第二章 冲压工艺设计和冲压力的计算
2.1 冲压件（链轮）简介
链轮三维图如图 2.1，材料为 Q235，工件厚度 3mm，模具精度： IT13 为一般精
度。
图 2.1 零件三维图
图 2.2 零件二维图
零件图如图 2.2，从零件图分析，该冲压件采用 3mm 的 Q235 钢板冲压而成，可保证足够的刚度与强度。并可看出该零件的成形工序有落料、冲孔、拉深、翻边，其难点为该成形件的 拉深和翻边。该零件形状对称，无尖角和其它形状突变，为典型的板料冲压件。
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通过计算此零件可按圆筒件拉深成形， 因其尺寸精度要求不高， 大批量生产， 因此可以用冲压方法生产，并可一次最终成形，节约成本，降低劳动。
2.2 确定冲压工艺方案
经过对冲压件的工艺分析后， 结合产品图进行必要的工艺计算， 并在分析冲压工艺类型、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上， 提出各种可能的冲压分析方 案 10 。
1）冲压的几种方案
（1）落料、冲孔、拉深、翻边单工序模具生产。 （2）落料、冲孔复合模，拉深、翻边复合模生产。
（3）落料、冲孔连续进行采用级进模生产，拉深、翻边复合模生产。
（4）落料、冲孔、拉深、翻边复合模生产。
方案一：结构简单，需要四道工序，四套模具才能完成工件的加工，成本高。方案二：加工工序减少，节省加工时间，制造精度高，成本相应减少，提高了劳
动生产率。
方案三：在方案二的基础上加大了制造成本，既不经济又不实惠。
方案四：在方案二的基础上又减少了加工工序，又节省加工时间，制造精度高，成本相应减少，又提高了劳动生产率。
一个工件往往需要经过多道工序才能完成，编制工序方案时必须考虑两种情况：单工序模分散冲压或工序组合采用复合模连续冲压，这主要取决于冲压件的生产批量，尺寸大小和精度等因素。通过产品质量、生产率、设备条件、模具制造和寿命、操作安全以及经济效益等方面的综合分析，比较决定采用方案四。
即：落料、冲孔、拉深、翻边→成品。
2）各加工工序次数的确定
根据工件的形状和尺寸及极限变形程度可进行以下决定：落料、冲孔、拉深、翻
边各一次。
3）加工顺序决定的原则
（1）所有的孔，只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应该在平板毛坯上
冲出，因为在成型后冲孔模具结构复杂，定位困难，操作也不便，冲出的孔有时不能
作为后续工序的定位孔使用。
（2）凡是在位置会受到以后某工作变形影响的孔（拉深件的底部孔径要求不高
和变形减轻孔除外）都应在有关的成型工序后再冲出。
（3）两孔靠近或者孔距边缘很小时，如果模具强度足够，最好同时冲出，否则
应先冲大孔和一般情况孔， 后冲小孔和高精度孔， 或者先落料后冲孔， 力求把可能产
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生的畸变限制在最小范围内。
（ 4）整形或较平工序，应在冲压件基本成型后进行。
4）成型过程
根据加工顺序的原则，确定成型过程如下：
首先是落料、 冲孔，形成精确的外形形状； 其次是拉深、翻边，也就是成形过程；最后出来的是成品。
采用这种冲压方案， 从模具的结构和寿命考虑， 有利于降低冲裁力， 提高模具的使用寿命，同时结构简单，操作方便，而且减少了不必要的工序，节省了生产资料，提高了经济效益。适合加工厂生产，此种方案最合适。
综上所述，确定使用此方案。
2.3 工件的毛坯尺寸计算
根据产品零件图，标注的螺纹尺寸
M 64 1— 7H 为其大径，那么可以计算出小径
d小 64 1.0825 1
62.92mm 。
由于工件主要成型的工序是落料、冲孔、拉深和翻边，工件变形量不是很大，可以直接落下工件的实际尺寸，根据《冲压工艺学》可知毛坯大径为：
D
d22 4d1h1782
4 123 9 190.03mm
链轮要经过四道工序加工成型， 按落料、冲孔、拉深、翻边的先后顺序进行加工，那么其最初原始毛坯尺寸的计算应先计算翻边， 然后拉深，最后冲孔和落料。 由于链
轮的翻边高度不大，假设可一次翻边成形。那么翻边前毛坯上圆孔的初始直径
d 0 为
d0 Dm
r+
t
2(H r ) 33.78mm
2
但零件的精度要求为 IT13 级，那么毛坯件的尺寸为：
d0 33.7800.39 mm D 190.0300.72 mm
那么毛坯形状及尺寸如图 2.3 所示：
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图 2.3 毛坯形状及尺寸
2.4 计算拉深和翻边次数
由于链轮要经过四道工序加工成型，按落料、冲孔、拉深、翻边的先后顺序进行加工，那么其最初原始毛坯尺寸的计算应先计算翻边，然后拉深，最后冲孔和落料。根据零件的形状和尺寸，其翻边高度不大，假设可一次翻边成形。那么翻边系数：
K
d0 D m
33.78 62.91
0.537
根据《冲压工艺学》 查表 5.5 得 K l 0.52 ，于是 K K l ，则能够一次翻边成形。
又链轮的拉深为带法兰圆筒件的拉深， 那么首先得判断是否可一次拉深成形， 计算得第一次拉深可能达到的值 h / d 和 d F / d 分别为 0.071 和 1.413，根据《冲压工艺学》在图 4-38 中得零件的 h / d 和 d F / d 所决定的点位于曲线下侧， 则可一次拉深成形 10 。
2.5 确定其搭边值
考虑到成型范围，应考虑以下因素： 材料的机械性能
软件、脆件搭边值取大一些，硬材料的搭边值可取小一些。
冲件的形状复杂或尺寸较大时，搭边值大一些。
2）冲件的形状尺寸
3）材料的厚度
厚材料的搭边值要大一些。
用手工送料，且有侧压装置的搭边值可以小一些，用侧刃
4）材料及挡料方式
定距的搭边值要小一些。
卸料方式 弹性卸料比刚性卸料大搭边值小一些。
综上所述，根据《冲压工艺学》确定其搭边值：
两工件间的搭边值： a1=2.2mm
工件侧面搭边值： a=2.5mm
条料宽度： B=D+2a=190+2× 2.5=195mm
2.6 确定排样图 2.6.1 利用率的计算
在冲压零件的成本中， 材料费用占 60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问
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题。冲裁件在板料上的布置叫排样 10 。合理排样，充分利用材料具有重大的意义，
排样的经济程度中材料的利用率 K 表示为：
K
ns
A0
100
(2.1)
式中
K — 材料利用率（ %）； n — 条料上生产的冲件数；
s — 每一冲件的面积（ mm2）；
A 0 — 条料面积（ mm2）。
根据以上数据，确定两工件间的搭边值： a1=2.2mm；
工件侧面搭边值： a=2.5mm。 A 0 （9 2.2
2 2.5 190 10）（190 2 2.5） 375336mm2
95 2
28440.4mm2
s
r 2
一块板料上冲 10 个，那么取 n=10；则利用率：
K
10 28440.41
375336
100% 75.77%
2.6.2 确定其排样图
根据搭边值，那么排样图如图
2.4 所示：
图 2.4 排样图
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冲压模具设计计算
