汽車制動器調節(jié)齒板精沖模具設計(有全套圖紙)（可編輯）

1、汽車制動器調節(jié)齒板精沖模具設計(有全套圖紙) 全套圖紙或資料,聯(lián)系q Q 174320523 目錄第1章 緒論21.1 精沖概述21.2 精沖的原理及特點21.2.1 精密沖裁的原理21.2.2 精密沖裁的特點21.3 精沖技術的國內外研究狀況和發(fā)展21.3.1精沖技術在國際上的應用21.3.2精沖技術在國內的發(fā)展21.4 課題研究的目的意義及論文主要研究內容2第2章 精密沖裁工藝與精密沖裁模的設計22.1 精密沖裁工藝22.1.1 精沖的分類22.1.2 精沖材料22.1.3 精沖零件的工藝性22.1.4 精沖零件的質量22.1.5 精沖工藝的應用范圍22.2 精密沖裁模的結構和設計22.2

2、.1 精沖模具結構22.2.2 精沖模具設計的基本原則22.2.3 精沖設備22.3本章小結2第3章 汽車制動器調節(jié)齒板精沖模設計23.1沖壓工藝設計23.1.1沖壓件工藝分析23.1.2 排樣設計23.1.3 沖壓工藝力計算23.1.4 工作零件刃口尺寸計算23.1.5 壓力中心計算23.2 模具結構設計23.2.1 凸模設計23.2.2 凹模的設計23.2.3 卸料板的設計23.2.4 推件裝置23.2.5 擋料銷23.2.6 橡膠23.2.6支撐零件設計23.2.7壓力機的選用23.3 模具制造裝配要點23.4 本章小結2第4章 結論2參考文獻2致謝錯誤!未定義書簽。 摘 要 精沖是沖壓

3、中一種比較先進的金屬加工方法,它在汽車、航天等領域正在發(fā)揮越來越重要的作用。隨著工業(yè)技術的發(fā)展,精沖的作用會在更多領域得到廣泛應用。 本說明書通過對汽車制動器調節(jié)齒板工藝的正確分析,在查閱了大量相關資料后,設計了一套精密沖壓模具。本文從工藝分析開始對整個設計過程進行了詳盡的介紹,敘述了模具成型零件的設計與加工工藝過程,主要零件的工藝參數(shù)的選擇與計算,壓力中心的計算,精沖壓力機的選擇等。本設計中對模具的結構進行了一定的改良和創(chuàng)新,使之更易操作和維修,在不影響工件質量的前提下,降低了生產成本。有利于精沖模具的普及和發(fā)展。 關鍵詞:汽車制動器調節(jié)齒板;精沖;模具設計 Abstract The fin

4、e flushing which is widely applied in the automotive and aerial industries is a new machining method .Whose principle was presented in this paper .The brake adjustment toothed rack mold of an automobile was designed with some refinement and originality that offered an ease of use and maintenance and

5、 a decrease in cost with the same precisionThis paper also elaborated the entire design process including structure design and process design This instruction booklet through to the automobile brake adjustment toothed rack craft correct analysis, after has consulted the massive correlation data, has

6、 designed set of precise ramming molds. This article started from the craft analysis to the entire design process to carry on the exhaustive introduction, narrated the mold to take shape the components design and the processing technological process, the important components craft parameter choice a

7、nd the computation, The selection of the process parameter and the press as well as some relative calculations -such as the pressure center, was also performed. In this design has carried on the certain improvement and the innovation to the mold structure, causes it to be easier to operate and the s

8、ervice, in does not affect the work piece quality under the premise, reduced the production cost. Is advantageous to fine flushes the mold the popularization and the development.Key Words: The automobile brake adjustment toothed rack;The essence flushes;Mold design第1章 緒論1.1 精沖概述 精密成形技術具有高效、精密、節(jié)能、少費料

9、等特點,國外稱之為凈形加工或近似凈形加工(net shape or near net shape)。作為精密成形技術之一的精沖技術是通過精沖模具,在專用壓力機或經過改裝的通用壓力機上,使板料在三向壓力狀態(tài)下沿所需輪廓進行純剪切分離,能得到斷面光潔、垂直、平整度好、精度高的板狀精密輪廓零件。精沖零件的尺寸可達IT6IT9,孔距公差為0.1010.105毫米,剪切面粗糙度為Ra0.4Ra1.6,光亮帶可達板厚的100%1。精密沖裁工藝代替切削加工來制造盤狀精密輪廓零件(如齒輪、凸輪、鏈輪及齒板等),加工效率可以提高十幾倍以上,大大降低了生產成本,是目前制造技術發(fā)展的方向之一。1.2 精沖的原理及特

10、點1.2.1 精密沖裁的原理板狀零件輪廓的精密沖裁是在專用(三動)壓力機或普通壓力機上,借助于特殊結構的精沖模,并伴之適宜的精沖材料和潤滑劑而進行的。在沖裁過程中(圖1.1),凸模2接觸材料7之前,通過壓邊力Pr使V型齒圈9將材料壓緊在凹模上,在V型齒的內面產生橫向側壓力,以阻止材料的剪切區(qū)內撕裂和金屬的橫向流動2模壓入材料的同時,利用頂件板5的反壓力Pg,將材料壓緊,并在壓緊狀態(tài)中,Ps進行沖裁,剪切區(qū)內的金屬處于三向壓應力狀態(tài),使金屬材料產生流動而被純塑剪分離,而非普通沖裁的斷面纖 維被拉斷、撕裂分離。由于凸凹模的小間隙、凹模刃口有小圓角和反壓力的特點,使齒廓在受到剪切的同時受到橫向擠壓作

11、用,因而可得到平整度較好,精度較高和斷面質量較好的工件。1.2.2 精密沖裁的特點 1)斷面是在三向壓應力下純剪切分離,要求沖壓設備或模具能同時提供三個方向的主沖壓、壓料和頂件力,并且有一定大小關系和作用時機。 2)模具的間隙非常小?料厚的0.51%;制造精度要求高,并要采用高精度的導向裝置?滾珠導向。 3)凸模或凹模刃口有小圓角,以便更多的材料被擠入變形區(qū),增加壓應力成分。 4)沖裁過程的壓力非常大,精度要求高,對設備精度模具結構、材料乃至潤滑都提出了高的要求3。1.3 精沖技術的國內外研究狀況和發(fā)展1.3.1精沖技術在國際上的應用 精沖技術發(fā)明于1923年,20世紀50年代進入實用階段。6

12、0年代以前精沖主要用于儀器儀表、辦公機械等行業(yè)。70年代以后,精沖進入汽車、摩托車行業(yè)。70年代后期開始進入精沖件大型化階段。80年代精沖復合工藝迅速發(fā)展,出現(xiàn)了精沖和半沖孔、壓沉孔、壓扁、擠壓、體積成形、壓印、彎曲及翻邊等復合工藝。90年代精沖復合工藝進一步發(fā)展,已經可以加工復雜的三維精沖件4。 撥叉精沖件的研制成功象征著精沖技術的發(fā)展進入了一個新的階段。 目前,精沖技術最發(fā)達的國家是瑞士、德國和日本。瑞士的Finetool公司、Sch mid公司、德國的SMG公司和日本的川崎油工株式會社等均是精沖壓力機的主要生產廠家。其中Finetool公司是較大的跨國公司,在許多國家擁有精沖件生產開發(fā)基

13、地;而日本的山本制作所是專業(yè)生產精沖件的公司,擁有近20臺精沖壓力機,在日本的精沖件市場上占據(jù)相當大的份額。精沖技術在國外的應用已經相當成熟。 現(xiàn)在世界上幾乎沒有一輛汽車不使用精沖零件。從60年代起,北京機電研究所率先開展精沖技術研究,對精沖中厚板齒形件技術、精沖擠壓復合成形技術及復雜形狀三維精沖件的制造技術進行深入研究,開發(fā)出近百套單工位及多工位精沖模具,加工出汽車變速箱換擋全套撥叉的復雜三維精沖零件,厚度達到8.5,材質涉及碳鋼、合金鋼、銅合金和鋁合金等有色金屬5。 現(xiàn)在各大汽車生產廠家都己建立了自己的精沖生產基地,國內也擁有廣州精沖件制造公司、北京機電研究所、二汽沖模廠、上海星火模具廠及

14、武漢長江有線電廠等專業(yè)性精沖件生產廠家或精沖生產點。由于國內的精沖起步較晚,在汽車、摩托車上的應用還不很廣泛,主要原因是精沖技術含量相當高,人們對精沖工藝和模具設計技術的掌握不夠,加之精沖模具的制造精度不高,缺乏專用壓力機,以及所用材料不合適等諸多因素阻礙了精沖技術的推廣和應用。1.3.2精沖技術在國內的發(fā)展 目前,我國精沖技術的應用尚處于起步階段,汽車、摩托車零部件精沖化開發(fā)與發(fā)達國家相比還有很大差距。1976年中國與Feintool公司開始精沖技術交流,Feinto公司第一次向我國提供了精沖技術培訓資料,我國第一次引進了精沖機,已從最初的手表、照相機工業(yè)逐步擴大到機械工業(yè),1980年我國開

15、始把精沖技術引入汽車工業(yè)。預計未來兩年內,我國小轎車的產量將超過100萬輛,每輛車上使用的精沖件約80個,因此汽車行業(yè)每年需用的精沖件接近1億個7。而當前摩托車的年產量達1200萬輛,每輛摩托車上可以用精沖生產的零件也有20余個,所以總的需求量將達到2.4億個。 隨著我國汽車、摩托車工業(yè)的迅速發(fā)展,新車型更新?lián)Q代的速度不斷加快,傳統(tǒng)的加工方法已經不能適應發(fā)展的要求。汽車、摩托車精沖件主要向更厚、尺寸更大、強度更高、功能更復雜的方向發(fā)展。因此,大力發(fā)展精沖技術,將是開發(fā)汽車、摩托車零部件精沖化生產首先要面對的問題8。 精沖模具作為汽車、摩托車精沖件生產的工藝裝備將直接制約著汽車產品的質量和新車型

16、的開發(fā)。據(jù)中國模具行業(yè)協(xié)會的不完全調查統(tǒng)計,近年來我國引進的汽車模具每年約2億美元,這不僅耗費了大量的外匯,而且嚴重阻礙了汽車產品的更新?lián)Q代9。在模具的設討制造中,是否采用了CAD/CAM/CAE技術,已是汽車、摩托車精沖件模具制造的現(xiàn)代方法區(qū)分于傳統(tǒng)加工方法的重要標志,也是發(fā)展我國汽車工業(yè)的必然趨勢。 發(fā)展汽車、摩托車零部件的精沖化生產,還必須著手制定“汽車、摩托車精沖件系列型譜”。這項工作的意義在于搞清現(xiàn)有汽車、摩托車所需精沖件的種類、規(guī)格和數(shù)量,以便開展有針對性的汽車精沖件模具系列化設計。 精沖技術在我國的推廣應用不理想,我認為有以下原因: 1)精沖機的價格昂貴(是普通壓力機的510倍)

17、,多數(shù)企業(yè)無力投資。 2)精沖機的專業(yè)性強,對多品種小批量的適應性差(批量小時單件成本較高)。只有在生產批量達到一定規(guī)模后才是經濟的,根據(jù)我國各行業(yè)的狀況:市場瓜分為許多單元,各廠家各自為陣,很難形成較大批量的生產,這與精沖技術生產不宜分散、應適當集中相違背10。 3)精沖技術是一個較新、較復雜的技術,它不僅要有先進的精沖機,還要有許多先進的配套設備(包括精密的檢測設備和精密的模具加工設備等),另外,還要有一批高素質的工程師和技術工人,才能掌握和發(fā)揮它的作用,才能在生產實際中充分體現(xiàn)出它的先進性和經濟性11。因此精沖技術是一項高技術的系統(tǒng)工程,應該集中一定的人力、物力和財力去較快地掌握和應用它

18、。 4)由于精沖技術在我國仍屬起步階段,精沖設備、精沖模具、精沖材料和精沖潤滑油等在國內還不配套,為了加快國內沖壓行業(yè)發(fā)展的步伐和加入世貿組織后經濟全球化的挑戰(zhàn),在起步階段從國外引進部分設備、模具和原材料是不可避免和必要的;但是,從發(fā)展的角度來看,無論是精沖機精沖模具,還是精沖材料都應該立足于國內,加強技術隊伍和人才的培養(yǎng)與開發(fā),這些都是精沖技術國產化過程不可逾越的步驟。研制實用的精沖復動模具,以便在普通壓力機上進行零件的精沖,降低其產品成本是當前的重點。課題研究的目的意義及論文主要研究內容 在當代社會,精沖技術作為一種優(yōu)質、高效、低耗的精加工手段,具有廣闊的發(fā)展前景。以精沖這種先進工藝大量取

19、代傳統(tǒng)機加工工藝來生產零件,是制造業(yè)發(fā)展的一個主要方向。由于未來市場對更厚、尺寸更大、強度更高、功能更復雜精沖零件的不斷需求,精沖技術將在工藝、模具、精沖材料、潤滑及設備等方面全面提升。一個嶄新的、系統(tǒng)化的、全球性的精沖工業(yè)網將會出現(xiàn)。精沖技術作為制造業(yè)技術中的一個重要組成部分,將因其獨特的、無法替代的少、無切削性精加工優(yōu)點,在未來的社會中充分發(fā)揮出應有的作用12。 本文以沖壓理論為基礎,以汽車制動器調節(jié)齒板為研究對象,采用先進的精沖理論,全面分析汽車制動器調節(jié)齒板的沖壓工藝性能,同時進行工藝設計與模具結構設計方面的探討,從而對汽車制動器調節(jié)齒板的模具結構設計與改進具有極其重要的實用價值和指導

20、意義。 本文的主要內容歸納如下: 1)簡要闡述精密沖裁工藝與精密沖裁模的設計,論述了常見沖壓模具的設計方法。 2)介紹了汽車制動器調節(jié)齒板精沖模具的沖壓工藝,常用結構及其主要零件的設計方法和步驟。 3)對設計過程中的收獲和不足進行總結并對后續(xù)研究工作做出展望。 第2章 精密沖裁工藝與精密沖裁模的設計2.1精密沖裁工藝 精沖是在普通沖壓技術的基礎上發(fā)展起來的一種精密板料加工工藝,在壓力機的一次或連續(xù)的幾次沖壓行程中,由原材料直接獲得比普通沖壓零件精度高、光潔度好、平面度高、垂直度好的高質量沖壓零件。精沖可以取代普通沖壓及事后進行各種切削加工的繁雜工藝,并以較低的成本改善產品質量。 精沖工藝不僅能

21、沖裁小于料厚的孔、細長的窄槽、外輪廓上的窄懸臂、較小的壁間距等普通沖裁達不到的、工藝難度較大的零件,而且還可與其他沖壓工序復合,進行如沉孔、壓印、壓凸、壓扁、彎曲、半沖孔、內孔翻邊等精密沖壓,從而突破了普通沖裁基本上是板料平面成形的范圍13。 由于精沖能獲得尺寸精度高、光潔度好、平整的沖壓件,故精沖技術發(fā)展較快,不僅在鐘表、儀器儀表、打字機、計算機、照相機等精密機械工業(yè)中獲得了廣泛應用,而且在其他工業(yè)部門中的應用范圍也正在日益擴大。2.1.1精沖的分類 按照工藝方式,精沖大致可以分為普通精沖、齒圈壓板精沖、對向凹模精沖、往復沖裁和小間隙圓角刃口沖裁等。其中應用最多的是齒圈壓板精沖。 1)齒圈壓

22、板精沖 齒圈壓板精沖工藝,是一種很有發(fā)展前途的精密沖裁方法,在工業(yè)生產中的應用廣泛。人們通常所說的精沖加工就是這種齒圈壓板精沖。 (1)工藝過程 齒圈壓板精沖模,是精密沖裁的重要工藝裝備。它的工作部分主要由凸模、凹模、齒圈壓板以及推板(又稱反向凸模或推桿)所組成,其精沖工藝過程如下(如圖2.1所示)。 模具開啟,將條料9送進工作位置。 模具閉合,齒圈壓板10將條料壓到凹模6上,其V形突齒嵌入材料,同時推板1與落料凸模7將材料夾緊。材料在受壓的狀態(tài)下進行精沖。精沖完畢。模具開啟,卸料,頂桿8頂出沖孔廢料,推板推出零件。用壓縮空氣排走零件和廢料,同時送進條料,準備下一個零件的精沖。 從上述工藝過程

23、可知,齒圈壓板精沖需要壓料、剪切、反壓三個作用力,并要求這三個作用力按順序施加,分別作用。同時,還要有推件力和卸料力,但這兩個力的施加需滯后于剪切力,即在精沖完成之后開始施加14。 (2)工藝特點與普通沖裁相比,齒圈壓板精沖主要有以下工藝特點(如圖2.2所示)。 普通沖裁只有凸模一個作用力,而齒圈壓板精沖則有齒圈壓板壓力、頂桿頂力和凸模作用力三個力。 在精沖過程中,齒圈壓板和推板對材料上下施壓夾緊,使材料剪切變形區(qū)處于三向受壓的應力狀態(tài)。 普通沖裁的凸、凹模間隙較大,而精沖的凸、凹模間隙極小。 精沖時采用微間隙(雙向間隙值約為材料厚度1%),主要是為了避免普通沖裁時板料產生的彎曲?拉伸?撕裂現(xiàn)

24、象15。 普通沖裁的凸、凹模刃口是鋒利的,而精沖的凹模(或凸模)刃口帶有較小的圓角。 精沖凹模(或凸模)刃口帶有較小的圓角,主要是防止變形材料在刃口處產生應力集中與微裂紋,并且還有增大壓應力及對剪切面進行擠光的作用。但圓角不宜過大,過大時必然增大零件的塌角和毛刺。 綜上所述,齒圈壓板精沖的特點是:對材料施加相當大的壓緊力,采用盡量小的精沖間隙和適宜的刃口圓角使剪切區(qū)的材料處于三向受壓狀態(tài)。三向壓應力狀態(tài),提高了金屬材料的塑性,并為精沖時使材料實現(xiàn)塑性剪切分離提供了有利的變形條件。三向壓應力狀態(tài)能提高金屬材料塑性的原因如下16。 拉伸應力會促使晶間變形,加速晶界的破壞,而壓縮應力能阻止或減少晶間

25、變形。三向壓應力作用越大,晶間變形越困難。 三向壓應力能使金屬內某些夾雜物與缺陷的危害程度大為減少。金屬內夾雜物的存在,以及晶粒內部空洞,往往會形成應力集中。在拉應力作用下,這種應力集中十分危險,而三向壓應力作用,能全部或部分地消除其危害性。 三向壓應力能抵消或減小由于不均勻變形所引起的附加拉應力。 2)其他精沖方法簡介 (1)對向凹模精沖 其模具結構的最大特點是有兩個凹模:一個帶凸起的凹模,簡稱凸起凹模;一個平面凹模,簡稱凹模。模具結構與齒圈壓板精沖模類似,只是將后者的V形環(huán)壓邊圈改為凸起凹模。對向凹模精沖過程如圖2.3所示。 將精沖材料放置在凹模表面上。 凹模上升,材料隨之上升,凸起凹模和

26、凹模開始逐漸切入材料。在此過程中,廢料開始向四周轉移,部分材料進入凹模型腔。 凹模停止切入材料而將材料夾緊在兩個凹模之間,連皮減薄至料厚的 20%30%,廢料完成向四周的轉移,大量材料進入凹模型腔,少量材料進入凸起凹模型腔。 在兩個凹模夾持下,凸模下降,將零件推入凹模完成材料分離。然后,凹模下降,頂件器頂出零件。 (2)往復沖裁法(或稱上下沖裁法) 其沖裁過程如圖2.4所示,它是在一個沖裁過程中用兩個凸模從上、下兩次沖裁工件。首先,材料在上凸模1的作用下產生變形(如圖2.4中a)所示),當凸模1切入材料15% 30%時停止(如圖2.4中 b)所示)。然后用下凸模4反向對材料進行向上的沖裁,直至

27、材料分離(如圖c)、d)所示)19。 該方法的變形機理類似于普通沖裁,仍然產生剪裂紋,存在斷裂帶。但由于對材料從正反兩面進行兩次沖裁,使工件剪切面具有雙面塌角、無毛刺,而且有上下兩個光亮帶,從而使沖裁件的斷面質量有較大的提高。 (3)小間隙圓角刃口沖裁 其主要是采用了小圓角刃口和很小的沖裁間隙,實質是沖裁擠光的復合工藝過程。落料時,凹模刃口帶小圓角、倒角或橢圓角,凸模刃口鋒利;沖孔時,凸模刃口帶小圓角或倒角,而凹模刃口鋒利。凸、凹模間的間隙小于0.010.02,且與材 料厚度無關。由于凹模(或凸模)刃口為圓角及采用極小間隙,提高了沖裁區(qū)的靜水壓,減少了拉應力,加之圓角刃口還可以減少應力集中,起

28、到抑制裂紋產生的作用,從而獲得光潔的剪切面20。 2.1.2精沖材料 被沖零件的材料狀況是實現(xiàn)精沖件剪切面光潔的基本條件。一般對精沖材料的要求是:塑性好、組織結構均勻。對于碳鋼和合金鋼,碳化物的形態(tài)和分布應以球化完全、彌散性好的組織為最佳。目前,用于精沖的板材主要是容易冷擠壓成形的材料:鋼材主要是低碳鋼、低合金鋼和不銹鋼,沖裁厚度以12以下為宜;有色合金主要是鋁合金和銅合金,沖裁厚度以18以下為宜。也有一些中碳鋼和高碳鋼可在球化處理后用于精沖生產。將來,隨著模具材料及處理方法的發(fā)展以及被沖板材球化處理工藝的進一步完善與普及,一些較硬的高碳鋼和高合金鋼以及其他低韌性的材料請如鎳基或鉆基合金材料等

29、也會用于生產精沖零件21。2.1.3精沖零件的工藝性 精沖零件的工藝性好壞,直接影響模具的使用壽命、精沖件質量以及生產效率。因此必須對零件的結構形狀、尺寸、精度及所用材料等提出具體要求。 1)精沖件的結構形狀與尺寸 (1)圓角半徑 精沖件應盡量避免尖角,所以必須以圓角過渡。否則,在工件相應的剪切面上會發(fā)生撕裂,而且容易使模具相應部位應力集中及嚴重磨損。最小圓角半徑的大小取決于零件角度、材料種類、材料厚度及其力學性能。其計算方法為按材料抗拉強度時,得出的凸出圓角和尖角處最小半徑的近似值。對于強度較高或較低的材料,圓角半徑應按照強度的變化量成比例的增大或減小。 除特殊情況外,為了提高模具刃磨壽命、

30、減小塌角和改善沖裁面質量,精沖零件尖角部位的圓角半徑盡可能取較大的數(shù)值。 (2)孔徑和槽寬 精沖的最小孔徑,主要是考慮沖孔凸模所能承受的最大壓應力,其值與材料性質及材料厚度等因素有關。沖窄長槽時,凸模將受到側壓力,所能承受的壓力比與其同樣大斷面的圓形凸模小,所以需要按槽長與槽寬的比值來考慮。 (3)最小壁厚 壁厚是指精沖零件上的相鄰孔之間、槽之間、孔和槽之間或孔(槽)與內外形輪廓之間的距離,即間距或孔邊距。在普通沖裁時,壁厚要大于或等于料厚;在精沖時,壁厚則可以小于料厚。 (4)齒形 在精沖齒輪、齒條之類的齒形零件時,凸模齒形部分承受著壓應力和彎曲應力。為了避免凸模在其齒形根部斷裂,必須限制齒

31、形零件的最小模數(shù)和齒寬。影響模數(shù)和齒寬的主要因素有齒形、料厚、材料的抗拉強度和模具制造質量等。 (5)懸臂和凸耳 懸臂(又稱窄帶)是指精沖件外輪廓上細而長的凸起部分。凸耳(又稱凸臺)是指精沖件外輪廓上短而寬的凸起部分。 2)精沖件的尺寸精度 精沖零件的尺寸精度,主要與模具結構、模具精度、材料厚度及其力學性能、設備精度及壓力調整等因素有關。生產實踐證明,精沖的內形比外形精度高;精沖低強度材料比高強度材料更容易獲得嚴格的公差。2.1.4精沖零件的質量 精沖零件的質量,主要指剪切而上光亮帶質量、垂直度、毛刺、塌角、平直度及尺寸精度等。 (1)光亮帶質量 普通沖裁件的剪切斷面,一般由圓角帶、光亮帶、撕

32、裂帶和毛刺組成。其中有實用價值的光亮帶,僅占材料厚度的1/3左右。光亮帶的大小,隨沖裁間隙大小和材料力學性能的不同而變化。精沖件的剪切斷面,在正常情況下,其光亮帶可占料厚的90%以上,甚至達到100%既無裂紋,又無撕裂,整個剪切而基本上都可作為零件的工作面。精沖件光亮帶上的表面粗糙度,主要取決少凸、凹模的刃口狀況和材料的組織性能。一般表面粗糙度可達Ra0.41.5m。 (2)垂直度 精沖件的剪切面垂直度較高,其斜角一般都比較小(約),它與材料的力學性能、厚度、零件的幾何形狀、模具剛度及刃口狀況、精沖壓力大小等因素有關。垂直度可用角度偏差值來表示,也可用垂直度偏差(或稱傾斜度偏差)值表示。 (3

33、)毛刺 精沖零件一般都帶有較小的毛刺。當凸、凹模嚴重磨損后,也會產生較大的毛刺由于落料凸模比沖孔凹模磨損快,所以,精沖件的外廓毛刺比內廓毛刺大。根據(jù)生產實際情況,應考慮及時修磨刃口。 精沖件上毛刺的大小,除與凸、凹模的刃口狀況有關外,還與間隙大小、凸模進入凹模的深度、材料厚度及其力學性能等因素有關。 在實際生產中,對于精沖件上根部較薄的毛刺(易去毛刺),普遍采用滾筒清理和振動清理的方法。對于根部較厚的毛刺(不易去毛刺),需要采用砂帶磨光機磨去毛刺。 (4)塌角 塌角是指精沖件內、外輪廓平面與剪切斷面交界處的不規(guī)則塑性變形面,它是在凸模或凹模刃口剛開始壓入材料時產生的。塌角與料厚、材質、零件形狀

34、、反壓力及齒圈高度等有關。 (5)平直度 由于精沖件在內外壓緊狀態(tài)下與板料分離,故平直度比普通的沖裁件要高,一般無需校平工序即可使用。精沖件的平直度,主要取決于精沖件的幾何形狀及尺寸、壓力大小、材料厚度及力學性能等。一般來說,厚料比薄料平直;低強度材料比高強度材料平直;推板反壓力大比反壓力小時平直。2.1.5精沖工藝的應用范圍 從滿足零件的使用要求看,若是以精沖件的剪切面作為配合、運動、安裝,裝飾以及基準面的平板狀零件,要求其剪切面的表面粗糙度Ra小于3.2m,尺寸精度在IT9級以上及形位精度較高的都可采用精沖工藝加工,直接獲得合格的零件。 從精沖件能達到的極限尺寸看,精沖比普通沖裁前進了一大

35、步。在普通沖裁中不可能生產的零件,在精沖中有可能實現(xiàn)。例如,可精沖僅為材料厚度50%(甚至更小)的孔、僅為材料厚度60%的窄槽或懸臂、極小的圓角(落料時外緣圓角半徑為材料厚度的10%,沖孔時內緣圓角半徑僅為材料厚度5% )等。精沖件的最大材料厚度可達25最大外廓尺寸為800。 從精沖材料的范圍看,其實用性也在日益擴大。不僅精沖塑性較好的有色金屬、低碳鋼及合金鋼,而且對于強度高達750MPa, 850MPa的高碳鋼、合金工具鋼、軸承鋼以及不銹鋼、耐熱鋼等塑性較差的鋼材,經軟化處理后也開始采用精沖工藝。 從精沖所能完成的沖壓工序看,它不再局限于落料、沖孔等分離工序,而且能通過復合或連續(xù)的精沖方法,

36、完成壓倒角、壓印、壓沉孔、半沖孔、彎曲及淺拉延等成形工序,進一步擴大了精沖工藝的應用范圍。 從精沖所用的設備看,不再局限于專用精沖壓力機,尤其是對于沒有精沖壓力機的中小型工廠,可采用帶液壓模架與滾珠模架的精沖模進行生產。實踐證明,在一定范圍內推廣精沖工藝,既經濟又實用。2.2 精密沖裁模的結構和設計2.2.1精沖模具結構 精沖模具結構與普通沖模結構基本相似,但由于精沖原理與普通沖裁原理不同,所以精沖模具結構主要有以下特點。 精沖模具使用齒圈壓板和推板,在精沖過程中對金屬板料施加較大的作用力,使金屬板料剪切變形區(qū)產生三向壓應力。而普通沖裁模的卸料板和頂件板,只起到卸料和頂件的作用。因此,精沖模具

37、所承受的載荷要比普通沖裁模大得多。 精沖模具的凸、凹模間隙比普通沖模小得多,所以對凸,凹模同軸度要求更為嚴格。 精沖模的凹模(或凸模)刃口帶有小圓角,而普通沖模的凸、凹模刃口鋒利。 精沖模的齒圈壓板上帶有凸出齒形,普通沖模的卸料板為平面。 精沖模沖孔的廢料,都采用頂桿頂出。普通沖模的沖孔廢料,大都由凹?？茁┫?。2.2.2精沖模具設計的基本原則 1)對精沖模具的設計要求 精沖模具是實現(xiàn)精沖工藝的重要手段,它直接影響精沖件的質量。在精沖模具的設計中,除了滿足普通沖模設計的要求外,還必須特別注意以下要求。 模具結構必須滿足精沖工藝要求,只能在工作狀況下,使板料處在三向壓應力狀態(tài)。 模具結構穩(wěn)定(剛度

38、好),功能可靠,有良好的導向精度。 要考慮模具零部件的工藝性和加工性能。 合理選用模具各零件的材料及其熱處理方法,特別要選用耐磨性高、淬透性好和微變形的材料來制造凸模和凹模。 必須滿足精沖件的質量特征與要求。 認真考慮精沖模的潤滑與排氣系統(tǒng)。 便少及時清除沖裁完畢的零件與廢料。 結構簡單,使用維修方便。 整套精沖模具有良好的經濟性。 2)精沖模具的設計內容 精沖模具的結構設計主要包括以下內容。 分析精沖件的工藝性與精沖材料性能。 確定精沖工藝順序與排樣圖。 計算精沖模設計所需的基木數(shù)據(jù)(如排樣、沖裁力、壓料作用力、推板作用力、作用力中心及其模具零件的強度校核等)。 了解精沖機有關的技術參數(shù)。

39、進行精沖?？傮w結構設計。 繪制精沖模零部件圖,注明技術條件。 3)精沖模具的設計步驟 精沖模總體設計步驟如下。 根據(jù)對精沖件的工藝分析選擇精沖模具系統(tǒng),確定精沖模種類及其結構形式。 計算各力并確定精沖模的壓力中心。 計算并確定模具零件的主要尺寸。 選擇適合的精沖模具標準件。 計算模具的閉合高度及確定模具的裝夾方式。 選擇精沖機。 繪制精沖模具總圖及零件圖,并注明各項技術要求2.2.3精沖設備 精沖設備是實現(xiàn)精沖工藝的基本前提,它包括精沖機本體以及自動化生產兩大部分。精沖機本體應具有剛性好、導向精度高和換模方便等性能,自動化生產部分應能實現(xiàn)送出料自動化和節(jié)拍快等功能22。目前,國際上已擁有一批精

40、沖機生產廠家,例如瑞士Feintool-Osterwalder和德國Maypress等機械式精沖壓力機生產廠家,以及瑞士HeinrichSchmid、瑞士Hydrel、英國Fine-O-Matic、德國SMG-Feintool、日本川崎油工株式會社和日本森鐵工株式會社等液壓式精沖壓力機生產三家。在國內,北京機電研究所與內江鍛壓機床廠也已聯(lián)合研制開發(fā)了精沖壓力機。本章小結 本章從兩方面系統(tǒng)的介紹了精密沖裁技術。首先通過精密沖裁工藝來了解精密沖裁的分類方法,材料的選用,精沖零件的工藝性及其應用范圍等問題。對精沖有了一個全面的認識。其次,具體介紹精密沖裁模的結構和設計方法,為我們的設計提供備選的設備

41、,有利于提高設計周期和設計的可靠性。 第3章 汽車制動器調節(jié)齒板精沖模設計沖壓工藝設計沖壓件工藝分析 沖壓件形狀和尺寸 該沖裁件(如圖3.1所示)結構相對簡單,各直線或曲線的連接處都有圓角,無尖角,比較適合沖裁。 材料性能:該沖裁件的材料1Cr13是合金鋼,具有良好的可沖壓性能,適合精沖生產。 沖壓精度:精沖件的尺寸公差與零件材料厚度等因素有關。本零件材料厚度4 公差等級 公差A4 IT70.079B51IT80.022C39.5 IT7+0.04 0.0833.1.2 排樣設計 1)排樣: 排樣指沖裁件在條料上或條料在板料上的布置形式。 排樣的目的是提高材料利用率。 (1)材料利用率KF0/

42、F100%沖裁件實際面積100%其中: K材料利用率。 F板料面積。 F0沖裁件面積設計廢料:工件的各種內孔所產生的廢料。 (2)沖裁件的廢料: 工藝廢料:由于工件之間及工件與條料側邊之間的邊存在而產生的廢料及料頭料尾而產生的廢料。取決于沖壓方法和排樣方法。 設計廢料:工件內孔而產生的廢料 (3)排樣方法: 有廢料排樣:即工件與工件之間,工件與條料邊緣間都有塔邊存在。 少廢料排樣:即工件與工件間有搭邊存在。工件與條料邊緣大廢料搭邊存在。 無廢料的排樣:即工件與工件間,工件與條料邊緣之間均無搭邊存在。具體的排樣形式有:直排,斜排,對排,混合排樣,多排沖裁搭邊。 根據(jù)生產規(guī)模和實際需要選擇直排方式

43、。 2)搭邊和邊距 精沖零件的材料消耗取決于搭邊和邊距。由于精沖時壓邊圈上帶有V形環(huán),故搭邊、邊距和步距數(shù)值較普通沖裁為大。影響它們的因素有:零件沖裁面質量;料厚及強度;零件形狀;壓料齒圈分布。搭邊和邊距數(shù)值一般為:搭邊e2t(t為板厚,)邊距a1.5t,根據(jù)零件形狀及料厚查表可得出:搭邊值為a6.4;b5.2。3.1.3 沖壓工藝力計算 精沖工藝力包括剪切力、壓料力和反壓力等。沖裁力 243.2(KN) (3.1)壓料力(0.40.6)145.9(KN) (3.2) 反壓力60.8(KN)(3.3) 卸料力24.3(KN) (3.4) 頂件力24.3(KN) (3.5) 精沖工藝力 449.

44、9(KN) (3.6) 其中:-安全系數(shù),一般取1.25 -剪切線總長, -材料的抗剪強度,MPa t-材料厚度 表3.2 刃口尺寸計算基本尺寸和分類沖裁間隙磨損系數(shù)計算公式制造公差計算結果落料凹模0.04制件精度為:IT8級,故x1相應凸模尺寸按凹模尺寸配作,保證雙面間隙在0.04左右同上同上沖孔凸模同上制件精度為:IT7級,故x1凹模尺寸按凸模配作,保證雙面間隙在0.04孔心距同上3.1.4 工作零件刃口尺寸計算 落料部分以落料凹模為基準計算,落料凸模按間隙值配制;沖孔部分以沖孔凸模為基準計算,沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準,凸凹模按間隙值配制,如表3.2所示。3.1.

45、5 壓力中心計算 一副沖模的壓力中心就是這副沖模各個沖壓力的合力作用點,一般指平面投影。沖模的壓力中心,應盡可能與壓力機滑塊的中心在同一垂直線上。 絕大多數(shù)的沖裁件,沿著沖裁輪廓的斷面厚度不變。輪廓各部分的沖裁力,與輪廓的長度成正比,同時沖裁力沿輪廓分布。因此,求輪廓各部分沖裁力的合力作用點,即壓力中心,可轉化為求輪廓線的重心位置。 設沖裁模的全部沖裁輪廓可分成n部分,每部分的長度分別為。在某一選定的平面坐標系統(tǒng)內,各部分輪廓的重心位置分別為()、()、() (),則壓力中心的位置()可按以下公式求得。 (3.7)(3.8)式(7)和式(8)適用于單凸?；蚨嗤鼓５膯喂ば驔_裁模、復合沖裁模和連續(xù)

46、沖裁模。沖裁輪廓大多是直線和輪廓。直線線段的重心即是線段的中點,圓弧的長度和重心按以下兩式求得:(3.9) (3.10)其中 l?圓弧展開長度()r?圓弧半徑()?中心半角(度)?圓弧重心與圓距離()。本零件為左右對稱式結構設以底邊中線為原點則的值為零,只需計算即可,24則壓力中心的坐標為(0,24)。3.2模具結構設計3.2.1 凸模設計 沖裁時凸模所收的應力,有平均壓應力和刃口的接觸應力兩種?？讖酱笥跊_件材料后度時,接觸應力大于平均壓應力,因而強度核算的條件是接觸應力小于或等于凸模材料的許用應力?？讖叫∮诨虻扔跊_件材料厚度時,強度核算條件可以是平均壓應力小于或等于凸模材料的許用應力。 本零

47、件dt,凸模強度按下式核算:3.11其中 t?沖件材料厚度() d?凸?；驔_孔直徑() ?沖件材料抗剪強度() ?凸模平均壓應力() ?凸模材料許用壓應力,對于常用合金模具鋼,可取18002200。 取凸模材料許用壓應力為1800本沖件的材料抗剪強度為380,根據(jù)上式可算出凸模平均壓應力的值為1520。小于凸模材料許用壓應力,故符合要求。 根據(jù)零件需求,本設計的采用帶臺肩的凸模。 它的最大允許長度按下式計算:3.12其中 C?系數(shù) ?凸模大端直徑() 對于凸模1,50 對于凸模2,403.2.2 凹模的設計 1)凹模壁厚凹模壁厚是指凹模刃口與外緣的距離,凹模壁厚可按表3.3選擇。料寬料厚0.8

48、0.81.51.53354040505070202522282836222824323040243228363242283630403545 2)凹模厚度 凹模厚度可根據(jù)沖裁力P選擇。 在求得凹模壁厚和厚度后,就初步有了外形尺寸,這個外形尺寸還須向國家標準靠攏。 先計算沖裁力。P12843801.3252928N253 KN3.13 查表得h30 由表3.3,從沖件料寬(5070)及料厚(35)取壁厚b45 凹模直徑D141 查對國家標準,將上述尺寸改為160。 3)刃壁高度 垂直于凹模平面的刃壁,其高度h可按下列規(guī)則計算: 沖件料厚 t 3,h 3 沖件料厚 t 3,h t 根據(jù)計算結果,確

49、定凹模的尺寸,然后根據(jù)模具的需要在上面加工各種特征。 凹模加工后結構如圖3.6所示。3.2.3 卸料板的設計 合理的卸料板結構形式是模具能否正常工作的重要環(huán)節(jié)之一。卸料板除了進行卸料外,在某些結構的模具中還起到保護凸模的重要作用。固定卸料裝置 固定卸料板,又稱剛性卸料板,用于厚料或硬材。特點是卸料力大,使用安全,但送料操作受約束,常用于料厚大于0.5mm,平面度要求不高的工件,特別適用于卸料力較大的簡單沖模。常用的固定卸料板如圖3.5所示。其中圖a是與導料板制成一體的卸料板,結構簡單,但裝配調整不便;圖b是分體式卸料板,導料板裝配方便, 應用較多;圖c是懸臂式卸料板,用于窄長件的沖孔或切口后的

50、卸料;圖d是拱橋式卸料板,用于空心件或彎曲件沖底孔后的卸料。 固定卸料板的卸料力大,卸料可靠。因此,當沖裁板料較厚(大于0.5)、平直度要求不很高的沖裁件時,一般采用固定卸料裝置。彈壓卸料裝置 常用的彈壓卸料結構形式如圖3.6所示。彈壓卸料裝置的基本零件包括卸料板、彈性元件(彈簧或橡膠)、卸料螺釘?shù)取?彈壓卸料裝置卸料力較小,但它既起卸料作用又起壓料作用,所得沖裁零件質量較好,平直度較高。因此,質量要求較高的沖載件或薄板沖載(t1.5)宜用彈壓制料裝置。圖a)是最簡單的彈壓卸料方法,用于簡單沖裁模;圖b)是以導料板為送進導向的沖模中使用的彈壓卸料裝置。 本設計采用圓形彈壓卸料板,查表可得卸料板大小為16016。卸料裝置如圖3.9所示。卸料板具體結構如圖3.10所示。 3.2.4 推件裝置 推件和頂件一般指把沖件或廢料從凹模中卸出來的裝置。本設計采用剛性卸料裝置,具體結構如圖3.11所示。3.2.5 擋料銷 在