三角支撑板冲裁模设计

1、前言2一、冲压件工艺性分析31.冲压件结构分析32. 冲压尺度精度分析及确定3二、 冲压工艺方案的确定3三、主要设计计算41.排样方式的确定及其计算42. 冲压力的计算53. 压力中心的确定及其相关计算54. 工作零件刃口尺寸的计算6四、 冲压设备的选择8五、 模具结构选择81. 模具类型的选择82. 定位方式的选择83. 卸料、出件方式的选择84. 导向方式的选择8六、 主要部件的设计101. 工件零件102. 工作零件力学性能校核123. 固定零件134. 定位零件145.卸料零件的设计146.模架及其他部件157.模具闭合高度校核15七、 模具总装图16八、 模具工作过程16致谢17参考

2、文献18附录：19三角支撑板冲裁模设计前言零件简图：如图4.1-1所示 2Npsv 5h; 名称：三角支撑板 !S;F 生产批量：中等批量M/M8jU(_! 材料：45冷轧钢板ugSYA-.w 材料厚度：2mm 工件说明：本三角支撑板为谋仪器设备中的支撑零件，隔空之间的中心距离高是因为有精密的齿轮传动。noZH6m 要求设计此工件的冲裁模。 3 9m3 一、冲压件工艺性分析1.冲压件结构分析 此工件只有落料和冲孔两道工序。材料为45冷轧钢板，料厚为2mm,具有良好的冲裁性能。工件结构相对简单，中间有1个20大孔，在35的同心圆上有3个均匀分布的M3的丝孔，M3的丝孔只能冲出螺纹底孔，因牙距为0

3、.45mm,所以底孔直径d=(3-0.45)mm=2.55mm,三个角上分别有1个5的孔。各孔距边缘距离比较大，三个角的倒圆角为R10，适宜冲裁。2. 冲压尺度精度分析及确定 位置精度为均在IT6IT8级之间，要求很高，设计时要特别注意；另外5和20两个孔精度等级要求分别为IT7、IT8，设计时也应当注意。其中零件的尺寸精度R10、35、2.55未给公差，属于自由尺寸，R10是工件外形尺寸（非圆形），公差取IT14级，查表确定公差值为R。35是螺纹孔分布圆直径，圆形按IT11级来查取的（中心距取对称偏差），2.55取IT11级得2.55。45冷轧钢板的力学性能：。2、 冲压工艺方案的确定 该零

4、件包括落料。冲孔两道工序，可以采用一下工艺方案。 方案一：先冲孔，再落料，采用单工序模生产。 方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需要两道工序两幅模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，生产效率高，工件最小壁厚6.25mm,也大于凸凹模需用最小壁厚4.9mm;模具强度好，制造简单，并且冲压时，卸料板在冲裁时压紧板料，零件的平直度较好，工件留在模具上，手动取出零件。方案三也只需一副模具，生产效率较高，操作方便，但级进模在送料是很难保证工件位置精度，无法达到零件较高的位置精度要求。通过对上述三种

5、方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为最佳，设计成倒装式复合模可以很好地保证工件的位置精度。三、主要设计计算1.排样方式的确定及其计算该零件的形状具有等腰三角形的特点，直排如图4.1-2（a）所示，显然材料利用率低，两工件间大块的三角料浪费了。应采用直对排，如图4.1-2|（b）所示的排样方案，设计成隔位冲裁，可显著地减少废料。给位冲裁就是降低一边冲裁以后的条料水平方向选装180（送料方向不变），再冲裁第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。 根据材料性能、厚度、形状和手工送料，查表19.118可确定搭边值： 工件与边缘搭边 a=3.5mm 两工件间的搭边 a=2.5mm 条料宽度

6、（无侧压装置）B=(D+2a) 通过作图得知采用直对排时两个工件的步进距离S为151.5mm，如图4.1-2所示，而相邻两零件间的距离为151.5/2=75.75(mm)。为了获得更高的材料利用率，经过反复此比较选用950mm2000mm的钢板，条料纵裁，950/117=8.1（条），取整为8条。长度方向考虑到条料的开始与结尾各需要62.5mm 的长度才能有一个完整的工件，因此纵向冲压工件的个数为n=(2000-125)/75.5+1=25.75(个) ，取整数 n=25（个）。所以每块钢板冲压零件数量为 （个）因此整块钢板的材料利用率为 材料的利用率高，选材排样合理。2. 冲压力的计算1）

7、落料力 其中查表为（,取500Mpa,三角形周长得用AutoCAD area命令，计算图4.1-1所以周长和面积，得近似数值周长为357.87mm,取L=358mm进行计算。面积A=7688.99mm，取值A=7689mm进行计算。2） 冲孔力3) 卸料力K取0.05（查表3-11）4） 推废料力K取0.055，n=h/t=4/2=2(高度h取4mm)。5) 总冲压力3. 压力中心的确定及其相关计算如图4.1-3建立x-y坐标系，该零件关于y轴对称，其压力中心一定在对称中心线上，即y轴上，可得；其外轮廓的压力中心位于其几何中心上，3个的小圆的压力中心和外轮廓的压力中心重合，通过3个的小圆的压力

8、中心相对边做中心线而求得三角支撑板的质心纵坐标为39.42，而的内孔及3个均布的小孔压力中心位于其几何中心圆心上，故可得即该零件的压力中心位于A(0，40),如图4.1-3所示。模具的模柄中心应通过图4.1-3所示的A点。4. 工作零件刃口尺寸的计算 经分析，该零件形状较简单，但尺寸精度以及位置精度要求较高，凸凹模中孔需采用分别加工法加工（因为冲孔凸模是车削+磨削而成），而凸凹模是采用县切割加工而成的。落料凸模与凹模为了保证所要求的精度，采用线切割配合法来加工。落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准，冲孔凹模按间隙配制，即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按

9、间隙配制。根据工件的要求确定采用小间隙冲裁。根据材料性能厚度查表19.1-6可确定Zmm，Zmm。1） 孔的冲裁刃口尺寸计算根据孔径、料厚和公差查表19.1-9、19.1-10得，取x=0.75校核间隙：从上式可得出凸、凹模公差不能满足的条件，但相差不大，可以调整如下：根据参考文献中公式（19.1-1，19.1-2），将调整后的公差值代入，得凸模刃口尺寸凹模刃口尺寸与刃口尺寸可按上述方法求得，即 2） 落料凹模尺寸工件外形三角之边与三段圆弧是相切的，计算出三段圆弧的半径即确定了凹模的内形尺寸，根据公式（19.1-3）和查表(19.1-9、19.1-10)得落料凸模尺寸按凹模尺寸配制，线切割留双

10、边间隙0.16mm(单边0.08mm）3） 个中心距尺寸根据公式（19.1-7）和公差取，得同理，得 4、 冲压设备的选择根据上述冲压力的计算，选择型号为JD21-100开式双柱固定台压力机能满足使用要求，其技术规格见表4.1-2。表4.1-2 JD21-100开式双柱固定台压力机技术规格规格数值规格数值公称压力/kN1000工作台尺寸/mm前后600滑块行程/mm可调（10120）左右1000滑块行程次数/（次/min)75 工作台孔尺寸/mm前后300最大封闭高度/mm400左右420封闭高度调节量/mm85垫板尺寸/mm厚度100滑块中心线至床身距离/mm325直径200立柱距离/mm4

11、80 模柄尺寸/mm直径60滑块面尺寸/mm前后 380深度80左右 5005、 模具结构选择1. 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合模冲裁，凸凹模装在模具的下方，故该模具味道装式复合模。2. 定位方式的选择因为该模具采用的是条料，所以控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销定距，而第一件的冲压装置采用初始挡料销定位。3. 卸料、出件方式的选择加工工件料厚2mm，相对较薄，冲裁后箍在凸凹模上的工艺废料采用弹压（性）卸料板卸料。工件采用上述出件方式，即压入凹模内的工件利用上模的打料机构打出。4. 导向方式的选择模具的位置精度要求较高，最好采用四导柱模架

12、，但考虑到该模具较小，所以采用中间导柱模架。有了上述计算所得数据和模具类型的选择，设计出的模具结构如图4.1-4所示。模具上模部分主要由模柄13、上模座11、垫板9、凸模固定板8、凸模12（7个）、凹模7等组成。下模部分由下模座1、凸凹模3、卸料版5、卸料橡胶4等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。冲孔废料由漏料孔漏出。成品件手动取出。6、 主要部件的设计1. 工件零件1落料凹模在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模采用直刃口结构，根据零件的料厚度查表20.1-13得其直刃口高度为6mm，为保证凹模强度，直刃壁高度取10mm。根据零件刃口形状，决定凹模的外形采用矩形整体式，根据凹

13、模高度和壁厚的计算公式可得：凹模高度查凹模厚度系数表（表20.1-5），取k=0.20; b工件最大宽度为120mm。 凹模壁厚 所以凹模的总长 凹模的总宽 凹模整体尺寸标准化，取。确定凹模板上螺钉、销钉数量和布局。根据模板大小，查本书表5.1-4可知，6M12紧固螺钉和销钉，就可以满足凹模与其他零件的连接强度。考虑到凸、凹模布置位置有限，销钉略取小一点，取。期简图如图4.1-5所示。这样螺孔与销钉之间、螺孔、销孔与凹模刃口之间以及距凹模外壁之间的距离均满足（大于）最小距离的要求。2） 冲孔凸模 从冲压零件图可以看出，有、三种圆孔凸模，前两种拟采用B型圆凸模，最后一种采用A型圆凸模，固定在凸模

14、固定板上。冲模中的凸模不管其断面形状如何，其基本结构由安装部分和工作不分两大部分组成。 凸模与凸模固定板的配合间隙均为H7/m6。对于倒装式复合模，圆孔凸模结构尺寸为式中 凸模固定板厚度，一般为凹模厚度的60%80%，在此确定为 22mm； 凹模板厚度30mm。 增加长度0.5mm,作为首次刃磨量。计算得出，其凸模结构尺寸如图4.1-6所示。3） 凸凹模凸凹模内形刃口其冲孔凹模作用，按凹模设计，其外形刃口起落料凸模作用，安凸模设计。该模具是倒装式复合模，凸凹模的尺寸比较大，外形比较简单，凸凹模上有螺钉和销钉的紧固位置，所以直接固定在下模座上，这样既可省掉凸凹模固定板，也能满足要求。凸凹模结构尺

15、寸如图4.1-7所示。2. 工作零件力学性能校核冲模力学性能校核主要是小凸模的端面接触应力和凸模失稳前的最大长度。1）承压能力校核小孔凸模的承压能力：式中 根据表18.4-7得：对小直径有导向的凸模，此值可取（）Mpa，上式值在许用范围内，基本合格。 2）稳定能力校核查表20.1-10，按带台肩凸模来计算：，刚度满足要求。式中 C系数查表20.1-11，通过 及插值，计算得C=0.2263. 固定零件 1）凸模垫板 查表5.1-4，取凸模垫板8mm,但考虑到该复合模要承受凸模的冲击压力，垫板上面要有适当空间设置打料板，所以8mm不够，而且表面硬度要足够高，所以材料选用T10A钢，表面硬度为（5

16、458）HRC，厚度取22mm。 2）凸模固定板 查表5.1-4，凸模固定板厚度为22mm,与上面取值相值相符合。 4. 定位零件 根据模具的结构形式，需在卸料板沿送料方向设置两个导料销作侧面定位，导料销高度按表20.1-23取3mm，在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料版下平面超出凸凹模端面1mm,所以在凹模平面相应位置应锪出导正销头部的沉孔。挡料销采用始用挡料销与固定挡料销相结合。条料送进时板料靠安装在卸料板上的两个导料销6作侧定位，在板料送进时保证板料的垂直度。板料端面采用始用挡料销15作为初始定位，冲出第一个工件，然后用固定挡料销14来定距，冲出后续的工件。 5.卸料零件

17、的设计 1）卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与落料凹模的周界尺寸相同，查表5.1-4得卸料板厚度为16mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为（4045)HRC。选用4个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为。卸料钉尾部应留有足够的形程空间。卸料螺钉拧紧后。应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。卸料板的长度因为条料是直对排，采用隔位冲裁，所以条料第一次冲裁与第二次冲裁定位是不一样的，卸料板的长度尺寸及挡料销定位尺寸见装配图。 2）卸料橡胶的尺寸计算 （1）卸料橡胶应具有的卸料力。由前述计算，得 (2)卸料橡胶块的高度。卸料橡胶的预压缩量取6mm，根据工件材料

18、厚度 为2mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1mm，考虑模具维修时刃模量取2mm,模 具 开启时卸料板高出凸凹模1mm，则橡胶的最大压缩量，工作时按 最 大 压缩量按30%来计算，因此自由高度为： 这样在凸模切入板料之前卸料橡胶已压缩了6mm，相当于自由高度的15%，满足要求。 （3）卸料橡胶的承压面积的估算。暂取与压缩量为0.15H，查表5.3-17，按直径为45mm、高度为40mm、圆柱形弹力来初步估算，根据0.1H=1630N,0.2H=3580N,取0.15H=2500N,这样求得的圆柱个数为,取10个 每个圆柱的承压面积为，而这种纯冲裁的模具卸料板比较大，一般都会布置长条形橡胶块，根据卸

19、料板的面积布置两条长宽高=200mm40mm40mm聚氨酯橡胶块，总承压面积为A=200402=16000(），正好是单个圆柱面积的10倍，应该满足要求。为了卸料力均匀，橡胶板应布置在凸凹模的周边，可裁成三根橡条。 在现场模具设计制造过程中，工人师傅会根据橡胶的弹性进行调整，以能卸料为准，过大的卸料力会增加冲床的负荷。 由此可以算出模具安装橡胶的空间高度尺寸为50-16=34（mm)，取标准橡胶高度为40mm正好满足要求。 值得注意的是，该零件左右、前后各两块胶最好由一块板锯开而成，务必使厚度一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。 6.模架及其他部件 模架选用滑动导向，

20、中间导柱模架（JB/T7181.31995),各零件标记如下。模柄：上模座尺寸规格：垫板尺寸规格：凸模固定板尺寸规格：凹模尺寸规格：凸凹模高度：50mm下模座尺寸规格：导柱：导套：卸料板尺寸规格：模具闭合高度： 7.模具闭合高度校核模具最小闭合高度，而模具闭合高度，不满足最小闭合高度的要求，因此可在模具下面垫两块100mm高的等高垫块，注意不要挡住废料底孔，234+100=334400,这样即可满足使用要求。7、 模具总装图 通过上述计算所得数据和确定的结构尺寸，设计出的模具装配图如图 所示。8、 模具工作过程 模具在冲床上安装后，先开动机床进行试运行，确认模具及机床正常后即可进行冲压。将剪板

21、机已剪裁的条料从模具正面送入，条料侧面靠着导料销7，前端抵紧用右手按住的始用挡料销30，进行第一个零件的冲裁，然后松开始用挡料销30，用落料后的三角形孔的圆弧边靠紧固定挡料销26进行余下零件的冲裁。当一批板料进行一次冲裁后，把材料材料翻转180，侧面仍然用导料销7定位，前端用挡料销28定位，冲完第一个零件，然后仍用挡料销26定位，冲完板料上其余的所有零件。 在冲裁过程中，每冲一次工件都落在卸料板上，需手工用夹钳取下，同时要注意废料落下是否顺畅，并及时清除落下的废料，以防堵塞废料底孔，造成模具事故。致谢经过一个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到许多的问题，在众多师友的帮助下予以解决。首先要感谢老师对我的指导和督促，老师给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路，老师的督促使我一直把毕业设计放在心理，保证按质按量的完成；要感谢宿舍同学，是大家营造了良好的学习环境，在做设计的过程中互帮互助，使我的CAD和UG操作水平比以前有了很大提高，同时较全面的掌握了Word的编辑功能.。参考文献1中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典（第3卷）.南昌：江西科学技术出版社 ，2003 2陈炎嗣.多