如圖1-1所示零件圖

生産批量：大批量

材料：LY21-Y2

一. 沖壓工藝性分析及結論

LY21-Y2是硬鋁合金的一種，供應狀态為半冷作硬化。該材料，經退火及時效處理，具有較高的強度，硬度，适合做中等強度的零件。

1.1沖裁件的結構和尺寸

該零件的結構比較簡單，形狀對稱尺寸較小。零件上的最小孔徑為Φ3.5，最小圓角半徑為1mm。因此零件使用于沖裁加工。将材料毛坯加工出零件需要經過三道工序：落料、沖孔、彎曲。其主要工序為沖孔和彎曲。

1.2沖裁件的精度分析

零件的尺寸中，隻有孔的尺寸有偏差 ，其餘尺寸沒有标注公差等級，按照IT14精度來加工。查公差表可得，各個尺寸的公差為Φ3.50 0。30、200-0.52、250-0.52；零件的沖孔的位置度公差為：14±0.2、17±0.2。

二．工藝方案的分析比較和确定。

根據制件的工藝分析，其基本工序有落料、沖孔和彎曲三道基本工序，按其先後順序組合，可得如下幾種方案。

⑴ 落料—沖孔—彎曲；單工序模沖壓

⑵ 落料—沖孔—彎曲；級進模沖壓

⑶ 落料—沖孔—彎曲；複合模沖壓

方案⑴屬于單工序模沖裁工序沖裁模在壓力機的一次行程内完成一個沖壓工序的沖裁模。由于此制件生産批量大，尺寸又較小，所以這種方案生産效率較低，操作也不安全，勞動強度大，故不宜采用。

方案⑵屬于級進模，是指壓力機在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成沖壓工序的沖裁模。由于制件的結構尺寸小，厚度小，級進模結構複雜，又因落料在前彎曲在後，必然使彎曲時産生極大的加工難度，因此，不宜采用該方案。

方案⑶屬于複合沖裁模，複合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具的同一部位同時完成數道工序的模具。采用複合沖裁模，其模具結構沒有級進模複雜，生産效率也很高，又降低了工人的勞動強度，所以此方案最為合适。

根據分析采用方案⑶複合沖裁。

三．排樣圖設計及材料利用率計算。

3.1坯料尺寸計算。

工件的形狀表明，它為彎曲件，而r=2＞0.5t=0.6，則彎曲前的坯料在彎曲方向上的長度尺寸按《沖壓工藝與模具設計》113頁式4-37計算：

L=l1 l2 α/2（r Kt）

式中l1——各直邊尺寸，l1=l2=7mm

α——各圓弧中心角，α1=90°，α2=180°

k——中性層系數，k1=0.36，k2=0.38

t——闆料厚度，t=1.2mm

r——各圓弧半徑，r1=1mm；r2=2mm

将數值帶入，得毛坯彎曲方向長度：

L=15.6 π/2（1 0.36*1.2） π（2 0.38*1.2）=27.8mm

考慮到彎曲時闆料纖維的伸長，實際尺寸取L=27mm

根據計算得:工件的展開尺寸為25*27（mm），如圖1-2所示

3.2搭邊值得确定

排樣時零件制件以及零件與條料側邊制件留下的工藝餘料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或者被拉斷，不僅會增加沖件毛刺，有時還會拉入凸凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，或影響送料工作。

該制件是矩形工件，根據尺寸從《沖壓手冊》第二版表2-17中查出：兩制件的搭邊值a1=1.2mm，側搭邊a2=1.5mm。由于該制件的材料是LY21-Y2，所以兩制件之間的搭邊值為a1=1.2*1=1.2mm。

3.3條料寬度的确定

計算條料寬度有三種情況需要考慮：

⑴ 有側壓裝置時條料的寬度

⑵ 無側壓裝置時條料的寬度

⑶ 有定距側刃是條料的寬度

由于該制件的結構和尺寸，此處考慮第⑴種情況。

查表2-3得條料寬度偏差為0.15，根據公式：

B=D 2（a △） c1

式中D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸

a— 側搭邊值

△—條料寬度偏差為0.15

代入公式得B=27 2（1.2 0.15） 0.5=30.2mm

3.4排樣及材料利用率

根據材料經濟利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，采用少廢料和無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結構，降低沖裁力。但是因條料本身公差以及條料導向與定位所産生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時因模具單面受力，不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到沖裁件的斷面質量。

由于設計的零件是舉行零件，且四個孔均有位置公差要求，所以采用有廢料直排。

如圖1-3所示為制件的排樣圖

如圖所示：送料步距S=D a1=27 1.2=28.2mm

一個步距内的材料利用率根據《沖壓工藝及模具設計》42頁式3-15

η=（A/BS）*100%

式中A—一個步距内沖裁件的實際面積

B—條料寬度

S—步距

代入數值得：η=（675/30.2*28.2）*100%=79.26%

因此該材料利用率η為79.26%

四．沖壓力的計算與壓力中心的确定

4.1沖裁力的計算

計算沖裁力是為了選擇合适的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以适宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F一般可以按《沖壓工藝及模具設計》45頁式3-24

F=KL1tτb

式中F—沖裁力

K—系數

L1—沖裁周邊長度

Τb—材料的抗剪強度

t—材料厚度

經《沖壓手冊》第二版表3-16得LY21-Y2的抗剪強度為280~310Mpa，這裡取τb=300Mpa。

系4數K是考慮到沖裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動，潤滑情況，材料的力學性能與厚度公差的變化等因數而設置的安全系數K，一般取K=1.3

代入數值得：

落料時：

沖裁力F1=1.3*2*（27 25）*1.2*300=48.672kN

沖孔時：

沖裁的周邊長度L=4πd=4*π*3.5=43.96mm

代入式3-24中得：

沖裁力F2=KL2tτb=1.3*43.96*1.2*300=20.573kN

總沖裁力F=F1 F2=48.672 20.573=69.245kN

4.2卸料力的計算

根據《沖壓工藝及模具設計》47頁式3-26

Fx=KXF

式中Kx—卸料力系數,查表3-9得KX=0.05

F—總沖裁力

代入數值得：

FX=0.05*69.245=3.462kN

4.3推件力的計算

根據《沖壓工藝及模具設計》47頁式3-27

Ft=nKTF

式中KT—推件力系數查表3-9得KT=0.05

F—總沖裁力

n—同時梗塞在凹模内的工件

代入數值得：

FT=0.05*69.245=3.462kN

4.4頂件力的計算

根據《沖壓工藝及模具設計》47頁式3-28

FD=KDF

式中KD—頂件力系數

F—總沖裁力

代入數值得：

FD=0.05*69.245=3.462kN

4.5 U形件彎曲力的計算

根據《沖壓工藝及模具設計》114頁式4-40

FU=0.7kbt2σb/（r t）

式中k—為系數，取1.3

a— 彎曲件寬度

t—闆厚

σb—材料抗拉強度

r—彎曲件内彎曲半徑

代入數值得

Fu=0.7*1.3*27*1.22*400/（2 1.2）=1.058kN

因此總沖壓力F沖=F總 Fx Ft FD Fc=81.537kN

根據總的沖壓力初選壓力機為開式壓力機，公稱壓力為100kN。

4.6 壓力中心的确定

如圖1-4所示，由于該零件式一個矩形圖形，屬于對稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心O處。

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