零件的工艺性分析

经客户签字确认过后的图纸如下:
第二章．冲裁件工艺流程设计与优化
一．冲压工艺设计基本内容
1.工艺类型
工艺类型是指成型冲压件需要的冲压工序种类，如落料、冲孔﹑切边﹑拉伸﹑翻孔、胀形﹑整形都是冲压加工常见的工序，结合本设计来看则有落料和冲孔两种类型。
2.工序数量
工序数量是指不同性质进行相同次数的工序重复进行的数量。工序数量的确定主要取决于几何形状的复杂程度﹑尺寸大小和精度材料冲压成型性能﹑模具强度等，并与冲压性质有关。
托板冲压工艺和模具设计说明书
单 位:重庆工业职业技术学院
部 门:机械工程学院
设 计 者:张 何
指导教师:洪奕
学 号：201210230430
2014年2月9号
目录
前言4
第一章.零件的工艺性分析5
一．经济性分析5
二．材料分析5
三．结构与尺寸分析5
四．精度与表面粗糙度分析6
第二章．冲压工艺流程设计与优化8
3：无废料排样：冲裁件质量和模具使用寿命都很低，材料利用率高，生产率高，但精度不高。
二．材料利用率
1.一张板料上冲裁件的材料利用率：η=A˙n/B˙L
式中：A——一个进距内冲裁件的实际面积
n——一张板料上冲裁件的数目
L——板料的长度
B——板料的宽度
2.一个进距内材料利用率：η=A/BS×100%
式中：A——一个进距内冲裁件的实际面积
条料宽度： = = = mm
条料进距：S=30+1.5=31.5mm
导料板间距：B0=B+C=62.1+0.5=62.6mm
每块板料条数：n1= ≈16条
每条板料零件数：n2= ≈63个
每块板料零件总数：n=n1˙n2=16×63=1008个
材料利用率：η= ×100%= ×100%≈66.94%
通过以上计算可知，方案4的材料利用率最高，但是考虑到实际操作时条料不宜过长，所以采用方案1即纵裁竖排。
FQ=F+F推=155381+31077=186458N
由图可知冲压件的表面质量要求一般，为保证设备的使用安全。所以选择弹性卸料装置和上出件模具。
3 .压力机公称压力和设备型号选择
F压≥FΣ
F压—所选压力机的吨位；
FΣ—冲裁时的总工艺力；
当采用弹性顶件装置的倒装式复合模时
FΣ=F+F卸+F推+F顶
=155381+9323+31077+9323
K——考虑模具间隙的不均匀，刃口的磨损，材料的力学性能和厚度的波动因素修正系数，一般K=1.3
∴冲裁力F冲=K﹒L﹒t﹒τb=192.78×1.3×2×310≈155381N
（2）.卸料力﹑推件力与顶件力的计算
卸料力F卸=K卸﹒F冲
查《冲压工艺及模具——设计与实践》表4.18得K卸=0.06
F卸=K卸﹒F冲=0.06×155381=9323N
零件面积：A=38×29+3.14×0.5²+3.14×8²+16×4-3.14×5²+37×0.5×2=1326.245mm²
方案1：查《冲压工艺及模具——设计与实践》表4.12得a₁=1.5mm a=1.8mm表4.13和表4.15可知：Cmin=0.5mm∆=0.8mm
条料宽度： = = mm
（2）.方案2：同方案1都是单工序模，唯一不同的就是工序顺序相反。因此，结合本设计生产大批量托板的条件可知，本方案不适合生产托板，故排除方案2.
（3）.方案3：本方案是复合模生产，工序顺序是先落料后冲孔。本方案生产优点有冲件精度为IT10~IT8级，冲件平整，适合大批量生产。缺点有操作时出件较为困难，速度不宜太高，安全性较差需采用安全措施。结合本设计的要求，即厚度t=2mm，材料为08F，生产批量为大批量生产，精度要求为IT8级的托板，因此本方案其生产要求，故暂时保留方案3.
推件力F推=n﹒K推﹒F冲
K推——推件系数
n——梗塞在凹模内的冲件数（n= ）；一般取3～5
查《冲压工艺及模具—设计与实践》表4.18
K推=0.05 n=4
F推=n﹒K推﹒F冲=4×0.05×155381≈31077N
顶件力F顶=K顶﹒F冲
F顶——顶料力系数；
F冲——冲裁力查《冲压工艺及模具—设计与实践》表4.18 F顶=0.06
F顶=K顶﹒F冲=0.06×155381≈9323N
2 .压力机所需总压力的计算
（1）.弹性卸料装置和下出件模具
FQ=F+F卸+F推=155381+9323+31077=195781N
（2）.弹性卸料装置和上出件模具
FQ=F+F卸+F顶=155381+9323+9323=174027N
（3）.刚性卸料装置和下出件模具
导料板间距：B0=B+C=Dmax+2a+2Cmin=30+2×1.8+2×0.5=34.1mm
条料进距：S=Dmax+a1=31.5mm
板料选择为1000mm×2000mm
每块板料条数：n1= ≈32条
每条零件数：n2= ≈31个
每块板料总数：n=n1﹒n2=32×31=992个
材料利用率：η= ×100%= ×100%≈65.78%
2.内外处角的尖角
冲裁件内外转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处崩刃和过快磨损。冲裁件小圆角半角查《冲压工艺及模具——设计与实践》表4.3可知，落料时，交角≥90°，软钢0.25t=0.5≥0.25，因此其内外处尖角都不符合要求，应与客商协调解决，并由客商签字确认。
（6）.本方案和方案5都是级进模，只是工序相反。因为本设计的精度要求为IT8级，故排除方案6.
综上所诉，故选择方案3即复合模→落料+冲孔。
第三章．冲压工艺计算
一．排样类型
1.有废料排样：冲裁件质量好，模具寿命高，但材料的利用率低，常使用于冲裁件形式复杂﹑精度尺寸较高的冲件。
2.少废料排样：冲裁件质量较差，同时边缘毛刺易于被凸模带入间隙，影响模具的寿命，但材料利用率较高，冲模结构简单，一般用于形状较简单，某些精度要求不高的冲件。
每条板料零件数：n2= ≈16个
每块板料零件总数：n=n1˙n2=57×16=912个
材料利用率：η= ×100%= ×100%≈60.47%
方案3：查《冲压工艺及模具——设计与实践》表4.12得a1=2.0mm a=2.2mm表4.13和表4.15得Cmin=0.5mmΔ=0.7mm
条料宽度： = = = mm
（4）.方案4：本方案和方案3都是复合模生产，具有相似的优缺点，所以也满足本设计的要求。但是，它们唯一的区别就是工序相反，本方案为先冲孔后落料。由于一般多工序冲压时，有落料和冲孔，则先落料后冲孔，能够减少定位误差和避免换算尺寸，同时由于本设计中的孔的精度要求高，因此应当先落料后冲孔，故排除方案4.
（5）.方案5：本方案为级进模，工序顺序为先落料后冲孔。本方案生产产品的优点有工序间可自动送件，故生产效率高，可以使用高速压力机，冲件小时多排冲压法应用较多，模具制造的工作量和成型较复合模低，适合大批量生产，而且安全性高。级进模的缺点有冲件精度为IT13~IT11级，精度较低，且冲件平整度较差，质量要求高时要求校平。结合本方案要求来看，可以查出本设计精度要求为IT8级，方案5的精度达不到要求，故排除方案5.
B——条料宽度S——进距三．排Fra bibliotek方式与计算分析
1.排样方式
分为横材和纵裁分别有以下四种方案
方案1：纵裁横排
方案2：纵裁竖排
方案3：横裁竖排
方案4：横裁横排
2.计算分析
由商家提供的托板零件图可知，可采用初级定位，采用导料板导，且无侧压装置，查《冲压工艺及模具——设计与实践》表4.13和表4.15可知：Cmin=0.5mm∆=0.8mm
3.工序顺序
工序顺序是指各工序的先后顺序，主要取决于冲压变形规律和零件质量要求，如果工序顺序的变更不影响托板质量，则应当根据操作﹑定位及模具结构等结构因素确定。
4.组合方式
一个冲压件往往需要经过多道工序才能完成，因此制定工艺方案时，必须考虑采用单工序模分散冲压还是将工序组合起来采用复合模或级进模冲压。
一.经济性分析
由商家提供的托板零件图可知，该零件为大批量生产，因此从经济上来说适合采用冲压加工。
二．材料分析
由商家提供的托板零件图可知，该零件材料为08F，根据《冲压工艺及模具——设计与实践》表3.2可知，08F为常用冲压金属材料。因此适合采用冲压加工。
三．结构和尺寸分析
1.形状
由商家提供的托板零件图可知，该零件形状简单、对称，厚度t=2mm。适合采用冲压加工。
5.孔间距与孔边距
由商家提供的托板零件图可知，该零件只有一个孔，不存在孔间距问题，而托板零件对称，故其最小边距为10mm，不影响冲压生产，因此适合采用冲压加工。
四．精度与表面粗糙度分析
冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件公差等级最好低于IT9级，零件图中孔Φ 的公差等级在IT8~IT9之间，其它尺寸公差等级均低于IT11级，因此满足精度要求。表面粗糙度值为Ra6.3mm，满足加工条件。
四.冲压力和压力中心的计算
1.冲压力的计算
（1）.冲裁力
综合考虑影响冲裁力的因素，平刃口模具的冲裁力按下式计算
F冲=K﹒L﹒t﹒τb
L——冲件周边长度L=37×2+13×2+2×4+3.14+3.14×8×2+3.14×10=192.78mm
t——材料厚度t=2mm
τ——材料的抗剪强度，查《冲压工艺及模具——设计与实践》表3.2得τb=310MPa