冲压件的工艺分析与计算

1、广东工业大学华立学院课程设计（论文） 一、 课程设计（论文）的内容1.冲压件的工艺分析与计算1.1工艺分析产品零件图如下所示图1-1-1产品零件外形1）此工件只有落料和冲孔两个工序。工件结构相对简单，有2个10的孔，孔与孔，孔与边缘之间的最小C距离满足C1.5t要求，最小壁厚为7mm，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。2）正方形部分清角（不带圆角R），异形凸模加工困难，且容易折断，所以应分步冲裁；正方形部分有尖叫，查表夹角部分应设计R0.4。3）冲裁件质量是指断面状况、尺寸精度和形状误差。断面状况尽可能垂直、光洁、毛刺小，尺寸精度应该保证在图纸规定的公差范围之内，零件外形应该满足图纸要求，

2、表面尽可能平直，即拱弯小。本产品在断面粗糙度和毛刺高度没有严格要求，所以要模具达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。4)本产品的材料为10钢（普通碳素钢，未退火），具有良好的冲压性能，适合冲裁，抗剪强度为255333t/MPa，抗拉强度为294432b/MPa，屈服强度为206s/MPa，可见产品材料性能符合冲压加工要求。5）产品批量为大批量，很适合采用冲压加工，最后采用连续模或复合模，加上自动送料装置，会提高生产率。经上述分析，该零件的尺寸精度能够在冲裁加工中得到保证孔落料级进冲裁模进行加工。1.2冲裁工艺方案的确定止动片冲裁工艺过程包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一

3、:先冲孔，后落料。特点：结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二：落料冲孔复合冲模，采用复合模生产。特点：只需要一副模具，工件精度及生产效率都较高，工件最小壁厚为7mm，模具强度较好，但模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。方案三：冲孔落料级进冲模，采用级进模生产。特点：也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但是制造精度不如复合模，模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。通过对上述三种方案的分析比较，根据本零件的设计要求以及各方案的特点，采用方案三（级进模）最合理，即选用级进模具结构。分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。2.2选择

4、搭边值排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值由上表得到，工件间1a=2mm，沿边a=2.5mm。2.3送料步距与条料宽度制件步距的计算公式为：S=maxD+1a式中：maxD条料宽度方向冲裁件的最大尺寸1a搭边值条料宽度的计算公式为：B=(D+2a+)0-式中：条料宽度的单向（负向）偏差，取=0.6C导料板与最宽条料之间的间隙有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。采用直排:1a=2

5、mm，a=2.5mm步距：S=30+2=32mm宽度：B=(65+2.52+0.6)0-0.6=70.60-0.6mm二工序卡片1.23.4.工艺分析零件加工特点：该零件加工形状比较简单，但需要经过三次装夹才能完成零件的加工，对刀比较麻烦，而且个别加工尺寸精度较高。该工件主要尺寸为mm、 mm、mm、 mm和mm，其余尺寸为未注尺寸公差要求尺寸比较好控制。加工过程中尺寸较难控制，只能通过铣孔再来加工圆弧，利用铣孔的刀补来完成圆弧的加工。还应注意零件的平行度要求，需采用粗、精加工来保证mm。加工步骤及工序毛坯为10010020板材，工件材料为45#，根据零件图样要求其加工工序为：（1） 使用平口

6、钳装夹毛坯，伸出表面15.5mm左右；（2） 使用100面铣刀粗、精铣工件上表面，作为工件的测量基准；使用16立铣刀粗、精外轮廓、mm孔、和mm外轮廓；（3） 反转工件，调整好等高块高度，使用平口钳夹持台阶（注意夹紧力的大小，防止夹坏）。（4） 使用100面铣刀铣削平面，控制工件尺寸和mm厚度尺寸。注意：注意工件夹紧力的大小，防止工件变形、夹伤或工件飞出。程序编制（略） 加工（1） 根据HNC-21M数控系统的程序格式，编制图所示的加工程序。（2） 合理选择刀具，并选择合适的切削用量。（3） 根据零件图纸要求制定加工工艺及其加工步骤。（4） 完成零件加工，并符合零件图纸要求。零件编程与加工论述

7、对于零件的六面体加工，在一般数控铣床就需要进行多次装夹的方式来完成零件的加工。而零件的反转加工，综合考虑的工艺问题相对比较复杂，尤其应合理的选择定位基准，考虑刀零件反转后的、装夹、对刀等一系列工艺问题，如果工艺安排不当，可能会造成一下道工序无法完成或报废等现象。计算2.4计算材料的利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。利用率计算公式为：=A/BSx100%A一个步距内冲裁件的实际面积B条料宽度S步距若考虑到料头、料尾和边余料的材料消耗，则一张板料(或带料、条料)上总的材料的利用率总为总=(nA1/LB)x100%n-一张板料（或带料、条料）

8、上冲裁件的总数目A1一个冲裁件的实际面积L板料长度B板料宽度值越大，材料的利用率就越高，在冲裁件的成本中材料费用一般占60以上，可见材料利用率是一项很重要的经济指标。一个步距内材料利用率为：=A/BSx100%（2-4-2）A=(38x2/360x3.14x30x30+24x65-2x3.14x5x5)-22(30(48.5)27/2+=596.9+1560-157.1-437=1563mm2BS=70x32=2240mm2=1563/2240x100%=69.78为最小合理间隙（Zmin），最大值称为最大合理间隙（Zmax）,查的Zmax=0.140mmZmin=0.100mm。4.冲压力的

9、计算4.1冲裁力F的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：F=KLtbt式中F冲裁力；L冲裁周边长度；t材料厚度；bt材料抗剪强度，此设计bt=300MPaK安全修正系数。一般取K1.3。为计算简便，也可按下式估算冲裁力：FLtD=F=KLtbt=1.3x180.75x1x300=70490N4.2卸料力F、顶料力F和推料力F的计算卸料力：从凸模上卸下箍着的

10、料所需要的力称卸料力。推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。卸料力F卸=K卸F推件力F推=nK推Fn=h/t=8/1=8(h是凹模洞口的直刃高度)式中F冲裁力；K卸、K推卸料力、推件力系数表4-2-1卸料力、推件力和顶出力制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙；冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺寸以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凹模刃口的标称尺寸比凸模大一个最小合理间隙；选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，

11、又要保证有合理的间隙值，使用过程中凸模磨损后刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况。冲裁模初始双面间隙值Zmin=0.100mmZmax=0.140mm。Zmax-Zmin=0.140-0.100=0.04mm。6.2第一套冲孔模具刃口尺寸的计算冲孔部分计算，根据以上原则，应先确定凸模尺寸，使凸模标称尺寸应接近或等于制件孔最大极限尺寸，再增大凹模尺寸保证最小合理间隙。冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公是：查上表的d凹=0.020，d凸=-0.020：/凸|+|凸|=0.04=0.04，故采用凸模与凹模分别加工方法，由

12、上表得磨损系数X=0.5则：0.0160.016()(100.50.05)10.025minDd。6.3第二套落料模具刃口尺寸的计算落料部分计算，应先确定凹模尺寸，使凹模标称尺应接近或等于制件的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸保证最小合理间隙。凹模制造偏差取正偏差，凸摸取负偏差。此零件形状比较复杂，且为薄材料为了保证凸、凹模之间的间隙值，因料较厚，形状较复杂，采用单配加工的方法制造，工艺比较简单，使制造容易，落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸图2-1-3交叉有排列分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。2.2选择搭边值排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废

13、料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值由上表得到，工件间1a=2mm，沿边a=2.5mm。2.3送料步距与条料宽度制件步距的计算公式为：S=maxD+1a式中：maxD条料宽度方向冲裁件的最大尺寸1a搭边值条料宽度的计算公式为：B=(D+2a+)式中：条料宽度的单向（负向）偏差，取=0.6C导料板与最宽条料之间的间隙有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。采用直排:1a=2mm，a=2.5mm步距：S=30+2=32mm宽度：B=(6

14、5+2.52+0.6)0-0.6=70.60-0.6mm单形状的落料凹模尺寸，所以基本尺寸及制造公差的确定方法分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。2.2选择搭边值排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值由上表得到，工件间1a=2mm，沿边a=2.5mm。2.3送料步距与条料宽度制件步距的计算公式为：S=maxD+1a式中：maxD条料宽度方向冲裁件的最大尺寸1a搭

15、边值条料宽度的计算公式为：B=(D+2a+)0-式中：条料宽度的单向（负向）偏差，取=0.6C导料板与最宽条料之间的间隙有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。采用直排:1a=2mm，a=2.5mm步距：S=30+2=32mm宽度：B=(65+2.52+0.6)0-0.6=70.60-0.6mm分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。2.2选择搭边值排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间

16、隙，从而提高模具寿命。搭边值由上表得到，工件间1a=2mm，沿边a=2.5mm。2.3送料步距与条料宽度制件步距的计算公式为：S=maxD+1a式中：maxD条料宽度方向冲裁件的最大尺寸1a搭边值条料宽度的计算公式为：B=(D+2a+)式中：条料宽度的单向（负向）偏差，取=0.6C导料板与最宽条料之间的间隙有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。采用直排:1a=2mm，a=2.5mm步距：S=30+2=32mm宽度：B=(65+2.52+0.6)0-0.6=70.60-0.6mm分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。2.2选择搭边值排样时冲裁件之间以及冲裁件与条

17、料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值由上表得到，工件间1a=2mm，沿边a=2.5mm。2.3送料步距与条料宽度制件步距的计算公式为：S=maxD+1a式中：maxD条料宽度方向冲裁件的最大尺寸1a搭边值条料宽度的计算公式为：B=(D+2a+)式中：条料宽度的单向（负向）偏差，取=0.6C导料板与最宽条料之间的间隙有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。采用直排:1a=2mm，a=2.5mm步距：S=30+2=

18、32mm宽：B=(65+2.52+0.6)0-0.6=70.60-0.6mm4工序卡片五、应收集的资料及主要参考文献1孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，19912李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，19933崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，19934王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，19875黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，20046薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，19597崇 凯主编.机械制造技术基础课程设计指南. 化学工业出版社，2006.128陈于萍，高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版社，2005.9司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础. 高等教育出版社，199110张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.1111艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002发出任务书日期： 年 月 日 指导教师签名：计划完成日期： 年 月 日 教学单位责任人签章：心得体会通过一个学期的学习，我认为要学好CAD程序这门课程，不仅要认真阅读课本知识，更重要的是要通过上机实践才能增强和巩固我的知识。特别是作为高职生，更要注重实践这一环节，只有这样我们才能成为合格的机