支撑板冷冲压工艺及级进模设计

摘 要 冲压工艺分 析主要考虑产品的冲压成形工艺，最主要的是包括经济和技术两方面内容。在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益；在技术方面，根据产品图纸，主要分析零件的结构特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。因此工艺分析，主要是讨论在不影响零件使用的前提下，能否使零件以最简单最经济的方法冲压出来。 由于产品没有特殊要求，故模具结构采用冲孔、落料的工序设计，并采用正装方式设计模具结构，即凹模装在下模部分。由于料不厚，冲压速度较快，卸料采 用刚性卸料结构。废料和产品均采用在凹模（下模）向下推出。因本冲裁件生产批量大故采用条料。 。 在冲压零件中，材料费用占 60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是决定产品成本的重要因素，必须认真计算，确保排样相对合理，以达到较好的材料利用率。 冲压是高效的生产方式，采用复合模，尤其是多工位的级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高， 关键词： 冲压工艺 ； 排样； 模具结构； 级进 模 II Abstract Stamping process analysis mainly consider product stamping forming process, the main is including two aspects of economic and technical content. On the economic front, mainly according to the stamping parts of the production batch, analyzing the product cost, clarify the stamping production can achieve economic benefit； In terms of technology, according to the product drawings, analysis the main parts of structure, size, accuracy requirements and materials performance factors such as whether accord with the requirement of stamping process. Process analysis, therefore, is mainly discussed in does not affect the parts use premise, can make the easiest and most economical way to stamping out. Because the product has no special requirements, so the mold structure with punching and blanking process design, and USES the way of dress design of mould structure, namely the female die is installed in the mould parts. Because the material is not thick, stamping speed faster, discharging discharging using rigid structures. Waste materials and products are used in the die (mould) down. Production batch die blanking pieces for this article using the material. In stamping parts, material costs accounted for more than 60%, the purpose of the layout is reasonable use of raw materials, so the utilization rate of materials is an important factor to decide the product cost, must be calculated carefully, to ensure that the line sheet for reasonable, in order to achieve a better material utilization. Stamping is efficient production mode, adopting the composite die, especially the multi-station progressive die, stamping can be completed in a pressure on the multichannel working procedure, to achieve the pick-up uncoiling, leveling, cutting to the forming and finishing automatic production. High production efficiency, good working conditions production cost is low, general can produce hundreds of pieces per minute. Key words: Stamping process；Layout ；The mould structure ； Progressive die V 目 录 摘 要 . I Abstract . II 目 录 . V 1 绪论 . 1 1.1 本课题的研究内容和意义 . 1 1.2 国内外的发展概况 . 2 1.3 本课题应达到的要求 . 5 2 冲压工艺设计 . 6 2.1 冲压件简介 . 6 2.2 冲压的工艺性分析 . 6 2.3 冲压工序 . 7 2.4 冲裁间隙 . 8 2.5 冲压工艺方案的确定 . 8 3 支撑板连续模设计 . 9 3.1 模具结构 . 9 3.2 确定其搭边值 . 9 3.3 确定排样图 . 10 3.4 材料利用率计算 . 11 3.5 凸、凹模刃口尺寸的确定 . 11 3.5.1 落料部份凸、凹模刃 口尺寸的确定 . 11 3.5.2 冲两圆孔及异性孔的凸、凹模刃口尺寸的计算 . 13 3.6 冲压力计算 . 14 3.6.1 落料部分冲压 力 . 15 3.6.2 冲 2 个圆孔部分冲压力 . 15 3.6.3 冲两个异形孔部分冲压力 . 16 3.6.4 总冲压力 . 16 3.7 压力机选用 . 16 3.8 压力中心计算 . 17 3.9 模具主要零部件的结构设计 . 18 3.9.1 凹模结构及设计 . 18 3.9.2 冲两小圆形孔及异形孔的凸模设计 . 19 3.9.3 落料凸模设计 . 21 3.9.4 卸料板设计 . 22 3.9.5 凸模固定板设计 . 23 3.9.6 凸模垫板设计 . 24 3.10 标准件确定 . 25 3.10.1 模架确定 . 25 VI 3.10.2 上模螺钉确定 . 26 3.10.3 上模销确定 . 26 3.10.4 下模螺钉确定 . 26 3.10.5 下模销确定 . 26 3.10.6 卸料螺钉确定 . 26 3.10.7 模柄确定 . 26 3.10.8 模柄上止转销的确定 . 27 3.11 模具闭合高度、校验压力机 . 27 4 结论与展望 . 28 4.1 结论 . 28 4.2 不足之处及未来展望 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 支撑板冷冲压工艺及级进模设计 1 1 绪论 1.1 本课题的研究内容 和 意义 模具 ， 是工业生产的基础工艺装备 ， 在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中 ， 60 80的零部件都依靠模具成形 ,模具质量的高低决定着产品的质量高低 ，所以 ， 模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器” ,用模具生产的最终产品的价值 ,往往是模具本身价值的几十倍乃至上百倍。 采用模具生产零部 件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点，用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代经济的基础工业。现代工业品的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平，因此模具工业对国民经济和社会发展将起越来越大的作用。 我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命的模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已经能生产部分新型轿 车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯片模具，发展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等多种家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产电视的塑壳模具、大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生产相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，目前，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等模具，也都达到了较高的水平，并 可以替代进口模具。 具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具的精度将更加精密；二是模具日趋大型化；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐增大；五是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；六是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；七是快速经济模具的前景十分广阔，八是压铸模的比重将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术水平将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市 场未来的趋势。 冲压件的生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其它必要的辅助工序加工出图纸所要求的零件，进行冲压模具设计与制造就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产顺利进行的各方面因素，合理安排零件的生产工序，优化确定各工艺参数的大小和变化范围，合理设计模具结构，正确选择模具加工方法，选用机床设备等，使零件的整个生产达到优质、高产、低耗、安全的目的。 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序 和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 无锡太湖学院 学士学位论文 2 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合 -级进三种组合方式。 冷冲压模具是一种应用于模具行业冷冲压模具及其配件所需 高性能结构陶瓷材料的制备方法，高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化锆、氧化钇粉中加铝、镨元素构成，制备工艺是将氧化锆溶液、氧化钇溶液、氧化镨溶液、氧化铝溶液按一定比例混合配成母液，滴入碳酸氢铵，采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料，反应生成的沉淀经滤水、干燥，煅烧得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉，再经过成型、烧结、精加工，便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本发明的优点是本发明制成的冷冲压模具及其配件使用寿命长，在冲压过程中未出现模具及其配件与冲压件产生粘结现象，冲压件表面光滑、无毛刺，完全可以 替代传统高速钢、钨钢材料。 模具材料对模具寿命的影响是模具材料性质、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等的综合反映。其中，材料性质和热处理质量影响最为明显。模具材料性质对模具寿命的影响是很大的。如将同一种工件，使用不同的模具材料做弯曲试验，试验结果：用 9Mn2V材料，其寿命为 5 万次；用 Crl2MoV 渗氮，其寿命可达 40 万次。因此，在选用材料时，应根据制件的批量大小，合理选用模具材料。模具工作零件的硬度对模具寿命的影响也很大。但并不是硬度愈高、模具寿命愈长。这是因为硬度与强度、韧性及耐磨性等有密切的关系。有的 冲模要求硬度高，寿命长。如采用 T10 钢制造冲模，硬度为 54 58HRC，只冲几千次，制件毛刺就很大。如果将硬度提高到 60 64HRC，则刃磨寿命可达 2 3 万次。但如果继续提高硬度，则会出现早期断裂。有的冲模硬度不宜过高，如采用 Crl2MoV 制造凹模硬度为 58 62HRC 时，一般寿命为 2 3 万件，失效形式是崩刃和开裂以及如果将硬度降到 54 58HRC，寿命提高到 5 6 万件，但硬度降低到 50 53HRC 会出现凹模刃口易磨钝现象。由此可见，模具硬度必须根据材料性质和失效形式而定。应使硬度、强度、韧性及耐磨性、耐疲 劳强度等达到特定冲压工序所需要的最佳配合。 冲模制造的精度与使用寿命关系很大，特别是模具表面粗糙度对模具影响很大。如用Crl2MoV 钢制造落料模，如果表面粗糙度值 Ra1.6um 时，其寿命为 3 万件左右。如经精抛光，表面粗糙度值 Ra0.4um，寿命可提高到 4 5 万件。因此，对模具工作零件表面，一般都要经过磨削、研磨、抛光等精加工和精细加工。 在实际生产中，对于薄板冲模使用，很少出现非正常磨损的情况。但对于厚板冲模时则发现易出现非正常磨损，我们总是针对出现的问题进行研究总结。因为一副冷冲模，从设计、加工制造、装配 、调试到安装、使用，都耗费了众多工时，同时冲模的凸、凹模使用的材料，大都是优质合金钢。因此，冲模的成本都是比较高的。所以在生产中了解影响冲模寿命的因素及采取相应的对策来指导生产，具有重大的现实意义。 1.2 国内外的发展概况 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对冷冲模具的需求量不断增长。近年来，冷冲模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，冷冲模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧， 人们已经越来越认识到产品支撑板冷冲压工艺及级进模设计 3 质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而冷冲模具制造是整个链条中最基础的要素之一，冷冲模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 近年许多冷冲模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、 Pro/Engineer、I-DEAS、 Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、 C-Flow、 DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 虽然中国冷冲模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在冷冲模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命冷冲模具依赖进口。 随着科学技术的不断进步 ， 现代工业产品的生产日益复杂与多样化 ， 产品性能和质量也在不断提高 ， 因而对冷冲压技术提出了更高的要求 。 为了使冷冲压技术能适应各工业部门的需要 ， 冷冲压技术自身也在不断革新和发展 。 冷冲压技术的发展思路就是尽可能地完善和扩充冷冲压工艺的优点 ， 克服其缺点 。 在冷冲压技术的发展过程中 ， 应注意以下几方面： (1)冷冲压技术的发展过程中应正确地确定工艺参数及冷冲模具工作部分 的形状与尺寸 ， 提高冲压件的质量、缩短新产品试制周期 ， 应在加强冲压成形理论研究的基础上 ， 使冲压成形理论达到能对生产实际起指导作用 ， 逐步建立起一套密切结合生产实际的先进的工艺分析计算方法 。 国外已开始采用弹塑性有限元法对汽车覆盖零件的成形过程进行应力应变分析和计算机模拟 ， 以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和可能出现的问题。 (2)加快产品更新换代 ， 克服模具设计周期长的缺点 。 应大力开展模具计算机辅助设计和制造 (CAD/CAM)技术的研究 。 在我国 ， 目前要特别注意加强多工位级进模 CAD/CAM 技术的研究。 (3)满足 大量生产需要以及减轻劳动强度 。 应加强冷冲压生产的机械化和自动化研究 ,使一般中、小件能在高速压力机上采用多工位级进模生产 ， 达到生产高度自动化 ,进一步提高冲压的生产率。 (4)扩大冷冲压生产的运用范围 。 使冷冲压既适合大量生产 ， 也适合小批量生产 ； 既能生产一般精度的产品 ， 也能生产精密零件 。 应注意开发如精密冲裁 (特别是厚料精冲 )、高能成形、软模成形、施压和超塑性加工等新成形工艺 ， 还要推广简易模 (软模和低熔点合金模 )、通用组合模、数控冲床等设备的运用。 此外 ， 对冲压板料性能的改进 ， 模具新材料、模具新加工方法的开发也应进 一步加强。 当今世界正进行着新一轮的产业调整 。 一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。日本的模具产能约占全球的 40%，居世界第一位，每年向国无锡太湖学院 学士学位论文 4 外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈，因此日本模具业也在努力降低生产成本。模具行业是人力成本较高的行业，日本的人力成本是中国及东南亚地区的十几倍，而人力成本中有 70%以上是非核心技术人员。因此，现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力成本低的地区生产，只在 本国生产技术含量较高的产品。其次是日本使用模具的主要企业有加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。随着模具工业全球化布局的发展，模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国主要世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本，预计未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。 国外模具设计愚想十分明确，力求设计的模县尽可能以低造债，短周期，高质量去适应自动化生产并符台生产批量等各种因素的要求，从而降低产品成本和价格，以获得最大的利润即使是一个紧固螺钉也要精打细算，例如在美国 BorgWorner 公司的试验中心有一副模板面积为 600 900mm 的大摸具，其模板周围 仅 M12 的螺钉八只，而国内一般就要选用M16 或 M18 的螺钉。 国外多工位级进模大多采用镶拼结构，凸模用标准型式进行镶嵌，凹模拼块用环氧树脂粘结周定，普遍使用气动迭料器，通过锁紧进给机构，利用压缩空气推动 活塞往复进行送料。 国外塑料模向一模多腔方向发展，型腔数量可多达 1000 个，尺寸精度 5 微米 并普遍采用热流道塑料模，这种模具的成本虽然比冷流遘模具高 20 ， 但工件成本却降低 3050。法国已成功地把热流道技术应用在注塑成型 46 公斤重塑件的注塑模上。 CAD CAM 是模具生产走向全面自动化的根本措施，但还没有普遍推广使用。国外工业发达国家摸具采用 CAD CAM 约占 20 30，只用 CAD 系统 ， 可缩短设计时间 4070 ，画图质量提高，可避免图纸错误 ， 国内 CAD CAM 总的情况是处于起步和研究阶段， 1984 年 华中理工大学与国营 733 厂共同开发了国内第 一 个精冲模具 CAD CAM 系统，北京机电研究院开发了冲裁模 CAD CAM 系统。 1987 年华中理工大学与北京模具厂，星火模具厂等共同开发了我国第一个注堡摸 CAD 系统。 CAD CAM 还没有普遍推广使用的主要原因是：设备投资大；技术不够成熟；培训工作跟不上，基础工作和标准化工作不够。 我国模具技术水平大约比国外工业发迭国家落后 20 年，要缩小这个差距，必额认真、踏实地去做一些事情： 1.首先要充分认识到加速发展模具工业的重要意义， 在现有体制上，要对模具工实行一定的优惠政策 。 2.开发精密 ，复杂，大型， 长寿命模具，实现模具国产化。 3.发展模具成套加工精密设备和三座标检测设备。 4.发展 CAD CAM 自动加工系统。 5.加速模具标准化，专业化、商品化生产 。 支撑板冷冲压工艺及级进模设计 5 1.3 本课题 应 达到的要求 冷冲压是一种先进的材料（金属非金属）加工方法，它是建立在材料塑性变形基础上，利用模具和冲压设备对板料进行加工，以获得要求的零件形状、尺寸及精度。冲模主要用于金属及非金属板材的压力加工，其加工方式可分为分离与成形两大类。 1.分离工序 包括剪切，切断、切槽、切口、切边、落料、冲孔等几大类，其划分 依据主要是被加工材料的形态及受力状态。分离工序所加工的板材可以是平面的也可以是立体的，当然也可以加工型材、棒材等。其所用的冲模可通称为冲裁模。其中有代表性的为落料模、孔模、切边模以及包含复合工序的复合模和连续模。落料模通常用来在平板上封闭冲裁出所需零件。冲孔模通常用来在零件上封闭冲夫多余的材料，得到所需要的孔。切边按通常用来在毛坯或零件上冲去多余的边料。其余分离工序各包括有不同个数的冲裁面，均不封闭。 2.成形工序 广义成形工序指利用永久变形特固态坯料制成所需形状和尺寸的制件加工。广义成形除包括狭义成形所合 的内容以外还包括其他压力加工 ， 如锻造、轧制、锻压、挤压等。这些压力加工所用模具不在本课程讲授范围之内。狭义成形是指保持作为板坯的板料状态而改变其外观的加工。狭义成形通常包括拉探、胀形、翻边、扩口、缩口等工序弯曲也可以划为成形的一种。冲模除按加工方式划分外，还可按加工工序的组合程度划分 单二序模、复合模、级进模以及多工位机床用的传递模。此外，还有一些划分方法，如经济模，自动模，汽车制造业的大、中、小冲模等，不一一列举。 冲裁是利用模具使板科产生分离的冲压工序，包括落料与冲孔。它可以制成零件，也可为弯曲、拉延 、成形等工序准备毛坯。从板科上冲下所需形状的零件 （ 或毛坯 ） 叫落科。在工件上冲出所需形状的孔 （ 冲去的为废料 ） 叫冲孔。 冲裁时不仅要求次冲出符合图纸形状叫零件，还应有一定质量要求，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、无裂纹和撕裂、夹层等缺陷、毛刺小零件，表面应尽可能平坦，即穹弓小，尺寸精度度保证不超出图纸规定的公差范围。 影响冲裁件质量的因素很多，从生产实际知道，凸、凹模间隙大小及力的均匀性、模具刃口状态、模具结构与制造精度、材料品质等，对冲裁件都有影呐。但我们必须从其中找出对冲裁 质量起着决定性作用的因素。间隙就是一个。 级进模又称连续模，它将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在一个模具的不同工位上，在冲压过程中坯料依次通过多工位被连续冲压成形，至最后工位成为制件。 综合应用各种所学的专业知识， 在规定的时间内 对产品进行冷冲压工艺分析，制订完整的冲压工艺方案，并完成其中的模具设计、数据计算和图纸。 无锡太湖学院 学士学位论文 6 2 冲压工艺设计 2.1 冲压件简介 形状和尺寸如下 图所示。材料为 08F，板材厚度为 2mm。 图 2.1 产品图 图中尺寸未注公差取国标 GB/T1800-79冲压件未注尺寸偏差极 限 2标准中的 m 级。材料为带料，规格可定制。 依据 GB/T 1800 79，分析图中未注公差尺寸可得两类： 第一类为包容表面尺寸，分别有： 2.6， 2.8， 10.2 第二类为被表面包容尺寸，有： 24.8， 18， 30。 第三类为暴露表面及中心距尺寸，有： 15， 4， 10， 6， 8。 第一类包容表面尺寸，查参考文献 1， P3，表 1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差，得各相关尺寸的公差，带公差后的尺寸分别为： +0.302.6 ， +0.302.8 ， +0.4300.21 第二类被包容表面尺寸， 查参考文献 1， P6， 表 1 未注公差冲裁圆半径线性尺寸的极限偏差， 得各相关尺寸 的公差，带公差后的尺寸 为： 00.52-24.8， 00.43-18， 00.52-03。 第三类为暴露表面及孔中心距尺寸， 查参考文献 1，表 1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差，得各相关尺寸的公差，带公差后的尺寸分别为： 15 0.215 ， 4 0.15 ， 10 0.215 ， 6 0.15 ， 8 0.215 ， 将至整合后其相关尺寸公差为 0.302.6 ， 0.302.8， +0.4300.21， 00.5224.8， 00.4318， 00.5230，15 0.215 ， 4 0.15 ， 10 0.215 ， 6 0.15 ， 8 0.215 。 2.2 冲压的工艺性分析 冲压工艺分 析主要考虑产品的冲压成形工艺，最主要的是包括技术和经济两方面内容。在技术方面，根 据产品图纸，主要分析零件的结构特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析，主要是讨论在不影响零件使用的前提下，能否使零件以最简单最经济的方法冲压出来。 影响冲压件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要因素： 支撑板冷冲压工艺及级进模设计 7 1 冲裁件结构特点，内、外形复杂程度； 2冲 裁件外形和内孔圆角半径的大小； 3 冲孔时孔的大小； 4 冲裁时孔与孔之间、孔与边缘之间距离； 5 冲压材料，是否是常见材料。 6 生产批量的大小 7 冲裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求等。 本冲压件工艺分析 如下： 1结构 分析 形状不是太复杂，主要是圆孔形、梯形外表面，凸台行。 2冲 裁件外形和内孔圆角半径。 本冲裁件有内形圆角半径尺寸，无外形圆角半径尺寸。其中 90的最小圆角半径为： R0.5；无 90的内形圆角 查参考文献 2， P1-44，表 3-18 冲裁件圆角 r 的最小值，又零件材料为低碳钢，所以 90时，冲裁件圆角 r 最小值为 0.35t=0.71.5t,故也无悬臂。 4 冲孔时孔不宜过小 本冲裁件冲孔直径为 2.6，查参考文献 3， P1-45，表 3-20 用自由凸模冲孔的最小尺寸，得： d t=2mm，因此符合要求。 5 冲裁时孔与孔之间、孔与边缘之间距离 查参考文献 2， P1-45，表 3-22 孔与孔之间、孔与边缘之间距离的许可值，得： C1.2t=2.4mm2.5。从产品图中可知孔与边缘之间最 小距离为 2.5mm，而孔与孔之间的距离较大，应该符合要求。 6 冲压材料，为 08F 钢，是常见的冲裁材料。 力学性能：抗拉强度 b (MPa)： 295（查参考文献 4P411 页，表 7-1） 抗剪强度 (MPa)： 360 伸长率 10 ( )： 35 屈服点 s (MPa)： 175 由于零件是一个平面形状，内部有 2 个小圆孔，外部是一个梯形。关键是冲孔和落料能否同时进行？ 7 生产批量。本冲裁件产量为 300 万件 /年，因此属于大批量生产，可选用连续模和高效冲压设备，以提高生产效率，降低生产成本。 8 冲裁件 的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求。 本零件尺寸没有较高的要求，所有尺寸均为未注公差尺寸。未注公差尺寸公差均按IT14 级计算。表面粗糙度没有特殊要求。 2.3 冲压工序 冲压工序为：冲孔、落料。 无锡太湖学院 学士学位论文 8 2.4冲裁间隙 根据料厚 t=2 和材料 08F 钢，查参考文献 2， P35 页，得： 单面间隙 C 0.123 0.180mm。 因此双面间隙为： 0.246 0.360mm。 2.5 冲压工艺方案的确定 经过对冲压件的工艺分析后，结合产品进行必要的工艺计算，并在分析冲压工艺，工序顺序组合方式的基础上，提出各种可能的冲 压分析方案。 方案一：单工序模。根据本产品形状特点，分两个单工序模，即：外形落料模，冲小圆孔模。这些单工序模结构简单，制造方便，成本低，但生产速度慢，不适用于大批量生产且不能适应自动化生产，在各副后续模具间定位精度较低，各结构间定位精度也难以保证。 方案二：复合模。根据参考文献 3， P55 页，表 2-29 凸凹模最小壁厚，得到 t=2mm时，凸凹模的最小壁厚为 4.9mm。本产品中的最小壁厚为 2.4mm,，因 2.4mm4.9mm 不符合要求，故不能采用复合模。 方案三：连续模。优点是能实现冲压自动化生产，日产量非 常高。可节省劳动力成本，能保证产品精度和质量。但模具结构复杂，制造成本较高，模具调试难度大，制造周期长，通常材料利用率较低，因此生产批量必须大，否则产品成本很高。本产品适宜设计成连续模。 因此综合考虑工艺和模具设计的可行性，产品质量，生产周期，产品批量，节省成本等因素，采用方案三。 支撑板冷冲压工艺及级进模设计 9 3 支撑板 连续模设计 3.1 模具结构 由于产品没有特殊要求，故模具结构采用冲孔、落料的工序设计，并采用正装方式设计模具结构，即凹模装在下模部分。由于料不厚，冲压速度较快，卸料采用刚性卸料结构。废料和产品均采用在凹模（下模） 向下推出。因本冲裁件生产批量大故采用条料。模具结构参考如图 3.1 所示。 图 3.1 模具结构图 3.2 确定其搭边值 考虑到成型范围，应考虑以下因素： 1.材料的机械性能 软件、脆件搭边值取大一些，硬材料的搭边值可取小一些。本冲压件启连接作用。材料比较软，所以搭边值可适当取大些。 2.冲件的形状尺寸 本 冲压件的形状不是很复杂且其尺寸也不是很大，故其搭边值可以小一些。 3.材料的厚度 厚材料的搭边值要大一些。而本冲压件的料厚为 2mm，比较薄，所以搭边值可适当取小些。 无锡太湖学院 学士学位论文 10 4.送料及挡料方式 由于本冲压件 生产批量大且尺寸精度要求不高，所以 采用自动送料，有侧刃装置的送料及挡料方式。 5.卸料方式 由于本冲压件的料厚小，所以不适宜用刚性卸方式卸料，故采用 弹性卸料方式卸料。采用弹性卸料方式可减小搭边值。 6.材料为： 08F 钢，落料形状为梯形板 。 综上所述， 根据参考文献 2P48 页，表 2-13， 确定该冲裁件的搭边值为： 两工件间的搭边值： a=2mm 工件侧面搭边值： a1=2.2mm 3.3 确定排样图 在冲压零件中，材料费用占 60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是决定产品成本的重要因素 ，必须认真计算，确保排样相对合理，以达到较好的材料利用率。 排样方法可分为三种： 1有废料排样 2少废料排样 3无废料排样 少废料排样的材料利用率也可达 70% 90%。但采用少、无废料排样时也存在一些缺点，就是由于条料本身的公差以及条料导向与定们所产生的误差，使工作的质量和精度较低。另外，由于采用单边剪切，可影响断面质量和模具寿命。 根据本工件的形状和批量，对模 具 寿命有一定要求，固采用有废料排样方法。 排样时工件之间以及工件与带料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件 。还可以使条料有一定的刚度，便于送进。 本产品外形是倒梯形，因此排样主要由外形决定，为了提高材料利用率可考虑斜排，具体由下面计算决定。 送料步距 A 20mm。 条料宽度 B= 0)(2 caD 其中： D 30， a=2.2，（查参考文献 2， P49, 表 2.5.3） 所以，带料宽度 B 30+2 2.205.0=34.405.0 排样方案：第 1 工位冲 2 个 2.6 的孔并且将其另两个孔一起冲孔完成 ， 第 2 工位落料。排样工位图如图 3.2 所示。 支撑板冷冲压工艺及级进模设计 11 3.2 排样图 3.4 材料利用率计算 在冲压零件中，材料利用率是一个非常重要的因素，提高利用率是企业降低成本的途径之一。 由于本产品采用连续模生产，送料采用自动送料，因此可以假设原材料为带料，通常带料是定做的，因此尺寸为：宽 80mm，厚 2mm