冲压模具设计工艺计算

1.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 d min 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=3.475R+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IT11IT13，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。3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DA(DmaxX ) 0 ADT(DAZ min ) 0T(DmaxXZmin ) 0T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T0.02mm ，凹模制造公差 A 0.03mm。将以上各值代入TA Z maxZmin 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。DA1（440.5 0）44mmmmDT1（）mm43.874mm44 0.126尺寸 36.2mm ，查得其 Z min 、 Zmax 、 T 、 A 数值同上一尺寸，所以同样满足 TA ZmaxZ min 的要求，则DA2（ 36.20.50） mm36.2mmDT2 （ 36.20.126） mm 31.874mm尺寸 R50mm ，查得其 Z min 、 Z max 、 T 、 A数值同上一尺寸，所以同样满足 TA ZmaxZ min 的要求，则DA3（500.5）50mm0mmDT3（500.126/ 2）mm49.937mm冲孔尺寸计算，冲孔基本公式为dT(d minX) 0TdA(dminXZmin ) 0A尺寸 13.500.18 mm ，查得凸模制造公差T0.02mm ，凹模制造公差A0.02mm 。经验算满足TA ZmaxZmin ，所以dT1(13.320.5 0.18)00.02 mm13.4100.02 mmdA1 (13.320.50.180.126)00.02 mm13.3313400.02 mm尺寸5.5 0.18 mm ，查得其 Z min 、 Zmax 、 T 、 A 数值同上一尺寸，所以同0样满足 TA Z maxZ min 的要求，则dT2(5.50.50.18) 00.02 mm5.59 00.02 mmdA2(5.50.50.180.126) 00.02 mm 5.716 00.02 mm拉深尺寸计算 ，拉深基本公式为D dD 0dD p(DZ) 0p尺寸 30 00.33 mm ， p =0.03d =0.05，双边间隙 Z=2.2t=2.64,则D dD 0d = 3000.0502.64)0= 27.36.05D p (D Z) p = (30.0300中心距尺寸计算 ：零件上两孔中心距为L=17.5 0.09 mm 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rd 10.80Dd t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r d 1 0.80Dd t0.8036.227.61.22.35mm凸模圆角半径的计算：拉深凸模圆角半径的计算为rp1 0.8r d1根据凹模圆角半径，计算凸模半径为r p10.8r d10.8 2.351.88四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 FKLT此零件落料的周长 L1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F 落 1.3 153 1.2310N73990.8N74kN模具采用弹性卸料装置和推件结构，所需卸料力FX1 和推件力 FT1 为FX1K X F0.05 74N3.7kNFT1 NKT F10.05574N 4.07kN所以落料工序冲总压力为：F总1 F落 FX1FT1 (743.74.07)kN 81.77kN（ 2）拉深工序冲压力的计算拉深力基本计算公式为 F 拉深 Lt bk1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F 拉深Ltbk1 =94 1.2 390 1=43.99kN压边力的基本计算公式 QAq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QAq322 3 0.966kN模具采用弹性卸料装置和推件结构，所需卸料力FX2 和推件力 FT2 为FX2KX (F 拉深Q） 0.0544.956N 2.25kNFT2NKT (F 拉深Q） 0.05544.956N2.45kN所以拉深工序冲总压力为：F总2 F拉深 QFx2Ft243.990.966 2.252.45 49.66kN冲孔工序冲压力的计算冲裁力基本计算公式为 FKLT此零件冲孔的周长 L2 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F冲 1.3771.2310N37237N 37kN模具采用弹性卸料装置和推件结构，所需卸料力FX 3 和推件力 FT3 为FX3K X F 0.05 37N 1.85kNFT3 NKT F30.05537N6.11kN所以落料冲孔工序冲总压力为：F 总 3F落 FX3FT3(371.856.11)kN44.96kN（ 4）压力机的选择计算的落料、拉深工序压力压力：F1F 总 1F 总 281.7749.66131.43kN计算的冲孔工序压力压力：F1F 总 344.96kN因此，落料、拉深复合模初选设备为开式压力机J2316；冲孔模初选设备为开式压力机 J236.3（ 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 a11mm,a 1.8 mm。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：SDa136.2 137.2mm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0.20 （表 3-11 ），冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸 D max44 ，条料宽度为：B 0(D max 2aZ ) 0(4421.80.5) 048.100.20 mm导料板间的距离为：B0 D max 2a2Z4421.82 0.548.6mmc. 板料利用率选用 1.2mm 1500mm 1000mm的板料。落料件面积为 1698.232mm2 采用横裁可裁条料数为 : 1500 48.1 31（条），余 8.9mm，每条板料可冲制件数 (1000 1) 37.226 （件），因此每张板料可冲制件数 26 31806 （件）。材料的利用率为：1698.22 806(1500 1000) 100%91.3%采用竖裁可裁条料数为 : 100048.120 （条），余 38mm，每条板料可冲制件数 (1500 1)37.2材料的利用率为：40 （件），因此每张板料可冲制件数 2040800 （件）。1698.22 800(1500 1000) 100%90.6%（2）横排（如图 2）a. 搭边查表 3-7 ，选取 a11.5mm,a 1.2 mm。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：SDa144 1.545.5mm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0.20 （表 3-11 ），冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸 D max36.2 ，条料宽度为：B 0(D max 2aZ) 0(36.221.20.5) 039.100.20 mm导料板间的距离为：B0 D max 2a2Z36.221.22 0.539.6mmc. 板料利用率选用 1.2mm 1500mm1000mm的板料。落料件面积为 1698.232mm2 采用横裁可裁条料数为 : 1500 39.1 38 （条），余 14.2mm，每条板料可冲制件数 (1000 1.5)45.521（件），因此每张板料可冲制件数 38 21798（件）。材料的利用率为：1698.22 798(1500 1000) 100%90.3%采用竖裁可裁条料数为 : 100039.125 （条），余 22.5mm，每条板料可冲制件数 (1500 1.5)45.532（件），因此每张板料可冲制件数 25 32800（件）。材料的利用率为：1698.22 800(1500 1000) 100%90.6%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。