冲压模具课程设计

青 岛 滨 海 学 院 课 程 设 计 1 正文

一、制动盘的工艺分析与工艺方案 1.制动盘的零件图 (1)制动盘的二维图如图1所示

图1 制动盘的二维图 制 动 盘 级 进 拉 深 模 具 设 计 与 制 造

2 (2)制动盘的三维图如图2所示

图2 制动盘的三维图 2.制动盘的工艺分析 (1)制动盘的材料： 制动盘的材料是08钢，具有较好的拉深性。 (2)制动盘的结构： 制动盘为无缘的圆盘形件，该零件涉及落料、冲孔、拉深、反拉深的内容，未注圆角半径r=4mm>t=2mm,满足拉深工艺要求,零件上的孔边距大于最小孔边距，符合冲裁工艺要求，故可采用冲裁模进行加工。 (3)尺寸精度：零件图上所有未注尺寸为自由公差，取IT14级。 查《公差测量与互换性技术》表3-2可得各尺寸公差为： 零件外形:υ90 0 -0.87、8 0 -0.36、υ50 0 -0.62、υ134 0 -0.98、18 0 -0.43

零件内形：υ20+0.52 0

结论：适合冲裁、拉深。 3.制动盘的工艺方案 青 岛 滨 海 学 院 课 程 设 计 3 (1)该制动盘的加工包括冲孔、拉深、反拉深三个基本工序。 可以用以下几种工艺方案： ① 落料—拉深，反拉深—冲孔，采用单工序模生产。 ② 落料、冲孔—拉深，反拉深复合，采用复合模生产。 ③ 冲孔—落料—拉深，反拉深，采用级进模生产。 (2)方案分析： 方案①：每一个工步都需要单独一套模具加工，这样增加了模具的数量，生产效率低，难以保证大批量生产的需求。 方案②：由于此制动盘零件的拉深和反拉深程度大，采用复合模不易一步实现，可能出现拉破的现象。 方案③：首先采用级进模冲孔、落料、拉深，然后采用反拉深可以实现零件的加工，且有利于自动化生产。 (3)综上所述：选用方案③。 4.制动盘拉深工序零件图 (1)制动盘拉深工序的二维零件图如图3所示

图3 制动盘拉深工序二维图 (2)制动盘拉深工序的三维零件图如图4所示 制 动 盘 级 进 拉 深 模 具 设 计 与 制 造 4 图4 制动盘拉深工序三维图 二、制动盘的工艺设计与计算 1.制动盘的毛坯尺寸 查《冲压工艺与模具设计》表4-2，可计算制动盘展开的毛坯尺寸：

D=dHd42+)(4221121hdhdd =1813441342)890846(4902 =188(mm) 式中： d—为制动盘外形尺寸； H—为制动盘总高度； h1—为上凸圆高度； h2—为下凸圆高度； d1—为上凸圆尺寸； d2—为下凸圆尺寸。 2.确定修边余量 该件h=18mm,d=134mm。 青 岛 滨 海 学 院 课 程 设 计 5 所以相对高度Δh=h/d=18/134=0.134mm所以制动盘拉深时不需要修边余量。 3.排样图的设计 查《冲压工艺与模具设计》表2-10，确定搭边值： 两工件间的搭边：a=1.5mm 工件边缘搭边：a1=2mm. 步距为S=D+a=188+1.5=189.5mm 条样宽度B=(D+2a1)=(188+2×2)=192mm 排样图如图5所示

图5 制动盘排样图 一个步距内的材料利用率 η=A/BS×100％ =3.14×（942-102）/(192×189.5)×100％ =75.4％ 4.判断能否一次拉成 总拉深系数m=d/D=134/188=0.71 工件相对料厚t/D=2/188=0.011 查《冲模设计应用实例》的表4-33判断拉深时是否需要压边 因0.045（1-m）=0.045×(1-0.71)=0.01=1.0％故不需要加压边圈。 查《冲压工艺与模具设计》表4-11知首次极限拉深系数m1=0.53, 因为m>m1,故制动盘可一次拉深成型。 5．冲压力与压力中心计算 (1)冲压力的计算 制 动 盘 级 进 拉 深 模 具 设 计 与 制 造 6 查《冲压模具应用实例》附表1，查得08钢抗剪强度τ=300MPa,抗拉强度σ=350Mpa。 冲孔力：F冲 =L孔t =3.14×20×2×300=37.7KN 查《冲压工艺与模具设计》表1-7，卸料力系数K1=0.04,推件力系数K2=0.05,n取3。 卸料力F卸=K1 F冲=0.04×37.7=1.5KN 推件力F推=nK2F冲=3×0.05×37.7=5.6KN 落料力F落=L落tτ=3.14×188×2×300=354KN 查《冲压工艺与模具设计》表4-1，查得拉深力修正系数k=0.6 拉深力F拉=πdtσk=3.14×134×2×350×0.6=176.7KN 总压力F总= F冲+ F卸+ F推+ F落+ F拉=37.7+1.5+5.6+354+176.7=575.5KN 压力机的工称压力F≥1.3F总=1.3×575.5=748KN 故压力机的工称压力要大于748KN。 (2)压力中心的计算 因为此冲孔、拉深件为中心对称图形，所以圆心即是压力中心。 6.制动盘级进拉深模工作部分刃口尺寸计算 落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制，冲孔部分已冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制，既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凹凸模按间隙值配制。 (1)冲裁模的刃口尺寸计算 该制件精度为IT14级，查《冲压工艺与模具设计》表2-21得补偿刃口磨损系数X=0.5 所以凸模刃口尺寸d凸=(dmin+XΔ)0 -Δ/4 =(20+0.5×0.52) 0 -Δ/4=20.260 -0.13 查表1-4得冲裁间隙为0.240mm 凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配作，保证单边间隙为0.240 mm. (2)拉深模尺寸计算 ①拉深模的间隙 查表4-8得拉深模的单边间隙为z=1.1t=1.1×2=2.2mm 则拉深模的间隙为Z=2t=2×2.2=4.4mm ②拉深模的圆角半径 查《冲模设计应用实例》表4-13得： 凹模的圆角半径r凹=5t=5×2=10mm 凸模的圆角半径r凸 =2t=2×2=4mm ③凹凸模工作部分的尺寸和公差 由于拉深件注的是外形尺寸，所以拉深凹模尺寸为 青 岛 滨 海 学 院 课 程 设 计 7 D凹=(Dmax-0.75Δ)+ Δ/4=(134-0.75×1)+1/4= 133.25+0.25 0

拉深凸模的尺寸则按配作处理，保证单面拉深间隙为2.2mm,间隙取在凸模上。 7.制动盘级进拉深模工作零件结构及尺寸 (1)冲裁方式选择 第一工步是冲孔，冲裁模采用正装式，选用冲裁方式为弹压卸料顺出件,冲裁方式如图6所示

图6 弹压卸料顺出件 第二工步为落料、拉深，拉深模采用倒装式，凹模采用逆出件直壁凹模，如图7所示

图7 倒装直壁凹模 制 动 盘 级 进 拉 深 模 具 设 计 与 制 造

8 (2)冲裁凹模结构设计 ①凹模孔口形式 选择常用的直刃壁空口凹模如图8所示

图8 凹模孔口形式 ②凹模孔口高度h=3t=3×2=6mm ③凹模外形结构形式 一般圆形刃口凹模外形结构也为圆形。 ④凹模板的厚度的计算 查《冲压工艺与模具设计》表2-18，凹模刃口周边修正系数k2=1,凹模材料修正系数k1=1.3. H= k1 k231.0F=1.3 ×1×310007.371.0=20mm. ⑤凹模的固定方法 此凹模为带台肩的圆形凹模，直接装入凹模固定板中，采用过渡配合（H7/m6）。 ⑥凹模固定板的厚度 与凹模一直取20mm。 (3)冲裁凸模结构设计 ①凸模的刃口形式 圆形凸模，加工成台阶式结构，由于冲裁直径较小，为了改善凸模强度和刚度，在中部增加一个过渡段。 ②凸模的固定形式 该凸模以台肩与固定板固定，凸模与凸模固定板配合部分，采用过渡配合（H7/m6）. 青 岛 滨 海 学 院 课 程 设 计 9 ③凸模板厚度 Ht=(0.6～0.8)h=(0.6～0.8) ×20=12～16mm. 也可取20mm。 ④凸模长度的计算 L=h1+h2+h3=20+10+55=85mm. 其中： h1为凸模固定板厚度； h2为弹压卸料版厚度； h3为弹簧自由高度。 (4)弹簧的选用 ①根据模具结构初定4根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为F卸/h=1500/4=375N ②根据预压力大于375N和模具结构尺寸，查《冲模设计与应用实例》附录C1选47号弹簧。 47号弹簧规格为：外径D=32mm,钢丝直径d=4mm,自由高度H0=55mm。 (5)拉深凹模的外形尺寸 因为拉深凹模采用倒装式且拉深凹模的外缘需充当剪切刃的作用 所以其外形尺寸应与毛坯盘一致，取188mm。 (6)模柄的选用 采用压入式模柄，固定端与上模座孔采用H7/m6过渡配合，并加骑缝销防止转动，装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好。 (7)模架的选用 由于采用横送料和模具采用级进模，所以模架选用对角导柱模架。导柱分布在举行凹模的对角线方向，既可以横向送料，又可以纵向送料，为避免上、下模的方向装错，两导柱直径制成一大一小。 8.制动盘级进拉深模主要模具零件尺寸： 序号 名称 长×宽×高（mm） 材料 数量 1 上垫板 350×280×10 T8A 1 2 凸模固定板 350×280×20 45钢 1 3 下垫板 350×280×40 T8A 1 4 凹模固定板 350×280×20 45钢 1 5 弹压卸料板 280×115×10 45钢 1