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畢業(yè)設(shè)計題目：離合器板精沖成形模具設(shè)計
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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………………10
七 凸凹摸尺寸.刃口間隙及刃口圓角的計算……………………...11
八 推件板的計算………………..17
九 墊板凸模固定板的設(shè)計……..18
十 推件桿的設(shè)計………………..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,論述了離合器板精沖工藝及模具設(shè)計時的選取和模具設(shè)計的主要技術(shù)問題.
?該離合器是車用控制空調(diào)擋位的零件,材料為10號鋼,材料厚4.5±0.1mm,大批要求較高,該零件是對稱性的,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. 零件沖制的難點和重點是:
(1).6條圓弧形窄槽(寬為2.5mm)的沖制;
(2).3個沖孔(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個半沖孔的凸模和凹模的設(shè)計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步驟：
1. 落料；
2. 沖制3個半沖孔；
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號鋼板來落料。由原始數(shù)據(jù)得落出的毛胚為Φ130。
2. ?? 沖制個3沖孔
3個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）一道工序中單獨沖出其模具將用A。紙畫出。
3. ?? 沖裁和沖槽
沖裁工藝設(shè)計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)計和合理的工藝方案可以實現(xiàn)用最少
的工序數(shù)量和工時生產(chǎn)產(chǎn)品，并使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具壽命高，最終獲得穩(wěn)定的合格件。勞動量和工藝成本是衡量沖裁工藝設(shè)計的主要指標(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)盡可能簡單、對稱、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)，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于I711級，沖孔件比落料件高一級。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)盡可能和制模時的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差?？孜恢贸叽鐟?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沖裁件的制造成本
所謂經(jīng)濟(jì)性就是以盡可能少的生產(chǎn)消費獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計時，應(yīng)該運用經(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，C2為加工費（工人工資，設(shè)備折舊費、管理費等），C3為模具費。上述成本中模具費，設(shè)備折舊費一般與產(chǎn)量無關(guān)，加工費中的工人工資和其它經(jīng)費在一定時間內(nèi)基本上也是不變的，因此做固定費用，用Ca表示。而材料費、外購件費等將隨生產(chǎn)量大小而變化，屬于可變費用，用Cb表示（以單位計）。
若產(chǎn)量為Q，則C0=Ca+QCb
這樣，產(chǎn)品制造成本由固定費和可變費用兩部分組成。設(shè)法降低固定費用和可變費用都能使成本降低，利潤增加，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。分別對固定費用和可變費用進(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、加工費、模具費等。因此，降低成本就是降低上述各項的費用。
Ⅰ降低小批量生產(chǎn)中的沖壓件成本。
Ⅱ使工藝合理化。
Ⅲ多件同時沖壓。
Ⅳ沖壓過程高度自動化。
Ⅴ提高產(chǎn)料利用效率，節(jié)約模具費用。
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完成兩個或兩個以上的沖壓工序，級進(jìn)沖裁上把完成一個沖裁件的 ，N個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。復(fù)合沖裁所得到工件尺寸公差等級很高，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，公差等級較復(fù)合沖裁低。
C.模具的制造、安裝調(diào)整和成本。對復(fù)雜形狀的沖裁件,采用復(fù)合沖裁比采用級進(jìn)沖裁為宜。因為采用復(fù)合沖裁時模具較容易制造、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、操作方便又安全的工藝方案時,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)計中,精沖壓力的計算是選擇精沖機(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)計模具事必須對各個壓力分別進(jìn)行計算,然后求出精沖時所需的總壓力,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.
計算公式:
1 根據(jù)VD1-3345；Ps=L.S..f
式中 L─裁切線周長,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:
(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;
因為齒形的角度是固定的,為了計算的方便,可以用齒高進(jìn)行計算,根據(jù)圖(3),可以在計算時先查出每毫米周長所需的壓力,再乘以齒圈的總長度,即可得出齒圈壓板的壓料力.
計算得: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)壓料力的計算：
根據(jù)經(jīng)驗：
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算：
根據(jù)經(jīng)驗式按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)生公稱壓力時滑塊距下死點的距離是：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；
工作臺尺寸 左右： 360mm
前后： 240mm；
工作臺孔尺寸 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.
型號為GB2862.1-81
六.齒圈的設(shè)計
(一)齒圈壓板的作用就是在精沖前用它先壓入材料,增加對材料的三向壓力,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,為了加工方便,齒圈形狀也可以簡化為相似形狀。
齒圈壓板上的齒形有尖齒、凸臺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精沖件的質(zhì)量效果來看,各有優(yōu)點,而目前最多采用的就是尖齒形,它的效果較好,在本設(shè)計中,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精沖材料在剪切過程中施加壓力,并對凸模起導(dǎo)向作用,是精沖模具的一個高精度和高強(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)點就是端面有尖齒圈,其齒形為銑加工,頂部呈尖齒,允許在長期使用之后變鈍,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)計中,齒高,護(hù)板高及材料厚度的尺寸關(guān)系為h
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