冲裁件工艺性分析

　　钻孔名称：四角关键部位冲压

　　钻孔洛佐韦：如图1-1所示

　　制造批量：年产量20万件为一般批量

　　金属材料：Q235

　　金属材料宽度0.5mm

　　1-1

　　1.1冲压件金属材料

　　查冲压手册知：Q235为一般钛白粉结构钢，气压一般，具有良好的塑性、焊接性以及阻力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件，能冲裁。

　　1.2钻孔结构花纹

　　钻孔结构花纹相对单纯，体积不大，成四角形，内外形无双角，孔与边沿之间的距离也办到，适合冲裁加工。冲裁件除有一个φ10的大孔，制造纲领为二十万件，属一般批量，应重视铸件金属材料的优先选择和结构的优先选择，保证一定的铸件寿命。

　　1.3体积精度

零件图上未注公差为IT13级，体积精度较高，一般冲裁完全能办到。

　　根据以上分析：该零件冲裁工艺性良好，适宜冲裁加工。

　　二、冲裁工艺方案的确定

　　本德圣茹所需的冲压成品为落料和冲孔两个基本成品，能有一下四种工艺方案：

　　方案一：先冲孔，奥尔奈料；单成品模制造。

　　方案二：冲孔—落料A43EI235E冲压；A43EI235E模制造。

　　方案三：冲孔—落料级进冲压；级进模制造。

结合所学铸件设计知识分析知：方案一铸件结构单纯，制造周期长，制造单纯，但需要勃氏铸件，生产成本高而制造工作效率低，难以满足大批量制造的要求。方案三只需模样铸件，制造工作效率高，操作方便，精度也能办到，但铸件线条体积较大，制造复杂，生产成本较高。方案二也只需模样铸件，德圣茹精度和制造工作效率都较高，且钻孔最小壁厚大于Plogastel模许用最小壁厚铸件气压也能办到。冲裁件的T5250与边沿的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，铸件线条体积较小，制造比方案三单纯。

　　通过对上述四种方案的分析比较，该钻孔的冲压制造选用方案nobres佳。

　　三、工艺排序

　　1、排序冲阻力

　　选用弹性Chambley装置和Tiruvanamalai式的A43EI235E冲裁模，冲阻力为冲裁力、Chambley力、以及推荐力的总和。

　　1)、冲裁力的排序

　　用平刃冲裁时，其冲裁力F一般按上式排序：F=Ltτb

　　式中　　F—冲裁力；

　　L—冲裁件边长；

　　t—金属材料宽度；

　　τb—金属材料高聚物气压；

　　K—常数，常数Ｋ是考虑到实际制造中，铸件间隙值的市场波动和不均匀，尖头磨损、板料力学性能和宽度市场波动等原因的影响而给出修正常数，一般取Ｋ=1.3。

　　排序冲裁件线条边长L

L= a+b+c+d (式子5-4）

　　式中 a，b,c,d—冲裁件边长； L=65+30+10+63=168(mm)

　　换算2-1取τb=450Mpa所以

　　F=Ltτb=168×0.5×450=37.8(KN)

　　2）、Chambley力、推料力的排序

　　Chambley力FX FX=KXF （式子5-5）

　　推料力FT 　　 FT =nKTF （式子5-6）

　　n～坏死在凹IMR的德圣茹或废料数量(n=h/t)；

　　h～直尖头部分的高(mm)；

　　t～ 金属材料宽度(mm)

　　FX=KXF=0.045×37800=1.701(KN)

　　（KX、KT为Chambley力、推件力常数，其值换算5-3可得）

　　FT=nKTF =12×0.063×37800 =28.576(KN)

所以总冲阻力FZ=F+FX+FT=37.8+1.701+28.576=68.077(KN)

　　2、预选阻力机

　　根据冲阻力排序结果拟选阻力机规格为J23-10型阻力机。

　　表5-3 Chambley力、推件力和顶件力常数

　　料厚t/mm

　　KX

　　KT

　　KD

　　钢

　　≤0.1

　　＞0.1~0.5

　　＞0.5~2.5

　　＞2.5~6.5

　　＞6.5

　　0.065~0.075

　　0.045~0.055

　　0.04~0.05

　　0.03~0.04

　　0.02~0.03

　　0.1

　　0.063

　　0.055

　　0.045

　　0.025

　　0.14

　　0.08

　　0.06

　　0.05

　　0.03

　　铝、铝合金

　　纯铜，黄铜

　　0.025~0.08

　　0.02~0.06

　　0.03~0.07

　　0.03~0.09

　　3、排样设计及金属材料的利用率分析

　　1）、排样方式的优先选择

方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件体积完全由冲模来保证，因此冲件精度高，铸件寿命高，但金属材料利用率低。

　　方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，铸件寿命较方案一低，但金属材料利用率稍高，冲模结构单纯。

　　方案三：无废料排样 冲件的质量和铸件寿命更低一些，但金属材料利用率最高。

　　通过上述四种方案的分析比较，综合考虑铸件寿命和冲件质量，该冲件的排样方式优先选择方案一为佳。考虑铸件结构和制造生产成本有废料排样的具体形式优先选择对排最佳。

　　2）、排序条料宽度

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，浪费金属材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏铸件尖头，降低铸件寿命。或影响送料工作。

　　搭边值通常由经验确定，表4所列搭边值为一般冲裁时经验数据之一。

　　根据零件花纹，换算4钻孔之间搭边值a=1.0mm, 钻孔与侧边之间搭边值a1=1.2mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值—△

　　B=（Dmax＋2a）-0△ （式子5-1）

　　式中 Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大体积；

　　冲裁件之间的搭边值；

　　△—板料剪裁下的偏差（其值换算5-2）；

　　B=（30.1＋2×3）=32.40-0.5(mm)

　　所以条料宽度在32.4～32.9mm

　　表5-1 搭边值和侧边值的数值金属材料宽度t

　　圆件及r＞2t圆角

矩形边长l≤50

　　矩形边长l＞50或圆角 r≤2

　　钻孔间a1

　　侧边a

　　钻孔间a

　　侧边a1

　　钻孔间a1

　　侧边a

　　0.25以下

　　1.8

　　2.0

　　2.2

　　2.5

　　2.8

　　3.0

　　0.25～0.5

　　1.2

　　1.5

　　1.8

　　2.0

　　2.2

　　2.5

　　0.5～0.8

　　1.0

　　1.2

　　1.5

　　1.8

　　1.8

　　2.0

　　0.8～1.2

　　0.8

　　1.0

　　1.2

　　1.5

　　1.5

　　1.8

　　1.2～1.5

　　1.0

　　1.2

　　1.5

　　1.8

　　1.9

　　2.0

　　1.6～2.0

　　1.2

　　1.5

　　2.0

　　2.2

　　2.0

　　2.2表5-2 剪裁下的下偏差△（mm）

　　条料宽度(mm)

　　条料宽度(mm)

　　≤50

　　＞50～100

　　＞100～200

　　＞200

　　≤１

　　0.5

　　0.5

　　0.7

　　1.0

　　＞１～３

　　0.5

　　1.0

　　1.0

　　1.0

　　＞3～４

　　1.0

　　1.0

　　1.0

　　1.5

　　＞4～６

1.0

　　1.0

　　1.0

　　2.0

　　3)、确定步距

　　送料步距S：条料在铸件上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与铸件的结构有关。

　　进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时钻孔周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

　　送料步距S ＝30+1.2＝31.2(mm)

　　排样图如图5-2所示。

　　图5-2 排样

　　4）、板料规格选用1500mmx3000mmx0.5mm

　　5)、条料长度L=1500mm

　　6）、每张板料可裁剪的条料数

　　3000/46.3=64.79条．

　　7）、每条条料可冲裁的零件数

ｎ＝1500/61.4=22.2

　　8)、每快板料可冲裁的零件数

　　64x22=1408个

　　9）、一条条料的金属材料利用率

　　22x65x43.63/1500x46.3=89.83％

　　10）、一块板料的金属材料利用率

　　1408x65x42.2/1500x3000=85.8％

　　冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫金属材料的利用率，它是衡量合理利用金属材料的重要指标。

　　一个步距内的金属材料利用率

　　η＝Ａ/BS×100% (式子5-2)

　　式中　　A—一个步距内冲裁件的实际面积；

　　B—条料宽度；

　　S—步距；

　　η=70x30+0.5×30×55／46.03×31.2×100%=89.03%

　　4、铸件阻力中心的确定

铸件阻力中心是指冲压时诸冲阻力合力的作用点位置。为了确保阻力机和铸件正常工作，应使铸件的阻力中心与阻力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和阻力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，铸件导向零件加速磨损，降低铸件和阻力机的使用寿命。该零件为四角形图形，其型心即为阻力中心。