壳体冲槽工艺性分析

刘春飞

摘要：设计的主要工作：工件的工艺性分析；冲压工艺方案的确定：设计过程中，了解到模具对于保证冲压产品的尺寸精度和质量稳定性具有决定性作用。首先对冲压件的工艺、尺寸及结构进行合理的分析，确定合理的生产方案，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培養和提高我们独立工作的能力：掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。

关键词：冷冲压；冲压工艺

1.1冲压件的工艺性分析

1.1.1冲压件的材料分析

冲压材料与成形技术是冲压加工过程的两个重要组成部分。冲压加工质量不仅与冲压工艺方案、模具结构及制造精度有关，还受冲压材料的直接影响而不同。为了生产高质量冲压制件，必须正确选用合适的冲压材料。对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。该冲压件的材料为Q235钢，是一种碳素结构钢，屈服点（σs）为235 MPa，抗剪强度（）为320MPa，力学性能较好，具有较好的可冲压性能，适合冲裁。

1.2冲裁件的工艺性分析

冲裁件的工艺性是指冲裁剪的材料、形状、尺寸精度等方面是否适应冲裁加工的工艺要求。影响冲裁件工艺性的因素有很多，从技术和经济方面考虑，主要有以下几个方面：

1.2.1冲裁件的公差等级和断面粗糙度

1）普通冲裁件内外形尺寸的经济公差等级一般不高于IT11级，落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。

2）冲裁件的端面粗糙度于材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm一下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.5-3.2um。

1.2.2冲裁件的结构形状与尺寸

1）冲裁件的形状应力求简单、规则，使排样时废料最少。

2）冲裁件内、外行的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，减少热处理的开裂，减少冲裁时尖角处得崩刃和过快的磨损。如无特殊要求，在直线或曲线连接处允许有R>0.25t的圆角过渡。

3）冲裁件形状应尽量避免有过长的凸出悬臂和过窄的凹槽。对于软钢、黄铜等材料，其宽度b≥1.5t，高碳钢或合金钢等硬质材料b≥2t，板料厚度小于1mm时按1mm考虑。悬臂和凹槽的长度最大为5b。

4）为避免工件变形，冲裁件的最小孔边距不能给过小。

5）在弯曲或拉伸件上冲孔时，孔边与直臂之间应保持一定的距离，以免冲孔时凸模受水平推力而折断。

6）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。

1.3冲裁变形过程的分析

冲裁是利用模具使板料沿一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。从广义上讲，冲裁是分离工序的总称，它包括落料、冲孔、切断、修边、切沿等多种工序，但一般来说，冲裁主要是指落料和冲孔。若使材料沿封闭曲线互相分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁

件时，称为落料；封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，则称为冲孔。

1.3.1冲裁变形过程

1）弹性变形阶段凸模接触板料后开始加压，板料在凸、凹模作用下产生弹性压缩、拉伸、弯曲、挤压等变形。此阶段以材料内应力达到弹性极限为止。在该阶段，凸模下的材料略呈弯曲，凹模上的板料向上翘起，凸、凹模之间的间隙越大，则弯曲与翘曲的程度也越大。

2）塑性变形阶段随着凸模继续压入板料，压力增加，当材料内的应力状态满足塑性条件时，开始产生塑性变形，进入塑性变形阶段。随凸模挤入板料深度的增大，塑性变形程度增大，变形区材料硬化加剧，冲裁变形抗力不断增加，直到刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时，塑性变形阶段结束，此时冲裁变形抗力达到最大值。

3）断裂分离阶段凸模继续下压，使刃口附近的变形区的应力达到材料的破坏应力，在凹、凸模刃口侧面的变形区先后产生裂纹。已形成的上、下裂纹逐渐扩大，并沿最大切应力方向向材料内层延伸，直到两裂纹相遇，板料被剪断分离，冲裁过程结束。

1.3.2冲裁件断面分析

冲裁件断面可分为明显的四部分：塌角、光面（光亮面）、毛面（断裂带）和毛刺。

塌角：也称圆角带，是由于冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入变形（弯曲和拉伸）的结果。材料的塑性越好、凸模与凹模的间隙越大，塌角也越大。

光面：也称剪切面，是刃口切入板料后产生塑剪变形时，凹、凸模侧面与材料挤压形成的光亮垂直的断面。光面是最理想的冲裁断面，冲裁件的尺寸精度就是以光面处的尺寸来衡量的。普通冲裁时，光面的宽度约占板料厚度的1/3-1/2。材料的塑性越好，光面就越宽。

毛面：毛面主要是裂纹贯通而形成的表面十分粗糙且有一定斜度的撕裂面。塑性差的材料撕裂倾向严重，毛面所占比例也大。

毛刺：冲裁毛刺是在刃口附近的侧面上材料出现微裂纹是形成的，当凸模继续下行时，便使已形成的毛刺拉长并残留在冲裁件上。冲裁间隙越小，毛刺的高度越小。

1.4零件图的工艺性分析

此次设计的冲压件图如下图1-1所示：

1）此模具主要是对圆筒的切槽，工件有八个槽，槽宽为2mm，每个槽相差，图可计算出出槽距离周边的最短距离为c=3.3，为避免工件变形，冲裁件的最小孔边距不能过小，其许可值c一般要求：c≥（1-1.5）t，式中t为工件的厚度，厚度t为0.6mm，带入数据得c≥0.6-0.9mm，此零件图的最小孔边距为3.3mm，大于0.9mm，故适于冲裁。

2）根据零件图上所注尺寸公差，经查公差表，内孔精度等级为ITl2，外形轮廓尺寸精度均较低，普通冲裁完全可以满足要求。

3）Q235的抗拉强度为375-500MPa，其抗剪强度约为310-380MPa，其冲压性能优良。

根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。

4）冲裁工序步骤：1、先由直径为34.2mm的圆片落料拉伸成内径是33mm的圆筒

2、然后圆筒壁上冲八个槽

3、切过槽的圆筒再将其圆口压缩缩口

第二章冲压工艺的选择

确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。

该零件包括拉伸、冲边、缩边三个基本工序

分析表2-1：单工序模具结构简单，此模具设计主要是对圆筒壁的冲边，冲模制造的难度程度容易和价格低，但制件平正程度低，精度低；而复合模虽然精度比较高，但结构相对复杂，成本又高而且生产安全性不高；级进模的精度较高，结构相对简单，成本不高而且生产安全性高。综合考虑级进模适合本次设计模具的选用，所以模具选择级进模。