第二節沖壓工藝與模具設計實例一、摩托車側蓋前支承沖壓工藝設計二、微型汽車水泵葉輪沖壓工藝與模具設計一、摩托車側蓋前支承沖壓工藝設計圖12-1所示為摩托車側蓋前支承零件示意圖，材料Q215鋼，厚度1.5mm，年生產量5萬件，要求編制該沖壓工藝方案。零件及其沖壓工藝性分析摩托車側蓋前支承零件是以2個9.5mm的凸包定位且焊接組合在車架的電氣元件支架上，腰圓孔用于側蓋的裝配，故腰圓孔位置是該零件需要保證的重點。另外，該零件屬隱蔽件，被側蓋完全遮蔽，外觀上要求不高，只需平整。圖12-1側蓋前支承零件示意圖該零件端部四角為尖角，若采用落料工藝，則工藝性較差，根據該零件的裝配使用情況，為了改善落料的工藝性，故將四角修改為圓角，取圓角半徑為2mm。此外零件的“腿”較長，若能有效地利用過彎曲和校正彎曲來控制回彈，則可以得到形狀和尺寸比較準確的零件。腰圓孔邊至彎曲半徑R中心的距離為2.5mm。大于材料厚度（1.5mm），從而腰圓孔位于變形區之外，彎曲時不會引起孔變形，故該孔可在彎曲前沖出。確定工藝方案首先根據零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序。沖壓該零件需要的基本工序有剪切(或落料)、沖腰圓孔、一次彎曲、二次彎曲和沖凸包。其中彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸，因此選擇合理的彎曲方法十分重要。(1)彎曲變形的方法及比較該零件彎曲變形的方法可采用如圖12-2所示中的任何一種。第一種方法(圖12-2a)為一次成形，其優點是用一副模具成形，可以提高生產率，減少所需設備和操作人員。缺點是毛坯的整個面積幾乎都參與激烈的變形，零件表面擦傷嚴重，且擦傷面積大，零件形狀與尺寸都不精確，彎曲處變薄嚴重，這些缺陷將隨零件“腿”長的增加和“腿”長的減小而愈加明顯。第二種方法(圖12-2b)是先用一副模具彎曲端部兩角，然后在另一副模具上彎曲中間兩角。這顯然比第一種方法彎曲變形的激烈程度緩和的多，但回彈現象難以控制，且增加了模具、設備和操作人員。第三種方法(圖12-2c)是先在一副模具上彎曲端部兩角并使中間兩角預彎45，然后在另一副模具上彎曲成形，這樣由于能夠實現過彎曲和校正彎曲來控制回彈，故零件的形狀和尺寸精確度高。此外，由于成形過程中材料受凸、凹模圓角的阻力較小，零件的表面質量較好。這種彎曲變形方法對于精度要求高或長“腳”短“腳”彎曲件的成形特別有利。圖12-2彎曲成形a)一副模具成形b)、c)兩副模具成形(2)工序組合方案及比較根據沖壓該零件需要的基本工序和彎曲成形的不同方法，可以作出下列各種組合方案。方案一：落料與沖腰圓孔復合、彎曲四角、沖凸包。其優點是工序比較集中，占用設備和人員少，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴重。方案二：落料與沖腰圓孔復合、彎曲端部兩角、彎曲中間兩角、沖凸包。其優點是模具結構簡單，投產快，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，而且工序分散，占用設備和人員多。方案三：落料與沖腰圓孔復合、彎曲端部兩角并使中間兩角預彎45、彎曲中間兩角、沖凸包。其優點是工件回彈容易控制，尺寸和形狀精確，表面質量好，對于這種長“腿”短“腳”彎曲件的成形特別有利，缺點是工序分散，占用設備和人員多。方案四：沖腰圓孔、切斷及彎曲四角連續沖壓、沖凸包。其優點是工序比較集中，占用設備和人員少，但回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴重。方案五：沖腰圓孔、切斷及彎曲端部沖腰圓孔、切斷連續沖壓、彎曲中間兩角、沖凸包。這種方案實質上與方案二差不多，只是采用了結構復雜的連續模，故工件回彈難以控制，尺寸和形狀不精確。方案六：將方案三全部工序組合，采用帶料連續沖壓。其優點是工序集中，只用一副模具完成全部工序，其實質是把方案三的各工序分別布置在連續模的各工位上，所以還具有方案三的各項優點，缺點是模具結構復雜，安裝、調試和維修困難。制造周期長。綜合上述，該零件雖然對表面外觀要求不高，但由于“腿”特別長，需要有效地利用過彎曲和校正來控制回彈，其方案三和方案六都能滿足這一要求，但考慮到該零件件生產批量不是太大，故選用方案三，其沖壓工序如下：落料沖孔、一次彎形（彎曲端部兩角并使中間兩角預彎45）、二次彎形(彎曲中間兩角)、沖凸包。主要工藝參數計算(1)毛坯展開尺寸(查工具書)展開尺寸按圖12-3分段計算。毛坯展開長度lllllL222254321式中l1=12.5mm；l2=45.5m；l3=30mm；l4和l5按xtr2計算。其中圓周半徑r分別為2mm和4mm，材料厚度t=1.5mm，中性層位置系數x按tr由表3-2查取。當r=2mm時取x=0.43，r=4mm時取x=0.46。將以上數值代入上式得mmL1695.146.04225.143.0222305.4525.122考慮到彎曲時材料略有伸長，故取毛坯展開長度L=168mm。對于精度要求高的彎曲件，還需要通過試彎后進行修正，以獲得準確的展開尺寸。(2)確定排樣方案和計算材料利用率1)確定排樣方案，根據零件形狀選用合理的排樣方案，以提高材料利用率。該零件采用落料與沖孔復合沖壓，毛坯形狀為矩形，長度方向尺寸較大，為便于送料，采用單排方案（見圖12-4）。圖12-3毛坯計算圖圖12-4排樣方案搭邊值a和a1由表2-12查得，得a=2mm,a1=1.8mm。？2)確定板料規格和裁料方式。根據條料的寬度尺寸，選擇合適的板料規格，使剩余的邊料越小越好。該零件寬度用料為172mm，以選擇1.5mm710mm1420mm的板料規格為宜。裁料方式既要考慮所選板料規格、沖制零件的數量，又要考慮裁料操作的方便性，該零件以縱裁下料為宜。對于較為大型的零件，則著重考慮沖制零件的數量，以降低零件的材料費用。(3)計算材料消耗工藝定額和材料利用率。根據排樣計算，一張鋼板可沖制的零件數量為n=459=236(件)。材料消耗工藝定額kgG04998.02360000078.014207105.1量一張鋼板沖制零件的數一張鋼板的質量材料利用率100一張鋼板面積零件面積一張鋼板沖制零件數量10014207105.61312221682362=79.7%零件面積由圖12-5計算得出。圖12-5落料、沖孔工序略圖計算各工序沖壓力和選擇沖壓設備(1)第一道工序落料沖孔(見圖12-6)該工序沖壓力包括沖裁力FP，卸料力F3和推料力F1，按圖12-6所示的結構形式，系采用打