1、毕业设计(论文)- 1 -1 绪论1.1 冲压的概念、特点及应用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方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（ 属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备
2、和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件
3、，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具毕业设计(论文)- 2 -才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器
4、、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则 60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。2 冲 压 冲 裁 件 的 工 业 分 析 图 2-1 零件示意图冲压技术要求:1. 材料:10 钢2. 材料厚度:1mm3. 生产批量:大批量4. 未注公差:按 IT14 级确定.毕业设计(论文)- 3 -5. 经 退 火 及 时 效 处 理 ， 具
5、有 较 高 的 强 度 、 硬 度 ， 适 合 做 中 等 强 度 的 零件 。6. 尺 寸 精 度 ； 形 状 尺 寸 均 未 标 注 公 差 ， 属 自 由 尺 寸 ， 可 按 IT14 级 确 定工 件 的 公 差 。7. 经 公 差 表 ， 各 尺 寸 公 差 为 :4 +0.30 0 8+0.36 0 19 0 -0.52 20 0 -0.52 四 孔 的 位 置 公 差 10+ 0.18 - 0.18 9+ 0.18 - 0.18 8. 工 件 的 结 构 形 状 :制 件 需 要 进 行 落 料 、 冲 孔 、 弯 曲 三 道 基 本 工 序 ， 尺 寸较 小 。9. 结 论 ：
6、 该 制 件 可 以 进 行 冲 裁 。10.制 件 为 大 批 量 生 产 ， 应 重 视 模 具 材 料 和 结 构 的 选 择 ， 保 证 模 具 的 复 杂程 度 和 算 命 。 3 确 定 工 艺 方 案根 据 制 件 的 工 艺 分 析 ， 其 基 本 工 序 有 落 料 、 冲 孔 、 弯 曲 三 道 基 本 工 序 ， 按 其先 后 顺 序 组 合 ， 可 以 如 下 几 种 方 案 ;(1) 落 料 弯 曲 冲 孔 ； 单 工 序 模 冲 压 。(2) 落 料 冲 孔 弯 曲 ； 单 工 序 模 冲 压 。(3) 冲 孔 落 料 弯 曲 ； 连 续 模 冲 压 。(4) 冲
7、孔 落 料 弯 曲 ； 复 合 模 冲 压 。方案 1.2.属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内。完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案 4 只需要一副模具，模具结构复杂，加工难度大。冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案 3 也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述 4 种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。模具类型的选择毕业设计(论文)- 4 -由冲压工艺分析可知，采用连续冲压，所以模具类型为连续模。采用定位方式的选择因
8、为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。卸料方式的选择因为工件料厚为 1mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置卸料。导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用侧导柱的导向方式。4 冲压模具总体结构设计4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲压，所以模具类型为级进模。.4.2 定位方式因为该 模 具 采 用 的 是 条 料 ， 控 制 条 料 的 送 进 方 向 采 用 导 料 销 ， 无 侧 压 装 置 。控 件 条 料 的 送 进 步 距 采 用 固 定 当 料 销 定 距 。4.3
9、卸料与出件方式因为工 件 厚 度 为 1mm， 相 对 较 薄 ， 卸 料 力 也 不 大 ， 故 采 用 弹 性 卸 料 装 置 卸 料 。4.4 导 向 方 式 的 选 择为 了 提 高 模 具 寿 命 和 工 件 的 质 量 ， 方 便 安 装 调 整 ， 该 级 进 采 用 侧 导 柱 的 导 向方 式 。5 模 具 设 计 工 艺 计 算毕业设计(论文)- 5 -5.1 计 算 毛 胚 尺 寸图 5-1 计算展开示意图相 对 弯 曲 半 径 ； R/t=1/1=1 0.5式 中 ； R弯 曲 半 径 （ mm）t-材 料 厚 度 （ mm）由 于 相 对 弯 曲 半 径 大 于 0.
10、5， 可 见 制 件 属 于 圆 角 半 径 较 大 的 弯 曲 件 ， 应 该 先求 变 形 区 中 性 层 曲 率 半 径 。L=L1+L2+L3+1/2(r o+xt)*2 (公式 1)式 中 :ro内 弯 曲 半 径t- 材 料 厚 度k- 中 性 层 系 数表 5-1 板 料 弯 曲 中 性 层 系 数X=r/tr/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 1,2x 0.21 0,22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28 0.3 0.32 0.33r/t 1.2 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 8x 0.34 0.36 0.38 0
11、.39 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5查 表 得 X=0.32L=L1+L2+L3+1/2(r o+xt)*2=19+6+19+0.5（1+0.321）2=44.14mm根据计算得：工件的展开尺寸为 2044.14mm,如图 5-2 所示。毕业设计(论文)- 6 -图 5-2 制件尺寸展开示意图5.2 排样根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料，少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排，斜排，对排，混合排，多排等多重形式。采用少，无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料
12、以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边切断时） ，不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。由于设计的零件是距形零件，且四个孔均有位置公差要求，所以采用有废料直排法-少废料直排法。5.3 搭边值的确定排样式时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺佘料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。反搭边过小，冲裁时容翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸，凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，同时有可能会影响送料工作。搭边值通常由经验确定，
13、表 2 所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。搭边是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增边刃口磨损。毕业设计(论文)- 7 -表 2 给出了 10 钢的搭边值如下：表 5-2 搭边 a 和 a1 数值经查表得：两工件之间的搭边 al=1.25.4 条料宽度与步距的确定计算条料宽度有三种情况需要考虑；1 有侧压装置时条料的宽度。2 无侧压装置时条料的宽度。3 有定距侧刃时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。 有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料送进。无测压装置的模具，其条料宽度要考虑在送料过程中因条料的摆动使侧面搭边减小，为了补偿面搭边值的减小部分，条料宽度因增加一个条料可能的摆
14、动量。故条料宽度为B=45.34mm 故步距为H=45.34mm5.5 材料利用率的计算冲裁零件的面积为：F=长宽=2044.14=882.8（mm 2）毛坯规格为：毕业设计(论文)- 8 -8002000（mm）送料步距为：h=D+a1=44.14+1.2=45.34mm一个步距内的材料利用率为：N11=Nf/(Bh)100%N 为一个步距内冲件的个数。N11=Nf/(Bh)100%=1882.8/(2045.34)100%=97.35%横裁时的条料数为：N1=2000/20=100 可冲 100 条每条件数为：N2=(800-a)/h=(800-1.2)/45.34=17.64 可冲 17
15、 件板料可冲总件数为：n=n1n2=10017=1700（件）板料利用率：N12=nF/(8002000)=1700882.8/(8002000)100%=93.80%纵裁时的条料数为：N1=800/20=40 可冲 40 条每条件数为：N2=(2000-a)/h=(2000-1.2)/45.34=44.1 可冲 44 件板料可冲总件数为：n=n1n2=4044=1760（件）板料利用率：N12=nF/(8002000)=1760882.8/(8002000)100%=97.1%因为纵裁时的材料利用率大于横裁时的材料利用率所以该零件采用横裁法毕业设计(论文)- 9 -图 5-3排样图6 冲压力
16、与弯曲力计算6.1 计算冲裁力的公式计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模，其冲裁力FP按公式（4）计算：（4）tLKFP式中 材料抗剪强度（ ）Ma冲裁周边总长（ ）Lm材料厚度（ ）t系数 KP是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均） 、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 13。在此模具中 KP取 1.3。表 6-1 抗剪强度力学性能材料名称材料牌号材料状态抗剪 MPa/抗拉b/屈服强度伸长率 弹性模量毕业设计(论文)- 10 -M
17、Pas/(%)E/MPa10F 216333275410 186 3015F 245363315450 2808 255333275410 196 30 18610 255353295430 206 29 19415 265373335470 225 26 19820 275392355500 245 25 20625 314432390540 275 24 19530 353471440590 294 22 19735 392511490635 315 20 19740 412530510650 333 18 209优质碳素结构钢45已退火432549540685 353 16 200根 据 表 5 查 出 10 的 抗 剪 强 度 为 255353（ ）MPa取 350（ ）MPa材料厚度 1tm总冲裁力 F=F1+F2
