齒形墊片沖壓模具設(shè)計

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12m，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Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當(dāng)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

2、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(fēng)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。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

3、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

4、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27mm的齒頂圓和1個10mm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、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

5、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IT13IT10級可達IT10IT8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0.26mm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

6、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，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與圓周率的比值(m=p/)，以毫米為單位。

7、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)ms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

8、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*+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0.10.120.150.20.250.30.40.50.60.811.251.522.5345681012162025324050第二系列0.350.70.91.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5(6.5)78(11)1418222

9、8(30)3645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

10、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2

11、8mm，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=12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100以下1002000.50.50.50.510.50.5230.50.5340.51450.51 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=3051

12、3N(08剛抗剪強度為T)2) Fx=Kx*F=0.04*30513=1220N3) Ft=n*Kt*F=0.05*1*30512=1525N4) 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J233.15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/mmJ23-3.1531.52520012025四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=0.1Sd=0.009 Sp=0.015對于沖孔，有dp=(dmin+x)=(10+0.5*0.36)0.00

13、9=10.1Dd=(dp=Zmin)=10.2Sd+Sp=15mm)=kb1=0.35*5=1.75 取15mmb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+(2.54)H=5+2.5*15=47.7845m凹模長度：L=L1+2c=5+2*22=49mm系數(shù)K值b/mm料厚t/mm0.512=500.30.350.42（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0.60.8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(dāng)。這里取0.8倍H凸=0.815=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

14、,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

15、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3640HRC,導(dǎo)料板的間距應(yīng)等于條料的最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H0.32368（5）凸模的設(shè)計凸模固定尺寸 ：D1=d+(35)=5+3=8臺肩外圓尺寸： D=D1+（35）=11凸模的長度：L=h1+h2+h=h1+h2+20=57H1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

16、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（0.51mm），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

17、裁過程中間隙均勻。一般模架均已列入標準，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(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412mm。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度Ra0.320.63。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)