摩托车侧盖前支承冲压工艺分析与冷冲模设计.docx

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摩托车侧盖前支承冲压工艺分析与冷冲模设计

xxxxxxxx大学

毕业论文（设计）

论文题目摩托车侧盖前支承冲压工艺分析及冷冲模设计

姓名xxxxxx学号xxxxxx

院系xxxxx专业机械设计制造及其自动化

指导教师xxxxx职称xxxxx

中国·合肥

二o一五年五月

摩托车侧盖前支承冲压工艺分析及冷冲模设计

作者：

xxxxx指导老师：

xxxxx

（xxxx大学工学院2011机制合肥230036）

下载须知：

本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。

另外，有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义与谐社会。

摘要:

随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，逐渐由以前手动方式发展为利用软件等高科技方式来辅助设计的完成。

冷冲模是其中的一种。

熟练查阅相关技术资料。

掌握模具设计及制造的基本技能，如制件工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集与查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。

冲压工艺及模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案与模具，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求，尽可能降低冲压的工艺成本与保证安全生产。

关键词：

工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算

引言：

冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。

它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。

冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。

冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。

当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生及内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸与性能的零件。

冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量的切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。

冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。

因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。

用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。

冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天与兵工等的生产方面占据十分重要的地位。

现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。

在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。

1、冲裁件的工艺性分析

冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序与成形工序两大类。

分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。

成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状与尺寸的工件。

在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。

冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。

冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。

所谓冲裁工艺性好是指能用普通的冲裁方法，在模具寿命与生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。

因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命与生产效率有很大的影响。

1.1.冲裁件的结构工艺性

1.1.1.冲裁件的形状

图1.零件及尺寸

弯曲件形状简单，适用模具批量生产，零件材料Q215钢，属于一种碳素钢，厚度t=1.5mm，产品材料性能分析如下：

化学成分：

C：

0.09-0.15

Mn：

0.25-0.55

Si：

≤0.30

S：

≤0.050（A级）≤0.045（B级）

P：

≤0.045

力学性能：

屈服强度215

抗拉强度（σb/MPa）：

335-450

抗剪强度（σb/MPa）：

260-340

伸长率（δ5/%）：

主要特性：

具有高的塑性、韧性与焊接性能，良好的压力加工性能，但强度低。

1.1.2.冲裁件的尺寸精度

冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为IT12—IT14的经济级普通冲裁。

2、制件冲压工艺方案的确定

2.1.冲压工序的组合

冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁与连续冲裁。

冲裁方式根据生产批量及冲裁件尺寸形状的适应性与模具制造安装调整的难易与成本的高低等因素确定。

综合分析，在满足冲裁件质量及生产率的要求下，选择复合工序冲裁方式，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便与工作安全性高。

2.2.冲压顺序的安排

落料，弯曲，压包共三种工序，首先根据零件形状确定冲压工序类型与选择工序顺序。

冲压该零件需要的基本工序有剪切（或落料）、冲腰圆孔、弯曲与冲凸包。

其中弯曲决定了零件的总体形状与尺寸，因此选择合理的弯曲方法十分重要。

该零件冲压工序方案：

落料冲孔-弯曲-冲凸包

落料冲孔：

弯曲成型：

冲凸包：

3、制件排样图的设计及材料利用率的计算

3.1.展开尺寸的计算

弯曲件厚度为1.5mm，因为成型弯曲件需要经过落料、弯曲，才能最后实现产品型，由于产品形状简单，所以不需要单独计算弯曲系数及尺寸分析，展开尺寸需要根据实际弯曲模具的间隙与模具结构来调试。

弯曲件毛坯的展开尺寸是根据变形中性层长度不变的原理来求出的，对于变形程度很小或对尺寸要不高的弯曲件来说，可以近似的认为变形中性层及毛坯的断面中心相重合，这时，中性层的位置为

ρ=r+t/2

式中r——弯曲件内层的弯曲半径

t——板料的厚度，

弯曲公式是L=2a+2b+c+π（r+xt）+π（R+xt），如下图：

其中a=12.5,b=45.5，c=30,r=2,R=4,x=0.4,t=1.5。

经过实际计算L=168.628，取168.6，宽度无变形，还是原尺寸22。

所以展开图纸如下图所示：

3.2.制件排样图的设计

排样对材料的利用率，工件的尺寸精度，生产率，模具制造难易程度与使用寿命有一定的影响。

按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样及少、无废料排样两大类。

排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等。

有废料排样有如下几种形式：

（1）直排排样时，应优先选用直排，因为直排的模具最简单。

但对于三角形、角尺形等工件，采用直排会造成较大的材料浪费，可考虑选择斜排或对排。

（2）斜排斜排将时制模工作量增大。

（3）对排选取对排省料幅度较大。

比直排省料可达30%--50%。

但需要注意：

如果采取送料一次冲一件的方案，即用单凸模，模具结构及直排时基本相同，模具费也相差不大，但只实用于条料，不能用卷料。

排样时需考虑如下原则：

1）提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）

2）合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。

3）模具结构简单、寿命长。

4）保证冲件的质量与冲件对板料纤维方向的要求。

3.2.1.搭边及料宽

搭边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度及刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。

因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。

搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度δ=1.5mm，确定搭边工作间a1为1.5mm,a为1.8mm。

具体可见排样图2。

送料步距与条料宽度的确定

（1）送料步距条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。

每次只冲一个零件的步距S的计算公式为

S=D+a1

S=22+1.5=23.5mm

式中D——平行于送料方向的冲裁宽度；

a1——冲裁之间的搭边值。

（2）条料宽度条料宽度的确定原则：

最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并及导料板之间有一定的间隙。

当用孔定距时，可按下式计算

条料宽度B-Δ=（Dmax+2a）-Δ

=（168.6+2×1.8）-0.5=172.2-0.5mm

式中B——条料的宽度（mm）；

Dmax——冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；

a——侧搭边值；

Δ——条料宽度的单向（负向）公差；

条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，剪裁时的公差整带分布规定上偏差为零，下偏差为负值条料在模具上送进时一般都有导向，当使用导料销导向而又无侧压装置时，在宽度方向也会产生送料误差。

所以剪切条料宽度偏差Δ=0.5,因此B=172.2-0.5。

3.3.材料利用率的计算

一个步距内的材料利用率η为

η=nA/Bh×100%

η=1×3705.7664/23.5×172.2×100%=91.575%

式中A——一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；

n——一个步距内冲裁件数目；

B——条料宽度（mm）；

h——步距；

4、确定总冲压力与选用压力机及计算压力中心

4.1.冲压力

冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力与顶件力的总称。

冲裁力的计算:

平刃口冲裁力可按下式计算

落料力计算

F1=KLtτ

F=1.3×377.7664×1.5×340=250465.7532N

=250.46KN

式中F——冲裁力（N）；

L——冲裁件周边长度（mm）；377.7764

τ——材料抗剪强度（MPa）；（Q215钢260-340MPa）

t——材料厚度；（mm）；1.5

K——系数，通常K=1.3；

冲腰圆孔力计算

F2=nKLδτ

F2=1×1.3×（3.14×13+12+12）×1.5×340=42975.66N

=42.98KN

卸料力的计算:

从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称推件力；从凹模内向上顶工件或废料所需的力称为顶件力。

、及与冲件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类与厚度、润滑情况、凹模洞口形状因素有关。

在实际生产中常用以下经验公式计算：

式中F──冲裁力；

──卸料力系数；

──推件力系数；

──顶件力系数；

n──梗塞在凹模内的冲件数（n＝h/t）

h──为凹模直壁洞口的高度。

、及可分别由表4.1查取。

当冲裁件形状复杂、冲裁间隙较小，润滑较差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。

表4.1卸料力、推件力与顶件力系数

料厚/mm

0.5～2.5

0.025～0.06

0.05

0.06

取为0.04、为0.05、为0.06

=（0.04+0.06）×（250.46+42.98）=29.344KN。

所以落料冲孔模总的冲压力为250.46+42.98+29.34=322.78KN。

弯曲力的计算:

此工件U形弯曲时力的计算，选计算公式为

F自=2×（kbttδb）/（r+t）

=2×（1.3×22×1.5×1.5×450）/（2+1.5）

=16547.14N

=16.55KN

F自—材料在冲压行程结束时的自由弯曲力

b—弯曲件的宽度

t—弯曲件厚度

r—弯曲件内弯角半径

k—安全系数

δb—材料的强度极限

δb查表=335～450,取450

所以弯曲成型力F总=16.55KN

压包力计算：

板料在模具作用下发生局部胀形而形成凸或凹下的冲压方式，角起伏成型，本次设计的产品有两个胀