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畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：離合器板精沖成形模具設(shè)計(jì)
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目錄
一 引言……………………………3
二 工藝分析………………………3
三 模具壓力機(jī)的選擇……………6
四 模架的選擇……………………9
五 模柄的選擇……………………10
六 模具齒圈的設(shè)計(jì)………………10
七 凸凹摸尺寸.刃口間隙及刃口圓角的計(jì)算……………………...11
八 推件板的計(jì)算………………..17
九 墊板凸模固定板的設(shè)計(jì)……..18
十 推件桿的設(shè)計(jì)………………..19
十一 結(jié)束語………………………..20
十二 參考文獻(xiàn)……………………..20
謝詞…………………….
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一 引言?
從零件的結(jié)構(gòu)和要求入手,結(jié)合精沖工藝的特點(diǎn),論述了離合器板精沖工藝及模具設(shè)計(jì)時(shí)的選取和模具設(shè)計(jì)的主要技術(shù)問題.
?該離合器是車用控制空調(diào)擋位的零件,材料為10號(hào)鋼,材料厚4.5±0.1mm,大批要求較高,該零件是對(duì)稱性的,需經(jīng)過一次半沖孔,再經(jīng)一次復(fù)合精沖完成.為大批量生產(chǎn),精度較高。
?二、工藝分析
(一)
1. 車用空調(diào)離合器板零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度和要求如圖1所視。
2. 零件沖制的難點(diǎn)和重點(diǎn)是:
(1).6條圓弧形窄槽(寬為2.5mm)的沖制;
(2).3個(gè)沖孔(Φ8mm和Φ6mm)的中心圓直徑Φ98的沖
制;
3.由于該零件為精沖成形,要求用精沖模成形。那么要考慮的
問題就有:
(1).沖制6條同心圓弧形窄槽的凸模的強(qiáng)度如何得到保
證
（2）.沖制3個(gè)半沖孔的凸模和凹模的設(shè)計(jì)要求以及位置精度要求；
（3）.工件兩表面的平行度及表面粗糙度要
7（4）.半沖孔后部的凸起部分相對(duì)側(cè)面的位置要求
（二）.本離合器板的成形可以分為以下三個(gè)步驟：
1. 落料；
2. 沖制3個(gè)半沖孔；
3. 沖制6條圓弧形窄槽和中心圓直徑Ф98。
具體分析：
1. ? 落料：生產(chǎn)中為滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量、原材料性能方面的要求，采用多種多樣的沖壓加工方法，概括起來沖壓加工方法可以分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序又可分為落料沖孔和剪切等，其目的是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，如圖2.1所示。由零件已只條件可選擇分離工序，零件厚度為4.5±0.1，查表可知選擇10號(hào)鋼板來落料。由原始數(shù)據(jù)得落出的毛胚為Φ130。
2. ?? 沖制個(gè)3沖孔
3個(gè)半沖孔的中心圓直徑98的精度要求較高，按沖裁件工藝分析，應(yīng)以直徑56的內(nèi)徑定位，用高精度（h11）一道工序中單獨(dú)沖出其模具將用A。紙畫出。
3. ?? 沖裁和沖槽
沖裁工藝設(shè)計(jì)包含沖裁件的工藝形分析、沖裁工藝方案的確定和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的內(nèi)容。良好的工藝設(shè)計(jì)和合理的工藝方案可以實(shí)現(xiàn)用最少
的工序數(shù)量和工時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)品，并使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、模具壽命高，最終獲得穩(wěn)定的合格件。勞動(dòng)量和工藝成本是衡量沖裁工藝設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。
（1） ?? 沖裁件的工藝分析
沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求。沖裁件的工藝性是否合理對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。
① ?? 沖裁件的形狀和尺寸
A. ????????? 沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、排樣廢料少。在滿足質(zhì)量要求的條件下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少廢料、無廢料的排樣形狀。
B. ?????? 除在少廢料無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)允許工件有尖銳的清角外沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應(yīng)采用圓角過度避免產(chǎn)生清角。
C. ???? 盡可能避免沖裁件上過長(zhǎng)產(chǎn)生懸臂與狹槽，而應(yīng)使它們的最小寬度b≥1.5t。
D. ???????? 沖裁件中孔與孔之間孔與零件邊緣之間的壁厚，因受模具強(qiáng)度和零件質(zhì)量的限制，起值不能太小。一般要求c≥1.5t;cˊ≥t。
E. ???? 沖裁件的孔徑因受孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制不宜太小，否則凸模容易折段和壓彎。沖孔最小尺寸取決與材料的機(jī)械性能凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。用自由凸模和帶護(hù)套的凸模沖制。
② ? 沖裁件的尺寸精度和表面粗槽度要求
沖裁件的精度要求
A沖裁件的精度要求應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍以內(nèi)，對(duì)于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于I711級(jí)，沖孔件比落料件高一級(jí)。沖裁件的外形與內(nèi)孔尺寸公差如表2、6、5所示。如果工件精度高與上述要求，則需在沖裁件后進(jìn)行整修或采用精密沖裁。
③ 沖裁件的尺寸基準(zhǔn)
沖裁件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。孔位置尺寸應(yīng)盡量選擇在沖裁過程中不參加變形的變形線上，切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。
（2） 沖裁加工的經(jīng)濟(jì)性分析
①?zèng)_裁件的制造成本
所謂經(jīng)濟(jì)性就是以盡可能少的生產(chǎn)消費(fèi)獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該運(yùn)用經(jīng)濟(jì)分析的方法找降低成本，取得優(yōu)異經(jīng)濟(jì)效果的工藝途徑。
沖裁件的制造成本C0 包括:
C0=C1+C2+C3
式中C1為材料費(fèi)，C2為加工費(fèi)（工人工資，設(shè)備折舊費(fèi)、管理費(fèi)等），C3為模具費(fèi)。上述成本中模具費(fèi)，設(shè)備折舊費(fèi)一般與產(chǎn)量無關(guān)，加工費(fèi)中的工人工資和其它經(jīng)費(fèi)在一定時(shí)間內(nèi)基本上也是不變的，因此做固定費(fèi)用，用Ca表示。而材料費(fèi)、外購件費(fèi)等將隨生產(chǎn)量大小而變化，屬于可變費(fèi)用，用Cb表示（以單位計(jì)）。
若產(chǎn)量為Q，則C0=Ca+QCb
這樣，產(chǎn)品制造成本由固定費(fèi)和可變費(fèi)用兩部分組成。設(shè)法降低固定費(fèi)用和可變費(fèi)用都能使成本降低，利潤(rùn)增加，并積累資金。產(chǎn)品的制造的成本和產(chǎn)量之間有著密切的關(guān)系。分別對(duì)固定費(fèi)用和可變費(fèi)用進(jìn)行了分析。
② ??? 降低沖壓件成本的途徑：
增產(chǎn)可降低單件產(chǎn)品成本中的固定費(fèi)用，相當(dāng)減少消耗，而通過感節(jié)約也可以直接降低消耗，兩者都是降低成本的重要途徑。沖壓件的成本包括產(chǎn)料費(fèi)、加工費(fèi)、模具費(fèi)等。因此，降低成本就是降低上述各項(xiàng)的費(fèi)用。
Ⅰ降低小批量生產(chǎn)中的沖壓件成本。
Ⅱ使工藝合理化。
Ⅲ多件同時(shí)沖壓。
Ⅳ沖壓過程高度自動(dòng)化。
Ⅴ提高產(chǎn)料利用效率，節(jié)約模具費(fèi)用。
⑶沖裁工藝方案的確定
在進(jìn)行沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，可根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。
① ?? 沖裁工序的組合
沖裁工序可分為單工序沖裁，復(fù)合件沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。
復(fù)合沖裁是在壓機(jī)一次過程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序，級(jí)進(jìn)沖裁上把完成一個(gè)沖裁件的 ，N個(gè)沖壓工序排列成一定順序，在壓機(jī)一次行程中，按順序使條料早沖模的不同位置，上分別完成所需求的工序。除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個(gè)沖裁件。組合的沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)的效率高，獲得的制件精密度很高。
確定沖裁組合方式使應(yīng)根據(jù)下列一些因素。
A.生產(chǎn)批量。一般來說，小批量與試制沖裁采用單工序沖裁，中批量和大批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁級(jí)進(jìn)沖裁。本課題中將采用復(fù)合沖裁。
B.工件尺寸公差等級(jí)。復(fù)合沖裁所得到工件尺寸公差等級(jí)很高，因此它避免了多次沖壓的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進(jìn)行壓料，工件較平整。經(jīng)過沖裁所得到的工件尺寸，公差等級(jí)較復(fù)合沖裁低。
C.模具的制造、安裝調(diào)整和成本。對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件,采用復(fù)合沖裁比采用級(jí)進(jìn)沖裁為宜。因?yàn)椴捎脧?fù)合沖裁時(shí)模具較容易制造、安裝、調(diào)整、成本較低。
D.操作方便與安全.復(fù)合沖裁中出件或清除廢料較困難、工作安全性差。
綜合上述:在滿足模具制造成本低、模具壽命長(zhǎng)、操作方便又安全的工藝方案時(shí),本課題易采用兩道模。一道半沖孔模和一道精沖復(fù)合模。
三.壓力機(jī)的選擇
精沖壓力機(jī)的選擇：
在設(shè)計(jì)中,精沖壓力的計(jì)算是選擇精沖機(jī)床的主要因素之一,也是考慮精沖模具的強(qiáng)度依據(jù)。
由于精沖是在三向受力狀態(tài)下進(jìn)行沖裁的,所以設(shè)計(jì)模具事必須對(duì)各個(gè)壓力分別進(jìn)行計(jì)算,然后求出精沖時(shí)所需的總壓力,從而選用合適的精沖機(jī).
(一)
精沖總壓力:P=Ps+Pr+Pg
式中:Ps─沖裁力，KN;
Pr─壓料力，KN;
P g─推件板的反壓力KN;
P─精沖所需要的總壓力，KN。
(二) 精沖過程中沖裁力:
為精沖時(shí)的沖裁力Ps和普通沖裁力曲線.
(a) 沖裁力;(b) 沖裁力---料原曲線圖.
影響沖裁力的因素主要有:零件尺寸,材料機(jī)械性能,材料厚度等.
計(jì)算公式:
1 根據(jù)VD1-3345；Ps=L.S..f
式中 L─裁切線周長(zhǎng),mm;
S─材料厚度,mm;
─抗拉強(qiáng)度,KN/mm;
f ─系數(shù),其值為0.6~0.9,常取0.9.
2 根據(jù)F.W.Timmerbeil公式：
P=L.S（1-t’/s）
式中: Ps─最大沖裁力,KN;
L─裁切線長(zhǎng)度,mm;
─抗拉強(qiáng)度,KN/mm;
S─料厚,mm;
t’─凸模擠入深度,mm.
f=(1-t’/s)-取決于屈強(qiáng)比/比值,可由求得.對(duì)于精沖材料,在多數(shù)情況下/=0.6,故(1-t’/s)常取0.6~0.7.
由原始數(shù)據(jù)知L=1024.5mm;S=4.5mm
10號(hào)鋼的取為400Mpa
所以Ps=1024.54.54000.9
=1844052.056N=1844KN
(三) 齒圈壓板的壓料力
如圖3-59所示,齒圈壓料力Pr在精沖過程中的主要作用是:固定材料;對(duì)板料沿剪切力周圍施加靜壓力,以利塑剪變形,并在沖裁完后起退料的作用.
1. 根據(jù)VDL-3345:
Pr=L.h..f
式中L─剪切線周長(zhǎng)mm;
h─齒高度mm;
─抗拉強(qiáng)度N/mm;
f─系數(shù),常取4.
2.:根據(jù)其他經(jīng)驗(yàn):
(1) 按沖裁力Ps的百分?jǐn)?shù)選取,即
Pr=(40-60)℅Ps
(2) 按齒圈和內(nèi)齒根到型孔邊的面積取
Pr=(F1+F2).
式中F1—齒形的投影面積,mm
F2—齒圈內(nèi)齒根到型孔邊間的面積,mm
—被沖材料的屈服極限,N/mm;
因?yàn)辇X形的角度是固定的,為了計(jì)算的方便,可以用齒高進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)圖(3),可以在計(jì)算時(shí)先查出每毫米周長(zhǎng)所需的壓力,再乘以齒圈的總長(zhǎng)度,即可得出齒圈壓板的壓料力.
計(jì)算得:Pr=528.77KN.
(四) 推件板的反壓力.
如圖3-65所示,頂件器的反壓力Pg對(duì)精沖零件的彎曲,沖裁表面錐度,塌角大小,尺寸精度等都有影響.但是過大的反壓力,使凸模過載,影響其壽命.反壓力按下示計(jì)算:
1. 根據(jù)VD1-3345;
Pg=F.P
式中F—零件的受壓面積,mm
P—零件的單位反壓力,P=20~70 N/mm;大面積零件取70N/mm,小面積薄零件取20N/mm。
2. 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:
(1) 按Schmid資料:
Pg=0.2Ps
(2) 按其它:
Pg=(0.1~0.25)Ps
示中Ps—沖裁力,N.
由原始數(shù)據(jù)取Pg=70N/mm
計(jì)算得Pg=492821.6396N
所以精沖過程中所需的總壓力為P=Ps+Pr+Pg
=2866KN 。
為能滿足此壓力的需要，選擇公稱壓力為4000KN的精沖壓力機(jī)。
其公稱參數(shù)：
滑塊行程：130mm;
公稱壓力行程：2mm;
最大裝模高度：400mm;
導(dǎo)軌間距離：660mm;
滑塊底面尺寸 前后左右：400620mm;
工作臺(tái)板尺寸 前后左右：660640mm。
半沖孔壓力機(jī)的選擇
(一)半沖孔所需的總壓力P=Ps+Pr+Pg
式中:Ps─沖裁力，KN;
Pr─壓料力，KN;
P g─推件板的反壓力KN;
P─半沖孔所需要的總壓力，KN。
（二）沖裁力的計(jì)算：
Ps=L.S..f.n
L=2r=23.144=25.12mm;
S=2mm;
=400Mpa
f=0.9
n=3
所以Ps=25.1224000.93=54.26KN;
(三)壓料力的計(jì)算：
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：
按沖裁力的白分?jǐn)?shù)選取，即：
Pr=50℅Ps=0.554.26KN
=27.13KN;
(四)推件板的反壓力的計(jì)算：
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)式按Schmid資料
Pg=0.2Ps=0.254.26
=10.852
綜上所述得P=Ps+Pr+Pg
=54.26KN+27.13KN+10.852KN
=92.242KN
由此壓力選擇半沖孔的壓力機(jī)為,公稱壓力為100KN的開式壓力機(jī)。
其參數(shù)如下：
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊距下死點(diǎn)的距離是：4；
滑塊行程： 60mm；
行程次數(shù)： 135次/min；
最大封閉高度 最底： 300mm
最高： 160mm；
封閉高度調(diào)節(jié)量： 130mm；
滑塊中心到床身距離： 130mm；
工作臺(tái)尺寸 左右： 360mm
前后： 240mm；
工作臺(tái)孔尺寸 左右： 180mm;
前后： 90mm;
直徑： 130mm；
立柱間的距離： 180mm；
模柄孔尺寸（直徑深度）：3050
工作臺(tái)板的厚度： 35mm；
墊板的厚度： 35mm；
傾角： 30。
四.模架的選擇
(一)根據(jù)已知條件選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架作為精沖模的模架，型號(hào)為GB2851.3-81HT200。
其數(shù)據(jù)參數(shù)為：L=305mm;
B=192mm;
D=192mm; 數(shù)量
閉合高度 最?。?75mm ;最大320mm;
上模座：GB2855.5-81 30519250 1;
下模座：GB2855.6-81 30519265 1;
導(dǎo)柱： GB2861.1-81 25275 2;
導(dǎo)套： GB2861.6-81 4810558 2。
(二)根據(jù)已知條件選擇單柱模架為半沖孔模的模架，型號(hào)為GB2852.1-81
其參數(shù)為:
L=224
B=192
H=186
上模座GB2856.1-81 22419245 1
下模座GB2856.2-81 22419250 1
導(dǎo)柱 GB2861.3-81 25171 1
導(dǎo)套 GB2861.8-81 254851 1
五.模柄的選擇
(一)由已知條件可查出半沖模柄應(yīng)選擇壓入式模柄:如圖5所視
型號(hào)為GB2862.2-81
(二)由已知條件可選擇旋入式模柄為精沖孔模的模柄,如圖6.
型號(hào)為GB2862.1-81
六.齒圈的設(shè)計(jì)
(一)齒圈壓板的作用就是在精沖前用它先壓入材料,增加對(duì)材料的三向壓力,克服精沖中的拉應(yīng)力,防止產(chǎn)生材料的撕裂現(xiàn)象。
齒圈的形狀應(yīng)與型孔的 形狀一樣,即沿型孔形狀等距離放大一圈,但型孔形狀復(fù)雜時(shí),為了加工方便,齒圈形狀也可以簡(jiǎn)化為相似形狀。
齒圈壓板上的齒形有尖齒、凸臺(tái)狀和斜面齒形三種形式,從齒形的強(qiáng)度加工工藝性能以及對(duì)精沖件的質(zhì)量效果來看,各有優(yōu)點(diǎn),而目前最多采用的就是尖齒形,它的效果較好,在本設(shè)計(jì)中,就是采用這種形式的齒形。
精沖模的齒形壓板相似于普通沖裁的卸料板,但它除了起卸料作用外更重要的是對(duì)精沖材料在剪切過程中施加壓力,并對(duì)凸模起導(dǎo)向作用,是精沖模具的一個(gè)高精度和高強(qiáng)度的重要構(gòu)件。必須選用高強(qiáng)度?火變形小的合金鋼。它最大優(yōu)點(diǎn)就是端面有尖齒圈,其齒形為銑加工,頂部呈尖齒,允許在長(zhǎng)期使用之后變鈍,且不用整修。
齒圈壓板的外形結(jié)構(gòu)及尺寸固定方法均與凹模相同.在設(shè)計(jì)中,齒高,護(hù)板高及材料厚度的尺寸關(guān)系為h
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