支架冲压模具设计

重庆科技学院
《冲压工艺》课程设计
报告
学院:________冶金与材料工程学院______
专业班级:材料成型及控制工程
学生姓名:毛培王宇航
学号: 2012440970 2012440946
设计地点（单位）__________L413____ __
设计题目:______支架冲压模具设计_______
完成日期： 2015 年 7月 2日
指导教师评语:______________________ ______________________________________________________________________
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成绩（五级记分制）:______ __________
指导教师（签字）:________ _______
目录
第一章冲装合理性分析及结论 (3)
第二章模具类型与结构形式分析 (3)
第三章压力中心与模具结构的关系确定 (3)
1.压力中心计算如下 (3)
2.模具结构 (4)
第四章工作部分尺寸与公差的确定 (4)
第五章模具主要零件材料的选取、技术要求及强度校核 (6)
第六章冲压设备的选择与校核 (7)
第七章弹性元件的选择与计算 (7)
第八章参考文献 (8)
支架冲压模具设计
一．冲装合理性分析及结论
本次设计冲压工件如图：
由上图分析知：材料为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。

二．模具类型与结构形式分析
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。

特点：模具结构简单，制造周期短，制造简单。

方案二：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，后落料。

弯曲模完成最后一次弯曲。

特点：需要两副模具，成本高操作复杂，冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度
较高，材料利用率高
方案三：复合模一次性完成落料、冲孔、弯曲。

特点：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。

分析比较得出：该零件结构比较简单通过方案一能更好的生产出来模具结构简单，操作容易，材料利用率较高且成本低。

三．压力中心与模具结构的关系确定
1.压力中心计算如下
如上图所示建立坐标系，由式3-35[1]得，
n
n n L L L x L x L x L x +++++=2122110 Xo=
714
.468138.1776.142476.36427.162276.375.172.4213.2626.17276.3425.438.1776.347.122=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯+⨯ Yo=
5
.2354476.347.1642.4226.17225.4276.347.12=++++++⨯+⨯+⨯+
mm L L L x L x L x L x n n n 88.195.235714.46812122110==+++++= 该模具刃口关于x 轴对称，所以该模具的压力中心为（19.88 ，0）。

2.模具结构
根据上面的模具类型与结构类型的分析可以零件采用落料模，采用导板式单工序冲裁模，该模具的主要特点是上模与下模的导向靠凸模与导板的小间隙配合（H7/h6）实现。

这类模具的安装调整比无导向式模具方便，工件质量比较稳定，模具寿命较高，操作安全。

四．工作部分尺寸与公差的确定
根据材料是Q235的性能和材料厚度 1.2mm 确定间隙值126.0min =Z
0.180max =Z
1、可采用分开加工的方法送料方向上的第一对凸、凹模
该尺寸为冲裁尺寸，宽度方向的基本尺寸为mm 2.4，该工件为未注公差，为IT14级公差，查表3-2[5]得mm 30.0=∆,模具制造公差表2-12 [5]可知mm p 020.0=δ，
mm d 020.0=δ，由表3-5[1]系数 75.0=x 。

校核间隙：
mm
Z Z mm d p 054.0040.0020.0020.0||||min max =-=+=+＜δδ
满足要求
mm
mm x d d p mim p 0020.00020.00
425.4)30.075.02.4()(---=⨯+=∆+=δ mm mm Z d d d p d 020.00020.000min 551.4)126.0425.4()(+++=+=+=δ
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mm l 3≈，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
mm d p 0
02.020-=
mm
d d 02.005.20+=。

以下尺寸计算查表的方法与上面相同。

2、送料方向上的第二对凸、凹模
该尺寸为冲裁尺寸，宽度方向尺寸
3.004+，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高。

mm
Z Z mm d p 054.0040.0020.0020.0||||min max =-=+=+＜δδ 满足要求mm mm x d d p mim p 0020.00020.00
225.4)3.075.04()(---=⨯+=∆+=δ
mm mm x d d p mim p 0020.00020.00
225.4)3.075.04()(---=⨯+=∆+=δ
mm
mm Z d d d p d 020.00020.000min 351.4)126.0225.4()(+++=+=+=δ 长度方向尺寸，取冲去工件部分长度为mm 19，则
mm d p 0
02.022-=
mm
d d 02.005.22+=
3、送料方向上的第三个凸、凹模
裁切单排工件之间部分凸模宽度尺寸
mm mm x d d p mim p 0020.00020.00
225.4)3.075.04()(---=⨯+=∆+=δ
凹模宽度尺寸
mm mm Z d d d p d 020.00020.000min 351.4)126.0225.4()(+++=+=+=δ
裁切中间载体部分凸模宽度尺寸
mm mm x d d p mim p 0020.00020.00
225.4)3.075.04()(---=⨯+=∆+=δ
凹模宽度尺寸
mm
mm Z d d d p d 020.00020.000min 351.4)126.0225.4()(+++=+=+=δ
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mm 1左右，分别取其基本尺寸为mm 78，mm 7.13，并保证关于凹模送料方向的中心线对称。

五．模具主要零件材料的选取、技术要求及强度校核
1.凹模
凹模厚度H=73.52⨯0.3=22.056 取22mm
凹模壁厚c=（1.5~2）⨯22=33~44 取c=40mm
凹模长度L=78.52+（2.5~4）H ≈160
凹模宽B=12.7+(2.5~4)H ≈100
2.凸模
凸模长度L=1h +2h +t+h 取凸模固定板厚度1h =27mm 卸料板厚度2
h =20mm
增加长度h=m h +1+（27-1-1）=5.5+1+25=31.5 mm （橡胶安全高度27mm
t=1mm ）
凸模长度L=27+20+1.2+31.5=79.7mm
3.模架
根据凹模外形160⨯100⨯40 选凹模材料T8A
上模座选GB/T2855.5 外形尺寸为180⨯120⨯35
下模座选GB/T2855.6 外形尺寸为180⨯120⨯40
模具的闭合高度与压力机装模高度关系
10-5-1min 模1max +≥≥-H H H H H
225max =H mm 160min =H mm H=50mm
模具闭合高度应为 170120模≥≥H
实际模具闭合高度1
-凸凹垫下上模H H H H H H ++++==35+40+12+22+79.7=188.7mm
4.卸料板
选用Q235钢 厚度取20mm
5.上下垫板
选用T10A 钢 厚度取12mm 则外形尺寸180⨯120⨯40
6.导向销
选用直径6mm 长度60mm GB/T119-76 材料采用45钢淬火处理 硬度
HRC40-45 与凹模配合为H7/h6
7．档料销
同来控制送料步距 选用圆柱销直径4mm 长度55mm GB/T119-76 材料45钢同6导向销
8.模柄
选用旋入式模柄材料Q235加防转销 模柄30*73 GB2862.1-81.A3
9.螺钉、销钉
上模座连接螺钉M10⨯58 下模座固定螺钉M10⨯60 GB70-76
六．冲压设备的选择与校核
卸料力KN F K F X X 7.59.14204.0=⨯==
推件力KN F nK F T t 6.239.142055.03=⨯⨯==
式中X K 、T K 分别为卸料力和推件力系数，由表3-11[1]查得04.0=X K 、
055.0=T K
n 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[1]得，
KN F F F F F W T X Z 8.1736.16.237.59.142=+++=+++=
根据总压力，查附录B3[5]初选J23-25开式双柱可倾压力机，其基本参数如下： 公称压力： kN 250
滑块行程： mm 70
最大闭合高度： 270mm
最大装模高度: mm 180
封闭高度调节量：mm 55
工作台尺寸（前后×左右）： mm mm 400350⨯
垫板尺寸厚度mm 50
模柄尺寸（直径×深度）： mm mm 7050⨯φ
七．弹性元件的选择与计算 此模具采用的弹性元件是聚氨酯橡胶。

冲裁过程靠聚氨酯橡胶的压缩变形
所产生的单位压力进行的，为了使聚氨酯橡胶能够产生均匀的喝足够高的单位压力，并能有较高的使用寿命，必须严格控制聚氨酯橡胶垫整体或局部的变形量，因此，应尽量使聚氨酯橡胶垫在密封状态下均匀受压。

用于制造冲裁的聚氨酯的硬度应大于80A,冲裁薄料时聚氨酯橡胶硬度一般取90-95A 。

聚氨酯橡胶垫厚度取1mm 。

聚氨酯橡胶模结构简单，工艺简化，适用于中小批量及新产品试制；有利于提高冲压件尺寸精度和表面质量。

此弹性元件在模具中起到缓冲回弹的作用。

性能指标：硬度908± A
伸长率450%
断裂强度44.1MPa
300%定伸抗拉强度12.7MPa
断裂永久变形15%
阿克隆磨损0.1cm 3/1.61km
冲击回弹性15-30%
抗撕力8.8MPa
老化系数 ≥0.9 100h 72c ⨯︒
脆性温度 -40c ︒
耐油性（煤油、室温、72h ）增重率≤3%
弹性元件计算：已知F X =5.7KN 据模具安装空间，去聚氨酯橡胶4个，每个橡胶承受的预压力为：F y =F X /n=5700/4=1425N
八． 参考文献
1. 王芳.《冷冲压模具设计指导》.机械工业出版社
2. 郑家贤.《冲压工艺与模具设计实用技术》.机械工业出版社
3. 王孝培.《冲压手册（第2版）》. 机械工业出版社
4. 王新华.《冲模结构图册》. 机械工业出版社
5. 冲模设计手册编写组.《冲模设计手册》. 机械工业出版社
6.欧阳波仪.《现代冷冲模设计》.化学工业出版社。