三角支撐板沖裁模設(shè)計

1、前言2一、沖壓件工藝性分析31.沖壓件結(jié)構(gòu)分析32. 沖壓尺度精度分析及確定3二、 沖壓工藝方案的確定3三、主要設(shè)計計算41.排樣方式的確定及其計算42. 沖壓力的計算53. 壓力中心的確定及其相關(guān)計算54. 工作零件刃口尺寸的計算6四、 沖壓設(shè)備的選擇8五、 模具結(jié)構(gòu)選擇81. 模具類型的選擇82. 定位方式的選擇83. 卸料、出件方式的選擇84. 導(dǎo)向方式的選擇8六、 主要部件的設(shè)計101. 工件零件102. 工作零件力學(xué)性能校核123. 固定零件134. 定位零件145.卸料零件的設(shè)計146.模架及其他部件157.模具閉合高度校核15七、 模具總裝圖16八、 模具工作過程16致謝17參考

2、文獻18附錄：19三角支撐板沖裁模設(shè)計前言零件簡圖：如圖4.1-1所示 2Npsv 5h; 名稱：三角支撐板 !S;F 生產(chǎn)批量：中等批量M/M8jU(_! 材料：45冷軋鋼板ugSYA-.w 材料厚度：2mm 工件說明：本三角支撐板為謀儀器設(shè)備中的支撐零件，隔空之間的中心距離高是因為有精密的齒輪傳動。noZH6m 要求設(shè)計此工件的沖裁模。 3 9m3 一、沖壓件工藝性分析1.沖壓件結(jié)構(gòu)分析 此工件只有落料和沖孔兩道工序。材料為45冷軋鋼板，料厚為2mm,具有良好的沖裁性能。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，中間有1個20大孔，在35的同心圓上有3個均勻分布的M3的絲孔，M3的絲孔只能沖出螺紋底孔，因牙距為0

3、.45mm,所以底孔直徑d=(3-0.45)mm=2.55mm,三個角上分別有1個5的孔。各孔距邊緣距離比較大，三個角的倒圓角為R10，適宜沖裁。2. 沖壓尺度精度分析及確定 位置精度為均在IT6IT8級之間，要求很高，設(shè)計時要特別注意；另外5和20兩個孔精度等級要求分別為IT7、IT8，設(shè)計時也應(yīng)當(dāng)注意。其中零件的尺寸精度R10、35、2.55未給公差，屬于自由尺寸，R10是工件外形尺寸（非圓形），公差取IT14級，查表確定公差值為R。35是螺紋孔分布圓直徑，圓形按IT11級來查取的（中心距取對稱偏差），2.55取IT11級得2.55。45冷軋鋼板的力學(xué)性能：。2、 沖壓工藝方案的確定 該零

4、件包括落料。沖孔兩道工序，可以采用一下工藝方案。 方案一：先沖孔，再落料，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩幅模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)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;模具強度好，制造簡單，并且沖壓時，卸料板在沖裁時壓緊板料，零件的平直度較好，工件留在模具上，手動取出零件。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，操作方便，但級進模在送料是很難保證工件位置精度，無法達到零件較高的位置精度要求。通過對上述三種

5、方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為最佳，設(shè)計成倒裝式復(fù)合模可以很好地保證工件的位置精度。三、主要設(shè)計計算1.排樣方式的確定及其計算該零件的形狀具有等腰三角形的特點，直排如圖4.1-2（a）所示，顯然材料利用率低，兩工件間大塊的三角料浪費了。應(yīng)采用直對排，如圖4.1-2|（b）所示的排樣方案，設(shè)計成隔位沖裁，可顯著地減少廢料。給位沖裁就是降低一邊沖裁以后的條料水平方向選裝180（送料方向不變），再沖裁第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。 根據(jù)材料性能、厚度、形狀和手工送料，查表19.118可確定搭邊值： 工件與邊緣搭邊 a=3.5mm 兩工件間的搭邊 a=2.5mm 條料寬度

6、（無側(cè)壓裝置）B=(D+2a) 通過作圖得知采用直對排時兩個工件的步進距離S為151.5mm，如圖4.1-2所示，而相鄰兩零件間的距離為151.5/2=75.75(mm)。為了獲得更高的材料利用率，經(jīng)過反復(fù)此比較選用950mm2000mm的鋼板，條料縱裁，950/117=8.1（條），取整為8條。長度方向考慮到條料的開始與結(jié)尾各需要62.5mm 的長度才能有一個完整的工件，因此縱向沖壓工件的個數(shù)為n=(2000-125)/75.5+1=25.75(個) ，取整數(shù) n=25（個）。所以每塊鋼板沖壓零件數(shù)量為 （個）因此整塊鋼板的材料利用率為 材料的利用率高，選材排樣合理。2. 沖壓力的計算1）

7、落料力 其中查表為（,取500Mpa,三角形周長得用AutoCAD area命令，計算圖4.1-1所以周長和面積，得近似數(shù)值周長為357.87mm,取L=358mm進行計算。面積A=7688.99mm，取值A(chǔ)=7689mm進行計算。2） 沖孔力3) 卸料力K取0.05（查表3-11）4） 推廢料力K取0.055，n=h/t=4/2=2(高度h取4mm)。5) 總沖壓力3. 壓力中心的確定及其相關(guān)計算如圖4.1-3建立x-y坐標(biāo)系，該零件關(guān)于y軸對稱，其壓力中心一定在對稱中心線上，即y軸上，可得；其外輪廓的壓力中心位于其幾何中心上，3個的小圓的壓力中心和外輪廓的壓力中心重合，通過3個的小圓的壓力

8、中心相對邊做中心線而求得三角支撐板的質(zhì)心縱坐標(biāo)為39.42，而的內(nèi)孔及3個均布的小孔壓力中心位于其幾何中心圓心上，故可得即該零件的壓力中心位于A(0，40),如圖4.1-3所示。模具的模柄中心應(yīng)通過圖4.1-3所示的A點。4. 工作零件刃口尺寸的計算 經(jīng)分析，該零件形狀較簡單，但尺寸精度以及位置精度要求較高，凸凹模中孔需采用分別加工法加工（因為沖孔凸模是車削+磨削而成），而凸凹模是采用縣切割加工而成的。落料凸模與凹模為了保證所要求的精度，采用線切割配合法來加工。落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計算，落料凸模按間隙配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)，沖孔凹模按間隙配制，即以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按

9、間隙配制。根據(jù)工件的要求確定采用小間隙沖裁。根據(jù)材料性能厚度查表19.1-6可確定Zmm，Zmm。1） 孔的沖裁刃口尺寸計算根據(jù)孔徑、料厚和公差查表19.1-9、19.1-10得，取x=0.75校核間隙：從上式可得出凸、凹模公差不能滿足的條件，但相差不大，可以調(diào)整如下：根據(jù)參考文獻中公式（19.1-1，19.1-2），將調(diào)整后的公差值代入，得凸模刃口尺寸凹模刃口尺寸與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邊與三段圓弧是相切的，計算出三段圓弧的半徑即確定了凹模的內(nèi)形尺寸，根據(jù)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，線切割留雙

10、邊間隙0.16mm(單邊0.08mm）3） 個中心距尺寸根據(jù)公式（19.1-7）和公差取，得同理，得 4、 沖壓設(shè)備的選擇根據(jù)上述沖壓力的計算，選擇型號為JD21-100開式雙柱固定臺壓力機能滿足使用要求，其技術(shù)規(guī)格見表4.1-2。表4.1-2 JD21-100開式雙柱固定臺壓力機技術(shù)規(guī)格規(guī)格數(shù)值規(guī)格數(shù)值公稱壓力/kN1000工作臺尺寸/mm前后600滑塊行程/mm可調(diào)（10120）左右1000滑塊行程次數(shù)/（次/min)75 工作臺孔尺寸/mm前后300最大封閉高度/mm400左右420封閉高度調(diào)節(jié)量/mm85墊板尺寸/mm厚度100滑塊中心線至床身距離/mm325直徑200立柱距離/mm4

11、80 模柄尺寸/mm直徑60滑塊面尺寸/mm前后 380深度80左右 5005、 模具結(jié)構(gòu)選擇1. 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖裁，凸凹模裝在模具的下方，故該模具味道裝式復(fù)合模。2. 定位方式的選擇因為該模具采用的是條料，所以控制條料的送進方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進步距采用固定擋料銷定距，而第一件的沖壓裝置采用初始擋料銷定位。3. 卸料、出件方式的選擇加工工件料厚2mm，相對較薄，沖裁后箍在凸凹模上的工藝廢料采用彈壓（性）卸料板卸料。工件采用上述出件方式，即壓入凹模內(nèi)的工件利用上模的打料機構(gòu)打出。4. 導(dǎo)向方式的選擇模具的位置精度要求較高，最好采用四導(dǎo)柱模架

12、，但考慮到該模具較小，所以采用中間導(dǎo)柱模架。有了上述計算所得數(shù)據(jù)和模具類型的選擇，設(shè)計出的模具結(jié)構(gòu)如圖4.1-4所示。模具上模部分主要由模柄13、上模座11、墊板9、凸模固定板8、凸模12（7個）、凹模7等組成。下模部分由下模座1、凸凹模3、卸料版5、卸料橡膠4等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。沖孔廢料由漏料孔漏出。成品件手動取出。6、 主要部件的設(shè)計1. 工件零件1落料凹模在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模采用直刃口結(jié)構(gòu)，根據(jù)零件的料厚度查表20.1-13得其直刃口高度為6mm，為保證凹模強度，直刃壁高度取10mm。根據(jù)零件刃口形狀，決定凹模的外形采用矩形整體式，根據(jù)凹

13、模高度和壁厚的計算公式可得：凹模高度查凹模厚度系數(shù)表（表20.1-5），取k=0.20; b工件最大寬度為120mm。 凹模壁厚 所以凹模的總長 凹模的總寬 凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取。確定凹模板上螺釘、銷釘數(shù)量和布局。根據(jù)模板大小，查本書表5.1-4可知，6M12緊固螺釘和銷釘，就可以滿足凹模與其他零件的連接強度?？紤]到凸、凹模布置位置有限，銷釘略取小一點，取。期簡圖如圖4.1-5所示。這樣螺孔與銷釘之間、螺孔、銷孔與凹模刃口之間以及距凹模外壁之間的距離均滿足（大于）最小距離的要求。2） 沖孔凸模 從沖壓零件圖可以看出，有、三種圓孔凸模，前兩種擬采用B型圓凸模，最后一種采用A型圓凸模，固定在凸模

14、固定板上。沖模中的凸模不管其斷面形狀如何，其基本結(jié)構(gòu)由安裝部分和工作不分兩大部分組成。 凸模與凸模固定板的配合間隙均為H7/m6。對于倒裝式復(fù)合模，圓孔凸模結(jié)構(gòu)尺寸為式中 凸模固定板厚度，一般為凹模厚度的60%80%，在此確定為 22mm； 凹模板厚度30mm。 增加長度0.5mm,作為首次刃磨量。計算得出，其凸模結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.1-6所示。3） 凸凹模凸凹模內(nèi)形刃口其沖孔凹模作用，按凹模設(shè)計，其外形刃口起落料凸模作用，安凸模設(shè)計。該模具是倒裝式復(fù)合模，凸凹模的尺寸比較大，外形比較簡單，凸凹模上有螺釘和銷釘?shù)木o固位置，所以直接固定在下模座上，這樣既可省掉凸凹模固定板，也能滿足要求。凸凹模結(jié)構(gòu)尺

15、寸如圖4.1-7所示。2. 工作零件力學(xué)性能校核沖模力學(xué)性能校核主要是小凸模的端面接觸應(yīng)力和凸模失穩(wěn)前的最大長度。1）承壓能力校核小孔凸模的承壓能力：式中 根據(jù)表18.4-7得：對小直徑有導(dǎo)向的凸模，此值可?。ǎ㎝pa，上式值在許用范圍內(nèi)，基本合格。 2）穩(wěn)定能力校核查表20.1-10，按帶臺肩凸模來計算：，剛度滿足要求。式中 C系數(shù)查表20.1-11，通過 及插值，計算得C=0.2263. 固定零件 1）凸模墊板 查表5.1-4，取凸模墊板8mm,但考慮到該復(fù)合模要承受凸模的沖擊壓力，墊板上面要有適當(dāng)空間設(shè)置打料板，所以8mm不夠，而且表面硬度要足夠高，所以材料選用T10A鋼，表面硬度為（5

16、458）HRC，厚度取22mm。 2）凸模固定板 查表5.1-4，凸模固定板厚度為22mm,與上面取值相值相符合。 4. 定位零件 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式，需在卸料板沿送料方向設(shè)置兩個導(dǎo)料銷作側(cè)面定位，導(dǎo)料銷高度按表20.1-23取3mm，在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料版下平面超出凸凹模端面1mm,所以在凹模平面相應(yīng)位置應(yīng)锪出導(dǎo)正銷頭部的沉孔。擋料銷采用始用擋料銷與固定擋料銷相結(jié)合。條料送進時板料靠安裝在卸料板上的兩個導(dǎo)料銷6作側(cè)定位，在板料送進時保證板料的垂直度。板料端面采用始用擋料銷15作為初始定位，沖出第一個工件，然后用固定擋料銷14來定距，沖出后續(xù)的工件。 5.卸料零件

17、的設(shè)計 1）卸料板的設(shè)計 卸料板的周界尺寸與落料凹模的周界尺寸相同，查表5.1-4得卸料板厚度為16mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為（4045)HRC。選用4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的形程空間。卸料螺釘擰緊后。應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。卸料板的長度因為條料是直對排，采用隔位沖裁，所以條料第一次沖裁與第二次沖裁定位是不一樣的，卸料板的長度尺寸及擋料銷定位尺寸見裝配圖。 2）卸料橡膠的尺寸計算 （1）卸料橡膠應(yīng)具有的卸料力。由前述計算，得 (2)卸料橡膠塊的高度。卸料橡膠的預(yù)壓縮量取6mm，根據(jù)工件材料

18、厚度 為2mm，沖裁時凸模進入凹模深度取1mm，考慮模具維修時刃模量取2mm,模 具 開啟時卸料板高出凸凹模1mm，則橡膠的最大壓縮量，工作時按 最 大 壓縮量按30%來計算，因此自由高度為： 這樣在凸模切入板料之前卸料橡膠已壓縮了6mm，相當(dāng)于自由高度的15%，滿足要求。 （3）卸料橡膠的承壓面積的估算。暫取與壓縮量為0.15H，查表5.3-17，按直徑為45mm、高度為40mm、圓柱形彈力來初步估算，根據(jù)0.1H=1630N,0.2H=3580N,取0.15H=2500N,這樣求得的圓柱個數(shù)為,取10個 每個圓柱的承壓面積為，而這種純沖裁的模具卸料板比較大，一般都會布置長條形橡膠塊，根據(jù)卸

19、料板的面積布置兩條長寬高=200mm40mm40mm聚氨酯橡膠塊，總承壓面積為A=200402=16000(），正好是單個圓柱面積的10倍，應(yīng)該滿足要求。為了卸料力均勻，橡膠板應(yīng)布置在凸凹模的周邊，可裁成三根橡條。 在現(xiàn)場模具設(shè)計制造過程中，工人師傅會根據(jù)橡膠的彈性進行調(diào)整，以能卸料為準(zhǔn)，過大的卸料力會增加沖床的負荷。 由此可以算出模具安裝橡膠的空間高度尺寸為50-16=34（mm)，取標(biāo)準(zhǔn)橡膠高度為40mm正好滿足要求。 值得注意的是，該零件左右、前后各兩塊膠最好由一塊板鋸開而成，務(wù)必使厚度一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 6.模架及其他部件 模架選用滑動導(dǎo)向，

20、中間導(dǎo)柱模架（JB/T7181.31995),各零件標(biāo)記如下。模柄：上模座尺寸規(guī)格：墊板尺寸規(guī)格：凸模固定板尺寸規(guī)格：凹模尺寸規(guī)格：凸凹模高度：50mm下模座尺寸規(guī)格：導(dǎo)柱：導(dǎo)套：卸料板尺寸規(guī)格：模具閉合高度： 7.模具閉合高度校核模具最小閉合高度，而模具閉合高度，不滿足最小閉合高度的要求，因此可在模具下面墊兩塊100mm高的等高墊塊，注意不要擋住廢料底孔，234+100=334400,這樣即可滿足使用要求。7、 模具總裝圖 通過上述計算所得數(shù)據(jù)和確定的結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計出的模具裝配圖如圖 所示。8、 模具工作過程 模具在沖床上安裝后，先開動機床進行試運行，確認(rèn)模具及機床正常后即可進行沖壓。將剪板

21、機已剪裁的條料從模具正面送入，條料側(cè)面靠著導(dǎo)料銷7，前端抵緊用右手按住的始用擋料銷30，進行第一個零件的沖裁，然后松開始用擋料銷30，用落料后的三角形孔的圓弧邊靠緊固定擋料銷26進行余下零件的沖裁。當(dāng)一批板料進行一次沖裁后，把材料材料翻轉(zhuǎn)180，側(cè)面仍然用導(dǎo)料銷7定位，前端用擋料銷28定位，沖完第一個零件，然后仍用擋料銷26定位，沖完板料上其余的所有零件。 在沖裁過程中，每沖一次工件都落在卸料板上，需手工用夾鉗取下，同時要注意廢料落下是否順暢，并及時清除落下的廢料，以防堵塞廢料底孔，造成模具事故。致謝經(jīng)過一個月的畢業(yè)設(shè)計忙碌之后，設(shè)計最終完成，心理有一種說不出的輕松，設(shè)計過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝老師對我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計方向，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設(shè)計過程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計的過程中互幫互助，使我的CAD和UG操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能.。參考文獻1中國機械工程學(xué)會，中國模具設(shè)計大典編委會.中國模具設(shè)計大典（第3卷）.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社 ，2003 2陳炎嗣.多