支架冲压工艺设计

支架冲压工艺设计

作者：王志强张玉杰

来源：《科技创新与应用》2013年第27期

摘要：本文以支架-连接管（1203073-317）的冲压工艺编排为例，在充分提高材料利用率的同时，阐述了冲压工序顺序的编排对冲压零件质量的稳定性的影响。

关键词：支架；冲压工艺；设计

下面结合设计过程谈一谈工艺设计的几个主要环节。

图1

1 工艺分析

进行工艺设计首先要作好工艺分析，所谓工艺分析就是根据设计部门提出的产品的规格、质量、公差等参数，确定该产品加工的技术要求。如图1所示的零件为支架-连接管（1203073-317），它的材料为汽车大梁用热轧钢板（16MnL）厚度6.0它是连接发动机与排气管的重要部件，由于它所连接的两个件刚性都非常大，且支架本身刚性也很大，这就要求装配时零件尺寸要求很精，并且该零件空间尺寸有位置度要求，这就增加了该零件的制造难度。

2 确定工艺方案

通过对产品图的详细研究，作为工艺设计人员要熟知本单位的设备、人员技术素质、模夹具制造能力等基本状况，还要兼顾材料、能源、工时等成本原因，也要涉及组织生产方便、操作安全等问题，制定切实可行的方案，为此我们考虑如下的最佳方案。

方案：将零件分成两次冲孔（先冲3-？准9孔后冲2-？准11孔）

工序流程图：

方案分析：该方案的优点是能很好保证图纸要求的孔的位置度要求。缺点是增加了工装数量即增加了工序，增加了操作人员和多耗费能源等，使成本增加。同时我们还要考虑此方案的时候，有两道压弯工序，如果先压第1处弯（如图2），后压第2处弯，那在所需模具的闭合高度就要比先压第2处后压第1处大，并且制造成本也要略高。为了很好满足工艺要求，保证产品质量，并降低制造成本，确定采用先压第2处后压第1处这个工艺方案。

图2 图3 图4 图5

3 实施工艺设计

为了合理利用现有设备，保证产品质量，使每一阶段都处于最佳监控状态最终产出合格品，需进行以下计算：

各序设备的确定：

（1）料冲孔工序（工序一）计算和设备的确定：

P1=LSбb P2=πdSбb P=P1+P2

P-总冲裁力（Kg）；P1-任意外形的冲裁力（Kg）；L-周长（mm）；S-料厚（mm）；бb-抗拉强度（Kg/mm2）；P2-圆形的冲裁力（Kg）；d-直径（mm）

∵ L=1130 S=6 бb=62 d=9（3个孔）

∴ P1=LSбb=1130×6×62=420360 Kg=420.36吨

3P2=3πdSбb=3×3.14×9×6×62=31538.16 Kg=31.53816吨

2P3=2πd2Sбb=2×3.14×11×6×62=25697.76 Kg=25.69776吨

即 P=P1+3P2=420.36+31.53816=451.89816吨

根据设备负荷情况，落料凹模采用波浪刃口，冲裁力最小减少总冲裁力的40%，故落料冲孔工序采用400吨冲床较为合适。最后经过精确计算，画出零件展开图。（如图3）

（2）弯工序（工序二）计算和设备的确定：

最大压弯力P1=BS2бb÷（R+S）矫正力P2=Fg

P-总压弯力（Kg）；B-料宽（mm）；S-料厚（mm）；бb-抗拉强度（Kg/mm2）；R-内压弯半径（mm）；F-凸模矫正面积（mm2）；g-矫正单位压力（Kg/mm2）

∵第2序压弯B=101.8 S=6 бb=62 F=13466 g=4 R=7

P1=BS2бb÷（R+S）=101.8×62×62÷（7+6）=17478kg=17.478吨

P2=Fg=13466×4=53864kg=53.864吨

∴P=P1+P2=17.478+53.864=71.342吨

经过计算P=71.342吨，可采用160吨冲床，但由于受冲床台面限制，最终还是选用250吨冲床。（如图4）

（3）压弯工序（工序三）计算和设备的确定：

∵第3序压弯B=204.9 S=6 бb=62 F=14892 g=4 R=7

P1=BS2бb÷（R+S）=204.9×62×62÷（7+6）=35179kg=35.179吨

P2=Fg=14892×4=59568kg=59.568吨

∴P=P1+P2=35.179+59.568=94.747吨

经过计算P=94.747吨，可采用160吨压床，但由于受冲床台面限制，最终还是选用250吨冲床。（如图5）

（4）孔工序（工序四）计算和设备的确定：

利用第一序公式∵ S=6 бb=62 d=11（2个孔）

∴ P1=LSбb=3.14×11×2×6×62=13592 Kg=13.592吨

经过计算，冲孔力不大，但是限于模具闭合高度以及现有冲床的负荷，最终选用400吨冲床。

在布置材料时，用6×1500×4000规格钢板剪切成395宽的条料，经考虑如果零件直排列每条出6件，如果零件交错排列每条出8件，所以比较一下还是采用斜向交错排列每条就会多出2件，有利于材料充分利用使材料消耗定额降低使零件成本降低。（如图6）

4 工艺结论

经模具调试、验证了冲压工艺的合理性；通过零件在主机厂的试装，与其他零件配合良好，完全满足图纸和装车的需要，这也充分验证了本次冲压工艺编排的合理性。

参考文献

[1]模具设计手册[Z].

[2]模具标准手册[Z].

[3]公差与配合标准[S].