一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计(弯曲模)

1、一、 摩托车侧盖前支承冲压工艺设计（弯曲模） 图12-1所示为摩托车侧盖前支承零件示意图，材料Q215钢，厚度1.5mm，年生产量5万件，要求编制该冲压工艺方案。 图12-1  侧盖前支承零件示意图 零件及其冲压工艺性分析摩托车侧盖前支承零件是以2个mm的凸包定位且焊接组合在车架的电气元件支架上，腰圆孔用于侧盖的装配，故腰圆孔位置是该零件需要保证的重点。另外，该零件属隐蔽件，被侧盖完全遮蔽，外观上要求不高，只需平整。该零件端部四角为尖角，若采用落料工艺，则工艺性较差，根据该零件的装配使用情况，为了改善落料的工艺性，故将四角修改为圆角，取圆角半径为2mm。此外零件的“腿”较长

2、，若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件。腰圆孔边至弯曲半径R中心的距离为2.5mm。大于材料厚度 （1.5mm），从而腰圆孔位于变形区之外，弯曲时不会引起孔变形，故该孔可在弯曲前冲出。 确定工艺方案首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该零件需要的基本工序有剪切(或落料)、冲腰圆孔、一次弯曲、二次弯曲和冲凸包。其中弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，因此选择合理的弯曲方法十分重要。(1) 弯曲变形的方法及比较  该零件弯曲变形的方法可采用如图12-2所示中的任何一种。第一种方法(图12-2a)为一次成形，其优点是用一副模具成

3、形，可以提高生产率，减少所需设备和操作人员。缺点是毛坯的整个面积几乎都参与激烈的变形，零件表面擦伤严重，且擦伤面积大，零件形状与尺寸都不精确，弯曲处变薄严重，这些缺陷将随零件“腿”长的增加和“腿”长的减小而愈加明显。    第二种方法(图12-2b)是先用一副模具弯曲端部两角，然后在另一副模具上弯曲中间两角。这显然比第一种方法弯曲变形的激烈程度缓和的多，但回弹现象难以控制，且增加了模具、设备和操作人员。第三种方法(图12-2c)是先在一副模具上弯曲端部两角并使中间两角预弯45°，然后在另一副模具上弯曲成形，这样由于能够实现过弯曲和校正弯曲来控制回弹，故零

4、件的形状和尺寸精确度高。此外，由于成形过程中材料受凸、凹模圆角的阻力较小，零件的表面质量较好。这种弯曲变形方法对于精度要求高或长“脚”短“脚”弯曲件的成形特别有利。图12-2  弯曲成形a)一副模具成形  b)、c)两副模具成形(2) 工序组合方案及比较  根据冲压该零件需要的基本工序和弯曲成形的不同方法，可以作出下列各种组合方案。方案一：落料与冲腰圆孔复合、弯曲四角、冲凸包。其优点是工序比较集中，占用设备和人员少，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，表面擦伤严重。方案二：落料与冲腰圆孔复合、弯曲端部两角、弯曲中间两角、冲凸包。其优点是模具结构简单，投产快，但回弹难

5、以控制，尺寸和形状不精确，而且工序分散，占用设备和人员多。方案三：落料与冲腰圆孔复合、弯曲端部两角并使中间两角预弯45°、弯曲中间两角、冲凸包。其优点是工件回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量好，对于这种长“腿”短“脚”弯曲件的成形特别有利，缺点是工序分散，占用设备和人员多。方案四：冲腰圆孔、切断及弯曲四角连续冲压、冲凸包。其优点是工序比较集中，占用设备和人员少，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，表面擦伤严重。方案五：冲腰圆孔、切断及弯曲端部冲腰圆孔、切断连续冲压、弯曲中间两角、冲凸包。这种方案实质上与方案二差不多，只是采用了结构复杂的连续模，故工件回弹难以控制，尺寸和形状不精确。

6、方案六：将方案三全部工序组合，采用带料连续冲压。其优点是工序集中，只用一副模具完成全部工序，其实质是把方案三的各工序分别布置在连续模的各工位上，所以还具有方案三的各项优点，缺点是模具结构复杂，安装、调试和维修困难。制造周期长。综合上述，该零件虽然对表面外观要求不高，但由于“腿”特别长，需要有效地利用过弯曲和校正来控制回弹，其方案三和方案六都能满足这一要求，但考虑到该零件件生产批量不是太大，故选用方案三，其冲压工序如下：落料冲孔、一次弯形 （弯曲端部两角并使中间两角预弯45°）、二次弯形(弯曲中间两角)、冲凸包。 主要工艺参数计算(1) 毛坯展开尺寸 (查工具书)

7、展开尺寸按图12-3分段计算。毛坯展开长度式中 =12.5mm; =45.5m; =30mm; 和按计算。其中圆周半径r分别为2mm和4mm，材料厚度t=1.5mm，中性层位置系数x按由表3-2查取。当r=2mm时取x=0.43，r=4mm时取x=0.46。将以上数值代入上式得考虑到弯曲时材料略有伸长，故取毛坯展开长度L=168mm。对于精度要求高的弯曲件，还需通过试弯后进行修正，以获得准确的展开尺寸。(2)    确定排样方案和计算材料利用率1) 确定排样方案，根据零件形状选用合理的排样方案，以提高材料利用率。该零件采用落料与冲孔复合冲压，毛坯形状为矩形，长度方

8、向尺寸较大，为便于送料，采用单排方案 （见图12-4）。搭边值和由表2-12查得，得=2mm,=1.8mm。图12-3  毛坯计算图                图12-4  排样方案 2) 确定板料规格和裁料方式。根据条料的宽度尺寸，选择合适的板料规格，使剩余的边料越小越好。该零件宽度用料为172mm，以选择1.5mm×710mm×1420mm的板料规格为宜。裁料方式既要考虑所选板料规格、冲制

9、零件的数量，又要考虑裁料操作的方便性，该零件以纵裁下料为宜。对于较为大型的零件，则着重考虑冲制零件的数量，以降低零件的材料费用。(3) 计算材料消耗工艺定额和材料利用率。根据排样计算，一张钢板可冲制的零件数量为n=4×59=236(件)。材料消耗工艺定额      材料利用率 =79.7% 零件面积由图12-5计算得出。图12-5  落料、冲孔工序略图 计算各工序冲压力和选择冲压设备(1) 第一道工序落料冲孔(见图12-6)  该工序冲压力包括冲裁力，卸料力和推料力，按图12-6所示的结构形式，系采用打杆在滑块快回

10、到最高位置时将工件直接从凹模内打出，故不再考虑顶件力。冲裁力  式中   L剪切长度;       t 材料厚度（1.5mm）;拉深强度，查表取=400Mpa；     抗剪强度。 剪切长度L按图12-5所示尺寸计算式中   落料长度(mm)；   冲孔长度(mm)。将图示尺寸代入计算公式可得因此， =376+65=441mm将以上数值代入冲裁力计算公式可得落料卸料力式中  &

11、#160;    卸料力系数，由表2-8查取；           落料力(N)。将数值代入卸料力公式可得_冲孔推件力式中   梗塞件数量(即腰圆形废料数)，取n=4；      推件力系数，由表2-8查取；      冲孔力(N)。将数值代入推件力公式可得第一道工序总冲压力   

12、60;                                             =264600+9024+8580   &#

13、160;                               =282204282（kN）选择冲压设备时着重考虑的主要参数是公称压力、装模高度、滑块行程、台面尺寸等。根据第一道工序所需的冲压力，选用公称压力为400kN的压力机就完全能够满足使用要求。(2) 第二道工序一次弯形(见图12-7)

14、  该工序的冲压力包括预弯中部两角和弯曲、校正 端部两角及压料力等，这些力并不是同时发生或达到最大值的，最初只有压弯力和预弯力，滑块下降到一定 位置时开始压弯端部两角，最后进行校正弯曲，故最大冲压力只考虑校正弯曲力和压料力。校正弯曲力               式中   校正部分的投影面积       单位面积校正(MPa)，由表3-11查取，=

15、100Mpa。结合图12-1、图12-5所示尺寸计算式如下校正弯曲力压料力为自由弯曲力的30%80%。自由弯曲力(表3-10)  式中    系数 =1.2；        弯曲件宽度 =22mm;        料厚=1.5mm；    抗拉强度 =400MPa；     &#

16、160;  支点间距近似取10mm。将上述数据代入表达式，得：取，得压料力=50%×2376=1188 则第二道工序总冲压力  根据第二道工序所需要的冲压力，选用公称压力为400kN的压力机完全能够满足使用要求。（3）第三道工序二次弯形(见图12-8)   该工序仍需要压料，故冲压力包括自由弯曲力和压料力。自由弯曲力      压料力          则第三道工序总冲压力第三道工序所需的冲压力很

17、小，若单从这一角度考虑，所选的压力机太小，滑块行程不能满足该工序的加工需要。故该工序宜选用滑块行程较大的400kN的压力机。（4）第四道工序冲凸包（见图12-9） 该工序需要压料和顶料，其冲压力包括凸包成形力和卸料力及顶件力，从图12-1所示标注的尺寸看，凸包的成形情况与冲裁相似，故凸包成形力可按冲裁力公式计算得凸包成形力  卸料力      顶件力      (系数、由表2-8查取)则第四道工序总冲压力从该工序所需的冲压力考虑，选公称压力为40kN的压力机就行了，但是该工件高度大，需要滑块行程也相应要大，故该工序选用公称压力为250kN的压力机。 模具结构形式的确定落料冲孔模具、一次弯形模具、二次弯形模具、冲凸包模具结构形式分别见图12-6、图12-