冲压件工艺性分析

冲压件工艺性分析Prepared on 21 November 2021

一、止动件冲压件工艺性分析

1、零件材料：为Q235-A 钢，具有冲裁；

2、零件结构良好的冲压性能，适合：相对简单，有2个φ20mm 的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为14mm （φ20mm 的孔与边框之间的壁厚）

3、零件精度：全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。查表得各零件尺寸公差为：

外形尺寸：01130-、062.048-、074.060-、03.04-R 、074.060-R 内型尺寸：052

.0020+

孔中心距：60±

二、冲压工艺方案的确定

完成该零件的冲压加工所需要的冲压基本性质的工序只有落料、冲孔两道工序。从工序可能的集中与分散、工序间的组合可能来看，该零件的冲压可以有以下几种方案。

方案一：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案二：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。

方案一只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，工件最小壁厚14mm 大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度好，制造难度中等，并且冲压后成品件可通过卸料板卸下，清理方便，操作简单。方案二也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，但是模具结构复杂，制造加工，模具成本较高。

结论：采用方案一为佳

三、模具总体设计

（1）模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模。

（2）定位方式的选择

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。

（3）卸料、出件方式的选择

因为工件料厚为，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是倒装式复合模生产，所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。

（4）导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该倒装式模采用导柱导向方式。

四、排样方案确定及材料利用率

（1）排样方式的确定及其计算

设计倒装式复合模，首先要设计条料排样图，采用直排。

方案一：搭边值取2mm和3mm（P33表2-9），条料宽度为135mm

（采用无侧压导料装置，条料与导料板间隙为1mm ），步距为63 mm ，一个步距的材料利用率为73% 。冲件面积A ： A ＝

条料宽度B ：

B ＝130+2×2+1＝135mm 步距S ： S ＝60+3＝63mm

一个步距内的材料利用率η： η=

1s s ×100%=63*1355535.6186×100%=73%

每张钢板的材料利用率η： η=

总

s s 1*23×100%=135*15005535

.6186*23×100%=%

查板材标准，宜选950mm ×1500mm 的钢板，每张钢板可剪裁为7张条料（135mm ×1500mm ），每张条料可冲23个工件，故每张钢板的材料利用率为%。

方案二：搭边值取2mm 和3mm （P33表2-9），条料宽度为135mm （采用无侧压导料装置，条料与导料板间隙为1mm ），步距为138 mm ，一个步距的材料利用率为% 。冲件面积A ： A ＝

条料宽度B ：

B ＝60+2×2+1＝65mm 步距S ： S ＝130+3＝133mm

一个步距内的材料利用率η： η=

1s s ×100%=65*1335535.6186×100%=%

每张钢板的材料利用率η： η=

总

s s 1*23×100%=65*15005535

.6186*11×100%=%

查板材标准，宜选950mm ×1500mm 的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料（65mm ×1500mm ），每张条料可冲11个工件，故每张钢板的材料利用率为%。结论：采用方案一为佳

五、主要设计计算

1、冲压力的计算 1、落料力F 落：

F 落＝KLt τb ＝×355××300＝207675N 式中：F 落—落料力（N ）；

L —冲裁周边的长度（mm ）； T —材料厚度；

b —材料的抗剪强度（Mpa ），查表得退火Q235材料钢为

300Mpa ；

K —系数，一般取K=。

2、卸料力F卸：

F卸=K卸×F落＝×207675＝（KX查P27表）

式中：K卸—卸料力因数，其值由表查得K卸=

3、冲孔力：

F冲= KLt b =×2π×10×2×300=48984N

4、推件力

推件力计算公式：F推=n K推×F冲

式中：K推—推件力因数，其值查表得K推=；

n—卡在凹槽内的工件个数：n=h/t=6

推件力为：F推=6××48984=

5、模具总冲压力为：

采用弹性卸料，下出件，冲压工艺总力FZ：

FZ＝F+FX+FT+ F冲＝207675 ++48984+＝

根据计算结果，冲压设备拟选J23-35。

2、压力中心的确定及相关计算

模具压力中心是指冲压时各冲压力的作用点位置。为了保证压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机的滑块中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生很大的磨损，以及模具导向零件的磨损。

冲模的压力中心按如下原则确定：

（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。

（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。

（3）形状复杂的零件，多空冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模的压力中心。如下图所示：

由于冲件 X 方向对称，故压力中心 x0=0mm

y0=

Y L

130

其中： L1=48mm, y1=24mm

L2=130mm, y2=0mm

L3=48mm, y3= 24mm

L4=29mm y4=48mm

L5= y5=60mm

L6=29mm y6=48mm

L7= y7=24mm L8= y8=24mm

计算时，忽略边缘 R4的圆角。

由以上计算可知，冲压件中心的坐标为（0，）

六、凸凹模刃口计算

落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔

部分明中孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。 1、落料模具工作零件刃口尺寸计算

落料部分以落料凹模为基准计算，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A 类尺寸，零件图中落料部分的尺寸偏差如下：

01130-mm mm 48062.0- mm 60074.0-R mm 40

3.0-R

查（冲压工艺及冲模设计，p20表2-4）可知：凸模和凹模的最小间隙为：Z min = 凸模和凹模的最大间隙为：Z max =：

查（冲压工艺及冲模设计，表2-6）可知因数x 为：当Δ≥时，x= 当Δ＜时，x=

模具按IT14级制造

查（冲压工艺及冲模设计）可知：

D d =d

x D δ+?-0

）（

D p =0

min d p

Z D δ--）（

a 、对于01130-mm 的制造公差表（表2-5）查得p δ= , d δ= 满足|p δ|+|d δ|≤Zmax －Zmin 。

d D =()02

.001*5.0130-=02

.005.129+

p D =()0014.0132.05.129--=

0014.0368.129- b 、对于mm 48062.0-的制造公差表（表2-5）查得p δ= , d δ= 满足|p δ|+|d δ|≤Zmax －Zmin 。

d D =()015

.00

5.0*62.048-=05

.0069.47+

p D =()001

.0132.069.47--=0

01.0558.47- c 、对于mm 60074.0-R 的制造公差表（表2-5）查得p δ= , d δ= 满足|p δ|+|d δ|≤Zmax －Zmin 。

d D =()02

.00

5.0*74.060+-=02

.0063.59+

p D =()0012.02/132.063.59--=

0012.0934.58- d 、对于mm 403.0-R 的制造公差表（表2-5）查得p δ= , d δ=

满足|p δ|+|d δ|≤Zmax －Zmin 。

d D =()012

.00

5.0*3.04+-=012

.0085.3+

p D =()0008

..02/132.085.3--=0

008.0784.3- 落料部分相应的凸模尺寸配制，保证其双面间隙为：~。 2、冲孔模具工作零件刃口尺寸计算

冲φ052.0020+的孔时，凸模外形为圆孔，故模具采用凸、凹模分开

的加工方法制造，以冲孔凸模为基准计算，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：

查（冲压工艺及冲模设计，表2—4）可知：

凸模和凹模的最小间隙为：Z min = 凸模和凹模的最大间隙为：Z max =：

查（冲压工艺及冲模设计，表3—5）得因数x 为：x= 查（互换性及其测量技术，标准公差表）得：凸模按、凹模按IT14级查，可知：δp =，δd = 校核：Z max -Z min =满足条件：Z max -Z min ≥δp +δd 条件查（冲压工艺及冲模设计，2-3）可知：

d p =0

x d δ-?+）（

d p =001.052.0*5.020-+）（=001.026.20-

d d =d

Z d p δ++0

min ）（ d p =015

.00

132.026.20）（+=015.0039.20 3、孔心距尺寸计算：两圆孔之间的位置公差Δ为查（冲压工艺及冲模设计）可知因数x 为：x= 查（冲压工艺及冲模设计）可知：

L d =L ±?8

=64±74.0*8

1=64±

七、工作零件的结构设计

1、凹模板厚度：H=kb 式中：b —凹模刃口的最大尺寸

K —系数，考虑板料厚度的影响，见表2-23 b=130mm

查表2-23知，k= H=×130=26mm

落料凹模壁厚：C ≥（~2）H=（39~52）mm 则取：C=40mm

凹棋板边长: L=b+2C=130+2×40=210mm

查GB/，凹模板宽为160mm。

故确定凹棋板外形为:250×250×26mm，将凹模板做成薄板形式并加空心垫板后实际凹棋板外形为:250×160×20mm。

2、凸凹模尺寸:

凸凹模长度:L=hl+h2+h

=14+18+24

=56 (mm)

其中: h1:凸凹模固定板厚度

h2:一弹性卸料板厚度

h 附加长度(包括凸模进入凹棋深度，弹性元件安装高度等) 凸凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为 24-10=14mm,据强度要求查表得，该壁厚为 mm 即可，故该凸凹模侧壁强度足够.

3、冲孔凸模高度尺寸：

L=h1+h2+h3=22+12+20=54mm

其中：h1—凸模固定板厚度，

h2—空心垫板板厚度

h3—凹模板厚度

凸模板强度校核：

该凸模板长径比为：L/d=54/20=＜10

所以此凸模不属于细长杆，强度足够

4、其他模具零件结构尺寸和模架的选定

根据倒装模形式特点：凹模板尺寸并查标准JB/，确定其他模

具模板尺寸列于下表中：

根据模具零件结构尺寸，差表GB/选取后侧导柱250×250标准架一副。

八、冲压设备的选定

根据总冲压力F总=，模具闭合高度，冲床工作台尺寸等，并结合现有设备，选用J23-35开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备置垫块。其主要工艺参数如下：

公称压力：350KN

滑块行程：100mm

行程次数：50次/分

最大闭合高度：2900mm

连杆长度：60mm

模柄孔尺寸（直径×深度）：40mm×60mm

九、小结

在自己的努力和指导老师的帮助之下，我们完成了课程设计的任务，通过设计，我对冷冲模设计过程有了更进一步的了解。设计不仅是对前面所学知识检验，而且也是对自己能力提高。主要收获和体会如下：

第一 .学到了产品设计的方法。产品设计过程是创造性劳动的过程，产品的设计应按科学程序进行，一般包括课题调研、拟定设计方案，总体设计，零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程，一个产品须经过多次改进，才能完善和成熟。

第二．提高了综合专业的能力。以前课程设计所接触的课程知识比较窄。这次设计是把模具每个零件设计出来,需要比较全面的知识。

第三．提高了收集资料和查阅手册能力。收集资料是做课业设计的前期准备工作，只有广泛收集有用的资料才能设计出较好的产。

第四、培养了严谨的科学作风。在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上，因此，在设计过程中必须要有高度的责任心，要有严肃认真的工作态度。

总之，对我们技师班学生来说，经历了这次课业设计，为今后事生产第一线的技术发行工作、技术管理工作将有非常大的帮助。

最后，衷心的感谢指导老师悉心的教导！

十、参考文献

[1] 魏春雷徐慧民.冲压工艺与模具设计 [M].北京：北京理工大学出版社，2011

[2] 肖亚慧陈显亭.模具工工作手册 [M].北京：化学工业出版社，2017

[3] 杨关全匡余华.冷冲压设计资料与指导[M].大连：大连理工大学出版社，2017