车消音器零件的冲压工艺及模具设计
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综合上面三种方案分析可知，方案二比方案一和方案三更适合 零件的生产要求，所以选择方案二，既内翻和外翻复合模。
2.3 毛 皮 尺 寸 计 算 及 排 样
2.3.1 毛 坯 的 尺 寸 计 算
图 2.4 预 孔 图
该制件毛坯的大小圆直径计算： t=1.2mm， 圆 角 半 径 R=（ 2~4） t 取 R=3t=3×1.2=3.6mm D=136+2×8-2×（ 1.2+3.6） +2×5.1=152.6mm; d=52-2×10+2×(1.2+3.6)-2×5.1=31.4mm; 2.3.2 排 样
方案二：内翻和外翻两个工序都在同一个工位上完成，生产率 较 方 案 一 和 方 案 三 都 高 ，生 产 出 的 制 品 的 精 度 也 较 高 ，占 用 设 备 数 量 少 。此 工 件 简 单 对 称 ，所 以 模 具 并 不 复 杂 ，方 案 二 比 方 案 一 和 方 案三更具有优越性。
方案三：内翻在一个工位上完成，外翻在一个工位完成。其生 产 效 率 较 方 案 一 高 较 方 案 二 低 ，其 模 具 制 造 难 度 较 方 案 二 高 ，成 本 也高。
该制件已给定毛坯，所以不需要排样。
2.4 工艺 计算
2.4.1 内孔 翻 边
2.4.1.1 孔 翻 边的 翻 边 系 数计 算
m= d D
式中： m——翻边系数 ；
d——翻边前孔径 ；
D——翻边后孔径 。
则：
m = 31.4 = 0.63 52 - 2 ´1.2
表 2.1 翻孔凸模形式
圆柱形凸模
翻边系数
H £ 0.4d £ 0.4 ´ 31.4 = 12.56mm h = 0.8 £ 12.56mm 则内孔可以一次翻边成形
2.4.2 外 缘 翻 边 此 外 翻 是 外 凸 翻 边 ，也 称 压 缩 类 翻 边 ，其 变 形 性 质 类 似 不 用 压
边圈的浅拉深。 为 保 证 翻 孔 凸 缘 挺 直 ， 凸 模 与 凹 模 之 间 的 单 边 间 隙 Z /2一 般 取
凸
凹
模
直
径
尺
寸
按
下
式
确
定
。（
设
Fra Baidu bibliotek
翻
边
内
径
为
d +Dd 0
）。
凸模直径 ： 凹模直径 ： 式中
则：
Dp =（d+Dd )-d Dd = (d+Dd+2z)+d d— — 翻 边 内 径 ； Dd — — 翻 边 内 径 上 偏 差 ； Z— — 凸 凹 模 单 边 间 隙 ； d — — 凸 凹 模 制 造 公 差 ， 一 般 采 用 IT7-IT9 级 精
5.52mm
H预
=
15%H 自由
每个橡胶承受的
载 荷 F1
F1 = F卸 / 4
1731.6N 选 4 个 橡 胶
橡胶的外径 D
D = [d2 +1.27（F1/p 6 8 m m
较 核 橡 胶 自 由 高 0.5 £ H自由 / D = 0.54 £满1.5足 要
度 H自由
求
d=13， p=0.5
表 2.6
卸料橡胶的尺寸设计
项目
公式
结果
备注
卸料板工作行程
h工
h工 = h1 + t + h2
4.2mm
h 1=1,h 2 =2
橡 胶 工 作 行 程 H工 H工 = h工 + h修
9.2mm
h 修 =5
橡胶自由高度
H自由
H自由 = 4H工
36.2mm
H工 = 25%H自由
橡胶的预压缩量
H预
H预 = 15%H自由
翻边系数 K
软 钢 t=0.25~2mm
0.72
K min
0.68
由 t=1.2mm 在 0.25~2mm 之 间 ， 查 得 翻 边 系 数
K = 0.72 ；
Kmin = 0.68
2.4.3 凸 模 与 凹 模 直 径 的 计 算
2.4.3.1 翻 边 后 翻 边 内 径
翻边后翻边内径略有缩小，因此，当翻边内径有公差要求时，
q ——翻边凸 缘斜度（mm） ；
RM — — 工 件 表 面 半 径 （ m m ） 。 对 于 此 工 件 q = 9 0 ° 则 R1 = RM
表 2.2
E凸 / %
15
外凸翻边的变形程度
E凹 / %
10
2.4.2.2 外 缘 翻 边 的 翻 边系 数计算
表 2.3
外缘翻边的翻边系数
材料（退火）
翻边力的计算可以近似按带压料的单面弯曲力计算：
式中
P=cLt sb P — — 翻 边 力 （ N ）；
c— — 系 数 ， 可 取 0.5~0.8 ；
L— — 弯 曲 线 长 度 （ mm） ；
t— — 料 厚 （ mm） ；
sb — — 抗 拉 强 度 （ Mpa） 。 查 表 一 得 ： sb = 340 ~ 420 ， 取 sb = 400 P m a ；
2.4.3.2 凸 凹 模 厚 度 计 算
凸 凹 模 厚 度 H=D=31.4mm 凸 凹 模 壁 厚 c=（ 130-52） /2-2×1.2=36.6mm 凸 凹 模 圆 角 R=R 工=3.6mm
2.5 翻 边 力 与 压 力 中 心 的 计 算 ， 初 选 压 力 机
2.5.1 翻 边 力 的 计 算
则：
P=cLt sb P=0.5×2×3.14×130×1.2×400 =195936N
根 据 计 算 结 果 ， 冲 压 设 备 拟 选 J23— 25
2.5.2 压 力 中 心 的 确 定
由 于 毛 坯 成 中 心 对 称 ， 所 以 压 力 中 心 取 毛 坯 的 中 心 。（ 见 图 5 ）
橡胶的安装高度
H安 = H自由 - H预 3 1 m m
略 小 于 材 料 厚 度 t。
平 面 毛 坯 上 翻 孔 间 隙 ： Z / 2 = (0.85 ~ 0.9)t
2.4.2.1 外 缘 翻 边 的 变 形 程 度 外翻边的变形程度可用下式表示：
图 2.5 外 缘 翻 边 展 开 图
E = R1 - R2 R1
式中
E——翻边变形程度 ；
R1 — — 展 开 半 径 （ m m ） ；
R2 — — 凸 缘 半 径 （ m m ） 。
对于外凸翻边
R - R = b(1- cosq )
1
2
R = R +b
1
M
外凸翻边的变形程度为：
b(1- cos q )
ET = RM + b *100
式中
ET — — 外 凸 翻 边 的 变 形 程 度 （ % ） ；
b — —翻 边 凸 缘 高度（ mm） ；
车消音器零件的冲压工艺及模具设计 2 汽车消音器零件的冲压工艺及方案
2.1 冲压 件工 艺性 分 析
工 件 名 称 ： 消 音 器 零 件 ， 生 产 批 量 ： 大 批 量 ， 材 料 ： Q215 钢 型 材 ， 厚 度 ： 1.2mm。 如 图 2.1 所 示 。
图 2.1 工 件 剖 面 图
2.2 冲压 工艺 方案 的确 定
图 示 零 件 材 料 为 1.2mm 厚 Q215 钢 （ 圆 环 状 毛 坯 ） 见 图 2， 能 够进行一般的冲压加工。
图 2.3 毛 坯 图
此工件由内翻边和外翻边两个工序，很明显采用翻边工艺。 此消音器零件采用翻边工艺。 消音器零件所需的基本冲压工序为内翻边和外翻边两个工序。
2.5.3 工 件 零 件 刃 口 尺 寸 计 算
在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件 的 加 工 方 法 及 模 具 装 配 方 法 。结 合 该 模 具 的 特 点 ，工 作 零 件 的 形 状 相 对 比 较 简 单 ，所 以 工 件 零 件 刃 口 尺 寸 计 算 按 分 开 加 工 的 方 法 来 计 算。具体计算见表 5 所示。
度 。（ 0 . 0 2 5 ~ 0 . 0 6 2 ） Dp =（d+Dd )-d =（31.4+1.2）-0.04 = 3 2 . 6 -0.04 m m Dd = (d+Dd+2z)+d = （ 3 1 . 4 + 1 . 2 + 2 × 1 . 0 ） +0.04 = 5 2 . 6 +0.04 m m
2.5.1.1 内 翻 翻 边 力 计 算 ：
翻边力一般不大，可按下式计算：
P = 1.1p (D - d )td s
式中
D— — 翻 边 直 径 （ mm） ；
d — — 翻 边 预 冲 孔 直 径 （ mm） ；
t— — 料 厚 （ mm） ； d — — 材 料 屈 服 点 （ N / mm2 ）
表 2.5
刃口尺寸
尺寸及分类
尺寸转化 计算公式 结果
毛坯预孔 f 31.4 f 31.4 f31.400.039 D=d+ D
f 320.639 -0.6
备注
图 2.6 压 力 中 心
2.5.4 卸 料 橡 胶 的 设 计
卸 料 橡 胶 的 设 计 计 算 见 表 6。 选 用 的 4 块 橡 胶 板 的 厚 度 务 必 一 致 ，不 然 会 造 成 受 力 不 均 匀 ，运 动 产 生 歪 斜 ，影 响 模 具 的 正 常 工 作 。
s
表 2.4
材料屈服点
材料
性能
抗 拉 强 度 sb
屈 服 点 ds
Q215 钢
sb = 340 ~ 420
220Mpa
查 上 表 得 ： ds =220Pma
则，
P=1.1 p （ D-d） t ds
=1.1×3.14×[52-（ 31.4-1.2） ]×1.2×220
=19878.46N
2.5.1.2 翻 外 缘 的 翻 边 力 计 算 ：
孔加工方法
预 孔 相 对 直 径 D0 / t
35
31.4
20
模子冲孔
0.65
0.63
0.60
2.4.1.2 翻 边 的 工 艺 计 算
由 h = 8 在 (6 ~ 10) 得
翻
边
的
极
限
偏
差
为
×
m m +1.2
-1.0
预 冲 孔 直 径 d=52-2×10+2×(1.2+3.6)-2×5.1=31.4mm; 翻边高度 H 翻边件一次成形零件高度 H 的范围为：
图 2.2 工 件 立 体 图
此 工 件（ 见 图 2 . 1 . 1 ）属 于 翻 边 件 ，包 括 内 翻 和 外 翻 两 个 工 序 。 所 用 材 料 为 Q 2 1 5 钢 （ 型 材 ）， 具 有 良 好 的 翻 边 性 能 ， 适 合 进 行 翻 边
工 艺 。工 件 结 构 简 单 对 称 ，所 有 尺 寸 为 自 由 公 差 ，对 工 件 厚 度 变 化 没有做要求。
可以拟订出三种方案： 方案一：用简单模分两次加工，既内翻——外翻。采用单工序
模。 方案二：内翻和外翻复合模。采用复合模。 方案三：内翻和外翻级进模。采用级进模。
方案一，生产率低，工件的累计误差大，占用两套模具生产设 备 成 本 比 较 高 ，操 作 不 方 便 ，由 于 该 工 件 为 大 批 量 生 产 ，相 比 较 方 案二和方案三更具有优越性。
2.3 毛 皮 尺 寸 计 算 及 排 样
2.3.1 毛 坯 的 尺 寸 计 算
图 2.4 预 孔 图
该制件毛坯的大小圆直径计算： t=1.2mm， 圆 角 半 径 R=（ 2~4） t 取 R=3t=3×1.2=3.6mm D=136+2×8-2×（ 1.2+3.6） +2×5.1=152.6mm; d=52-2×10+2×(1.2+3.6)-2×5.1=31.4mm; 2.3.2 排 样
方案二：内翻和外翻两个工序都在同一个工位上完成，生产率 较 方 案 一 和 方 案 三 都 高 ，生 产 出 的 制 品 的 精 度 也 较 高 ，占 用 设 备 数 量 少 。此 工 件 简 单 对 称 ，所 以 模 具 并 不 复 杂 ，方 案 二 比 方 案 一 和 方 案三更具有优越性。
方案三：内翻在一个工位上完成，外翻在一个工位完成。其生 产 效 率 较 方 案 一 高 较 方 案 二 低 ，其 模 具 制 造 难 度 较 方 案 二 高 ，成 本 也高。
该制件已给定毛坯，所以不需要排样。
2.4 工艺 计算
2.4.1 内孔 翻 边
2.4.1.1 孔 翻 边的 翻 边 系 数计 算
m= d D
式中： m——翻边系数 ；
d——翻边前孔径 ；
D——翻边后孔径 。
则：
m = 31.4 = 0.63 52 - 2 ´1.2
表 2.1 翻孔凸模形式
圆柱形凸模
翻边系数
H £ 0.4d £ 0.4 ´ 31.4 = 12.56mm h = 0.8 £ 12.56mm 则内孔可以一次翻边成形
2.4.2 外 缘 翻 边 此 外 翻 是 外 凸 翻 边 ，也 称 压 缩 类 翻 边 ，其 变 形 性 质 类 似 不 用 压
边圈的浅拉深。 为 保 证 翻 孔 凸 缘 挺 直 ， 凸 模 与 凹 模 之 间 的 单 边 间 隙 Z /2一 般 取
凸
凹
模
直
径
尺
寸
按
下
式
确
定
。（
设
Fra Baidu bibliotek
翻
边
内
径
为
d +Dd 0
）。
凸模直径 ： 凹模直径 ： 式中
则：
Dp =（d+Dd )-d Dd = (d+Dd+2z)+d d— — 翻 边 内 径 ； Dd — — 翻 边 内 径 上 偏 差 ； Z— — 凸 凹 模 单 边 间 隙 ； d — — 凸 凹 模 制 造 公 差 ， 一 般 采 用 IT7-IT9 级 精
5.52mm
H预
=
15%H 自由
每个橡胶承受的
载 荷 F1
F1 = F卸 / 4
1731.6N 选 4 个 橡 胶
橡胶的外径 D
D = [d2 +1.27（F1/p 6 8 m m
较 核 橡 胶 自 由 高 0.5 £ H自由 / D = 0.54 £满1.5足 要
度 H自由
求
d=13， p=0.5
表 2.6
卸料橡胶的尺寸设计
项目
公式
结果
备注
卸料板工作行程
h工
h工 = h1 + t + h2
4.2mm
h 1=1,h 2 =2
橡 胶 工 作 行 程 H工 H工 = h工 + h修
9.2mm
h 修 =5
橡胶自由高度
H自由
H自由 = 4H工
36.2mm
H工 = 25%H自由
橡胶的预压缩量
H预
H预 = 15%H自由
翻边系数 K
软 钢 t=0.25~2mm
0.72
K min
0.68
由 t=1.2mm 在 0.25~2mm 之 间 ， 查 得 翻 边 系 数
K = 0.72 ；
Kmin = 0.68
2.4.3 凸 模 与 凹 模 直 径 的 计 算
2.4.3.1 翻 边 后 翻 边 内 径
翻边后翻边内径略有缩小，因此，当翻边内径有公差要求时，
q ——翻边凸 缘斜度（mm） ；
RM — — 工 件 表 面 半 径 （ m m ） 。 对 于 此 工 件 q = 9 0 ° 则 R1 = RM
表 2.2
E凸 / %
15
外凸翻边的变形程度
E凹 / %
10
2.4.2.2 外 缘 翻 边 的 翻 边系 数计算
表 2.3
外缘翻边的翻边系数
材料（退火）
翻边力的计算可以近似按带压料的单面弯曲力计算：
式中
P=cLt sb P — — 翻 边 力 （ N ）；
c— — 系 数 ， 可 取 0.5~0.8 ；
L— — 弯 曲 线 长 度 （ mm） ；
t— — 料 厚 （ mm） ；
sb — — 抗 拉 强 度 （ Mpa） 。 查 表 一 得 ： sb = 340 ~ 420 ， 取 sb = 400 P m a ；
2.4.3.2 凸 凹 模 厚 度 计 算
凸 凹 模 厚 度 H=D=31.4mm 凸 凹 模 壁 厚 c=（ 130-52） /2-2×1.2=36.6mm 凸 凹 模 圆 角 R=R 工=3.6mm
2.5 翻 边 力 与 压 力 中 心 的 计 算 ， 初 选 压 力 机
2.5.1 翻 边 力 的 计 算
则：
P=cLt sb P=0.5×2×3.14×130×1.2×400 =195936N
根 据 计 算 结 果 ， 冲 压 设 备 拟 选 J23— 25
2.5.2 压 力 中 心 的 确 定
由 于 毛 坯 成 中 心 对 称 ， 所 以 压 力 中 心 取 毛 坯 的 中 心 。（ 见 图 5 ）
橡胶的安装高度
H安 = H自由 - H预 3 1 m m
略 小 于 材 料 厚 度 t。
平 面 毛 坯 上 翻 孔 间 隙 ： Z / 2 = (0.85 ~ 0.9)t
2.4.2.1 外 缘 翻 边 的 变 形 程 度 外翻边的变形程度可用下式表示：
图 2.5 外 缘 翻 边 展 开 图
E = R1 - R2 R1
式中
E——翻边变形程度 ；
R1 — — 展 开 半 径 （ m m ） ；
R2 — — 凸 缘 半 径 （ m m ） 。
对于外凸翻边
R - R = b(1- cosq )
1
2
R = R +b
1
M
外凸翻边的变形程度为：
b(1- cos q )
ET = RM + b *100
式中
ET — — 外 凸 翻 边 的 变 形 程 度 （ % ） ；
b — —翻 边 凸 缘 高度（ mm） ；
车消音器零件的冲压工艺及模具设计 2 汽车消音器零件的冲压工艺及方案
2.1 冲压 件工 艺性 分 析
工 件 名 称 ： 消 音 器 零 件 ， 生 产 批 量 ： 大 批 量 ， 材 料 ： Q215 钢 型 材 ， 厚 度 ： 1.2mm。 如 图 2.1 所 示 。
图 2.1 工 件 剖 面 图
2.2 冲压 工艺 方案 的确 定
图 示 零 件 材 料 为 1.2mm 厚 Q215 钢 （ 圆 环 状 毛 坯 ） 见 图 2， 能 够进行一般的冲压加工。
图 2.3 毛 坯 图
此工件由内翻边和外翻边两个工序，很明显采用翻边工艺。 此消音器零件采用翻边工艺。 消音器零件所需的基本冲压工序为内翻边和外翻边两个工序。
2.5.3 工 件 零 件 刃 口 尺 寸 计 算
在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件 的 加 工 方 法 及 模 具 装 配 方 法 。结 合 该 模 具 的 特 点 ，工 作 零 件 的 形 状 相 对 比 较 简 单 ，所 以 工 件 零 件 刃 口 尺 寸 计 算 按 分 开 加 工 的 方 法 来 计 算。具体计算见表 5 所示。
度 。（ 0 . 0 2 5 ~ 0 . 0 6 2 ） Dp =（d+Dd )-d =（31.4+1.2）-0.04 = 3 2 . 6 -0.04 m m Dd = (d+Dd+2z)+d = （ 3 1 . 4 + 1 . 2 + 2 × 1 . 0 ） +0.04 = 5 2 . 6 +0.04 m m
2.5.1.1 内 翻 翻 边 力 计 算 ：
翻边力一般不大，可按下式计算：
P = 1.1p (D - d )td s
式中
D— — 翻 边 直 径 （ mm） ；
d — — 翻 边 预 冲 孔 直 径 （ mm） ；
t— — 料 厚 （ mm） ； d — — 材 料 屈 服 点 （ N / mm2 ）
表 2.5
刃口尺寸
尺寸及分类
尺寸转化 计算公式 结果
毛坯预孔 f 31.4 f 31.4 f31.400.039 D=d+ D
f 320.639 -0.6
备注
图 2.6 压 力 中 心
2.5.4 卸 料 橡 胶 的 设 计
卸 料 橡 胶 的 设 计 计 算 见 表 6。 选 用 的 4 块 橡 胶 板 的 厚 度 务 必 一 致 ，不 然 会 造 成 受 力 不 均 匀 ，运 动 产 生 歪 斜 ，影 响 模 具 的 正 常 工 作 。
s
表 2.4
材料屈服点
材料
性能
抗 拉 强 度 sb
屈 服 点 ds
Q215 钢
sb = 340 ~ 420
220Mpa
查 上 表 得 ： ds =220Pma
则，
P=1.1 p （ D-d） t ds
=1.1×3.14×[52-（ 31.4-1.2） ]×1.2×220
=19878.46N
2.5.1.2 翻 外 缘 的 翻 边 力 计 算 ：
孔加工方法
预 孔 相 对 直 径 D0 / t
35
31.4
20
模子冲孔
0.65
0.63
0.60
2.4.1.2 翻 边 的 工 艺 计 算
由 h = 8 在 (6 ~ 10) 得
翻
边
的
极
限
偏
差
为
×
m m +1.2
-1.0
预 冲 孔 直 径 d=52-2×10+2×(1.2+3.6)-2×5.1=31.4mm; 翻边高度 H 翻边件一次成形零件高度 H 的范围为：
图 2.2 工 件 立 体 图
此 工 件（ 见 图 2 . 1 . 1 ）属 于 翻 边 件 ，包 括 内 翻 和 外 翻 两 个 工 序 。 所 用 材 料 为 Q 2 1 5 钢 （ 型 材 ）， 具 有 良 好 的 翻 边 性 能 ， 适 合 进 行 翻 边
工 艺 。工 件 结 构 简 单 对 称 ，所 有 尺 寸 为 自 由 公 差 ，对 工 件 厚 度 变 化 没有做要求。
可以拟订出三种方案： 方案一：用简单模分两次加工，既内翻——外翻。采用单工序
模。 方案二：内翻和外翻复合模。采用复合模。 方案三：内翻和外翻级进模。采用级进模。
方案一，生产率低，工件的累计误差大，占用两套模具生产设 备 成 本 比 较 高 ，操 作 不 方 便 ，由 于 该 工 件 为 大 批 量 生 产 ，相 比 较 方 案二和方案三更具有优越性。