形。6.弯曲件对称，左右弯曲半径和角度5和6中都一致，以保证弯曲过程中受力平衡，防止产生滑动。7.工艺孔定在工序1上，对于弯曲件毛坯的精确定位有利。8.切舌和弯曲同时进行时，所弯曲的小脚带有斜度就易于从凹模中脱出。9.弯曲部分弯曲半径应该大于等于最小弯曲半径弯曲毛刺的一面应该处于弯曲外侧，板材的塑性要求较好，否则会在弯曲部分出现裂纹，如果材料的塑性不够，则可考虑采用退火。10.弯曲高度的尺寸不能太小，弯曲凹模圆角应对称，弯曲高度如果小于最小弯曲高度，在最小的弯曲高度以下的部分出现张口，弯曲线与两孔中心线不平行。11.弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太大。当冲压不对称弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移，尺寸不易保证。而所给的工件是严格对称的因此这一点能够保证。12.部分边缘弯曲：当局部弯曲某一段边缘时，为了防止在交接处由于应力集中而产生撕裂，可预先冲裁卸荷孔或切槽，也可以将弯曲线移动一段距离，以离开尺寸突变处。给定的工件这一点也完全符合。二.分开工序各部分析：冲裁部分：冲裁件的形状应尽量简单、对称，应该避免过长的悬臂和狭槽，其最小宽度要大于料厚t的两倍，即b2t=0.6mm，现在该支座有过长的狭槽和悬臂但最小宽度都要大于2t=0.6mm。该支座除有6-0.05外全为自由尺寸。对自由尺寸有两种方法确定其公差等级：按国标（gb）it12it14标准公差等级选取。冲压件中有的尺寸公差等级要求较高或允许比规定的数值更高与更低时应单独标注出来。经过选用国标后发现公差太大，所以采用行业标准，都采用a级精度。料厚t=0.3mm。无同轴度公差要求。 查表可得如下的公差图：对称度公差为0.24mm。因为较大尺寸为32mm其公差为0.12mm。带料与型材孔边距极限偏差为0.5mm。弯曲角度极限偏差为0.5mm。弯曲角度极限偏差为查中国模具设计大典表18.2-14其他角度弯曲，精度等级为a级时，弯曲角度的极限偏差为100。带料与型材孔边距的极限偏差为.mm。三.所有的冲压件有一个共同性的要求：尽量避免有应力集中的结构。对冲裁件，一般不应有平面尖角存在（对冲裁件的外轮廓可以用单边剪切的方法得到者例外）。对于成形件不应有急剧的突变形状。1.冲裁件的外形和内孔都采用了圆角过渡，圆角半径也都符合圆角半径应大于或等于板厚t的一半，即r=0.5t (t=0.3mm)即r都大于0.15mm.2.凸出或凹入的部分的宽度b应取b=1.5t (t=0.3mm)即b=0.45mm.这也都是符合要求的。3.孔边距和孔间距孔与边径之间的距离a，孔间距b应有a=2t和b=2t（t为0.3mm）。对于弯曲部分的结构性分析：（1）.弯曲件圆角半径应大于最小弯曲半径，对照支座零件图所有弯曲部分都符合要求。（最小弯曲半径与轧纹垂直方向取为1.0t=0.3，与轧纹平行方向取为2.0t=0.6）（2）.弯曲件的边长不宜过小，弯边5的边长l为11.8mm，t=0.3mm。满足lr=2t.否则当l过小时，直边（不变形区）在模具上不易形成足够的弯距，很难得到精确形状的零件。（3）.弯曲件上孔形的边缘离弯曲变形区应有一定的距离，以免孔因弯曲而变形。孔边离弯曲半径r中心的距离a应大于或等于板厚t的2倍，即a=2t=0.6mm。7弯曲处冲方孔位a=1.430.6mm，至于1冲圆孔则明显有a0.6mm。（4）.局部弯曲的零件，应该在弯曲与不弯曲部分之间先切槽，以消除不弯曲根部的伸长变形和拉裂。对于5弯曲部分，边缘有切槽，而6没有，考虑选用强韧性材料可以解决因为弯边够长，弯曲线不应位于形状尺寸有突变的位置上，弯曲5、6，都没有在尺寸突变的位置上，7弯曲离突变处的距离l大于弯曲半径r（r=0.6mm），8弯曲离突变处l大于r。（5）.弯曲线与板材纤维方向垂直时，弯曲件的结构工艺性好于其两者平行时，故应尽量避免弯曲线与板材纤维方向平行。弯曲圆角半径大，故与板材纤维方向平行。一个弯曲件有多处弯曲时，考虑7、8处弯曲。弯边小，而有尺寸突变，故与板材纤维方向垂直，弯曲圆角半径大，故与板材纤维方向平行，而5、6弯曲由于圆角半径小，应该安排与材料纤维方向垂直。由上可知：该支座工件结构工艺性良好。第二章 卷材材料的选取板料的冲压性能是指板料对各种冲压加工方法的适应能力。它包括加工的简便程度，工件的质量、精度、强度、刚度、极限变形程度、冻结性、粘模性、模具寿命以及加工能量的消耗等。显然，这些指标好，表明板料的冲压性能高。冲压性能间存在着各种情况：有的相互一致，呈正相关关系；有的相互之间互为制约，表现出某种负相关关系；有的相互之间互不影响，表现为不相关关系。因此，不能期望板料的冲压性能高，则各种评价的指标同时都为最佳值。由于冲压加工分为分离加工和成形加工两大类别，而此两大类别的目的要求与变形机理有根本性的不同，因此，板料的冲压性能应该有与之对应的两类性能构成，即板料分离性能和板料冲压成形性能。我所设计的工件属于弯曲成形件因此重点看它的冲压成形性能。板料冲压成形性能是指板料对冲压成形加工的适应能力。它包括的内容要比冲压分离性能的更多、更为系统。不破裂是它的前提。通常，把材料开始出现破裂时的极限变形程度作为板料冲压成形性能的判定尺度，并用这种尺度的各种物理量作为评定各种冲压性能的材料特性（评定参数或性能指标）。这可视为狭义冲压成形性能。不锈钢板按其含铬和镍元素的份量可以分为两类：铬钢和铬镍基钢。按其结晶组织的不同又可分为奥氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体-铁素体钢和析出硬化型钢。不锈钢的强度和硬度较普通软钢高。因此，其冲压加工力较大。其中，铬钢不锈钢的冲压加工力一般达到软钢的1.41.6倍。铬钢的各向异性系数r值比软钢小，它们属于铁素体型钢或马氏体型钢，是在软钢中添加了12%以上的铬。不锈钢的表面很光洁，在冲压加工中容易划伤。而不锈钢零件冲压成形后都不再涂饰，因此，表面划伤是不锈钢零件加工中的一个特别突出的问题。对于这个问题采取的有效措施是采用聚氯乙烯涂层钢板，即在不锈钢板上铺上聚氯乙烯薄膜，用以保护不锈钢的表面，防止划伤。这种涂层板，在拉深时，也能减少摩擦，提高拉深性能。经大变形或复杂变形的不锈钢冲压件，其残余应力较大，导致存放期可能会产生时效开裂，故一般要求成形后的零件应及时进行消除内应力的热处理。选择冲压用材料时，首先应满足冲压件的使用要求。一般来说，对于机器上的主要冲压件，要求材料有较高的强度和刚度；电机电器上的某些冲压件，要求有较高的导电性和导磁性。同时，还应满足冲压工艺对材料的要求，以保证冲压过程的顺利完成。即：应具有良好的塑性和表面质量，以及板料厚度公差应符合标准规定等。该支座用于温控器上，与另一弹片配合起到调节温度的作用，它要求有很好的弹性、韧性、抗疲劳弯曲折断性能，还要较高的硬度。该支座工件属于成形件，以弯曲工序为主，伸长率的影响很大，硬化指数（n值）也有影响。抗拉强度有少许影响。弯曲性能中，成形极限当然是其主要内容，但成形精度问题（包括尺寸与形状更为突出和重要）。材料要经过反复弯曲试验（对于t=5mm）而该工件的料厚t=0.3mm。经与各种材料对比，选择sus631不锈钢（日本产）。他属于沉淀硬化型c：0.09%，si：1.0%，mn：1.0%，p：0.04%，s：0.03%以下，ni：6.5%7.75%，cr：16.0%18.0%，al：0.75%1.50%，属于不锈钢中的铬钢。它的强度和硬度高，冲压加工力相应加大，各向异性系数r值比软钢小。它的最小弯曲半径rmin=（1.02.0）t （t=0.3mm）即：rmin=0.30.6mm。选用sus631s屈服点s：390 mpa，抗拉强度b：1050mpa，伸长率：20%，硬度：200hv无磁性。特征和用途：1）.热处理后成为强韧性材料。2）.弹簧、耐磨损机械零件，可以看到伸长率较大，极限变形能力很强。不锈钢板材，板厚的极限偏差jis g4305 板厚的极限偏差0.05mm。第三章 模具材料的选取冷冲模材料的选用原则：冷冲模材料的选用要根据冲模使用条件进行合理的选材。只有这样，才能保证冲模的质量。若选材不当，即使有很好的热处理，也不能获得优异的性能和高的耐用度。因此，选择材料时，必须尊重下述原则：要选择淬透性好良好的材料，这是为了使其在淬火后能获得较均匀的应力状态，以避免开裂或变形，这样能保证热处理后外硬内韧。要选用耐回火性好的材料，由于冷冲模工作时，和被加工材料发生强烈的挤压，尤其是加工不锈钢材料时，会形成很高的温度，这就要求冲模材料本身要具有较高的耐回火性，也就是在一定温度下能保持硬度的能力。要选择热处理变形小的材料。要根据制品批量选择冲模材料，冲压加工数量多，选用优质合金钢制造。要根据冲裁精密程度选择钢材。要根据冲模零件作用选择钢材。总之，在选用冲模用钢材时，既要考虑材料的性能，又要考虑冲模的成本，两者要综合分析，进行选用。查中国模具设计大典表18.4-5，所有凸模选用cr12mov，热处理后硬度hrc58-62所有凹模镶块采用优质合金钢6crnimnsimov（gd钢），热处理硬度5862hrc。其它工艺辅助零件材料的选用及热处理要求，见后面的模具设计中。第四章 工艺性分析和工艺方案的确定4.1.工件展开的计算及其展开图弯曲件无圆角半径或小圆角半径（r16mm）时，不宜多设置空工位。当步距大于30mm以上时更不能轻易设置多个空工位；现在支座工件的步距定为12.5mm，步距可以说也是比较大的，尽量少设计空工位。3.一般地说，精度高、形状复杂的零件，应少设置空工位。反之，可适当地增加空工位。对于支座工件来说，是比较复杂的工件应该尽量少设置空工位。4.3.3.安排冲压工序顺序的原则在连续模设计中，要确定从毛坯板料到产品零件的转化过程，即要确定连续摸各工位所要进行的加工工序内容，并在条料上进行各工序的布排，这一设计过程就是条料排样。条料排样的主要内容是在冲切刃口外形设计的基础上，将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组，并对工序组排序，确定工位数和每一个工位的加工工序，确定载体形式与毛坯定位方式；设计导正孔直径与导正销数量；绘制工序排样图。条料排样设计的原则：条料排样图的设计是多工位连续模设计的重要依据，是决定连续模优劣的主要因数之一。条料排样图设计的好坏，直接影响模具设计的质量。条料排样图确定了，则零件的冲制顺序、模具的工位数及各工位的内容、材料的利用率、模具步距的基本尺寸和定距方式、条料载体形式、条料宽度、模具结构、导料方式等都得到了确定。排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。因此，在设计条料排样图时，必须认真分析，综合考虑，进行合理组合和排序，拟出多种方案，加以比较、归纳，以确定最佳方案。只要排样图设计合理，工序安排考虑周到，就能设计出比较成功的多工位连续模。在排样设计分析时要考虑到以下原则：1）.要保证产品零件的精度和使用要求以及后续工序的冲制需要。连续模各工序的顺序关系除一些常规冲压所考虑的问题外，还有其他一些注意点。2）.工序应尽量分散，以提高模具寿命，简化模具结构。3）.要考虑生产能力和生产批量的匹配，当生产能力较生产批量低时，则力求采用双排或多排，使之在模具上提高效率，同时要尽量使模具制造简单，模具寿命长。4）.高速冲压的连续模用自动送料机构送料时，用导正销精确定距。为保证条料送进的步距精度，第一工位安排冲导正孔，第二工位设导正销，在其后的各工位上优先在易窜动的工位设置导正销。5）.要抓住冲压零件的主要特点，认真分析冲压零件形状，考虑好各工位之间的关系，确保顺利冲压，对形状复杂、精度要求特殊的零件，要采取必要的措施保证。6）尽量提高材料利用率，使废料达到最小的限度。7）.适当设置空位工位，以保证模具具有足够的强度，并避免凸模安装时相互干涉，同时也便于试模调整工序时用。8）.必须注意各种产生条料送进障碍的可能，确保条料在送进过程中畅通无阻。9）.冲压件的毛刺方向：当零件提出毛刺方向要求时，应保证冲出的零件毛刺方向一致；对于带有弯曲加工的冲压零件，应使毛刺面留在弯曲件内侧；在分段切除余料时，不允许一个冲压件的周边毛刺方向不一致。10）.要注意冲压力的平衡。合理安排各工序以保证整个冲压加工的压力中心与模具中心一致，其最大偏移量不能超过l/6或b/6（其中l、b分别为模具的长度和宽度），对冲压过程出现的侧压力，要采取措施加以平衡。11）.连续模最适宜以成卷的带料供料，以保证能进行连续、自动、高速冲压，被加工材料的力学性能要充分满足冲压工艺的要求。所以我选择的支座工件也选择卷料。12）.工件和废料应保证能顺利排出，废料如连续，要增加切断工序。13）.排样方案要考虑模具加工的设备和条件，考虑模具和冲床工作台的匹配性。4.3.4.工序确定与排序1）.各工序的先后应按照复杂程度而定，一般以有利于下道工序的进行为准，以保证制件的精度要求和零件几何形状的正确。冲孔落料件，应先冲孔，再逐步完成外形的冲裁，尺寸和形状要求高的轮廓应布置在较后的工位上冲切。2）.当孔到边缘的距离较小，而孔的精度又较高时，冲外轮廓时孔可能会变形，可将孔旁外缘先于内孔冲出。3）.应尽量避免采用复杂形状的凸模，并避免形孔有尖的凸角、窄槽、细腰等薄弱环节。复杂的形孔应分解为若干个简单的孔形，并分成几步进行冲裁，使模具形孔容易制造。复杂制件的外形可通过多次局部冲裁，最后完成制件的外形要求。4）.有严格要求的局部内、外形及位置精度要求高的部位，应尽量集中在同一工位上冲出，以避免步距误差的影响。5）对于一些在普通低速冲床上冲压的多工位连续模，为了使模具简单、实用、缩小模具体积，或由于条件所限，甚至只能采用侧刃做定距，为了减少步距的累积误差，凡是能合并的工位，只要模具能保证零件的精度，模具本身具有足够的强度，就不要轻易分离、增加工位。尤其对于那些形状不易分解的零件，更不要轻率的增加工位。6）.分段型切除余料排样中的条料，因冲切加工其强度逐渐变弱，在安排各工位的加工内容时要考虑条料宽度方向的导向。7）.应保证条料载体与零件连接处有足够的强度与刚度。当冲压件上有大小孔或窄肋时应先冲小孔（短边），后冲大孔（长边）。8）.凹模上冲切轮廓之间的距离不应小于凹模的最小允许壁厚，一般取为2.5t（t为工件材料的厚度），但最小要大于2mm。9）.轮廓周界较大的冲切工艺，尽量安排在中间工位，以使压力中心与模具几何中心重合。4.3.5.弯曲工序排样的基本原则1）.对于冲裁弯曲类零件，先冲孔再切除弯曲部分周边的废料后进行弯曲，然后再切除其余废料。2）.近弯边的孔有精度要求时，应弯曲后再冲，以防止孔变形。3）.为避免弯曲时载体变形和侧向滑动，对小件可两件组合成对称件弯曲，然后再剖分开。4）.凡属于复杂的弯曲零件，为了便于模具制造并保证角度合格，应分解为简单弯曲工序的组合，经逐次弯曲而成，切不可强行一次弯曲成形。要力求用简单的模具结构来满足弯曲件的形状。对精度要求较高的弯曲件，应以整形工序保证零件质量。5）平板毛坯弯曲后变为空间立体形状、毛坯平面应离开凹模面一定高度，以使工序件能在进一步向前送进时不被凹模挡住，这一高度称为送进线高度。送进线高度应尽可能小。6）.对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则弯曲部分应当在同一工位一次成形。这样不仅保证了尺寸精度，而且能够准确地保持成批零件加工后的一致性。7）.应保证零件弯曲线与材料碾压纹向垂直，当零件在相互垂直的方向或几个方向都要进行弯曲时，弯曲线必须与条纹向成3060的角度。8）.尽可能以冲床行程方向作为弯曲方向，若要作不同于行程方向的弯曲加工，可采用斜楔滑块机构，对闭口型弯曲件，也可采用斜口凸模弯曲。4.3.6.载体设计载体是指连续模冲压时，条料内连接工序件并运载其稳定前进的这部分材料。从保证载体强度出发，载体宽度远远大于搭边宽度。但条料载体强度的强弱，并不能单纯靠增加载体宽度来保证，重要的是要合理地选择载体形式。由于被加工件的形状和工序的要求不同，其载体的形式是各不相同的。载体形式主要有双侧载体、单侧载体和中间载体这三种。双侧载体是在条料的两侧设计载体，被加工的零件连接在两侧载体的中间。支座工件符合选用双侧载体的条件应该选择不等宽双侧载体。属于冲裁弯曲级进模，应先冲切掉孔和弯曲部分的外形余料，再进行弯曲，最后再冲靠近弯曲部分的孔和侧壁孔。最后分离冲下工件。对于该支座来说，定位销孔设置在1对应的部位，而2、4同步进行（见后面分析），3由于是冲裁面积相对于2与4之和都大，因此先冲3异型孔，再同步冲2和4，先要冲掉2、3和9，然后再进行弯曲5、6和7，冲孔1部位在完成定位销定位后，安排在落料之前完成，最后再进行落料8，其中考虑到零件冲压后，2区和4区的同轴性，可以将2、4工序合并为一步，这样即可以保证同轴的要求，又可以减少一个工步，这样比较合适。落料部分需要分开，从侧边把料落下来，这样就要求，分为两个工序了，分别落下，上边和下边的外形，而且它们只能设置在最后两道工序上，对应于这一部分，有以下七种方案可供选择。4.3.7.分段冲切设计分段冲切的目的：当冲压零件的内孔形状较为复杂，有些零件包含有弯曲、拉深、成形等多种冲压工序，此时往往将内孔和外形采用多段切除多余废料（余料）的方法。通过刃口形式的分解和重组，使复杂的内、外形轮廓分解为若干个简单的几何单元，以简化凸模和凹模形状，便于加工，缩短模具制造周期。通过刃口的分解还能改善凸模和凹模的受力状态，提高模具的强度和寿命，并可满足特殊的工艺需要，便于制件在模具中送进。具体的支座工件的各冲压分解工序如图4.3.7-1所示图 4.3.7-1 支座工件各冲压分解工序.一个直径为6mm的大圆孔，该孔在之后的级进模具设计中可以作为定位销孔，设.置于其中以利于节约材料，提高材料利用率，同时还可以保证以后的1、2、4对应的工件部位，能够满足同轴度要求；3.一个2x2mm的方孔；4. 中部异型孔一个5. 切舌；6. 外侧两外边弯曲；7. 中部内侧弯曲；8. 内长条弯曲；9. 外轮廓后部弯曲；10. 冲侧边缘；11. 落料工序，该工序有多种方案可以选。下面是相对于排样图的分析与选择，工件外侧两边落料部位采用一个冲孔比较合适，这样避免了很长的落料工序，同时如果不这样就极大的增加了最后落料工序的凸模的制造难度，工件在最后落料的时候，肯定要影响工件的外形和精度。这样做也符合工位数的确定原则中的第二点。对于外轮廓的落料部分，有以下几种排样方案： 图 4.3.7-2 外轮廓落料排样方案4.3.8.各种落料工序排样图的分析1号排样图：对于零件落料的大圆弧部分，这样的设计，增加了凸模和凹模制造的难度，这样凸模和凹模都需要加工两段圆弧，增加模具加工成形的难度，同时由于周边尺寸大，落料力有所增加。在工件的工序中，下面外轮廓有弯曲，它要求在弯曲之前，中部和下面轮廓冲制出来。因此，外轮廓的落料必须分解。2号排样图：虽然凸、凹模数量只有两个不多，但是凸、凹模制造复杂，线切割增加了加工内容。3号排样图：工序增加了一个工步和两副凸、凹模。对于连续模具来说结构不够紧凑。而凸模和凹模本身的部分，也是圆弧部分比较多，增加了线切割的工作量。4号排样图：加工过程中条料逐渐变弱，在产品上产生搭接头，有利于导正。结构紧凑，落料的凸模和凹模制造容易，且在冲压的过程中比较平稳，而不会产生模具倾斜的现象。凸、凹模易于加工出来。5号排样图：这种落料方案具有所有第四种方案的优点，且它比第四种落料方案结构更为紧凑。6号排样图：在工件的工序中还有一个外轮廓的弯曲，它就要求必须在弯曲前把下面和中间的轮廓冲制出来，因此必须外轮廓落料必须分解开来。经过以上分析，选择5号排样图所示的结构 图 4.3.8. 5号排样图结构利用工件上直径6mm的孔正中作导正销孔，导正销孔直径为3mm，在上模设导正销进行精确定距。设置9个导正位。如图所示：第一工位：冲直径3mm的导正销孔；第二工位：冲如图所示异形孔2；第三工位：冲裁侧刃，同时弯曲4部位；第四工位：空工位；第五工位：冲异形孔；第六工位：冲裁切舌和方孔；第七工位：弯曲内边；第八工位：首次预弯曲；第九工位：弯曲；第十工位：冲直径为6mm的圆孔；第十一工位：落料条料下部分；第十二工位：弯曲外轮廓下部分；第十三工位：落料导正销孔利用零件本身的孔，直接导正，这样材料利用率高，外形与孔的相对精度容易保证，模具加工容易，但易引起产品孔变形；t=0.5mm时，dmin=1.5mm。侧刃凸模的长度l应大于模具步距的基本尺寸s一个微量，这个微量e应大于导正销孔与导正销双面间隙的36倍，一般为e=0.040.12mm，即通过侧刃定距时多送进e，导正销进入条料的导正销孔后，可使条料退回0.030.10mm，从而达到精定位的目的。侧刃切边量（mm）t=0.5时，金属1.01.5，选定工件选为1.2mm。经侧刃冲切后的条料宽度与导料板之间的配合间隙不宜过大，一般在0.050.15，薄料选下限，厚料选上限。选定工件t=0.3mm为薄料所以选下限0.05mm。步距的基本尺寸就是两相邻工位的中心距，在此为12.5mm。级进模任何两相邻工位的中心距必须相等。对于单排列的排样，步距等于冲件的外轮廓尺寸与搭边余量之和。搭边值的大小可参照冲裁排样的搭边数值，查表选取如后面排样图所示数值。定距的方式选用侧刃定距。侧刃定距在级进模中是常用的定距形式，适用于0.11.5mm厚的板料。太薄的板料用挡块定位时因板料易产生变形而影响定位精度；太厚的料则不适于侧刃冲切。所给支座工件采用定距侧刃初定距，安排在第三工步，然后用导正销精确导正。第五章 冲压力的计算及压力机的初步选定5.1.冲压力的计算以下计算按如图5.1.所示的标号：图 5.1. 冲压力计算部位5.1.1.冲裁部分属于冲裁的有1，2，3，5，6，13，10，12，13，14，分别计算如下：1：f1=dtb=x3x0.3x1050n=2968.8n2:f2=(15.2-3.4)x2+x1.7x2+1.5x2x0.3x1050n=(26.6+3.4)x315n=11743.6n3:f3=(1.7+1+0.5+11.5+1.2+12.5)x0.3x1050n =8946n5:f5=(17x4+1.0x+5-1+0.5x-1+1.5x)x0.3x1050n =25332.8n6:f6=2x4x0.3x1050n=2520n11:f11=(1.3+5.98+2.51-1+x1+0.5+1.5+3.01-1+6.15-1+0.8+5.98+3.01+1.50+2.51)x0.3x1050n =10990n12:f12=(1+10.75+0.5x2+1.00+1.75+0.74+7.50+10.38.50+10.31+2x)x0.3x1050n=16446.2n13:f13=(5.2+1.8+0.9x)x0.3x1050n=3095.6n10:f10=(1.47+5.82+0.50+1.66+4.75+5.03+1.48+0.50+0.50+0.92+12.84+1.5x)x0.3x1050n=12656.7n14:f14=dtb=x6.00x0.3x1050n=5937.6n5.1.2.弯曲力计算共有6处弯曲（外加切舌处弯曲）该6个部位的弯曲都属于自由弯曲，弯曲力用下式计算： f=（0.6kbt2b）/（r+t）式中安全系数：k=1.3，圆角半径r=0.3mm，t=0.3mm，屈服极限b=1050mpa，式中板料宽度b不同，可以计算如下：弯曲4：f4=0.6x1.3x2x12.57x0.3x0.3x1050/（0.3+0.3） =3088.4n弯曲7：f7=0.6x1.3x2x8.50x0.3x0.3x1050/（0.3+0.3） =2088.5n弯曲8（有两条弯曲线）： f8=0.6x1.3x6.00x0.3x0.3x1050/（0.3+0.3） =245.7x3n =737.1n弯曲9（有两条弯曲线）： f9=0.6x1.3x6.00x0.3x0.3x1050/（0.3+0.3） =245.7x3n =737.1n弯曲11： f11=0.6x1.3x（1.65x2+3.10x2）x0.3x0.3x1050/（0.3+0.3） =245.7x4.75n =1167.1n切舌弯曲部分13：f13=0.6x1.3x1.80x0.3x0.3x1050/（0.3+0.3） =245.7x0.9n =221.1n 5.2.卸料力及推件力的计算一般情况下，冲裁件从板料上切下以后，径向因弹性变形而扩张，板料上孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性穹弯。这两种弹性恢复的结果，会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将零件或废料卸下来所需的力称卸料力。从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称推件力。影响这些力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。大间隙冲裁时，因板料所受拉伸变形大，故冲裁后的弹性恢复使落料件比凹模孔小，而冲下的孔比凸模大，故使卸料力与推件力都有所降低。弯曲部分：顶件力（属于卸料力）和压料力（属于卸料力）值可近似取弯曲力的30%80%，而它们都属于卸料力则取弯曲力的一倍，即等于弯曲力。则f卸（弯曲）=f4+f7+f8+f9+f11+f13（弯曲部分力）=8039.3n5.2.1.冲裁部分冲孔的部分有：1，2，5，6，13，14 属于卸料力。f卸1=k卸f1=k3f1=0.05x2968.8n=148.44nf卸2=k3f2=0.05x11743.6n=587.18nf卸5= k3 f5=0.05x25332.8n=1266.64nf卸6= k3 f6=0.05x2520n=126nf卸13= k3 f13=0.05x3095.6n=154.78nf卸14= k3 f14=0.05x5937.6n=296.88nf卸总= f卸（弯曲）+ f卸1+f卸2+ f卸5+ f卸6 +f卸13 +f卸14=10619.22n5.2.2.落料部分属于落料部分的有：3，10，11，12，属于推件力。其中n=2.0/0.3=6f推3=nk1f3=6x0.063x8946n=3381.6nf推10=nk1f10=6x0.063x12656.7n=4784.2nf推11=nk1f11=6x0.063x10990n=4154.2nf推12=nk1f12=6x0.063x16446.2n=6216.7n总推件力：f推总= f推3 +f推10 +f推11 +f推12=24753.4n总压力： f=f1+ f2 +f3 +f4+f5+ f6 +f7+f8+ f9+f10+ f11+ f12 +f13+ f14 +f卸 +f推总=136009.94n=136009n5.3.冲压设备的选择：.设备类型的选择 设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求来进行。1）.根据冲压件的大小进行选择，该工件属于小型件，有一定的精度和刚度，工序有分离及成形，适合于选用开式机械压力机。2）.根据冲压件的生产批量选择，该工件属于中批量生产，选用开式机械压力机也适合。3）.考虑精度与刚度 在选用设备类型时，还应充分注意到设备的精度与刚度。压力机的刚度是由床身刚度、传动刚度和导向刚度三部分组成，如果刚度较差，负载终了和卸载时模具间隙会发生很大变化，影响冲压件的精度和模具寿命。设备的精度也有类似的问题。尤其是在进行校正弯曲、较形及整修这类工艺时更应选择刚度与精度较高的压力机。在这种情况下，板料的规格（如料厚波动）应该控制更严，否则，因设备过大的刚度和过高的精度反而容易造成模具或设备的超负荷损坏。4）.考虑生产现场的实际可能 5）.考虑技术上的先进性 2设备规格的选择设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变形力等进行。从模具往设备上安装并能开始工作的顺序来考虑，其设备规格的主要参数有以下几个。1）.行程 压力机行程的大小，应该保证坯料的方便放进与零件的方便取出。2）.装配模具的相关尺寸 压力机的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸（一般是模具底板），还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台的受力不利；工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利安放模具顶出料装置；大吨位压力机滑块上应加工出燕尾槽（与压力机工作台板一样），用于固定模具，而一般开式压力机滑块上有模柄孔尺寸（直径x高度），为两件哈夫式夹紧模柄用。3）.闭合高度 冲床的闭合高度是指滑块处于下死点时，滑块下平面至工作台上平面间的开挡空间尺寸。这个高度即为冲压操作（主要是装卸模具）的空间高度尺寸。显然，冲床的闭合高度要与模具的闭合高度相适应。冲床的最大闭合高度要大于模具的闭合高度，最小闭合高度又要小于模具的闭合高度。4）设备吨位 设备吨位大小的选择，首先要以冲压加工工艺所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且，还要有一定的力量储备，以防万一。例如，某道冲压工序的工艺变形力为fmax，那么，选择的设备吨位一般为1.3fmax。从提高设备的工作刚度、冲压件的精度及延长设备的寿命之观点出发，要求设备容量有较大剩余。上述设备吨位的选择原则，对于冲裁、弯曲等工序的实现已经不存在什么问题了。所选用的支座工件没有拉深因此不用再考虑压力机的许用力行程曲线。初选压力机：选160kn开式压力机，压力机的技术参数查中国模具设计大典如下：公称压力：160kn发生公称压力时滑块距下死点距离：5mm滑块行程：70mm行程次数：115次min-1最大封闭高度（固定台式）：220mm活动台位置最低：300mm活动台位置最高：160mm封闭高度调节量：60mm滑块中心到床身距离：160mm工作台尺寸：左右：450mm，前后：300mm工作台孔尺寸：左右：220mm，前后：110mm，直径：160mm立柱间距离：220mm活动台压力机滑块中心到床身紧固工作台平面距离：150mm5.4.压力中心的计算冲裁时的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏裁，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。5.4.1.各工序压力中心的计算由于工件的冲裁和弯曲工序比较多，每道工序的外形复杂，但它们大都是对称的，可以考虑用解析法进行计算。先分别计算出每一道的压力中心，然后计算出总的压力中心。各工序的压力中心的计算如图5.4.1所示。图 5.4.1 各工序压力计算中心工序1：显然它的压力中心在圆心；工序2：由于是对称件，它的压力中心在几何中心点；工序3：以左上角点作为原点，向右和向下分别作为x，y轴的正方向。根据力学定理，诸分力对某轴力矩之和等于其合力对同轴之距，则有：x轴正向所在线段为l1，然后逆时针旋转依次为l2，l3，l4，l5，l6因此有：l1=2.00mm, l2= 1.00mm,l3=0.50mm, l4=11.50mm, l5=1.50mm, l6=12.50mmx1=0.00mm, x2=0.50mm, x3=1.00mm, x4=6.75mm, x5=12.50mm, x6