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作者：王　稳

（苏州健雄职业技术学院，太仓 215400）

摘　要：本文主要是一个冲孔弯曲零件的冲压模具方案设计，包括工艺性分析、冲压工艺方案、相关工艺设计等内容。

模具方案设计中，笔者通过自身的模具专业知识，综合考虑生产效率、模具成本、生产条件、经济成

本等多方面因素，设计出具有可行性的最优化方案。

关键词：冲压 尺寸计算 冲压工艺

DOI:10.16107/j.cnki.mmte.2017.0855

1 冲裁件的结构工艺性分析

本设计冲裁件如图1所示。它的技术要求及生产信息如下：材料-08F；未注公差等级IT14；生产量为大批量。

图 1　冲孔弯曲件

2 工艺分析

（1） 材料性能。该冲裁件的材料为08F钢，其强度、硬度很低，塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性和焊接性，正火加工切削性好，退火后的导磁率较高，剩磁较少，但淬透性、淬硬性极低。因此，冷加工时，应采用消除应力热处理或韧水处理，用来防止加工断裂。

（2） 弯曲工艺。弯曲件结构、尺寸简单而对称，相对弯曲半径为1.5，弯曲长度尺寸IT14级，属于经济度，故弯曲工艺性较好。但是，由于对表面的质量要求较高，在弯曲方式上应加以注意。另外，要控制好制件的回弹。

3　冲压工艺方案

初拟该零件的 弯曲成形方式得出三种方式。方式一为

一次弯曲；方式二 为外角，再内角两次弯曲；方式三为也

是先外角，再内角 两次弯曲，但弯曲内角时先进行预弯。

2017

（3） 冲裁工艺。弯曲件展开尺寸大致在45mm×10mm，尺寸中等偏小，轮廓尺寸精度IT14级，各孔直径均大于允许的最小冲孔直径，很合适冲裁。但是，2-φ2孔距弯曲变形区太近，且弯曲后的回弹也会影响孔距尺寸37.5mm，故应安排在所有弯曲工序之后冲出；各孔的尺寸精度较高，应严格控制冲裁间隙。

根据以上分析，本次设计零件的冲压工艺性良好，适用冲压成型的成型方法。由于制件生产，为了保证模具的复杂程度和模具寿命，对模具材料与模具结构的选择应该给予重视。比较起来，方式一不可取，因为弯曲行程较大，工件与凸模台肩、凹模表面的摩擦严重，制件表面质量差，回弹也较大，不能满足项目要求；方式二、方式三的弯曲避免了方式一的缺陷，均可取。

冲裁工序的安排，冲4-φ20mm孔安排在弯曲后，落料与冲φ20mm孔两工序组合也合理，但考虑冲裁件结构简单，一复合模冲裁为好。

据此，完成此工件需要冲孔、落料两道工序。可进行的冲压工艺方案有四个：

方案一：四副模具。落料、冲孔复合（冲φ20mm孔）；弯曲（外角弯曲、内交弯曲180°）；弯曲（内角弯曲）。

方案二：四副模具。落料、冲孔符合（同方案一）；弯曲（弯两外角）；弯曲（弯两内角）；冲孔（同方案一）。

方案三：三副模具。冲孔、切断、外角弯曲级进冲压；弯曲（弯两内角，通方案二）；冲孔（同方案一）。

方案四：一副模具。所有工序组合，采用多工位级进模连续冲压。

比较以上四套方案，分析如下。方案四效率高，但模具结构复杂，制造周期长、成本高，安装、调试、维修困难，适于大批量生产，与产品生产批量不合，不予采纳。方案二的优点是模具结构简单，制造周期短，但模具寿命长，弯曲时定位可靠、基准统一，操作方便；缺点是需要四副模具，工序较分散，占用设备和人员较多，不能有效减少工作时间，工作效率低。方案三与方案二在弯曲工艺上没有区别，只是采用了结构较复杂的级进、复合模，比方案二少用一副模具，但模具制造成本并不更低。由于落料搭边，材料利用率稍高，但剪裁条料时，材料精度需严格控制。对于本项目要求，方案三应不如方案二合理。方案一与方案二比较，模具数量相同，且第6、7工序的模具结构也完全相同，仅在第10、11工序，方案一的模具比较方案二的稍复杂。除此，方案一具有方案二的所有优点，且由于外角弯曲时预弯内角，使得本来四处直角弯曲的两直边均得到校正，制件的回弹比方案二好，且容易控制。

综上分析，考虑本项目质量要求，选择方案一最为合理。

4 相关工艺计算

4.1 计算弯曲件展开长度

4.1.1 工序件尺寸计算

基金项目：江苏省现代教育技术研究 2016 年度课题“基于 FluidSIM+WS200 的液压气动课程仿真与实践教学研究”阶段性成果（2016-R-48889）；年度学院“三级联动”科研基金项目与专项“盘类零件浇冒口自动切割设备研发”（2017SJLD16）；2017 年江苏高校“青蓝工程”项目。

（1） 计算弯曲件的展开料长度

=17 +(2*5)+(2*8.5)+1.5 （1）

≈ 41.5mm

式中，L为胚料展开总长度，单位mm；li为直角长度，单为mm。

图 2　制件展开图

材料利用率，计算一个步距的材料利用率η：

η=(A BS/ )×100%

=(2+10 *4) +33.5*10 / (BS) （2）

= 383/ 584.8

= 65.4%

（2） 冲裁排样设计二

B为料宽，待计算；S为步距，每次条料送进的距离； a、a1为搭边，排样时冲