机械5

绪论 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 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。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 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。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。 一、工件工艺性分析 工件结构如图所示： （1）材料：08F，抗拉强度由附表取为383MPa,伸长率为32%。 （2）结构要素：该工件的结构简单规则，工件底和侧壁间的圆角半径R=12＞5t。 （3）尺寸精度：工件尺寸精度除了给定公差外，其余按IT14计算。 综上所述：此工件形状较简单，适合冲压加工。 二、工艺方案的分析与确定 由工件的形状可确定此件需由落料、拉深、修边、压合等几道工序才能完成，为了准确确定零件的成形工艺方案，先应计算拉深次数及有关的工序尺寸，该零件的拉深次数与工序尺寸计算如下 （1）落料毛坯尺寸计算 1、确定修边余量 由该件的结构可知20＜h＜50查冲压工艺与模具设计247页表4-10得△h＝2.0。 2、计算毛坯直径 根据该件结构，可将其分解成外径d=47-t=46.2mm、高度〖 h〗_1=16-t-2/t=14.8mm的大圆筒，二个外径d_外=54mm、内径d_内=47-2t=45.4mm的圆环，以及外径d=46.2mm，高度h_2=6+2-t=7.2mm的无底小圆筒。 忽略拉深前后厚度变化以及台阶R=0.8，根据拉深前后毛坯与工件面积不变原则进行计算，则毛坯直径为： D=√(4/π (A_1+A_2+A_3+A_4+A_5 ) ) 其中，大圆筒筒底面积A_1=π/4 (d-2R)^2； 大圆筒R12处的圆弧面积A_2=π/4 [2πR(d-2R)+8R^2 ]； 大圆筒筒壁面积A_3=πd(h_1-R)； 二个圆环面积A_4=π/2 (〖d_外〗^2-〖d_内〗^2 )； 无底小圆筒面积A_5=πdh_2 代入数值（R按12+t/2=12.4mm）后得 D=82.69mm,取D=83mm。 3、确定修边后拉深件高度 Η= 1/4 (D^2/d-d+1.72R+0.57 R^2/d) 代入数据得，H=31.3mm 故修边后的高度为31.3-2=29.3mm （2）确定拉深次数 圆筒形件拉深系数为m=d?D=46.2?83=0.56 查表4-3可知，此次拉深需要压边装置。 查表4-11可知，m＞m_极=0.53～0.55，故能一次拉成。 （3）工件的工序安排 四、落料拉深复合模设计 （1）排样 此工件落料形状为圆形件，形状简单规则，采取直排排样.查表得=1.2， 条料宽度： 式中D—工件横向最大尺寸 —横搭边 —条料宽度公差，取0.6 =[83+2×(1.2+0.5) ]_(-0.5)^0 =〖86.5〗_(-0.5)^0 （2）工件压力中心 由于该工序零件结构简单形状对称，是轴对称零件，压力中心即为该工序件的几何中心。 （3）拉深力、压边力与冲裁力的计算 1、拉深力 F=πDtσ_b K 式中K—修正系数，取1.0 σ_b—材料抗拉强度 F=πDtσ_b K =π×83×0.8×383×1.0 =79894.47N 2、压边力 F_Q=AF_q=π/4 [D^2-(d+2r_d )^2 ] F_q 式中〖 r〗_d—拉深凹模圆角半径，r_d=（10～6）t取为8t=6.4 F_q—单位压边力，取为2.5 F_Q=π/4 [D^2-(d+2r_d )^2 ] F_q =π/4 [〖83〗^2-(46.2+2×6.4)^2 ]×2.5 =6692N 3、冲裁力 冲裁力： 式中L—冲裁轮廓的总长度 t—板料厚度 —板料抗拉强度 =π×83×0.8×383 =79894.47N 推件力： 式中F—冲裁力 —推件力系数，取0.05
n—
n=h/t，h为凹模直刃高度（4～5mm），t为板厚 =0.05×4/0.8×79894.47 =19973.6N 总冲压力为： =79894.47+19973.6 =99868N （4）压力机的选择 拉深过程中，总的冲压力∑?F=F+F_Q=86586.47N 采用落料拉深复合模时，落料阶段总冲压力不超过压力机额定压力的3 0%～40%。 拉深时，深拉深：F最大拉深力<=F公称(0.5～0.6) 浅拉深：F最大拉深力<=F公称(0.7～0.8) 因为F_0＞∑?F， 所以F公称= F_0/40%=249670N 查参考文献，选用开式压力机J23-40。 拉深功的计算 W—拉深功（J） H—凸模工作行程（mm） F—最大拉深力（包含压料力）（N） C—系数（C取为0.8） = (0.8×86586.47×28.9)/1000 =2001.88J 压力机的电动机功率： P_W=KW
n/(60×1000×η_1 η_2 ) W—拉深功
n—压力机每分钟的行程次数 K—不均匀系数，取1.2~1.4。 η_1—压力机的效率，取0.6~0.8 η_2—电动机的效率，取0.9~0.95 〖 P〗_W=KW
n/(60×1000×η_1 η_2 ) = □((1.3×2001.88×45)/(60×1000×0.7×1.0)) =2.79KW 查附录知2.79KW <5.5KW，故所选压力机合适。 压力机部分参数： 公称压力400KN 最大封闭高度300mm 滑块行程100mm 模柄孔尺寸φ50×70 倾斜角30° （5）落料刃口尺寸的计算 落料时，只计算凹模刃口尺寸并取工件相应尺寸公差的1/4为其制造公差。工件尺寸如下： = 全部工件尺寸均为IT14级，磨损补偿系数x=0.5。 (a_max-xΔ)_0^(+Δ/4) 代入数据得= 查冲压工艺与模具设计表1-3初始双面冲裁间隙 （6）拉深凸凹模工作部分尺寸及圆角半径计算 拉深凹模： (D-0.75Δ)_0^(+Δ/4) 代入数据得， = 在凸模零件工作图上，只需标注与凹模刃口尺寸对应的基本尺寸，不注公差。在技术要求中注明“刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，并保证单边间隙为0.72mm。 凹模圆角： r_d=(10~6)t,取为8mm 凸模圆角： r_p=(0.7~1) r_d,取为8mm