冲压模课程设计

1.冲压模具的工艺分析

1.1 冲压件工艺分析

该弯曲件尺寸如图所示，材料为10钢，板料厚度t=4mm，成批生产。

1.2 总工艺方案的确定

该零件是某汽车底盘上的支撑件，弯曲半径r=6mm，大于0.8t，故弯曲时不会产生裂纹。两个小孔的边距弯曲中心线为12mm,，大于2t=8mm，故可以采用先落料和冲孔，再弯曲成型的工艺，这样孔在弯曲时不仅不会产生变形，而且还可以利用两个?14孔作为定位孔。两壁?35孔与芯轴配合，有公差要求，表面粗糙度Ra为12.5um。如果在弯曲前冲出两个?35孔，不仅表面粗糙度难以达到要求，而且孔因孔边距弯曲中心线太近，弯曲时孔会发生变形，故应在弯曲后通过机加工达到两个孔的技术要求。根据以上分析，较合理的工艺方案为：落料、冲两个?14孔复合工序；弯曲成形；机加工两个?35孔。

2．冲裁模具的工艺分析

2.1冲裁件工艺分析

由于本零件形状为上下左右对称，选用的冲压材料为10钢，厚4mm，进行大批量生产。

2.2 工艺方案的确定

该零件形状简单，对称，是由圆弧和直线组成的。由表查得，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14，孔中心与边缘距离公差为±0.2mm，未注公差都按IT14标注，则该零件的尺寸标注、生产批量等情况，均符合冲裁的工艺要求，故采用冲孔落料模进行加工。 方案一 采用复合模进行加工，复合模虽然结构复杂，制造精度要求高，成本高。但复合模主要特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小，用于生产批量大，精度要求高的冲裁件。

方案二 采用级进模进行加工。级进模比单工序模生产率高，减小了模具与设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化，对于特别复杂和孔边距较小的冲裁件，可用级进模进行加工。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本高，一般适用于大批量生产的小型冲压件。

比较方案一与方案二，此零件更适合用复合模进行生产加工。 2.3 冲裁变形过程

1）当凸凹模间隙正常时，其冲裁过程大致分为三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段。

2）对于普通冲裁零件的断面做进一步分析，我们可以发现这样的规律：零件的断面与零件的表面并非完全垂直，而是带有一定的锥度。除光亮带以外，其余均粗糙，并带有毛刺和塌角。而较高质量的冲裁件断面应该是：光亮带较宽，约占整个断面的1/3以上，塌角、断裂带、毛刺和锥度都很小，整个冲裁件表面无折弯现象。冲裁断面质量随不同材料的性能不同而变化。一般塑形较差的材料，断裂倾向严重。光亮带、塌角及毛刺均较小，

且断面大部分是断裂带。塑形较好的材料与其相反，其光亮带所占比例较大，塌角、毛刺均较小。对于同一种材料而言，光亮带、断裂带、塌角及毛刺四部分在断面上所占比例也不是固定的，与材料本身的厚度，冲裁间隙，模具结构，冲裁速度及刃口锋利程度等因素有关，其中影响最大的是冲裁间隙。 2.4 冲裁间隙

1）冲裁间隙是指冲裁的凸模与凹模刃口之间的距离，凸模与凹模每一侧的间隙称为单边间隙，两侧间隙之和称为双边间隙。冲裁间隙的数值等于凹模刃口尺寸与凸模刃口尺寸之差。

2）当间隙适当时，在冲裁过程中板料的变形区在比较纯的剪切作用下被分离，使落料件的尺寸等于凹模尺寸，冲孔件尺寸等于凹模尺寸。

当间隙过大时，板料在冲裁过程中除受剪切外还产生较大的拉伸与弯曲变形，冲裁后制件会发生与拉伸弯曲方向相反的弹性恢复。对于落料件，其尺寸会小于凹模尺寸。对于冲孔件，其尺寸会大于凸模尺寸。

当间隙过小时，板料在冲裁过程中除受到剪切外还会受到较大的侧压作用，冲裁后板料发生与侧压方向相反的弹性恢复。对于落料件，其尺寸会大于凹模尺寸。对于冲孔件，其尺寸会小于凸模尺寸。

此外，冲裁间隙会对冲裁件尺寸，冲压力，模具寿命都有影响。 间隙选取原则

除了冲裁间隙之外，在冲裁工程中，凸凹模的刃口尺寸及制造公差直接影响冲裁件尺寸精度，并且合理的冲裁间隙也要依靠凸凹模刃口尺寸来保证。 在确定刃口尺寸及制造公差时应遵循一下原则：

1）落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。

2）根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的最小值；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件尺寸公差范围内的最大值。

3）不管是落料还是冲孔，在初始设计模具时，冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。 4）冲裁模刃口尺寸的制造偏差方向，原则上是入体原则，即凹模刃口尺寸制造偏差取正值，凸模刃口尺寸制造偏差去负值。

5）根据加工方法不同，可分为单独加工和配合加工。

3.冲裁模具的设计计算

3.1 排样

冲裁件在条料上的布置方法称为排样，排样的设计工作的主要内容包括选择排样方法，确定搭边数值，计算条料宽度及步距，画出排样图。

冲裁件的排样与材料的利用率有密切关系，对零件的成本很大，因此应设法在有限的材料面积上冲出最多数量的制件。 冲裁排样有以下分类：

1）从废料角度来分可分为有废料排样，少废料排样和无废料排样。

2）按制件在板料上的排样方式来分，可分为直排、斜排、对排、混合排、多样排和冲裁搭边排。

根据制件的形状特点，故采用直排的排样方案，如下图：

3.2 搭边值的确定：

排样中相邻两冲裁件之间的余料或冲裁件与条料边缘间的余料称为搭边。答辩的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差，送进步距误差，送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证送料的顺利进行，从而保证制件质量。 搭边值的大小要合适，过大会造成材料利用率低，过小则不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使冲裁产生毛刺，有时还会被拉入凸凹模之间的间隙，损坏模具的刃口，降低模具的寿命。一般来说，搭边值是由经验值确定的，影响搭边值的因素有材料的力学性能，材料的厚度，工件的形状和尺寸，排样的形式及送料、挡料的方式。

以下为搭边数值表：

板料厚度 手送料 圆形 非圆形 往复送料 自动送

料

a

≤1 1～2 2～3 3～4 4～5 5～6 6～8 >8

1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 a1 a a1 a 1.5 2 1.5 1.5 2.5 2 2 3 3 2.5 3.5 4 3 4 5 4 5 6 5 6 7 6 7 8

a1 3

3.5 3.5 4 5 6 7 8

2 2.5 3.5 4 5 6 7 8

a 2.5 3 3.5 4 5 6 7 8

a1

2 2 3 3 4 5 6 7

根据零件形状取搭边值，a=3.5 a1=3 ,则进距h=151.36+3=154.36mm 3.3 条料宽度的确定

条料是由板料（或带料）剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定条料宽度B的上极限偏差为0，下极限偏差为负值。条料在模具上送进时常用导尺导向，使用导尺导向又分为侧压导向和无侧压导向两种情况。两种情况下条料宽度计算不同，但目的是一致的，要求既能保证条料顺利送进，又能保证冲裁件与条料侧边之间有不低于规定的搭边值。 由表查得条料宽的公差△=2mm， 则

B=（90+3.5×2+2）=99mm 则，最终的排样如下图所示：

3.4 材料利用率的计算

一个步距内制件的实际面积，如图，一个步距内含一个制件，由软件测得其面积为 A1=2397.27mm

一个步距的材料利用率为η=A1/Bh×100%

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