冲压成形件的结构工艺性

2.3.3　冲压成形件的结构工艺性

冲压件结构在满足使用性能的前提下，还应具有良好的工艺性能，从而达到减轻模具磨损、提高生产率、降低成本、保证质量的目的。冲压件工艺性能的主要影响因素有冲压件的形状、尺寸、精度及材料等。因此，在设计冲压件结构时应考虑以下内容：

1.冲压件的形状与尺寸

（1）对冲裁件的要求

1）落料与冲孔的形状力求简单、对称，尽量采用规则形状（如圆形、矩形等），这样在排样时废料最少，如图2-62所示。应避免长槽与细长悬臂结构，否则，将使模具制造困难，寿命降低。图2-63所示为不合理的落料件外形。此外，模具上制造圆形沟槽比制造矩形沟槽要容易，更为经济。

图2-62　零件形状与材料利用率的关系

a）不合理（材料利用率为38%）　b）合理（材料利用率为79%）

图2-63　不合理的落料件外形

图2-64　冲压件的有关尺寸限制

2）孔及其有关尺寸应满足图2-64所示的要求。冲圆孔时，孔径不得小于坯料厚度δ。冲方孔时，边长不得小于0.9δ。孔与孔之间，孔与工件边缘之间的距离不得小于δ，外缘凸出或凹进的尺寸不得小于1.5δ。

3）冲压件上应采用圆角代替尖角连接，以避免应力集中引起的冲裂。孔与深槽应尽量在变形工序前的平板坯料上冲出，以免变形。最小圆角半径如表2-10所示。

表2-10　落料件、冲孔件的最小圆角半径

（2）对弯曲件的要求

1）弯曲件形状应尽量对称。弯曲半径不小于材料许可的最小弯曲半径。同时考虑材料锻造流线方向，尽量使弯曲线方向与锻造流线垂直，以免弯裂。生产中常采用如图2-65所示的成双弯曲方法来改变弯曲件的受力状态，弯曲后再将两零件用切削加工方法切开。

图2-65　成双压弯示意图

图2-66　弯曲边高

图2-67　带孔的弯曲件

2）过短的边不易弯曲成形，弯曲边高H的尺寸应大于坯料厚度δ的2倍，如图2-66所示。如果必须弯短边，则应先用长料进行弯曲，再切去多余部分。弯曲带孔的工件时，为避免孔的变形，孔的位置应如图2-67所示。

（3）对拉深件的要求

1）拉深件外形应简单、对称，不宜太高；应尽量使其成形容易，拉深次数减少。

2）拉深件的圆角半径应按图2-68确定，否则将增加拉深次数和整形工作，增加模具数量，并容易出现废品，使成本增高。

图2-68　拉深件的最小许可圆角半径

2.冲压件的厚度

在强度、刚度允许的条件下，冲压件应尽量采用厚度较薄的材料制造。如果冲压件局部刚度不够，可采用如图2-69所示的加强肋措施来实现材料以薄代厚，从而达到减轻冲压力和模具磨损，并达到节约材料的目的。

3.冲压件的精度和表面质量

（1）冲压件的精度　冲压件精度不应超过各冲压工序的经济精度，并应在满足需要的情况下尽量降低要求，否则，将需要增加其他精整工序，使生产成本提高，生产率降低。各种冲压工序的经济精度如下：落料为IT10，冲孔为IT9，弯曲为IT10～IT9，拉深件高度尺寸精度为IT10～IT8（经修整后可达IT7～IT6），拉深件直径尺寸精度为IT9～IT8，厚度精度为IT10～IT9。

图2-69　加强肋的应用

a）无加强肋　b）有加强肋

（2）冲压件表面质量　冲压件表面质量不应高于原材料表面质量，否则需增加切削加工等工序，使产品成本大幅度提高。

4.简化工艺、节省材料、改进结构

（1）冲-焊结构　形状复杂的冲压件，可先分别冲制成若干简单件，最后焊成整体件，从而简化工艺，如图2-70所示。

（2）有效利用冲口工艺　组合件可采用冲口工艺，减少组合件数量，如图2-71所示的组合件，原设计用三个件焊接或铆接成形，采用冲口工艺后（冲口、弯曲）可制成整体零件，从而节省材料，简化工艺过程。

图2-70　冲-焊结构零件

图2-71　冲口工艺的应用

a）铆接（焊接）结构　b）冲口工艺

（3）简化拉深件结构　在不改变使用性能的前提下，拉深件结构尽量简化，以减少工序、节省材料、降低成本。