卡圈零件冲压工艺及模具设计方案文档格式.docx
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如图2-1所示
生产批量：
大批量
材料：
Q235
材料厚度：
2mm
制造精度：
IT10级
图2-1卡圈零件图
冲裁件的工艺性，就是冲裁件对冲压工艺的适应性能，即冲裁件结构形状、尺寸大小、工件精度等在冲裁时的难易程度。
好的冲裁工艺性能能保证材料消耗少、工序数目少、产品质量稳定且效率高、模具结构简单且寿命长等要求。
根据以上分析，该工件宜先冲孔落料，再弯曲达到图纸要求。
1）材料
Q235是普通碳素钢，有较好的冲压性能
2）结构形状
该零件外形简单、规则，仅有落料、冲孔、弯曲、三道工序特征，适合冲压加工。
3）尺寸精度
卡圈零件的加工精度要求为IT10，利用普通冲裁方式可以达到零件图纸要求。
2.2确定工艺方案
工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序的组合和工序顺序的安排，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，在根据工件的批量、形状、尺寸等方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的冲裁方案。
该零件冲裁工艺包括落料、冲孔两个工序，下表列有三种工艺方案选择
序号
工艺方案
结构特点
1
单工序模生产
模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。
且两道工序中的定位误差，将导致孔中心距尺寸精度难以保证。
2
复合模生产
落料-冲孔复合
同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具规模，提高生产效率，也能提高压力机等设备的使用效率，操作简单、方便，适合大批量的生产，能可靠地保证孔中心距尺寸精度。
3
级进模生产
冲孔-落料连续
同一副模具不同工位完成两道工序，生产效率高，模具成本要高，两工位之间的定位一要求非常高，否则无法保证孔中心距尺寸精度
经过比较，复合模生产最为恰当，既能保证精度，成本又低，效率高。
如果采用正装结构，落料废料均落在凹模表面，将导致清除困难而降低生产效率，增大劳动强度。
因此复合模采用倒装结构。
为保证制件较高的位置公差要求，上下模之间采用后侧导柱，条料采用手动送料，进入模具内依靠导料销保证送进导向，定位销保证定距精度。
冲裁完成后，冲孔完成后，冲孔废料由漏料孔从下模出，制件则由上模刚性顶件装置顶出，落在下模表面；
落料废料则由安装于下模弹性卸料装置从凸凹模上剥落。
2.3冲裁间隙的确定
冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模刃口部分尺寸之差，其值可正、可负，在一般的普通冲裁中均为正值。
凸凹模每侧间隙称为单边间隙，两侧间隙之和称为双边间隙。
若无特殊说明，冲裁间隙指双边间隙。
单边用间隙用C表示，双边用Z表示。
圆形冲裁模双边间隙为Z=D凹-D凸
式中D凹——冲裁模凹模直径尺寸（mm）
D凸——冲裁模凹模直径尺寸（mm）
2.3.1间隙的影响
冲裁间隙除了对冲裁件的质量起着决定性的作用以外，对模具寿命也有较大的影响。
间隙过小会使模具寿命降低，同时，小间隙还使模具制造的难度加大。
因此，冲裁间隙是保证合理冲裁过程的最主要的工艺的工艺参数。
影响合理冲裁间隙值的主要因素是板料厚度和材料性质。
板料愈厚，间隙数值也愈打。
反之板料愈薄，则间隙应愈小。
材料塑性愈好，间隙数值也应愈小。
而塑性差的硬材料，间隙数值就应大一些。
2.3.2合理冲裁间隙值的确定
冲裁间隙对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力等都有很大的影响，但影响规律各不相同，不可能存在一个间隙值同时满足各项要求。
通常选择一个合适的间隙范围，在这个范围内能得到质量令人满意的冲裁件，并且满足冲裁力较小、模具有较高的使用寿命的要求。
我们称这个合适的间隙范围为合理间隙，它是一个范围值，其上限为最大合理间隙Zmax，下限为最小合理间隙Zmin。
实际生产中，间隙值的选择主要考虑冲裁断面的质量和模具寿命这两个方面。
根据工件和生产上的具体要求可按如下原则选取间隙值。
1）工件的断面质量无严格要求时，选取较大的间隙值。
2）工件的断面质量及制造精度较高时，选取较小的间隙值。
3）在设计计算冲模刃口尺寸时，考虑模具在使用过程中的因磨损而导致隙值增大，应当按Zmin来计算。
确定间隙值的方法有理论计算法、经验确定法。
因为计算法在使用中不方便，实际生产中常用经验表或经验公式确定，其中经验数表法应用最广。
冲裁间隙经验数据表很多，在一般的冲压手册和模具设计资料上都可以查阅，应当注意的是有的数值相差比较大，在选择时应结合实际需要综合考虑。
计算间隙值的经验公式为
Z=mt
（2-1）
式中，t—材料厚度
m—系数，与材料厚度、性质有关，不同的行业也有差异
查表2-1选得间隙值为Zmin=0.246、Zmax=0.360（mm）。
表２-1冲裁模刃口始用间隙
材料名称
08F、10、35、09Mn、Q235
16Mn
40、50
65Mn
厚度t
初始间隙Z
Zmin
Zmax
<
0.5
间隙很小或无间隙
1.0
0.100
0.140
0.100
1.5
0.132
0.240
0.170
0.230
2.0
0.246
0.360
0.260
0.380
0.380
2.5
0.500
0.280
0.540
为了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。
2.4工件排样
在冲压生产中，节约和减小废料具有非常重要的意义。
据统计，零件的材料费用占制造成本的60%和80%，冲裁件在板料、条料或布料上的布置方式，称为冲裁件的排样法，简称排样。
在模具的设计中，排样的设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作。
排样合理与否，直接影响到材料利用率、制件质量、生产率与成本以及模具使用寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。
2.4.1材料的利用率
排样的目的是为了合理利用原材料。
衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。
所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比。
材料利用率的计算公式如下：
一个进距的材料利用率η的计算如下：
η=（ｎA/Bh）×
100%（2-2）
式中A——冲裁件面积（包括内形结构废料），（mm2）；
n——一个进距内冲裁件数目。
b——条料宽度，（mm）。
h——进距,（mm）
一张板料上总的材料利用率η总的计算如下：
η总=（ＮA/LB）×
100%（2-3）
式中N——冲裁件总数目；
A——板料宽度
L——板料长，（mm）；
B——条料宽度
由公式可知，η总，η值越大，材料废料越少，材料利用率就越高。
冲裁件所产生的废料分两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称设计废料；
二是由于工件之间的搭边及工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而长产生的废料，它取决于冲压方式与排样方式，称为工艺废料。
提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量减少小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当改善工件的结构形状也可以提高材料的利用率。
2.4.2排样方法
常用的冲裁件排样方法分为三类。
（1）有废料排样
（2）少废料排样
（3）无废料排样
少、无废料排样的缺点是工件质量较差，模具寿命不高。
但这两类排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁里和提高生产率等优点。
并且，工件必须具备一定的形状特征才能采用少、无废料排样。
对于形状复杂的工件，经常采用试排法。
上述采用的三类排样方法，按工件的外形特征有可分为直排、斜排、直对排、混合排、多行排及裁搭边等多种形式。
为满足尺寸精度的要求，设计的卡圈零件采用直排法。
2.4.3搭边
排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料边缘间的余料称为搭边。
其作用是补偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料。
搭边值要合理确定。
搭边值过大，材料利用率低。
搭边值小，材料利用率虽高。
但过小的时就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。
搭边值过小，会使作用在凸模侧面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的损失。
为避免这一现象，搭边的最小宽度约为毛坯的厚度，使之大于塑变区的宽度。
搭边值的大小与下列因数有关：
1）材料的力学性能。
硬材料可小，软材料、脆性材料的搭边值要大一些
2）工件的形状与尺寸。
尺寸大或有突尖的复杂形状时，搭边值要取得大一些。
3）材料厚度。
厚材料的搭边值应取得大一些。
4）送料方式及挡料方式。
用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以小一些。
搭边值一般由经验确定
由卡圈零件图和排样图2-2可得知：
因为经过卡圈毛坯经落料冲孔后，还须进行弯曲工序才能得到最后支承板零件，故在进行复合模的排样时，必须先进行弯曲展开计算。
卡圈弯曲展开长度为：
L=39×
2+180°
л（30+0.5×
2）/180°
=174mm
冲裁件面积：
A=174×
130mm2=22620mm2
条料宽度：
b=174+3×
2mm=180mm
进距：
h=130+2.5mm=132.5mm
一个进距的材料利用率：
η=（nA/bh）×
100%=22620×
1mm2/（132.5mm×
180mm）×
100%=94.8%
图2-2排样图
2.5冲压工艺力计算
冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。
计算冲压力的目的是为了合理地选
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