中北大学2011届毕业设计说明书
1. 前言
随着经济的发展，冲压技术应用应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。
冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用[1]。
1．1 冷冲压的基本概念
冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。
冲压工艺大致可分为分离工序和成型工序两大类。分离工序又可分为落料、冲孔和切割等。成型工序则可分为弯曲、拉伸、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可分别采用各种工序对板料毛胚进行加工，以获得满意的零件。
冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。
1．2 冲压成形的特点
由于冲压成形中的毛坯是厚度远小于板平面尺寸的板料以及由此决定的外力
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作用方式与大小等原因，致使冲压成形具有如下几个非常突出的特点。
（1）由于垂直于板面方向的单位压力的数值远小于板面方向上的内应力，所以大多数的冲压变形都可以近似的当作平面应力状态来处理，是变形力学的分析和工艺参数的计算等工作，都得到很大的简化。
（2）在各种冲压成形方法中，以拉应力作用为主的伸长类冲压成型过程多于以压应力为主的压缩类成形过程[3]。
（3）在冲压成形时，板料毛坯离得内应力数值接近或等于材料的屈服应力，有时甚至小于板料的屈服应力。而在模锻和挤压时，有时毛坯的内应力可能超过其屈服应力许多倍。
（4）在冲压成形中，大多数情况下，板料毛坯都有某种程度的自由度，常常是只有一个表面与模具接触，而另侧表面是非接触的自由表面，甚至有时存在板料两侧表面都不与模具接触的变形部分[4]。
由于冲压成形具有上述一些在变形与力学方面的特点，致使冲压技术也形成了自己的一些与一般塑性加工不同的特点：
A. 由于不需要在板料毛坯的表面作用数值很大的单位压力即可使其变形，所以在冲压技术中关于模具强度与刚度的研究并不十分重要，相反的却发展了很多简易的模具技术[5]。
B. 现在不仅采用合理设计的冲模工作部分几何形状与尺寸以控制冲压变形过程，以获得高质量冲压件的传统技术方法，而且运用压边力与变压边力对冲压技术的控制技术，甚至借助于电子计算机与当今的测试手段，在对板料性能与冲压变形参数进行适时测量与分析的基础上，实现冲压过程智能控制的研究工作也在开展。
C. 对板料冲压性能的研究工作不仅是冲压技术发展的需要，而且也促进了钢铁工业制造技术的发展，为其提高板材的质量提供了一个基础与依据[6]。 1．3 冲压工艺的发展历史与发展趋势
近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺和新技术的生产中的广泛应用上，更重要的是人们对冲压技术认识与掌握的程序有了质的飞跃。在20世纪50年代，冲压技术还处于主要依靠从实践中总结出来的冲压工艺方法和工艺参数，能够制造出具有典型特征与规则形状的冲压件。但是对所应用的冲
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压成形方法的变形处理和冲压成形的规律并不十分了解，缺少必要的理论基础知识作为实践工作的指导。因此，当冲压生产中遇到与变形机理有关较为复杂的问题时，就会感到束手无策，无从下手，只是问题长时间的不到解决。到20世纪末，冲压技术有了很大的进步，人们已经对常用的各种方法的成形机理有了基本的了解，也总结出一些可以作为冲压成形理论内容的冲压变形规律，可以在对冲压成形机理深入了解的基础上开发更为先进的冲压工艺方法和改进冲压工艺过程。即使遇到复杂的与变形机理有关的难题也知道用什么方法解决。目前，冲压技术已经很成熟了，在各个领域上都有了广泛的应用，相信在以后会发展得更好。
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2 材料分析
2．1 冲压对板料的基本要求
冲压对所用板料的要求：1）具有良好的塑性；2）应具有光洁平整且无缺陷损伤的表面状态：3）材料原子度公差应符合国家标准[8]。 2．2 板材材料分析
本零件所提供的材料为08F钢，08F钢主要特性为：冷变形塑性很好，深冲压等冷加工性很好，但成分偏析倾向较大，钢经时效处理后韧性下降较多（时效敏感性较明显），所以冷作件常经水韧处理及消除应力处理来消除时效敏感性，强度和硬度均很低，常用于生产成钢带、薄板及冷拉钢丝，适用于制作深冲压、深拉伸的制品，如汽车车身、驾驶室、发动机罩、翼子板等不负载的各种盖罩件。 其化学成分： 碳(C)0.05-0.11, 铬(Cr)<=0.10, 锰(Mn)0.25-0.50, 镍(Ni)<=0.30, 硅(Si)<=0.03,
磷(P)<=0.035, 硫(S)<=0.035, 铜(Cu)<=0.20
其力学性能：
抗拉强度 σb （MPa）：≥295（30）
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屈服强度 σs （MPa）：≥175（18） 伸长率 δ5 （％）：≥35
断面收缩率 ψ （％）：≥60 硬度 ：未热处理，≤131HB
3、 工艺确定
3.1 分析零件的冲压工艺性 3.1.1 零件的工艺和经济性分析 （1）冲压件的形状和尺寸（如图1）
图1 外罩
（2）冲压件的尺寸精度
①材料：该冲裁件的材料08F钢，该材料冷变形塑性很好，深冲压等冷加工性很好
②零件结构：该冲裁件的结构简单，零件的最大断面积相差76.33mm2，比较适合冲裁。
③尺寸精度：零件图上大部分未注尺寸，属自由尺寸，按IT14级确定工件尺寸的公差。
（3）冲压件的工艺分析
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该零件采用0.5mm厚的08F钢制成，保证了足够的刚度和强度。零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲裁件。零件壁部圆角半径r0.5，相对圆角半径r/t为1，大于最小弯曲半径值，因此可以翻边成形。而零件上的凸包和加强筋高度都不高，适合于起伏成形。
通过上述的工艺分析，可以看出该零件为普通的冲压件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。 （4）冲压件的经济性分析
该冲压件在产品使用及性能上并无特殊要求，因此外形应尽量设计成无废料或少废料结构，这样可以节约材料，降低成本，也方便模具的加工制造。 3.1.2 分析、比较和确定合理的工艺方案
该零件采用的工序较多，不易一下确定工艺方案，先确定出零件的基本工序，然后将各基本工序作各种可能的组合并排出顺序，以得出不同的工艺方案，再根据各种因素进行分析比较，找出合适于具体生产条件的最佳方案。
冲压该零件需要的基本工序有： a 落料； b 冲孔； c 翻边； d 起伏成形；
根据这些基本工序，可拟出以下几种方案： 方案一：（a）落料 （b）冲孔 （c）起伏成形
（d）翻边
方案二：（a）落料与冲孔复合 （b）翻边 （c）起伏成形 方案三：（a）落料 （b）起伏成形 （c）翻边
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