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第2章 工艺分析
2.1 工件分析
2.1.1 工件形状分析
工件的三视图如图2.1所示：
图2.1 电钢琴喇叭支架板
工件CAD图如图2.2所示：
图2.2 喇叭支架CAD模型图
2.1.2 工件材料分析
电钢琴喇叭支架所用材料为Q215A。Q215A是一种钢材的材质,Q代表的是这种材质的屈服度，在215左右。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能
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得到较好配合，用途广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，大量用于建筑及工程结构,也大量用作对性能要求不太高的机械零件。
2.1.3 冲压工艺分析
2.1.3.1 冲裁分析
冲裁工艺性是指工件对冲裁工艺的适应性。一般情况下对冲裁件工艺性影响较大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等，设计中应尽可能提高其工艺性。
（1）冲裁孔径因受冲孔凸模强度和刚度限制，不宜太小，否则容易折断或压弯。查表2.1，得：dmin?1.0t，工件dmin?2mm?1.0t,所以符合要求。
表2.1 凸模冲孔最小尺寸
冲孔 （2）工件孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受模具强度和制件质量的限制，其值不应过小，取a?2t,经检验，工件符合要求。 2.1.3.2 弯曲分析
（1）最小弯曲半径的校核
如果弯曲半径过小，弯曲时板料外层拉伸变形量过大，使拉应力达到或超过抗拉强度，则板料外层将出现断裂，致使工件报废。故弯曲件的最小弯曲半径应不小于表2.2的数值。
表2.2最小弯曲半径数值
材料 Q215 垂直纤维 0 正火或退火的 弯曲线方向 平行纤维 0.4t 垂直纤维 0.4t 平行纤维 0.8t 硬化的 硬钢 软钢及黄铜 铝、锌 d?1.3t d?1.0t d?0.8t 查表2.2，得：R=0.5＞0.4t,所以可以弯曲成型。 （2）孔与弯曲线的最小距离的校核
对带孔的工件进行弯曲时，如果孔位于弯曲线附近，弯曲时材料的流动会使原有的孔变形。因此，应当尽量使孔远离弯曲线。孔的边缘距弯曲线的距离L应满足下列关系：
当t<2mm时，L?t
经检验，零件各孔与弯曲线距离L?t,可以先冲孔再弯曲。
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2.1.4 工件尺寸精度
根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT14级精度，普通冲裁完全可以满足要求。
2.2 确定工艺方案
方案一：先落料、后冲孔、再弯曲，采用单工序模生产。 方案二：落料—冲孔复合模、弯曲模，采用复合模生产。 方案三：冲孔—落料—弯曲连续冲压，采用级进模生产。
方案一：模具结构简单，但需要三道工序三套模具，生产效率较低，难以满足该零件的批量要求。
方案二：用复合模加工。复合模的特点是生产率高，主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小，但复合模结构复杂，制造精度要求高。本工件腹板上有多个异形孔，两端翼板结构复杂，故不适用复合模。
方案三：采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出，但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。
通过以上3种方案的分析比较，对该零件冲压生产以采用方案3。
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第3章 模具总体设计
3.1 模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用冲孔、弯曲、切断进冲压，所以模具类型为级进模。 工序组合方案分析：零件腹板上设计有多个异形孔，两端翼板结构复杂，若一次弯曲成型，虽然用一副模具，生产率高，但毛坯的整个面积几乎参与激烈的变形，零件表面擦伤严重，影响孔的精度。故采用两次弯曲成型，先45°后90°，这样能够通过校正弯曲来控制回弹，零件的形状和尺寸精度高。安排空工位，是因为零件孔较多，防止模具间发生干涉，提高模具强度，料带图如下：
图2.2电钢琴喇叭支架板的料带图
3.2定位方式的选择
在级进模中，由于加工工序安排在多个工位上顺序完成，为了保证前后冲切中工件的准确匹配和连接，必须保证其在每一工位上都能准确定位。本模具采用侧刃为粗定位、导正销为精确定位。双侧刃在带料的两侧冲出缺口，可以双向对带料导向，提高了可靠位，避免出现尾料损失。冲定位孔，间接导正的材料利用率虽然低些，但外形与孔的相对位置精度容易保证，产品孔不会变形。所以模具使用双侧刃和导正销，侧刃切边量1.5mm,导正孔径1.5mm。
3.3顶料和卸料方式的选择
3.3.1 顶料装置
顶出装置的功能主要对料和件起顶出作用。多工位级进模中，弯曲、成形工位工作结束后，必须依靠顶出装置将各工位中条料弯曲成形部分，从模具的工作型孔中顶出，才能
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保持被冲坯料能够沿一定方向连续送进。顶出装置均采用弹顶结构，弹压力主要靠压缩弹簧或橡胶获得。
本模具采用浮升销和顶料销，弹压力靠弹簧获得。
3.3.2 卸料方式
刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时，其与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.2～0.5）t，当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时，其与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙，此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板，主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙，常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。
工件平直度较高 ，料厚为1mm相对较薄，虽然弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，但级进模结构复杂，为了简化，可采用刚性卸料。
3.4导向方式的选择
方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。
方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。
方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。
方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。
结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用四导柱模架的导向方式。
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