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紫瑯職業(yè)技術(shù)學院
畢業(yè)設(shè)計
題 目：
汽車輪速傳感器墊片模具設(shè)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(shè)計與制造
班 級：
模具5091
指 導 教 師：
金亞云
日 期：
2012.05.29
II
摘 要
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(shè)計了級進模的結(jié)構(gòu),經(jīng)過工藝分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計，論證了其可能性，保證了制品的質(zhì)量。在模具設(shè)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(shè)計手冊軟件版快速設(shè)計沖壓模具。實踐證明,確實提高了設(shè)計的速度和效率。本模具設(shè)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(shè)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(shè)計
II
汽車輪速傳感器墊片模具設(shè)計
目 錄
摘 要 I
目 錄 I
1、緒論 1
2、設(shè)計課題及設(shè)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(shè)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(shè)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
6.7上下模座 8
7、典型零件加工工藝方案 8
8、沖壓設(shè)備選用 8
致 謝 1
參考文獻 2
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(shè)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(shè)計了級進模的結(jié)構(gòu),經(jīng)過工藝分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計，論證了其可能性，保證了制品的質(zhì)量。
2、設(shè)計課題及設(shè)計任務
2.1課題研究的目的和基本要求
2.1.1目的
①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(shè)計的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作的能力。
②擴充“冷沖模設(shè)計”課程所學內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟。
③掌握冷沖壓模具設(shè)計的基本知識。如查閱設(shè)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
①達到課題研究的目的所提的要求。
②以生產(chǎn)者的身份來設(shè)計模具，為求所設(shè)計模具適合在現(xiàn)有設(shè)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(shè)計任務書
本設(shè)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
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(shè)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(shè)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，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-Δ0=（Lmax+1.5a+nb1）-Δ0
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η的計算公式為：
η=×100％
式中： A --- 沖裁面積
B --- 條料寬度
s --- 進距
η=≈84.47%
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：
η總=
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
η總=≈83.34%
4、工藝設(shè)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=KLtτb≈Ltσb
式中：K --- 系數(shù)(一般取1.3)
L --- 沖裁件周長，mm
T --- 材料厚度，mm
τ --- 材料抗剪強度，MP
σb--- 材料抗拉強度，MP
F落料=1.3Ltτ≈Ltσb =220.6×1.6×300=105.9kN
F沖孔=1.3Ltτ≈Ltσb =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
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模孔最大尺寸。
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。
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(shè)計成階梯形結(jié)構(gòu)，并將安裝部分設(shè)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(shè)計尺寸制造出一個基準件（凸?；虬寄＃?，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
落料凹模
900 -0.87
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
Aj=（Amax-XΔ）0+0.25Δ
89.570+0.217
220 -0.52
21.740+0.13
20 -0.25
1.870+0.0625
沖孔凸模
46+0.62 0
Bj=（Bmin+XΔ）0-0.25Δ
46.310-0.155
6+0.3 0
6.150-0.075
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=
式中：ΔH1 --- 壓縮高度
H0 --- 橡膠原高度
設(shè)ΔH1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
8、沖壓設(shè)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
8
致謝
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(shè)計。
我在此表示真誠的感謝!
9
參考文獻
參考文獻
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3.徐政坤. 沖壓模具設(shè)計與制造[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.1
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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
10