回油管夹片的冲压工艺与模具设计(编辑修改稿)

回油管夹片的冲压工艺与模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

长率 δs (％ )： 32 综上所述，该零件的形状、尺寸、精度、材料均符合冲裁工艺性要求，故可以采用冲压方法加工。 9 3 工艺设计和计算 成形工序性质与数量的确定 （ 1） 成形工序性质的确定： 该零件的主要成形方法是 冲裁和弯曲。 成形方法可以分为二种：一种，先落料，冲孔，再弯曲，另一种是先落料，弯曲，再冲孔，这两种方法中第一种生产简单，效率高，因为弯曲之后再冲孔，定位不是很方便，而且生产效率低。 所以，比较起来，采用第一种方法较为合理。 （ 2） 根据查相关表格：孔离弯曲部位较远，冲孔之后再弯曲，不会影响孔的精度和位置度。 冲压工艺方案的分析与确定 根据以上基本工序，可拟定出以下三种冲压工艺方案： 方案一：落料、冲孔、弯曲单工序模 方案二：落料冲孔复合模、冲孔単工序完成 方案三：采用多工位级进模 分析比 较上述三种工艺方案，可以看出：方案一模具简单，数量多，冲压效率低。 方案二相对于方案一模具较复杂，数量减少，冲压效率提高。 方案三相对于前两种方案模具最复杂，制造周期长，数量最少，冲压效率最高，但是由于弯曲工序的尺寸较大，设计模具和加工模具都比较困难。 表 31 冲压工艺方案比较表 项目 方案一 方案二 方案三 模具结构 简单 一般 结构较复杂 模具数量 3 套 2 套 1 套 生产效率 较低 较高 高 通过上述方案性能的比较， 考虑到产品是大批量生产，采用方案二是最合理的。 冲压工艺参数的计算 工序尺寸的计算 10 弯曲部分的尺寸计算分析如图 31，弯曲部分的倒角分别为 3mm 和 8mm。 图 31 展开示意图 展开料长度： 由表可知中性层的位以系数为。 如图 31 中，中间的双点划线为中性层，中性层的长度即为工件的展开长度。 利用 cad 中测量工件，测得中性层的长度并取整为 51， 毛坯图如 32 所示： 图 32 毛坯展开图 排样设计 在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件 质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。 11 冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺 废料。 提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。 排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定 位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。 搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能 “啃刃 ”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。 搭边值的大小与下列因素有关： ① 材料的力学性能。 硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。 ② 工件的形状与尺寸。 尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。 ③ 材料厚度。 薄材料的搭边值应取的大一些。 ④ 送料方式及挡料方式。 用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。 常用的排样方法有三种： ① 有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。 ② 少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。 ③ 无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接 获得工件。 少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。 并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。 上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。 总上所述排样如图 33 所示。 12 表 31 工件的搭边值 因为该制件料厚 t 为 ，采用弹性卸料版，所以，查表 可知， a1 =， a=。 条料的送料步距按下式： 1adh  (31) 式中： h ——送料步距（ mm ）。 1a ——最小搭边值（ mm ）。 则步距： h =12+= 条料宽度按下式：  02   CaDb ﹙ 32﹚ 其中 D 为冲裁件宽度方向的最大尺寸； C 为导料板与最宽条料之间的间隙查表取 。 材料厚度 t 圆形或圆角 r＞ 2t 矩形件边长 L＜ 50 mm 工件间 a1 侧面 a 工件间 a1 侧面 a   0 0 0 . 50 . 55 1 2 2 0 . 5 5 5 . 5b m m       13 表 32 导料板与最宽条料之间的  02   CaDb 间隙表 条料 厚度 t 无侧压装置 条料宽度 B 100 以下 100～ 200 ～ ～ 1 2～ 3 3～ 4 1 4～ 5 1 ` 图 33 排样图 工件面积： F=621mm2。 一个步距内的材料利用率 η为： η=nF/Bs100%=612/（ ） ≈％ 14 各工序冲压力 的计算与冲压设备的选择 落料力 材料的抗剪强度  =360Mpa =tF KL落 ﹙ 33﹚ 1 .3 1 2 6 0 .3 5 3 6 02 0 .6 4 KN    其中 F——冲裁力 L——冲裁周边长度， cad 测量 126mm。 t——材料厚度 ——材料抗剪强度 K——系数 冲孔力 =tF KL孔 ﹙ 34﹚ 1 .3 3 7 .7 0 .3 5 3 6 06 .2 KN    冲裁时的推件力和卸料力及压力机的选择 表 33 卸料力、推件力 及顶件力系数 冲裁材料 K卸 K推 K顶 纯铜、黄铜 ～ ～ 铝、铝合金 ～ ～ 钢 材料厚度mm ～ ～ ～ ～ 0055 ～ ～ 15 ～ ～ ～ 查表 推 ， 卸 ， 4h mm ，则 n 取 12 个 故 F n K F 孔推 推 （ 35） 0 .0 6 5 1 2 6 .2 4 .8 4 KN    卸 = 则最大冲压力： 2 0 .6 6 .2 1 .1 3 4 .4 83 2 .4 1F F F F FKN    总 落 冲 卸 推＋＝ ﹙ 36﹚ 查表选取国产 100KN 开式压力机 J2310 其最大闭合高度为 180mm 连杆调节高度为 35mm 模柄孔尺寸为直径 30mm ，深度为 55mm 工作台尺寸左右为 240mm 、前后 370mm ，垫板厚度 35mm 弯曲单工序模 弯曲力 弯曲力的计算 弯曲变形分三步，第一步是 U 形弯曲，第二步是成圆弯曲 ，第三步是两突耳的弯曲。 前两步的弯曲的弯曲力均可用下面公式计算： 弯曲件弯曲力： 2 自 ＝ 式中： 自F —— 自由弯曲力（ N ） b ——弯曲件宽度（ mm ） t ——弯曲件材料厚度（ mm ） 16 R ——弯曲内半径（ mm ） b ——材料抗拉强度（ Mpa ） K ——安全系数，一般取 K 代入公式得： 2 2b1 kb t 12 5 45 0 20 t 5     ＝ 突耳弯曲的弯曲力，同样可以用上式进行计算，式中弯曲宽度 b=12mm，弯曲半径 R=3mm，则一个突耳的弯曲力为： 2 2b2 kb t 12 5 45 0 15 t 3     ＝ 虽然三步弯曲力是先后发生的，但由于冲压过程中主要是能量消耗，所以计算总压力时，仍然按三步弯曲力之和计算，则总的弯曲力为：  122 2 (2 0 6 . 2 1 5 8 . 4 ) 7 2 9 . 2F F F N     自由弯曲时压力机的吨位应为： FF 总压 机 = 可以看出需要的弯曲力较小，选择压力机时要根据模具的闭合高度就行选择。 先初步选择为压力机 J2310. 冲模刃口尺寸及公差的计算 因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类： （ 1）按凸模与凹模图样分别加工法 ：它主要用于圆形或简单规则形状的工作 ,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。 （ 2）按凸模与凹模配作法加工：常用于冲制复杂形状的冲模。 这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核 m inm a x ZZTA   的条件，并且还可以 放大基准件的制造公差，使制造容易。 17 表 34 初始双面间隙 maxZ 、 minZ 材料厚度t /mm 0 35 09M Q235 Q345 50 65Mn maxZ minZ maxZ minZ maxZ minZ maxZ minZ 小于 极小间隙 由表 确定初始双面间隙 maxZ 、 minZ 的值：该工件由于料很薄，选用极小间隙。 对外轮廓的落料和冲孔，采用配合加工方法 刃口计算采用凸模与凹模配作法。 （ 1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸 第一类尺寸 A Aj=(Amaxx△ ) △410 （ 2） 凸模或凹模磨损后会减小的尺寸 第一类尺寸 B 18 Bj=(Bmin+x△ )041△ （ 3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸 第一类尺寸 C Cj=(Cmin+ △21 ) △81 其中， x 为磨损系数。 查表得： 工件精度 IT10 级以上 x=1 工件精度 IT1IT13 x= 工件精度 IT14 x= 因为本工件尺寸均为基本尺寸，故按 IT14 级精度， x=。 在所有的尺寸中， 属于 A 类尺寸的有：  ，  属于 B 类尺寸的有：  属于 C 类 尺寸的有： 39  注： ① 凸模或凹模磨损后将会增大的尺寸 ——第一类尺寸 A。 ② 凸模或凹模磨损后将会减小的尺寸 ——第二类尺寸 B。 ③ 凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸 ——第三类尺寸 C。 其中， x 为磨损系数，公差等级按 IT14，选择 x 为。 具体计算如表。 表 35 工作零件刃口尺寸计算 尺寸类型 公称尺寸 公式 计算后尺寸 备注 落料   )4。