齒形墊片沖壓模具設(shè)計

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1、沖壓模具設(shè)計說明書 班級:模具1121 姓名:王晨嘉 學(xué)號：28 組別序號：4-8 前言 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到1～2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。 1. 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第

2、一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。20世紀90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。 2.模具設(shè)計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用

3、。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加

4、工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 目錄 1． 沖壓模具的工藝分析與制造 2． 排樣的設(shè)計 3． 沖壓設(shè)備的選擇 4． 刃口的計算 5． 模具的主要零件設(shè)計及部分零件圖 6． 模具的總體設(shè)計及裝配圖 7． 小結(jié) 8． 參考文獻 一.沖壓模具的工藝分析與制造 （1）.此工件沖孔、落料兩個工序。 材料T8A鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個φ27mm的齒頂圓和1個φ10mm的孔；。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。 （2）該工件包括沖槽沖孔落料、

5、三個基本工序，可有以下三種工藝方案： 　　方案一：先落料，后沖孔。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-落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較 模具種類比較項目 單工序模 級進模 復(fù)合模 無導(dǎo)向 有導(dǎo)向 零件公差等級 低 一般 可達IT13—IT10級 可達IT10—IT8級 零件特點 尺寸不受限制厚度不受限制 中小型尺寸厚度較厚 小零件厚度0.2—6mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm 零件平面度 低 一般 中小型件

6、不平直，高質(zhì)量制件需較平 由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔希仨毷謩踊驒C械排除，生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量和成本 低 比無導(dǎo)向的稍高 沖裁簡單的零件時，比復(fù)合模低 沖裁較復(fù)雜零件時，比級進模低 適用場合 料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的生產(chǎn) 形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序三副模具，

7、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，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但模具制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。在此，我選擇方案三復(fù)合模沖孔 （3）齒輪的相關(guān)數(shù)據(jù)及計算 模數(shù)是指相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓間的齒距p與圓周率π的比值(m=p/π)，以毫米為單位。模數(shù)是模數(shù)制輪齒的一個最基本參數(shù)。模數(shù)越大，輪齒越高也越厚，如果齒的齒數(shù)一定，則輪的徑向尺寸也越大。模數(shù)系列標準是根據(jù)設(shè)計、制造和檢驗等要求制訂的。對於具有非直齒的齒輪，模數(shù)有法向模數(shù)mn、端面模數(shù)m

8、s與軸向模數(shù)mx的區(qū)別，它們都是以各自的齒距(法向齒距、端面齒距與軸向齒距)與圓周率的比值，也都以毫米為單位。對於錐齒輪，模數(shù)有大端模數(shù)me、平均模數(shù)mm和小端模數(shù)m1之分。對于刀具，則有相應(yīng)的刀具模數(shù)mo等。標準模數(shù)的應(yīng)用很廣。在公制的齒輪傳動、蝸桿傳動、同步齒形帶傳動和棘輪、齒輪聯(lián)軸器、花鍵等零件中，標準模數(shù)都是一項最基本的參數(shù)。它對上述零件的設(shè)計、制造、維修等都起著基本參數(shù)的作用(見圓柱 ?? 齒輪傳動、蝸桿傳動等)。 齒輪計算公式： 齒頂圓直徑D=m*(z+2) 分度圓直徑 d=mz=16X1.5=24 m 模數(shù)　z 齒數(shù) 齒頂高　ha= m 齒根高　hf=(ha*+

9、c*)m 齒全高　h=ha+hf=(2 ha*+c*)m 一般ha*=1 c*=0.25短齒ha*=0.8 c*=0.3 圖片中的應(yīng)該兩箭頭之間距離是p。 我國規(guī)定的標準模數(shù)系列表： 第一系列 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.5 5.5

10、(6.5) 7 8 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45 注：選用模數(shù)時,應(yīng)優(yōu)先采用第一系列,其次是第二系列，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。 。 二．排樣的設(shè)計 排樣是模具設(shè)計的核心部分，是沖孔模設(shè)計的重要依據(jù)。條料排樣圖的設(shè)計可以確定以下內(nèi)容：第一，模具的工位數(shù)和各工位的工序內(nèi)容；被沖制工件各工序的安排及先后順序；工件的排列方式；模具的步距、條料的寬度和材料的利用率；基本確定模具結(jié)構(gòu)。排樣圖設(shè)計的好壞，對模具設(shè)計影響很大，因此要設(shè)計出多種方案進行比較，以選出最合理的方案。 對于沖孔模具的排樣的方法和特點： 1） 排樣圖的繪制，可以先從平面展

11、開圖開始，由右設(shè)計總裁工位，向左設(shè)計成形工位，然后根據(jù)實際情況逐步修改。 2） 考慮增加模具強度必需的工位。連續(xù)模拉深次數(shù)較多時，在首次拉深后加上備用空工位，以便增加拉深次數(shù)。 3） 決定工序件攜帶的方法。 4） 注意材料輾紋方向，輾紋方向能影響排樣的經(jīng)濟效果，也影響工件的性能。 5） 彎曲件的毛刺，應(yīng)位于內(nèi)側(cè)。 6） 考慮要不要側(cè)刃切邊。薄料采用導(dǎo)正銷，可以不切邊。對于厚料或重料的條料，為避免導(dǎo)正銷折斷，需要切邊。 7） 合理安排導(dǎo)正銷。 8） 考慮一出二或一出四是否合適。 9） 沖壓過程中不允許有零星碎料殘余在模具表面。 10） 考慮殘料上沖壓其它工件的可能性。 設(shè)計沖

12、孔單工序模，首先要設(shè)計條料排樣圖。同心圓墊片的形狀具有圓形的特點，直排時材料利用率較高，應(yīng)采用直排，如圖下圖所示的排樣方法。條料寬度30mm，步距離為28mm，一個步距的材料利用率為58.4%。工件排樣根據(jù)沖孔工序設(shè)計，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡單，故采用單排排樣設(shè)計。由表1-11（沖壓模具設(shè)計項目教程）查得 ， 那么：條料的寬度：B=27+2a1=30mm 條料的步距：S=27+a=28mm 導(dǎo)料板的導(dǎo)料尺寸:=B+=30+1=31mm(采用無側(cè)壓裝置,條料與導(dǎo)料板間間隙=1 2導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙表 條料厚度 無側(cè)壓裝置 條料寬度 1

13、00以下 100～200 ～0.5 0.5 0.5 0.5～1 0.5 0.5 2～3 0.5 0.5 3～4 0.5 1 4～5 0.5 1 沖裁單件材料的利用率計算： 排樣圖如下所示： 三．沖壓設(shè)備選擇 沖壓力與壓力中心計算 1) 沖孔力0.8X260=30513N(08剛抗剪強度為T) 2) Fx=Kx*F=0.04*30513=1220N 3) Ft=n*Kt*F=0.05*1*30512=1525N 4) Fd=KF=0.06*30512=1830N 根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機J23—

14、3.15 型號 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 立柱距離/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm J23-3.15 31.5 25 200 120 25 四．工作零件刃口尺寸計算 磨損系數(shù)x=0.5 △=0.36 T6=0.43 T7=0.52 Zmax=0.14 Zmin=0.1 Sd=0.009 Sp=0.015 對于沖孔，有dp=(dmin+x△)=(10+0.5*0.36)0.009=10.1 Dd=(dp=Zmin)=10.2 Sd+Sp<=Zmax-Zmin=0.04 符合

15、 五．模具的主要零件設(shè)計 （1）凹模的設(shè)計 凹模的外形尺寸一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強度和剛度。凹模的厚度還應(yīng)考慮修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖材件的最大外形尺寸來確定的。該凹模的外形為圓形。 凹模厚度：H(>=15mm)=kb1=0.35*5=1.75 取15mm b—沖裁件的最大外形尺寸 K—系數(shù)，考慮板料厚度的影響。 凹模寬度：B=b1+(2.5~4)H=5+2.5*15=47.78≈45m 凹模長度：L=L1+2c=5+2*22=49mm 系數(shù)K值 b/mm

16、 料厚t/mm 0.5 1 2 >=50 0.3 0.35 0.42 （2）凸模固定板 凸模固定板的外形尺寸一般與凹模大小一樣一般選擇0.60.8倍的凹模厚度確定也可以通過標準查得基本與凹模外形尺寸相當。這里取0.8倍H凸=0.8×15=12mm材料可選用Q235或Cr12本次選Cr12。墊板的作用是承受凸?；虬寄５妮S向壓力,防止過大的沖壓力在上、下模板上壓出凹坑,影響模具正常工作。 （3）卸料板 設(shè)計的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進行。常用的卸料方式有剛性卸料和彈壓卸料板。此次設(shè)計選用彈壓卸料板，材料

17、選擇為10鋼，沖裁時條料容易粘在凸模上，固需要卸料裝置，來使條料脫離凸模。 由卸料板、彈性元件、卸料螺釘組成。卸料板形狀與凹模相似，厚度h=15mm。 （4）導(dǎo)料板 為保證條料的正確送進和毛坯在模具中的正確位置,沖裁出外形完整的合格零件,模具設(shè)計時必須考慮條料或毛坯的定位。正確位置是依靠定位零件來保證的。由于毛坯形式和模具結(jié)構(gòu)的不同所以定位零件的總類很多。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié)構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進行選擇。定位包含控制送料步距的擋料和垂直方向的導(dǎo)料等。 本模具依靠導(dǎo)料板保證條料的正確送進。 其材料為08鋼,熱處理硬度在36~40HRC,導(dǎo)料板的間距應(yīng)等于條料的最

18、大寬度加上一定間隙,一般不大雨0.5mm,導(dǎo)料板的高度H視材料的厚t與擋料銷的高度h而定,可查【冷沖壓工藝與模具設(shè)計】表2-28選取得 取8mm. 材料厚度t 高度h 倒料板厚度H 0.3~2 3 6~8 （5）凸模的設(shè)計 凸模固定尺寸 ：D1=d+(3~5)=5+3=8 臺肩外圓尺寸： D=D1+（3~5）=11 凸模的長度：L=h1+h2+h=h1+h2+20=57 H1—為凸模固定板的厚度 H2—為卸料板的厚度 t—為導(dǎo)料板的厚度 h—為附加的長度，包括凸模刃口尺寸的修磨量，凸模進入凹模的深度（0.

19、5~1mm），凸模固定板與卸料板的安全距離等。一般取10到20。 （6）模柄的設(shè)計 模柄選擇壓入式模柄,大小根據(jù)壓力機模柄孔來選擇。材料為Q235,可參照GB2862.1-81查【模具設(shè)計指導(dǎo)】表4-33。選用A30X88 （7）模架的選用 模架是由上、下模座，模柄及導(dǎo)向裝置，最常用的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套，組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面上。上、下模座之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。一般模架均

20、已列入標準，設(shè)計模具時，應(yīng)加以正確選用。我選擇中間導(dǎo)柱模架. (8)其他零件的設(shè)計 擋料銷：高度H=3(<<沖裁工藝與沖裁模的設(shè)計>>P108) 墊板：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時需要在凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。即下列情況下需加墊板。 式中 —凸模端面的壓應(yīng)力，其數(shù)值為； —模座材料下雨壓應(yīng)力，其數(shù)值：鑄鐵約為100MPa，鋼約為200 MPa； —沖裁力； —凸模上端面面積。 墊板的下載與凸模固定板一致，厚度一般取4～12mm。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度Ra≤0.3

21、2～0.63。由于本套模具選用壓入式模柄，在上模座與凸模固定板之間也必須安裝墊板，厚度取為8mm。 六．模具的總體設(shè)計 七．小節(jié) 經(jīng)過這次對模具的親手的設(shè)計與制造的過程中，我進一步的了解了模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也使我對利用軟件對模具進行設(shè)計與制造有了進一步的鍛煉與提高。在一個星期的學(xué)習與設(shè)計中，我學(xué)習到了許多知識，在和同學(xué)的合作中，我也深深的認識到自己的不足，這對我以后設(shè)計模具是十分有

22、幫助的。 八．參考文獻 [1].袁小江、劉進明.沖壓模具設(shè)計項目教程.機械工業(yè)出版社.2012 [2].梅伶.模具課程設(shè)計指導(dǎo)。機械工業(yè)出版社.2012 [3].熊建武.模具零件材料與熱處理的選用.化學(xué)工業(yè)出版社.2011 [4].劉建超、張寶忠.沖壓模具設(shè)計與制造.高等教育出版社.2004 [5].殷玉楓.機械設(shè)計課程設(shè)計.機械工業(yè)出版社.2006 [6].沖壓模具課程設(shè)計指導(dǎo)與范例，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [7].許發(fā)樾，模具標準應(yīng)用手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1980。