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紫瑯職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設計 題 目 汽車輪速傳感器墊片模具設計 副 標 題 學 生 姓 名 吳向東 所在系 專業(yè) 機電工程系 模具設計與制造 班 級 模具 5091 指 導 教 師 金亞云 日 期 2012 05 29 摘 要 I 摘 要 本文應用所學到的理論知識 分析了墊片的結(jié)構(gòu)和成形工藝 計算了毛坯尺寸和沖壓力 為了提高墊片的生產(chǎn)效率 設計了級進模的結(jié)構(gòu) 經(jīng)過工藝分析 結(jié)構(gòu)設計 論證了其可能 性 保證了制品的質(zhì)量 在模具設計中 為了提高速度和效率 充分利用已經(jīng)掌握的知識和資 源 利用沖模設計手冊軟件版快速設計沖壓模具 實踐證明 確實提高了設計的速度和效率 本模具設計中 由于卸料力較大 采用了組合彈簧力較大的優(yōu)點解決了這一問題 在模具結(jié)構(gòu) 中 用頂板做凸模的定位元件 由于配合定位的距離小 容易造成凸模的折斷 因而設計了凹模 導向凸模 增強了凸模的強度 關(guān)鍵詞 落料 墊片 級進模 模具設計 目 錄 I 目 錄 摘 要 I 目 錄 I 1 緒論 1 2 設計課題及設計任務 1 2 1 課題研究的目的和基本要求 1 2 1 1 目的 1 2 1 2 基本要求 1 2 2 設計任務書 1 3 工藝方案分析及確定 2 3 1 零件的工藝分析 2 3 1 1 工藝方案的確定 2 3 1 2 排樣的確定 2 3 1 3 排樣及排樣方式的確定 2 3 1 4 條料寬度 3 3 1 5 搭邊及搭邊值 3 3 1 6 材料的利用率 3 4 工藝設計與計算 4 4 1 沖壓力與沖壓中心的計算 4 4 1 1 沖裁力的計算 4 4 1 2 卸料力 推件力計算 4 4 1 3 壓力機公稱壓力的確定 5 4 2 壓力中心的計算 5 5 凸 凹模刃口尺寸確定 5 5 1 凹模尺寸 5 5 2 凸模尺寸 5 5 3 凸凹模刃口尺寸 6 6 其他零件 7 6 1 導料板 7 6 2 側(cè)刃 側(cè)刃擋塊 7 6 3 卸料版 7 6 4 凸模固定板 7 6 5 上下墊板 8 6 6 橡膠 8 汽車輪速傳感器墊片模具設計 II 6 7 上下模座 8 7 典型零件加工工藝方案 8 8 沖壓設備選用 8 致 謝 1 參考文獻 2 汽車輪速傳感器墊片模具設計 0 1 緒論 沖壓模具是模具中最為廣泛的模具之一 特別是隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展 沖壓工藝理 論與技術(shù)的發(fā)展 以及計算機技術(shù)的發(fā)展 使得沖壓模具設計與制造方法發(fā)生了根本的變革 隨著汽車在現(xiàn)代生活中扮演越來越重要的角色 對汽車的零部件需求也是越來越大 此墊片 用于汽車輪速傳感器與 ESP 汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng) 之間 作為緊固件 本文通過所學知識分析 墊片的結(jié)構(gòu)和成形工藝 計算了毛坯尺寸和沖壓力 為了提高墊片的生產(chǎn)效率 設計了級進 模的結(jié)構(gòu) 經(jīng)過工藝分析 結(jié)構(gòu)設計 論證了其可能性 保證了制品的質(zhì)量 2 設計課題及設計任務 2 1 課題研究的目的和基本要求 2 1 1 目的 用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實踐知識 進行一項冷沖模設計的實際訓練 從而培 養(yǎng)和提高學生獨立工作的能力 擴充 冷沖模設計 課程所學內(nèi)容 掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟 掌握冷沖壓模具設計的基本知識 如查閱設計資料手冊 熟悉標準規(guī)范 計算和繪圖 等 2 1 2 基本要求 達到課題研究的目的所提的要求 以生產(chǎn)者的身份來設計模具 為求所設計模具適合在現(xiàn)有設備條件下生產(chǎn) 即要結(jié)合 生產(chǎn)實際 又要滿足生產(chǎn)要求 更要提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益 2 2 設計任務書 本設計為墊片級進模具 工件如圖 1 所示 圖 1 零件圖 技術(shù)要求 1 零件名稱 汽車輪速傳感器墊片 2 生產(chǎn)批量 大批 3 材料 H62 M 4 厚度 t 1 6mm 汽車輪速傳感器墊片模具設計 1 3 工藝方案分析及確定 3 1 零件的工藝分析 工藝性其實也就是從成本 制造性 使用性方面考慮 比方?jīng)_裁件 在不必要的情況下 去掉銳角 倒成圓角 以降低凸凹模磨損崩刃的可能性 且對后續(xù)的涂裝有好處 涂料在銳 角處的附著性差 沖孔工序圓孔的工藝性最好 對于一些不宜用形狀定位的可前序增設工 藝孔 這些都是從制造工藝上考慮的 從成本上考慮就是落料件的搭邊和排樣 在滿足技術(shù) 要求的情況下盡量使用最小允許值 以提高材料利用率 1 材料 H62 M 軟黃銅 具有良好的沖壓性能 2 該零件形狀簡單 孔邊距遠大于凸 凹模允許的最小壁厚 故可以考慮采用復合沖 壓工序 3 零件尺寸按未注公差確定 而在沖壓工序中一般按 IT14 級確定 3 1 1 工藝方案的確定 零件包括落料和沖孔兩個基本工序 可采用級進沖裁 生產(chǎn)效率高 操作方便 通過設 計合理的模具結(jié)構(gòu)和排樣方案可以達到較好的零件質(zhì)量和避免模具強度不夠的問題 根據(jù)以上分析 該零件采用級進沖裁工藝方案 由于級進模工位數(shù)較多 因而用級進模沖制零件 必須解決條料或帶料的準確定位問題 才可能保證沖壓件的質(zhì)量 根據(jù)級進模定位零件的特征 級進模有以下兩種典型結(jié)構(gòu) 方案一 固定擋料銷和導正銷定位的級進模 工作時 用手按入始用擋料銷限定條料的初始位置 進行沖孔 始用擋料銷在彈簧作用 下復位后 條料再送進一個步距 以固定擋料銷粗定位 落料時以裝在落料凸模端面上的導 正進行精定位 保證零件上的孔與外圓的相對位置精度 模具的導板兼作卸料板和導料板 采用這種級進模 當沖壓件的形狀不適合在工件上直接定位時 可在條料上的廢料部分沖出 工藝孔 利用裝在凸模固定板上的導正銷進行導正 方案二 側(cè)刃定距的級進模 側(cè)刃是特殊功用的凸模 其作用是在壓力機每次沖壓行程中 沿條料邊緣切下一塊等于 步距的料邊 由于沿送料方向上 在側(cè)刃前后兩導料間距不同 前寬后窄形成一個凸肩 所 以條料上只有切去料邊的部分方能通過 通過的距離即等于步距 為了減少料尾損耗 尤其 工位較多的級進模 可采用兩個側(cè)刃前后對角排列 該模具就是這樣排列的 綜合考慮以上方案 由于零件尺寸較小 材料厚度較薄 為了便于操作和保證零件的精 度 宜采用方案二 即導料板導向 側(cè)刃定距的定位方式 為了減小料頭和料尾的材料消耗 和提高定距的可靠性 采用雙側(cè)刃前后對角布置 3 1 2 排樣的確定 在沖壓生產(chǎn)中 節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義 特別是在大批量生產(chǎn)中 較 好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一 3 1 3 排樣及排樣方式的確定 排樣是指沖裁件在條料 帶料或板料上的布置方法 本產(chǎn)品排樣方式采用有廢料排樣 汽車輪速傳感器墊片模具設計 2 模具沿工件的外輪廓進行沖裁 工件周邊都留有搭邊 3 1 4 條料寬度 因模具采用側(cè)刃定距 故采用下式計算 B 0 Lmax 1 5a nb1 0 式中 Lmax 條料寬度方向沖裁件最大尺寸 a 側(cè)搭邊值 見表 2 5 2 5 n 側(cè)刃數(shù) b1 側(cè)刃沖切的料邊寬度 見表 2 5 6 2 B 0 60 90 5 1 5 2 2 2 2 0 60 97 5 0 60 3 1 5 搭邊及搭邊值 排樣時工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊 搭邊的作用是補償條料的 定位誤差 保證沖出合格的工件 保持條料有一定的剛度 便于送料 考慮到材料的利用 以及采用手工送料 有側(cè)壓裝置的模具 搭邊值一般由經(jīng)驗確定 表 2 5 2 3 列出常用的沖裁的最小搭邊值 圖 2 排樣圖 查表得 工件間 a1 取 2 0 側(cè)面 a 取 2 2 綜合上述計算得出圖 2 3 1 6 材料的利用率 一個進距的材料利用率 的計算公式為 100 Bs A 式中 A 沖裁面積 B 條料寬度 s 進距 84 47 247 59 1868124 13 汽車輪速傳感器墊片模具設計 3 根據(jù)采購的鋼板規(guī)格為 900mm 1250mm 每張鋼板可以剪成 12 張 97 5mm 900mm 條料 每張條料可以沖下 37 個零件 一張板料上總的材料利用率 總 LB Asn 式中 N 一張板料上沖裁件總數(shù) As 一個沖裁件的實際面積 L 板料長度 B 板料寬度 總 83 34 907 5 613 4 工藝設計與計算 4 1 沖壓力與沖壓中心的計算 4 1 1 沖裁力的計算 計算沖裁力的目的是為了確定壓力機的額定壓力 因此要計算最大沖裁力 則沖裁力可 按下式計算 F KLt b Lt b 式中 K 系數(shù) 一般取 1 3 L 沖裁件周長 mm T 材料厚度 mm 材料抗剪強度 MP b 材料抗拉強度 MP F 落料 1 3Lt Lt b 220 6 1 6 300 105 9kN F 沖孔 1 3Lt Lt b 98 84 1 6 300 47 4kN 查表 7 4 1 得 H62 M 抗拉強度為 300MP 4 1 2 卸料力 推件力計算 由于影響卸料力 推件力的因素很多 無法準確計算 在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗公式計 算 卸料力 Fx KxF 推件力 Ft nKtF 式中 F 沖裁力 Kx Kt 卸料力 推件力系數(shù) 見表 2 6 1 2 n 卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù) 卸料力 Fx KxF 0 06 105 9 6 3kN 推件力 Ft nKtF 0 09 12 47 4 51 2kN 4 1 3 壓力機公稱壓力的確定 FZ F 落料 Fx Ft F 沖孔 105 9 47 4 6 3 51 2 210 8kN 汽車輪速傳感器墊片模具設計 4 4 2 壓力中心的計算 該零件是對稱的 所以壓力中心在該零件的幾何中心 如圖 3 所示 圖 3 產(chǎn)品圖 5 凸 凹模刃口尺寸確定 5 1 凹模尺寸 1 凹模厚度 H Kb 15mm 式中 K 系數(shù)查表 2 9 5 2 得 90 b 垂直于送料方向度量的凹?？鬃畲蟪叽?H Kb 90 0 3 27mm 2 凹模邊緣壁厚 C 1 5 2 H 40 5 54mm 實取 C 50mm 3 凹模邊長 L L b 2C 89 57 2 50 189 57mm 4 凹模寬度 B B l 2C 21 74 2 50 121 74mm 查國家標準手冊 UDC 621 961 02 GB 2873 1 81 查得 凹模板長度 A 200mm 寬度 B 160mm 汽車輪速傳感器墊片模具設計 5 5 2 凸模尺寸 落料凸模刃口部分為非圓形 為便于凸模和固定板的加工 可設計成階梯形結(jié)構(gòu) 并將 安裝部分設計成便于加工的長圓形 通過鉚接方式與凸模固定板固定 凸模的尺寸根據(jù)刃口 尺寸 卸料裝置和安裝固定要求確定 如圖 5 所示 圖 5 凸 凹模 5 3 凸凹模刃口尺寸 凸 凹模分開加工由于材料薄 模具間隙小 故凸 凹模采用配作加工為宜 配作法就 是先按設計尺寸制造出一個基準件 凸模或凹模 然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙配制 另一件 這種加工方法特點是模具的間隙有配制保證 刃口尺寸的計算方法如下表 4 表 4 刃口 尺寸 計算基本尺寸及分 類 沖裁間隙 磨損系數(shù) 計算公式 制造公差 計算結(jié)果 900 0 87 4 89 570 0 217 220 0 52 21 740 0 13 落料凹模 20 0 25 Aj A max X 0 0 25 4 1 870 0 0625 46 0 6 2 0 46 31 0 0 155 沖孔凸模 6 0 3 0 Zmin 0 22 Zmax 0 26 Zmax Zmin 0 26 0 22 0 04 工件公差 等級為 IT14級 故 x 0 5 Bj B min X 0 0 25 46 150 0 075 汽車輪速傳感器墊片模具設計 6 6 其他零件 6 1 導料板 在固定卸料式?jīng)_模和級進模沖裁中 條料的橫向定位使用導料板 導料板一般由兩塊組成 稱為分體式導料板 在簡單落料模上 有時將導料板與固定卸 料板制成一體 稱為整體式導料板 采用整體式導料板的模具 結(jié)構(gòu)簡單 但是 固定卸料 板的加工量較大 且不便于安裝調(diào)整 為了使條料順利通過 兩導料板間距離應該等于條料 最大寬度加上一個間隙值 導料板高度取決于擋料方式和板料厚度 導料板高度見表 9 2 3 查表得 h 為 8mm 導料板的平面形狀與凹模相同 l 160mm B 100mm 其厚度 h 8mm 6 2 側(cè)刃 側(cè)刃擋塊 按側(cè)刃的工作端面形狀分平面型和臺階型兩類 每類又有三個型號 A 型 B 型 C 型 臺階型的多用于厚度為 1mm 以下的板料的沖裁 沖裁前凸出部分先進入凹模導向 以免由 于側(cè)壓力導致側(cè)刃損壞 側(cè)刃斷面的關(guān)鍵尺寸的寬度 b 其它尺寸按 GB 7648 1 1994 規(guī)定 寬度 b 原則上等于 送料步距 但對于長方形側(cè)刃和導正銷兼用的模具 其寬度為 b s 0 05 0 1 式中 b 側(cè)刃寬度 mm S 送進步距 mm b 24 0 1 24 1mm 側(cè)刃擋塊選擇為長方體 尺寸為 8 6 35mm 6 3 卸料版 彈性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸 厚度取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 所以卸料板厚度取 H 0 6 27 16 2mm 取 17mm 綜上所述卸料板長度 A 200mm 寬度 B 160mm 厚度 H 17mm 當卸料板對凸模起導向作用時 卸料板與凸模間按 H7 h6 配合 但其間隙應該比凸 凹 模間隙小 此時凸模與固定板按 H7 h6 或 H8 h7 配合 此外 為了便于可靠卸料 在模具開 啟狀態(tài)時 卸料板工作平面應該高出凸模刃口端面 0 3 0 5mm 卸料板凸臺部分的高度為 h H 0 1 0 3 t 式中 h 卸料板凸臺高度 H 導料板高度 t 條料厚度 h 8 0 1 0 3 1 6 7 6mm 彈性卸料板的壓料面應凸出凸模端面 0 2 0 5mm 所以取臺階高度 H1 7 1mm 6 4 凸模固定板 標準凸模固定板有圓形 矩形和單固定板等多種型式 選用時 根據(jù)凸模固定和緊固件 汽車輪速傳感器墊片模具設計 7 合理布置的需要確定其輪廓尺寸 其厚度一般為凹模厚度的 60 80 凸模固定板的平面形狀與凹模相同 L 200mm B 160mm 其厚度一般為凹模厚度的 60 80 所以凸模固定板的尺寸為 200 160 18mm 6 5 上下墊板 在凸模固定板與上模座之間加一塊淬硬的墊板 可避免硬度較低的模座因局部受凸模較 大的沖擊力而出現(xiàn)凹陷 致使凸模松動 拼塊凹模與下模座之間也加墊板 墊板的平面形狀尺寸與固定板相同 L 200mm B 160mm 其厚度一般為 6 10mm 取 8mm 6 6 橡膠 根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能 形狀和數(shù)量 沖裁卸料用較硬橡膠 拉伸用較 軟橡膠 本模具采用較硬橡膠 材料選用聚氨酯 橡膠板高度為 H0 30 5 2 H 式中 H1 壓縮高度 H0 橡膠原高度 設 H1 為 5mm 則 H0 20mm 橡膠外形 為 200 160 20mm 6 7 上下模座 采用對角導柱模架 標準間 與上下墊板配合 7 典型零件加工工藝方案 以凹模板的加工為例 典型零件的加工工藝為 備料 熱處理 洗平面 鉗工 磨平面 熱處理 線切割 工藝過程如表 6 表 6 工藝過程 序號 工序名稱 工序的主要內(nèi)容 1 備料 根據(jù)圖紙下適合的毛胚料 2 熱處理 退火 3 銑平面 銑六平面 4 鉗工 劃線 打螺紋孔 銷釘孔和穿絲孔 5 磨平面 光上下平面至圖紙要求 6 熱處理 淬火 回火達到硬度要求 7 線切割 線割內(nèi)型 保證間隙達到要求 汽車輪速傳感器墊片模具設計 8 8 沖壓設備選用 根據(jù)總的沖裁力必須小于或等于壓力機的公稱壓力 故選壓力機型號 故選壓力機型號為開式壓力機其技術(shù)規(guī)格如下 標準壓力 110kN 滑塊行程 40mm 行程次數(shù) 200 次 min 最大封閉高度 160mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 35mm 致謝 9 致 謝 五年的大學生活就快走入尾聲 我的校園生活即將就要劃上句號 心中是無盡的難舍與 眷戀 從這里走出 對我的人生來說 將是踏上一個新的征程 要把所學的知識應用到實際 工作中去 回首五年 取得了很多成績 生活中有快樂也有艱辛 感謝老師們五年來對我孜孜不倦 的教誨和無微不至關(guān)懷 使我在關(guān)心和愛護下度過難忘的五年大學生活 學友情深 情同兄妹 五年的風風雨雨 我們一同走過 充滿著關(guān)愛 給我留下了值得 珍藏而又最美好的回憶 在我的十幾年求學歷程里 離不開家長的鼓勵和支持 是他們辛勤的勞作 無私的付出 為我創(chuàng)造良好的學習條件 我才能順利完成學業(yè) 感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育 最后 我要特別感謝我的論文輔導老師和參加我論文答辯老師 是他們在我畢業(yè)的最后 關(guān)頭給了我巨大的幫助與不斷的鼓勵 使我能夠順利完成畢業(yè)論文設計 我在此表示真誠的感謝 參考文獻 10 參考文獻 1 吳元徽 趙利群 模具材料與熱處理 M 大連 大連理工大學出版社 2007 1 2 馬朝興 沖壓工藝與模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2006 4 3 徐政坤 沖壓模具設計與制造 M 北京 化學工業(yè)出版社 2005 1 4 曾珊琪 丁毅 模具壽命與失效 M 北京 化學工業(yè)出版社 2002 5 5 吳兆祥 高楓 模具材料及表面處理 M 北京 高等教育出版社 2006 2 6 王德文 提高模具壽命應用技術(shù)實例 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 5