成型工艺设计举例

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第698页（2878字）

制订图9－60所示零件的冲压工艺。

图9－60 简体零件图(单位：mm)

(一)拟定筒体成型工艺

此零件是带凸缘的圆筒形拉深件，板厚1．0mm，材料为含碳量低、塑性好的10钢，虽筒深较大，但内外转角均为圆角过渡，并且工件没有公差要求，能达到一般冲压精度即可。因此，该零件的冲压工艺性较好。

根据零件的结构尺寸，参照表9－20确定采用多次拉深和翻边成型工艺，其工序安排为备料、落料(把条料冲裁落料成圆形坯料)、三次拉深、翻边，最后切去凸缘边沿的不整齐部分。其中每次拉深后进行中间工序退火处理，以免产生硬化现象。

凸缘部分与筒体部分同时成型的工序不可取，因筒深较大，用压板压紧坯料边缘拉深易使底部圆角变薄或断裂，所以必须采用最后翻出凸缘的工艺。

(二)计算筒体坯料尺寸

落料后的圆形坯料直径D可按前述公式计算，切边余量可查表9－18。

d_凸1=56mm，d_凸1／d=56／52=1．08＜1．5，取修边余量△h=2．5mm，则d_凸=56+2×2．5=61mm，故圆坯料直径D计算如下：

式中d、r₁、r₂、h等数值是以板厚的中心线尺寸计算的。

(三)拟定材料排样方式及利用率

由于上述计算得出的是圆形坯料直径，所以其在条料上的排列方式比较单一，但仍有纵横排之分。经分析比较确定将153mm圆坯料，用有接边纵向排样法在条料上排样，既可保证零件质量，又可提高材料的利用率，其排样图如表9－22图示。

根据圆形坯料排列的纵向接边间隙a₁=1．5mm，横向接边间隙a₂=2mm，从而得出条料宽度B=d+2a₂=153+2×2≈157(mm)，由于条料是从一般的标准尺寸板材1800mm×1500mm规格上剪下的，所以该条料长h=1800mm，且每一条料面积Bh=157mm×1800mm，可以裁出的圆坯料个数n=1800／154．5=11．6个，实际只能得11个坯料，每个圆坯料面积：

S=πr²=π(154／2)²=18617(mm²)

故材料利用率：

(四)计算中间工序次数和半成品尺寸

1．计算拉深系数

计算拉深系数即确定拉深次数，首先确定坯件拉深前直径D与拉深后直径d的比值m，该值大小取决于坯件拉深次序和坯件料厚t与直径D之比，一般拉深系数m=0．5～0．85，首次拉深时m取较小值。t／D值越大时，m可以取小值，但末次拉深时，由于坯件多次拉深后加工硬化渐趋严重，坯件极易拉裂，因此m应取大值。

图9－60所示零件是先将坯件拉成无凸缘的筒形，再翻边出凸缘，所以可看作无凸缘的筒形件，先计算其拉深系数：

m=d／D=52／153=0．34

再根据t／D×100=1／153×100=0．65，查表9－20确定拉深次数。由于查得m₁=0．55，m₂=0．78，m₃=0．80，且m₁×m₂×m₃=0．55×0．78×0．80=0．34，正好与计算值m相等，所以确定采用三次拉深。

2．计算各次拉深半成品直径d₁、d₂、d₃

(1)第一次拉深直径：d₁=D×m₁=153×0．55=84(mm)。

(2)第二次拉深半成品直径：d₂=d₁×m₂=84×0．78=65．5(mm)。

(3)第三次拉深修整至成品直径：d₃=d_坯件=65．5×0．8=52(mm)。

3．计算各次拉深的半成品圆角半径r

根据设计拉深凹凸模的圆角半径，据经验公式按板厚中线位置计算r值：

式中 D——上一次拉深直径(mm)；

d——本次拉深直径(mm)。

所以：

第一次拉深半成品圆角半径r₁=0．8=6．7(mm)。

第二次拉深半成品圆角半径r₂=0．8=3．5(mm)。

第三次拉深半成品圆角半径r₃=0．8=3(mm)。

实际上在设计拉深模时，应调整r₃为坯件成品的圆角半径，即r₃=R=4mm。

4．确定各次拉深的半成品高度h

据经验公式按板厚中线位置计算：

(1)第一次拉深半成品高度h₁：

(2)第二次拉深后坯件总高度h₂：

(3)第三次拉深应调整为坯件成品高度h₃：

因103．3mm＞99．5mm，所以取h₃=99．5mm为坯件成品高度，h数值均以板厚中线为基准计算。但作成品工序图时，则以板厚内外边为尺寸基准。

(五)填写冲压工艺过程卡片

填写冲压工艺过程卡片并画出各工序简图，如表9－22所示。

表9－22 筒体冲压工艺过程卡片(mm)