冲压模具设计工艺计算

一.冲压件工艺性分析（1）材料分析08F是优质沸腾钢，强度低和硬度、塑性、韧性好，易于拉伸和冲裁成形。（2）结构分析冲压件为外形为弧形和直边组成近似矩形的结构、有凸缘筒形浅拉深、冲三个圆孔的结构。零件上有3个孔，其中最小孔径为5.5mm，大于冲裁最小孔径mind≥1.0t=1.2mm的要求。另外，孔壁与制件直壁之间的最小距离满足L=3.475≥R+0.5t=1.6.的要求。所以，该零件的结构满足冲裁拉深的要求。（3）精度分析零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属于IT11~IT13，所以，普通冲裁可以满足零件的精度要求。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁和拉深的加工方法制得。二.冲压件工艺方案的确定（1）冲压方案完成此工件需要落料、拉深、冲孔三道工序。因此可以提出以下5种加工方案分：方案一：先落料，再冲孔，后拉深。采用三套单工序模生产。方案二：落料—拉深—冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔—拉深—落料连续冲压，采用级进模生产。方案四：拉深—冲孔复合冲压，然后落料，采用级进模生产。方案五：落料—拉深复合冲压，然后冲孔。采用两套模生产。（2）各工艺方案的特点分析方案一和方案五需要多套工序模，模具制造简单，维修方便，但生产成本较低，工件精度低，不适合大批量生产；方案二只需一副模具，冲压件的形状位置精度和尺寸精度易于保证，且生产效率高。方案三和方案四的级进模，生产效率高，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低；（3）工艺方案的确定比较三个方案，采用方案五生产更为合理。尽管模具结构较其他方案复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。因此，在本设计中，将采用落料、拉深复合模的设计方案。三．冲压工艺计算（1）凸、凹模刃口尺寸的计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。落料件尺寸的计算，落料基本计算公式为A0maxA)(XΔDD0minmax0minATTT)()(ZXΔDZDD尺寸44mm，经查得该零件凸、凹模最小间隙Zmin=0.126mm，最大间隙Zmax=0.180mm；凸模制造公差mm02.0T，凹模制造公差mm03.0A。将以上各值代入AT≤minmaxZZ校验是否成立。经校验，不等式成立，所以，可代入上式计算工作零件刃口尺寸。mm44mm05.044A1）（Dmm874.43mm126.044T1）（D尺寸mm2.36，查得其minZ、maxZ、T、A数值同上一尺寸，所以同样满足AT≤minmaxZZ的要求，则mm2.36mm05.02.36A2）（Dmm874.31mm126.02.36T2）（D尺寸mm50R，查得其minZ、maxZ、T、A数值同上一尺寸，所以同样满足AT≤minmaxZZ的要求，则mm50mm05.050A3）（Dmm937.49mm2/126.050T3）（D冲孔尺寸计算，冲孔基本公式为0minTT)(XΔddA0minminA)(ZXΔdd尺寸φmm018.05.13，查得凸模制造公差mm02.0T，凹模制造公差mm02.0A。经验算满足AT≤minmaxZZ，所以mm41.13mm)18.05.032.13(002.0002.0T1dmm33134.13mm)126.018.05.032.13(02.0002.00A1d尺寸φmm5.518.00，查得其minZ、maxZ、T、A数值同上一尺寸，所以同样满足AT≤minmaxZZ的要求，则mm59.5mm)18.05.05.5(002.0002.0T2dmm716.5mm)126.018.05.05.5(02.0002.00A2d拉深尺寸计算，拉深基本公式为d0dDD0p)(pZDD尺寸mm033.030，p=0.03d=0.05，双边间隙Z=2.2t=2.64,则d0dDD=05.00300p)(pZDD=003.0)64.230(=05.0036.27中心距尺寸计算：零件上两孔中心距为L=mm5.1709.009.0mm（2）拉深凸、凹模圆角半径的计算凹模圆角半径的计算：拉深凹模圆角半径的计算为tdDrd80.01＝此零件落料冲孔的周长L为94mm，材料厚度t为1.2mm，08F钢的抗拉强度b取390MPa，则零件所需拉深力为mmtdDrd35.22.16.272.3680.080.01＝凸模圆角半径的计算：拉深凸模圆角半径的计算为18.01drrp＝根据凹模圆角半径，计算凸模半径为88.135.28.08.011drrp＝四．冲压力的计算及初选压力机（1）落料工序冲压力的计算冲裁力基本计算公式为KLTF此零件落料的周长1L为153mm，材料厚度t为1.2mm，08F钢的抗剪强度取310MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为kN748.73990N3102.11533.1NF落模具采用弹性卸料装置和推件结构，所需卸料力X1F和推件力T1F为kN7.3N7405.0XX1FKFkN07.4N74055.01TT1FNKF所以落料工序冲总压力为：kN77.81kN)07.47.374(T1X11FFFF落总（2）拉深工序冲压力的计算拉深力基本计算公式为1kLtFb拉深此零件落料冲孔的周长L为94mm，材料厚度t为1.2mm，08F钢的抗拉强度b取390MPa，则零件所需拉深力为1kLtFb拉深=94×1.2×390×1=43.99kN压边力的基本计算公式AqQ此零件在压边圈下毛坯的投影面积A为322，单位压边力q取3，则该零件所需压边力为kNAqQ966.03322模具采用弹性卸料装置和推件结构，所需卸料力X2F和推件力T2F为kN25.2N956.4405.0Q(XX2）拉深FKFkN45.2N956.44055.0Q(TT2）拉深FNKF所以拉深工序冲总压力为：kNF66.492.452.250.96643.99FFQFt2x22拉深总冲孔工序冲压力的计算冲裁力基本计算公式为KLTF此零件冲孔的周长2L为77mm，材料厚度t为1.2mm，08F钢的抗剪强度取310MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为kN3737237N3102.1773.1NF冲模具采用弹性卸料装置和推件结构，所需卸料力3XF和推件力3TF为kN85.1N3705.0XX3FKFkN11.6N37055.03TT3FNKF所以落料冲孔工序冲总压力为：kN96.44kN)11.685.137(T3X33FFFF落总（4）压力机的选择计算的落料、拉深工序压力压力：kNF43.13166.4977.81FF211总总计算的冲孔工序压力压力：kNF96.44F31总因此，落料、拉深复合模初选设备为开式压力机J23—16；冲孔模初选设备为开式压力机J23—6.3（4）压力中心的计算由于改冲裁件为对称图形，所以它的压力中心位于冲件轮廓图形的几何中心上。即拉深圆的圆心位置。五．排样（1）竖排（如图1）图1a.搭边查表3-7，选取mma11,a＝1.8mm。b.送料步距和条料宽度平行于送料方向的冲件宽度D=36.2,因此，送料步距为：mmaDS2.3712.361模具无側压装置，导料板与最宽条料之间的间隙Z=0.5（表3-9），条料宽度单向公差20.0（表3-11），冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸44maxD，条料宽度为：mmZaDB020.000max01.48)5.08.1244()2(导料板间的距离为：mmZaDB6.485.028.124422max0c.板料利用率选用1.2mm×1500mm×1000mm的板料。落料件面积为2232.1698mm采用横裁可裁条料数为:311.481500（条），余8.9mm，每条板料可冲制件数262.37)11000(（件），因此每张板料可冲制件数8063126（件）。材料的利用率为：%3.91%100)10001500(80622.1698采用竖裁可裁条料数为:201.481000（条），余38mm，每条板料可冲制件数402.37)11500(（件），因此每张板料可冲制件数8004020（件）。材料的利用率为：%6.90%100)10001500(80022.1698（2）横排（如图2）a.搭边查表3-7，选取mma5.11,a＝1.2mm。b.送料步距和条料宽度平行于送料方向的冲件宽度D=44,因此，送料步距为：mmaDS5.455.1441模具无側压装置，导料板与最宽条料之间的间隙Z=0.5（表3-9），条料宽度单向公差20.0（表3-11），冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸2.36maxD，条料宽度为：mmZaDB020.000max01.39)5.02.122.36()2(导料板间的距离为：mmZaDB6.395.022.122.3622max0c.板料利用率选用1.2mm×1500mm×1000mm的板料。落料件面积为2232.1698mm采用横裁可裁条料数为:381.391500（条），余14.2mm，每条板料可冲制件数215.45)5.11000(（件），因此每张板料可冲制件数7982138（件）。材料的利用率为：%3.90%100)10001500(79822.1698采用竖裁可裁条料数为:251.391000（条），余22.5mm，每条板料可冲制件数325.45)5.11500(（件），因此每张板料可冲制件数8003225（件）。材料的利用率为：%6.90%100)10001500(80022.1698比较以上几种种裁剪方法，竖排板料横裁时的材料利用率最高，所以板料最终裁剪方式为宽48.14mm、长1000mm的条料。最终排样如图1所示。