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1、支板的冲压工艺与模具设计 1.冲压件工艺性分析冲裁件为Q235钢，是碳素结构钢，强度较高。零件外形简单，结构对称，是由圆弧和直线组成的。冲裁件内外形所能得到的经济精度为IT7IT14，孔中心与边缘距离尺寸公差为。将以上精度与零件的精度要求相比较，可以认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注、生产批量等也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。原始资料： 工件名称：支板 生产批量：大批量材料：Q235 图1厚度：1.2 mm工件形状如图1所示 2.工艺方案的确定该零件所需的基本冲压工序为冲孔和落料，可拟订出以下三种工艺方案。方案一：两个单工序模分别两次加工，即：落料冲
2、孔。方案二：冲孔、落料复合模。方案三：冲孔、落料级进模。 采用方案一，冲模的结构简单、制造周期短，价格低，而且通用性好，但是压力机一次行程内只能完成一个工序，生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件为大批量生产，方案二和方案三更具有优越性。可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料连续模。采用方案二，复合模的行为精度和尺寸精度容易保证，且生产效率高，尽管模具结构比较复杂，但由于零件的几何结构简单对称，模具的制造并不困难。采用方案三，级进模，适合中小型零件的大批量零件生产，模具强度高，生产效率也高，针对该零件，虽然级进模制造复杂性和价格要比复合模低，但零件的冲裁精度较差，欲保证冲压件的形位精
3、度，需要在模具上设置导正销对条料精定位，故模具制造、安装较复合模复杂。通过上述三种方案的分析比较，该零件的冲压生产方案采用方案二的复合模为佳。3.必要的工艺计算3.1 排样设计 设计复合模时，首先要设计条料排样图。该零件具有T形特点，直排列时材料的利用率较低，采用直对排（见图2）的排样方案可以提高材料的利用率，减少废料。查表2.9得搭边值为：工件间a=1.0mm和侧面a=1.2mm。采用导料销送料，因此采用无侧压装置的送料方式，条料宽度的计算公式为： 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸a侧搭边值代入数据计算，取得条料宽度：B=（43+21+9）=54mm步距：A=D+a=50=1=51mm材料利用率
4、的计算：根据一般的市场供应情况，原材料选用550mm2000mm1.2mm的冷轧薄钢板。每块可剪54mm 500 mm规格条料40条，材料剪切利用率达90%以上。由材料利用率通用计算公式 = 式中 S单个冲裁件的面积，S=1249.24mm n单个步距内的冲裁件数量；n=2； B条料宽度，mm; A送料步距， mm；得一个步距内材料的利用率为 =81.6% 图2 排样图3.2 计算凸、凹模刃口尺寸 查2.4表得间隙值3.2.1 冲孔mm凸、凹模刃口尺寸的计算由于零件结构简单，精度要求不高，所以采用凸、凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸模、凹模刃口尺寸计算如下：查表2.5得凸、凹模制造公差：
5、。校核：-=0.18-0.126=0.054mm，+=0.04mm。满足-+的条件。查表2.6得：IT14级时磨损系数x=0.5。查式（2.5） （10+0.50.1）=10.05mm（10.05+0.0126）=10.176mm3.2.2 外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算对外轮廓的落料由于形状较复杂，故采用配合加工法，这种方法由利于得到最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的要求，其凸、凹刃口部分的尺寸计算如下：当以凹模为基准时，凹模磨损后刃口尺寸都增大，因此属于A类尺寸。查表2.6得磨损系数 当0.50时，=0.5； 当0.50时, =0.75;按公式(2.8):A=(A -) A凹模尺寸（m
6、m）； A 相对应的冲裁件基本尺寸（mm）； 冲裁件的公差（mm）；35=(35-0.750.4)=35.3mm50=(50-0.50.84)=50.42mm10=(10+0.750.1)=10.075mmR8=(8+0.750.1)=8.075mm落料凹模的基本尺寸与凹模相同，分别是35.3mm、50.42mm、10.075mm不必标注公差，但要求在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值，最大不超过（落料凹模刃口部分尺寸示意图见图3） 图3 落料凹模刃口部分尺寸示意图3.3冲裁力的计算落料力 F=Lt=（50+82+227.02+28.9+14.82）1.24
7、50 =152.661.2450=82438.2N=82.44kN式中 F冲裁力（kN） L冲裁周边长度（mm） t材料厚度（mm） 材料抗拉强度(MPa)冲孔力 F孔=Lt=101.2450=16956N=16.956kN冲孔时的推件力 = n 取直壁式刃口的凹模刃口形式，由表2.21查的h=6,则n=h/t=6/1.2=5查表2.7得，=0.05 故 = n=50.0516.956 kN =4.239 kN落料式的卸料力 = F查表2.7得，=0.03 故 = F=0.0382.44kN=2.473kN式中 K推 、F卸 推件力系数, n同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数, n=h/t h
8、凹模洞口直刃壁高度（mm） t板料厚度( mm)总冲压力F总为 = F+2F孔+ =82.44+33.912+3.39+2.47=122.212 kN3.4压力中心的确定模具的压力中心就是冲压力合力的作用点,模具的压力中心必须使模柄轴线与压力机滑块的中心线相重。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不着保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命甚至损坏模具。 该零件的结构形状对称（如图4所示），属于简单的几何图形。对于这类零件冲裁的压力中心位于冲裁件轮廓图形的几何中心上： 因零件左右对称即取=0，故只需计算，取零件总高度的一半，=1/2（3
9、5+8）=21.5mm。故刃口轮廓的压力中心坐标为（0，21.5）。 图4 零件的轮廓 4. 模具的总体结构设计根据以上分析，本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，且孔边距较大，可采用倒装复合模具，可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹模孔洞中，应在凹模孔设置推件块；卡在凸凹模上的废料有卸料板推出；而冲孔废料则可以在下模座中开通槽，使废料从孔洞中落下。由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现的，所以卸料板还应具有压料的作用，因此选用弹性卸料板来卸下条料废料。 因是大批量生产，采用手动送料方式，从右向左送进。为却保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导
10、向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不高，所以此处采用后侧导柱模架。 5. 模具主要零部件的结构设计5.1 凸模、凹模的结构设计包括以下几方面5.1.1 落料凸、凹模的结构设计 在落料凹模内，由于要设置推荐块，所以凹模刃口应采用直通形刃口，由于凹模简单，同时为了降低凹模加工难度和凹模结构的复杂程度，得到较高的结构强度，凹模易采用整体式，采用直壁式凹模刃口。查表2.21，取得刃口高度h=6mm。凹模外形尺寸计算公式如下： 凹模厚度H= （不小于15mm） 凹模壁厚C=(1.52)H式中 k厚度系数；s垂直于送料方向的凹模刃口间的最大距离； C凹模壁厚mm ，指刃口至凹模外形边缘的距离。 查表2.22取凹模厚度系数 K=0.35，凹模厚度H= =0.3543=15.05mm 凹模壁厚C=1.5H = 1.515.05=22.55mm 凹模的外形尺寸确定： 凹模外形长度L：50+222.55=95.1mm凹模外形宽度B：43+222.55=98.1mm凹模板整体尺寸标准化为： 100mm100mm22mm T10A JB/T 7653-94凹模结构和设计尺寸如下图5所示 图5：凹模示意图5.1.2 推件块的设计该模具中，被凸凹模推入落料凹模的冲
