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1、一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计*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。1. 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59mm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。图12-1 侧盖前支承零件示意图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
2、件的“腿”较长，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。2. 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形，
3、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和激烈的变形，零件表面擦伤严重，且擦伤面积大，零件形状 和尺寸都不精确，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，故零件的形状和尺寸精确度高。此外，由 于成形过程
4、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：落料和冲腰圆孔复合、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：落料和冲腰圆孔复合、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：落料和
5、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 质上和方案二差不多，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。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
6、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。3. 主要工艺参数计算 毛坯展开尺寸（查工具书）展开尺寸按图12-3分段计算。毛坯展开长度L = 211 + 2 l +l + 2 l + 2 I
7、12345式中 1 i=12.5mm;2 =45.5m;七=30mm;/ 4和15按；G+”)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rt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L = 2 x 12.5 + 2 x 45.5 + 30 + 攵(2 + 0.43 x 1.5)+ 攵(4 + 0.46 x 1.5)= 169(mm)22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，还需要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
8、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。该零件采用落料和冲孔复合冲压，毛坯形状为矩形，长度方向尺寸较大，为便于送料，采用单排方案 （见图12-4 ）。22009142012-3 毛坯计算图12-4排样方案搭边值a和由表2)2-12 查得，得 a =2mm, a1=1.8mm。？ ？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 X 710mm X 1420mm的板料规格为宜。裁料方式既要考虑所选板料规格、冲制零件的数量，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
9、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。一张钢板可冲制的零件数量为n=4 X计算材料消耗工艺定额和材料利用率。根据排样计算，59=236（件）。材料消耗工艺定额材料利用率一张钢板的质量G =一张钢板冲制零件的数量1.5 x 710 x 1420 x 0.0000078236=0.04998kg零件面积由图12-5计算得出。门=一张钢板冲制零件数量x零件面积x I。%一张钢板面积236x(68x22-12x 13-兀x6.52)_n =x 100%710 x 1420=79.7%图12-5 落料、冲孔工序略图4. 计算各工序冲压力和选择冲压设备 第一道工序一落料冲孔（见图1
10、2-6）该工序冲压力包括冲裁力F p，卸料力 气和推料力F V按图12-6所示的结构形式，系采用打杆在滑块快回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F 2冲裁力F = Lt。（或 1.3LM）Pb式中L 一剪切长度;t 一材料厚度（1.5mm ）; b 一拉深强度，由表8-49查取，取 b=400Mpa ；T 抗剪强度。剪切长度L按图12-5所示尺寸计算L = L + L12式中Li 一落料长度(mm)；% 冲孔长度(mm)。将图示尺寸代入L计算公式可得L= 2 x(168 - 2 x 2 - 2 x 2)+ 2 x 2兀=376mmL = 2 x (12 + 6.5兀)=65
11、mm2因此，L=376+65=441mm将以上数值代入冲裁力计算公式可得F = Lt。 =441 x 1.5 x 400 = 264600（N）落料卸料力F广K卸F= K卸以。式中K卸一卸料力系数，由表2-8查取；F p 一落料力（N）。将数值代入卸料力公式可得F 3 = 0.04 x 376 x 1.5 x 400 = 9024（N）冲孔推件力F = nK 推 F = nK 推 Lt 寄式中一梗塞件数量（即腰圆形废料数），取n=4 ；推一推件力系数，由表2-8查取;F p 冲孔力(N)。将数值代入推件力公式可得F 1 = 4 x 0.055 x 65 x 1.5 x 400 = 8580(N
12、 )第一道工序总冲压力=264600+9024+8580=282204 R 282 ( kN )台面尺寸等。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、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)第二道工序一一次弯形(见图12-7) 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尸2和压料力Py。校正弯曲力式中m一校正部分的投影面积m2)q 一单位面积校正(MPa
13、)，由表3-11查取，勺=100Mpa。结合图12-1、图12-5所示尺寸计算式如下S = 4+6834 os45。X22 f 12x13+6.52x兀 2544校正弯曲力P = S q =2544 x 100 = 254400)2_Cbt 2aP1 =2 L b压料力P y为自由弯曲力P 1的30%80%。自由弯曲力(表3-10)式中系数= 1.2 ；弯曲件宽度=22mm;料厚抗拉强度bb=400MPa ；支点间距近似取10mm。将上述数据代入P 1表达式，得：t=1.5mm ；P= 1-400 =23松）取 P= 50% P，得压料力P y=50% X 2376=1188 侦）则第二道工序
14、总冲压力P = P + P =254400 +1188 = 255588（N） 256（kN）z 2 丫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）第三道工序一二次弯形（见图12-8）1和压、.一 p该工序仍需要压料，故冲压力包括自由弯曲力料力自由弯曲力技 x 22；4.52X400 = 699 N） T压料力=50% P = 699 x 50% = 349（N）则第三道工序总冲压力Pz = Pi+尸广699 + 349 = 10483）第三道工序所需的冲压力很小，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
15、选用滑块行程较大的400kN的压力机。P Ap和卸上“J_ P _从图12-1所示标注的尺寸看，凸包的成形情况和冲裁相似，故凸包成形力 p可按（4）第四道工序一冲凸包（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料力P3及顶件力P2冲裁力公式计算得凸包成形力P = L t C = 2 X 6兀 X 1.5 X 400 = 22608（N）pb卸料力P = K P = 0.04 x 22608 = 904（N）3卸 p顶件力P2 = K = 0.06x22608 = 1356（N）（系数 K顶、K卸由表。云查取）则第四道工序总冲压力P = P + P + P = 22608+904 +1356 =24868 N). 25 N)Z p 32从该工序所需的冲压力考虑，选用公称压力为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。5.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12-7、图12-8、 图 12-9 。图12-6落料冲孔模具结构形式构形式图12-7 一次弯形模具结图12-9 冲凸图12-8二次弯形模具结构形式 包模具结构形式本章完回目录
