支架零件冲压工艺及模具方案设计书

1、冲压课程设计班级：09机制1班学号：09530027姓名:任星星指导老师：王睿第1章冲裁件的工艺分析 3第2章冲裁工艺方案的确定 3第3章级进模的总体设计 43.1 定距方式 43.2 操作方式 43.3 卸料方式 43.4 出料方式 53.5 送料方式 5第4章模具设计计算54.1排样、条料宽度、导料板宽度、步距、材料利用率的计算 54.1.1 条料宽度的计算 54.1.2 条料宽度的计算 54.1.3 导料板导料宽度的计算 64.1.4 步距的确定 64.1.5 材料利用率的计算 74.2 冲压力的计算 74.2.1 冲裁力和弯曲力的计算 84.2.2 卸料力和顶件力的计算 84.3 压力

2、中心的确定 94.4 冲模刃口尺寸计算 9第5章 主要零部件设计 115.1 工作零部件的设计 115.2 其他零件的设计 13第6章校核模具闭合高度 156.1 模具闭合高度 156.2 模具闭合高度的校核 15第7章模具总体结构 16第8章弯曲模设计 16设计结论 20参考文献 21致谢 22第一章冲裁件的工艺分析本次设计冲压工件如下图:1一4.2 一12.7由上图分析知：材料为 A3铁，材料性能相当于 Q235-A,Q235-A钢为优质 碳素结构钢，具有良好的塑性性、焊接性以及压力加工性，主要用于制作冲击件、 紧固件，如垫片、垫圈等，适合冲裁加工。工件结构形状相对较为复杂，有2个弯曲，中

3、间有一个没有闭合方孔，孔与 边缘之间的距离满足要求，料厚为1.2mm满足许用壁厚要求（孔与孔之间、孔与 边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。根据零件图得知此零件为未注公差， 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。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。第2章冲裁工艺方案的确定2.1工艺方案的类型方案一：单工序模生产，先落料，再弯曲开口部分，后弯曲另一部分。方案二：采用级进模生产，先冲孔，再弯曲开口部分，后弯曲另一部分。方案三：采用一套级进模和一套弯曲模生产， 级进模先冲孔，在弯曲开口部 分，后洛料。弯曲模完成最后一次弯曲方案四：复合模生产

4、,2.2工艺方案的选择方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要三副模具，成本高而 精度和生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制 造工作量和成本比较高，但材料利用率低。方案三需要两副模具，制件精度和生产效率都较高，冲裁件的内孔与边缘的 相对位置精度较高，材料利用率高。方案四只需一副模具，但是模具结构复杂，操作复杂，不适合大批量生产。通过对上述四种方案的分析比较，由于工件有2次弯曲，较为复杂，所以该 工件采取2套模具设计，先级进模：冲方孔，弯曲，落料。然后采用单工序弯曲 模进行弯曲。第3章级进模的总体设计3.1定距方式级进模

5、的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。使用侧刃定距的级进模 精度较高，生产效率高，送料操作方便。侧刃是特殊功用的凸模，根距零件的形 状，该级进模在送料的方向上需要切边， 侧刃可以当凸模用，这样有利于简化模 具结构，减少凸模数量，因此本级进模采用侧刃定距。3.2操作方式零件大批量生产，为达到大的生产效率，须采用自动送料的送料方式，以满 足生产的需求，同时，随着生产效率的提高，经济效益也相对于手动操作有了提 升。3.3卸料方式卸料有弹性卸料和刚性卸料两种， 刚性卸料的卸料力大，卸料可靠。弹性卸 料的卸料力小，但它既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁件质量好，平直度高， 适合冲裁薄板零件。本零件壁厚

6、较薄，且采用级进模，冲裁长度方向长，容易变 形，因此采用弹性卸料方式。3.4出件方式因采用连续模生产，故采用向下落料出件。3.5送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向送料方式，即由右向左(或由左向右)送料。第4章模具设计计算4.1排样、条料宽度、导料板导料宽度、步距、材料利用率的计算排样方案的选择方案一：横排，由于有弯曲，弯曲前必须将其与前面的工件断开，这就需要 两侧面留有载体，因此材料利用率低。方案二：竖排，由于零件在送料方向不对称，因此受力不对称。方案三：对排，竖排能够很好的解决不对称的问题，且相对单排来说效率提高了一倍，生产效率

7、高，结构对称。由以上分析可知，因选择方案三的排样方式：对排。条料宽度的计算条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差 为负值一，由表2-35 2查得 =0.6mm,根据工件尺寸，因此选取对排两工件 之间的尺寸为d=4mm，贝UB：, = (Lmax 2bj, =(2L D 2bj,二(2 34.24 4 2 2)爲二 76.48爲式中Lmax 条料宽度方向两冲裁件外侧之间的最大尺寸；4 侧刃冲切得料边定距宽度，通常取b1 =1.5 2.5mm,薄料取小值，厚料取大值，这里取3=2。L 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸故条料宽度为76.48mm导料板导料宽度的计算侧刃未切条料

8、部分导料板之间的宽度：BJ B Z =76.48 1 =77.48mm侧刃切去条料部分导料板之间的宽度：B Lmax y = 72.48 0.15 二 72.63mm式中Z-冲切前的条料宽度与导料板间的间隙。y-冲切后的条料宽度与导料板间的间隙，通常取 y = 0.1 0.2mm。步距的确定送料步距S:条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一 个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定 与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值； 最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。根据图3-10可

9、知，冲裁件形状应尽量避免有过长的凸出悬臂和过窄的凹 槽，对于软钢、黄铜等材料其宽度b1.5t，高碳钢或合金钢等硬材料b 2t。悬 臂和凹槽的长度最大为 5b。对本零件所用材料b_1.5t=1.5 1. 1.8mm，但是 其凹槽相对较深，综合考虑，取b=4mm。级进模送料步距SS 二 Dmax a =12.74= 16.7mmDU零件横向最大尺寸，排样图如下图所示。4.1.4 材料利用率的计算一个步距内的材料利用率A 100%BS式中 A 个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距；由此可之，n值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料 和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般

10、是固定不变的，工艺废料的多 少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的 结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：1）、提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的 形状）。2）、排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。3）、模具结构简单、寿命高。4）、保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。一个步距内冲裁件的实际面积2A =（34.24 12.7 -4.2 16.75）2 =729mm所以一个步距内的材料利用率A

11、729100%100% =57.1%BS76.48 16.74.2 冲压力的计算421冲裁力和弯曲力的计算冲裁力是指冲裁是凸模所承受的最大压力，包括施加给板料的正压力和摩擦 阻力。平刃口冲裁模的冲裁力F般按下式计算：F = KLt . b式中F冲裁力（N）;L冲裁周边长度（mm）;t 材料厚度（mm）；t b材料抗剪强度（MPa）;K系数；L =（72.4812.7）216.75 4 =272.9mm系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料 力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取k=1.3。t b 的值查表 1-1为 310-380MPa取 t b=38

12、0Mpa所以Fc=KLtb=1.3 272.9 1.2 380 =161.7KN根据计算，模具总的冲压和拉深力应该取最大值即 161.7KN。该弯曲为U型件弯曲，其弯曲力大小为l 0.7kbtb 0.7汶1.2汉8.5汉1.22 汉 460, 1XK1Fw1.5KNr t21.2卸料力和顶件力的计算卸料力 Fx =KxF =0.04161.7 =6.5KN推件力 Ft =nKt F =3 0.055 161.7 =27KN式中Kx、Kt分别为卸料力和推件力系数，由表 3-11查得Kx =0.04、Kt =0.055n为同时梗塞在凹模内的废料数。本模具采用弹性卸料的下出料方式，根据式3-29得，

13、Fz =F Fx FtFw =161.7 6.5 27 1.5 =196.7KN根据总压力，查附录B35初选J23-25开式双柱可倾压力机，其基本参数如 下：公称压力：250kN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm最大装模高度：220mm圭寸闭高度调节量：55mm工作台尺寸（前后X左右）：350mm 400mm 垫板尺寸厚度50mm模柄尺寸（直径X深度）： 40mm 60mm4.3压力中心的确定以对称中心轴为X轴，以第三对凸模的垂直于X轴的对称线为Y轴建立坐标 系，由式3-35得,+L2X2 + +LnXnX0Li L2 Ln分子=2 12.7 16.7 13.24 10.35 2 30

14、.48 6.35 16.74 14.6 2 16.74 18.82 19 23.5 2 19 27.05 2 16.7 50.1 2 2 58.48 2 =5585.188 分母=2 16.7 13.24 2 30.48 16.74 216.74 219 219 216.7 22 2 =262.72X01X1 5站L1 L2 Ln5584.188262.72=21.255mm该模具刃口关于丫轴对称，所以该模具的压力中心为（21.255 , 0）4.4冲模刃口尺寸计算该级进模个工位凹凸模形状规则，适采用凹凸模分开加工法 该级进模包含四个冲裁凹模和四个凸模。1查表 3-4 可知 Zmin = 0.

15、126mm， Zmax= 0.180mm1、送料方向上的第二对凸、凹模该尺寸为冲孔尺寸，宽度方向的基本尺寸为4.2mm，该工件为未注公差，为IT14级公差，查表3-2呵得：:=0.30mm,模具制造公差表2-12可知p = 0.020mm， -d = 0.020mm，由表 3-5系数 x=0.75。校核间隙：|'p| d 1= 0.0200.020 = 0.040 mm v Zmax - Zmin = 0.054 mm满足要求dp =(dmim +XA)0各=(4.2+ 0.75沢 0.30)；。2。 mm = 4.425,020 mmdd =(dp Zmin)od =(4.425 0

16、.126)00.02°mm =4.551。0020 mm为保证凸模能将板料最外侧冲掉，凸模长度方向应伸出板料一段距离，取 l : 3mm，长度方向尺寸要求不高，但必须保证对称两凸模之间和两凹模之间的 距离符合要求，取长度方向的尺寸为0d p = 20 _0.02 mmd d = 20.5严 mm。以下尺寸计算查表的方法与上面相同。2、送料方向上的第一对凸、凹模该尺寸为冲孔尺寸，宽度方向尺寸400.3，长度方向上由于整个长度方向的尺 寸都将被切去，所以尺寸精度要求不咼。|、p|、d 1= 0.0200.020 = 0.040 mm v Zmax - Zmin = 0.054 mm满足要

17、求 dp =(dmim x. J0 p = (4 0.75 0.3)020 m 4.22500,020mmdp =(dmim x J0p =(4 0.75 0.3):宓mm = 4.225°).020mmdd =(dp Zmin)肆=(4.2250.126) 00.020 mm = 4.35100.020 mm长度方向尺寸，取冲去工件部分长度为19mm，则0dp =22.02mm0.02d d = 22.50 mm3、送料方向上的第三对凸模该尺寸为弯曲尺寸，由弯曲类型来看，该弯曲属于U型弯曲，由表4-10查得间隙系数n=0.1，贝UZ = t max nt = 1.20.1 1.2

18、= 1.32mmZ-弯曲凸模与凹模的单面间隙t max -材料厚度的最大尺寸因此凸凹模之间要保证Z = 1.32mm的间隙 凹模板上成型U型件在垂直送料方向的尺寸为L凸(L 0.25 凹=(62.84 0.25 0.74) .mm = 63.025<0002 mm凸模宽度方向应突出之间宽度部分一段距离，则凸模宽度方向丄00Lp =(12.7 +2).02mm =14.7_02mm4、送料方向上的第四个凸、凹模裁切单排工件之间部分凸模宽度尺寸dp =(dmim +xA)0§ =(4+0.75X 0.3)；020 口口=4.225°0.020 mm凹模宽度尺寸dd =(d

19、p Zmin)0 d =(4.225O.126)00.020 mm =4.35100.020 mm裁切中间载体部分凸模宽度尺寸d(dmi)0 =(O.7O.3)0o,o2om = 4.2250o,o2omm凹模宽度尺寸dd =(dp Zmin)O d =(4.2250.126)00.020mm =4.3510°020 mm为了保证完全冲裁工件之间搭接的部分，凸模两部分在长度方向尺寸应大出 搭接最远处1mm左右，分别取其基本尺寸为36mm，13.7mm，并保证关于凹模 送料方向的中心线对称。第五章主要零部件设计5.1工作零部件的设计凹、凸模的结构1) 凹模洞的类形常用凹模洞口的类形如下

20、图所示:其中图a、b、c为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模上出件的冲裁模用图 a、c型，下出件的冲裁模用图 b或图a型，图d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但 刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大，此工件为方向，斜面难加工。综上 所述及其对工件孔分析，选择 A型凹模洞口。2）凸模的固定方式考虑到凸模比较薄，其固定端应适当加厚，在加厚端设置凸缘，然后安装在凸模 固定板上面，其结构图如下：3）凹模

21、的外形尺寸根据式3-46凹模厚度H凹二ks （不小于8）式中s垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离（mr）i ；k 系数，考虑板料厚度的影响，由表3-15查得k的范围为0.22 0.35之间，取K=O.3贝U H = ks =0.3 汇 72.48 = 21.74mm ,取 H =25mm 。根据式3-47，垂直于送料方向的凹模宽度B = s （2.5 4.0）H = 76.48（2.5 4.0）25 二 158.98 176.48mm取 B = 160 mm根据式3-48，送料方向的凹模长度L=s, 2s2 = 121.15 90 = 211.15mm根据模架的参，取L = 215mm，其中s2

22、由表3-14查得，考虑到落料孔的尺寸和由于压力中心不在中心而需要偏移的尺寸。4）凸模的长度尺寸由式3-37得L 二 0 h2 h3 h4 h其中初定凸模固定板厚度h1二20mm橡胶厚度h2二25mm卸料板厚度h3 =12mm导料板厚度h4 =4mmh为增加长度，包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度(0.51mm ),这里取h =4mm。则 L =入 h2 h3 h = 2025 1244 = 65mm5.2其他零件的设计1. 模架按导柱不同的位置，可分为如下四种模架：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， 既可横向送 料，也可纵向送料。适用于各种冲裁模适用。后侧导柱模架：其优

23、点是工作面产开，适于大件边缘冲裁，但是不够平稳， 刚性和安全性最差。中间导柱模架：适用于单工序模和工位少得级进模。四导柱模架：模架刚性最好，导向非常准确可靠，但价格较高。一般用于大 型冲裁模和要求模具刚性和精度都很高的模具，以及要求模具寿命很高的多工位自动级进模。该模具采用级进模的形式，冲裁力较大，对模具的刚度要求较高，同时零件 大批量产，需要模具的寿命高，因此采用四导柱模架。根据凹模 的周界尺 寸，查表 9-712选取模 架250X 160X 170 210 IGB/T2851.7-81其基本参数:凹模长度L(mm)250凹模宽度B(mm)160上模座250X 160X 45下模座250X

24、160X 50导柱132 X 160导套232X 105X 432模柄模柄有多种形式，有压入式模柄、旋入式模柄、凸缘式模柄、浮动式模柄， 要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径 确定，根据实际情况，选用压入式模柄，这种模柄应用比较广泛。查表2-35选取模柄A40X 45,其基本参数如下：d (m m)D(mm)D1(mm)H (mm)h(mm)h1(mm)b(mm)a(mm)404250105456313、导向装置（导柱导套）其结构图如下:4、凸模固定板标准凸模固定板有圆形、矩形和单凸模固定板等多种形式，选用是，根据凸模固定和经固件合理布置的需要确定其轮廓尺寸，

25、其厚度一般为凹模厚度的60% 80%，选取 200 mm 汇 160 mm 汉 20mm。5、垫板在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板， 可避免硬度较低的模座因局 部受凸模较大的冲击而出现凹陷，致使凸模松动。垫板的平面形状尺寸与固定板相同，其厚度一般取6mm 10mm，本模具取200 mm 160 mm 10 mm。&导料板该模具采用弹性卸料装置，所以倒料板采用分体式倒料板，为使条料顺利通过，两倒料板间距离等于条料最大宽度加上一个间隙值。导料板厚度由表3-17 1查得H导=4mm。7、卸料板卸料方式有弹性卸料和刚性卸料两种，固定卸料装置的卸料力大，卸料可靠, 弹压卸料装置，卸料力小

26、，但它既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁件质量较好，平直度较高，适用于质量要求较高的冲裁件或tv 1.5m m的薄板件。此模具冲压所用的材料厚度为1.2mm卸料力小，因此采用弹性卸料装置。该模具采用 倒料板导向，为使冲压出来的工件平直度较好，冲压前模具对毛坯有预压作用， 卸料板下端应有突出部分，突出部分高度由式3-53得，h = H 导 -(0.1 0.3)t =4 -(0.1 0.3) 1.2 =3.64 3.88mm取h =3.7mm，卸料板厚度由表7-8回查得，H卸=12mm 0第6章校核模具闭合高度和压力机的校核6.1模具闭合高度H = H上模板H垫板H凸模固定板 H橡胶 H卸H导H凹

27、模H下模板45 102025 124 2550 =191mm6.2模具闭合高度的校核模具的闭合高度应满足：Hmin 一 H1 辽 H 乞 H max 一 H1或 H max 一 M H1 乞 H 冬 H max 一 H1式中H模具闭合高度；H min 压力机最小闭合高度；H max 压力机最大闭合高度；H1垫板高度;Hmin _H1压力机的最小装模高度;Hmax - Hl压力机的最大装模高度;M连杆调节量;4由于缩短连杆对其刚度有利，同时在修模后，模具的闭合高度可能要减小 因此一般模具的闭合高度接近于压力机的最大装模高度。所以在实用上为：Hmin Hi 10 乞 H 乞 Hmax Hi 5代入

28、数值，得215 -5010乞191乞270 -50 -5,即卩175乞191乞215满足要求。7章模具总体结构工艺卡（厂名）冷冲压 工乙卡 片产品型号零件名 称支板共1页产品名 称零件型 号第1页材料牌号及规格材料技术要求毛坯尺寸每毛坯 可制件 数毛坏重量辅助材料A3 钢（1.2mm） 2000x 1000mm2000 x76.48 x1.2mm119工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备工时1下料剪床上裁板剪板机2冲孔 弯曲 落料先冲方 孔，在 弯曲，最后落 料西4CM2存1674J23-25 开式双柱可 倾压力机冲孔 弯曲 落料 级进模r-. I）i3Q* 24编制（日 期）审核（日

29、期）会签（日 期）标记处数更改 文件 号签字日 期标记处数更改 文件 号签字日 期第八章弯曲模设计8.1弯曲模局的模架选择采用滑动导向中间导柱式模架的导向方式模架的结构与尺寸都直接由标准中选取，因为它的模具较高所以选取比较大一点的模架相关参数如下：凹模周界L:250凹模周界B：250闭合高度（参考）|最小：240闭合高度（参考）|最大：2851上模座数量1规格:250 X 250 X 502下模座数量1规格:250 X 250 X 653导柱数量1规格:35 X 2304导套数量1规格:35X 125X 48导柱与导套结构由标准中选取，尺寸由模架中参数决定。导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时

30、，导柱上端面与上模座顶面的距离 不小于10-15mm，而下模座底面与导柱底面的距离应为0.5-1mm。导柱与导套之间的配合为H7/h6,导套与上模座之间的配合为 H7/r6，导柱与下模座之间的配合 为R7/h5。导柱与导套材料采用20钢，热处理硬度为（渗碳）56-62HRC。上下 模座材料采用45钢，热处理硬度为调质28-32HRC。8.2、模柄的确定为简化模具结构，选择凸缘式模柄，其结构如下图:设计总结本次课程设计为期两周，在这两周里，让我学到了很多东西，老师说过，仅 仅只是上课，不去系统的设计是不能系统的学到模具设计知识的，只有通过一些综合的训练，如本次的课程设计，才能够将课堂中所学的知识很好的衔接起来， 为将来的工作打下良好的基础。本次课程设计我们三人一个小组，共同努力，积 极探讨模具设计的方法，大量查阅资料，从完全不懂怎么做，到对模具设计过程 有了一个很