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汽车制动器调节齿板精冲模设计【3张CAD图纸+毕业答辩论文】【冲压模具】

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关键词：: 汽车制动器调节调理齿板精冲模设计全套 cad 图纸毕业答辩论文冲压模具

资源描述：

第1章绪论1

1.1 精冲概述1

1.2 精冲的原理及特点1

1.2.1 精密冲裁的原理1

1.2.2 精密冲裁的特点2

1.3 精冲技术的国内外研究状况和发展2

1.3.1精冲技术在国际上的应用2

1.3.2精冲技术在国内的发展3

1.4 课题研究的目的意义及论文主要研究内容4

第2章精密冲裁工艺与精密冲裁模的设计5

2.1 精密冲裁工艺5

2.1.1 精冲的分类5

2.1.2 精冲材料8

2.1.3 精冲零件的工艺性9

2.1.4 精冲零件的质量10

2.1.5 精冲工艺的应用范围11

2.2 精密冲裁模的结构和设计12

2.2.1 精冲模具结构12

2.2.2 精冲模具设计的基本原则12

2.2.3 精冲设备13

2.3本章小结13

第3章汽车制动器调节齿板精冲模设计14

3.1冲压工艺设计14

3.1.1冲压件工艺分析14

3.1.2 排样设计15

3.1.3 冲压工艺力计算16

3.1.4 工作零件刃口尺寸计算18

3.1.5 压力中心计算18

3.2 模具结构设计19

3.2.1 凸模设计19

3.2.2 凹模的设计20

3.2.3 卸料板的设计21

3.2.4 推件装置23

3.2.5 挡料销24

3.2.6 橡胶25

3.2.6支撑零件设计25

3.2.7压力机的选用27

3.3 模具制造装配要点28

3.4 本章小结29

第4章结论30

参考文献31

致谢32

摘要

精冲是冲压中一种比较先进的金属加工方法，它在汽车、航天等领域正在发挥越来越重要的作用。随着工业技术的发展，精冲的作用会在更多领域得到广泛应用。

本说明书通过对汽车制动器调节齿板工艺的正确分析，在查阅了大量相关资料后，设计了一套精密冲压模具。本文从工艺分析开始对整个设计过程进行了详尽的介绍，叙述了模具成型零件的设计与加工工艺过程，主要零件的工艺参数的选择与计算，压力中心的计算，精冲压力机的选择等。本设计中对模具的结构进行了一定的改良和创新，使之更易操作和维修，在不影响工件质量的前提下，降低了生产成本。有利于精冲模具的普及和发展。

关键词：汽车制动器调节齿板；精冲；模具设计

Abstract

The fine 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 a decrease in cost with the same precision . This 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 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 and 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 service, 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章绪论

1.1 精冲概述

精密成形技术具有高效、精密、节能、少费料等特点，国外称之为净形加工或近似净形加工（net shape or near net shape）。作为精密成形技术之一的精冲技术是通过精冲模具，在专用压力机或经过改装的通用压力机上，使板料在三向压力状态下沿所需轮廓进行纯剪切分离，能得到断面光洁、垂直、平整度好、精度高的板状精密轮廓零件。精冲零件的尺寸可达IT6～IT9，孔距公差为0.101～0.105毫米，剪切面粗糙度为Ra0.4～Ra1.6，光亮带可达板厚的100%[1]。精密冲裁工艺代替切削加工来制造盘状精密轮廓零件（如齿轮、凸轮、链轮及齿板等），加工效率可以提高十几倍以上，大大降低了生产成本，是目前制造技术发展的方向之一。

汽车制动器调节齿板精冲模设计.gif

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内容简介：: 目录第1章绪论11.1 精冲概述11.2 精冲的原理及特点11.2.1 精密冲裁的原理11.2.2 精密冲裁的特点21.3 精冲技术的国内外研究状况和发展21.3.1精冲技术在国际上的应用21.3.2精冲技术在国内的发展31.4 课题研究的目的意义及论文主要研究内容4第2章精密冲裁工艺与精密冲裁模的设计52.1 精密冲裁工艺52.1.1 精冲的分类52.1.2 精冲材料82.1.3 精冲零件的工艺性92.1.4 精冲零件的质量102.1.5 精冲工艺的应用范围112.2 精密冲裁模的结构和设计122.2.1 精冲模具结构122.2.2 精冲模具设计的基本原则122.2.3 精冲设备132.3本章小结13第3章汽车制动器调节齿板精冲模设计143.1冲压工艺设计143.1.1冲压件工艺分析143.1.2 排样设计153.1.3 冲压工艺力计算163.1.4 工作零件刃口尺寸计算183.1.5 压力中心计算183.2 模具结构设计193.2.1 凸模设计193.2.2 凹模的设计203.2.3 卸料板的设计213.2.4 推件装置233.2.5 挡料销243.2.6 橡胶253.2.6支撑零件设计253.2.7压力机的选用273.3 模具制造装配要点283.4 本章小结29第4章结论30参考文献31致谢32II摘要精冲是冲压中一种比较先进的金属加工方法，它在汽车、航天等领域正在发挥越来越重要的作用。随着工业技术的发展，精冲的作用会在更多领域得到广泛应用。本说明书通过对汽车制动器调节齿板工艺的正确分析，在查阅了大量相关资料后，设计了一套精密冲压模具。本文从工艺分析开始对整个设计过程进行了详尽的介绍，叙述了模具成型零件的设计与加工工艺过程，主要零件的工艺参数的选择与计算，压力中心的计算，精冲压力机的选择等。本设计中对模具的结构进行了一定的改良和创新，使之更易操作和维修，在不影响工件质量的前提下，降低了生产成本。有利于精冲模具的普及和发展。关键词：汽车制动器调节齿板；精冲；模具设计AbstractThe fine 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 a decrease in cost with the same precision . This 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 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 and 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 service, 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章绪论1.1 精冲概述精密成形技术具有高效、精密、节能、少费料等特点，国外称之为净形加工或近似净形加工（net shape or near net shape）。作为精密成形技术之一的精冲技术是通过精冲模具，在专用压力机或经过改装的通用压力机上，使板料在三向压力状态下沿所需轮廓进行纯剪切分离，能得到断面光洁、垂直、平整度好、精度高的板状精密轮廓零件。精冲零件的尺寸可达IT6IT9，孔距公差为0.1010.105毫米，剪切面粗糙度为Ra0.4Ra1.6，光亮带可达板厚的100%1。精密冲裁工艺代替切削加工来制造盘状精密轮廓零件（如齿轮、凸轮、链轮及齿板等），加工效率可以提高十几倍以上，大大降低了生产成本，是目前制造技术发展的方向之一。1.2 精冲的原理及特点1.2.1 精密冲裁的原理图1.1 精冲过程1- 压杆；2- 凸模；3- 顶杆；4-导向压板；5- 顶件板；6- 内形凸模；7- 材料；8-凹模；9-齿圈板状零件轮廓的精密冲裁是在专用（三动）压力机或普通压力机上，借助于特殊结构的精冲模，并伴之适宜的精冲材料和润滑剂而进行的。在冲裁过程中（图1.1），凸模2接触材料7之前，通过压边力Pr使V型齿圈9将材料压紧在凹模上，在V型齿的内面产生横向侧压力，以阻止材料的剪切区内撕裂和金属的横向流动2模压入材料的同时，利用顶件板5的反压力Pg，将材料压紧，并在压紧状态中，Ps进行冲裁，剪切区内的金属处于三向压应力状态，使金属材料产生流动而被纯塑剪分离，而非普通冲裁的断面纤维被拉断、撕裂分离。由于凸凹模的小间隙、凹模刃口有小圆角和反压力的特点，使齿廓在受到剪切的同时受到横向挤压作用，因而可得到平整度较好，精度较高和断面质量较好的工件。1.2.2 精密冲裁的特点1）断面是在三向压应力下纯剪切分离，要求冲压设备或模具能同时提供三个方向的主冲压、压料和顶件力，并且有一定大小关系和作用时机。2）模具的间隙非常小料厚的0.51%；制造精度要求高，并要采用高精度的导向装置滚珠导向。3）凸模或凹模刃口有小圆角，以便更多的材料被挤入变形区，增加压应力成分。4）冲裁过程的压力非常大，精度要求高，对设备精度模具结构、材料乃至润滑都提出了高的要求3。1.3 精冲技术的国内外研究状况和发展1.3.1精冲技术在国际上的应用精冲技术发明于1923年，20世纪50年代进入实用阶段。60年代以前精冲主要用于仪器仪表、办公机械等行业。70年代以后，精冲进入汽车、摩托车行业。70年代后期开始进入精冲件大型化阶段。80年代精冲复合工艺迅速发展，出现了精冲和半冲孔、压沉孔、压扁、挤压、体积成形、压印、弯曲及翻边等复合工艺。90年代精冲复合工艺进一步发展，已经可以加工复杂的三维精冲件4。拨叉精冲件的研制成功象征着精冲技术的发展进入了一个新的阶段。目前，精冲技术最发达的国家是瑞士、德国和日本。瑞士的Finetool公司、Sch mid公司、德国的SMG公司和日本的川崎油工株式会社等均是精冲压力机的主要生产厂家。其中Finetool公司是较大的跨国公司，在许多国家拥有精冲件生产开发基地；而日本的山本制作所是专业生产精冲件的公司，拥有近20台精冲压力机，在日本的精冲件市场上占据相当大的份额。精冲技术在国外的应用已经相当成熟。现在世界上几乎没有一辆汽车不使用精冲零件。从60年代起，北京机电研究所率先开展精冲技术研究，对精冲中厚板齿形件技术、精冲挤压复合成形技术及复杂形状三维精冲件的制造技术进行深入研究，开发出近百套单工位及多工位精冲模具，加工出汽车变速箱换挡全套拨叉的复杂三维精冲零件，厚度达到8.5，材质涉及碳钢、合金钢、铜合金和铝合金等有色金属5。现在各大汽车生产厂家都己建立了自己的精冲生产基地，国内也拥有广州精冲件制造公司、北京机电研究所、二汽冲模厂、上海星火模具厂及武汉长江有线电厂等专业性精冲件生产厂家或精冲生产点。由于国内的精冲起步较晚，在汽车、摩托车上的应用还不很广泛，主要原因是精冲技术含量相当高，人们对精冲工艺和模具设计技术的掌握不够，加之精冲模具的制造精度不高，缺乏专用压力机，以及所用材料不合适等诸多因素阻碍了精冲技术的推广和应用。1.3.2精冲技术在国内的发展目前，我国精冲技术的应用尚处于起步阶段，汽车、摩托车零部件精冲化开发与发达国家相比还有很大差距。1976年中国与Feintool公司开始精冲技术交流，Feinto公司第一次向我国提供了精冲技术培训资料，我国第一次引进了精冲机，已从最初的手表、照相机工业逐步扩大到机械工业，1980年我国开始把精冲技术引入汽车工业。预计未来两年内，我国小轿车的产量将超过100万辆，每辆车上使用的精冲件约80个，因此汽车行业每年需用的精冲件接近1亿个7。而当前摩托车的年产量达1200万辆，每辆摩托车上可以用精冲生产的零件也有20余个，所以总的需求量将达到2.4亿个。随着我国汽车、摩托车工业的迅速发展，新车型更新换代的速度不断加快，传统的加工方法已经不能适应发展的要求。汽车、摩托车精冲件主要向更厚、尺寸更大、强度更高、功能更复杂的方向发展。因此，大力发展精冲技术，将是开发汽车、摩托车零部件精冲化生产首先要面对的问题8。精冲模具作为汽车、摩托车精冲件生产的工艺装备将直接制约着汽车产品的质量和新车型的开发。据中国模具行业协会的不完全调查统计，近年来我国引进的汽车模具每年约2亿美元，这不仅耗费了大量的外汇，而且严重阻碍了汽车产品的更新换代9。在模具的设讨制造中，是否采用了CAD/CAM/CAE技术，已是汽车、摩托车精冲件模具制造的现代方法区分于传统加工方法的重要标志，也是发展我国汽车工业的必然趋势。发展汽车、摩托车零部件的精冲化生产，还必须着手制定“汽车、摩托车精冲件系列型谱”。这项工作的意义在于搞清现有汽车、摩托车所需精冲件的种类、规格和数量，以便开展有针对性的汽车精冲件模具系列化设计。精冲技术在我国的推广应用不理想，我认为有以下原因：1）精冲机的价格昂贵（是普通压力机的510倍），多数企业无力投资。2）精冲机的专业性强，对多品种小批量的适应性差（批量小时单件成本较高）。只有在生产批量达到一定规模后才是经济的，根据我国各行业的状况：市场瓜分为许多单元，各厂家各自为阵，很难形成较大批量的生产，这与精冲技术生产不宜分散、应适当集中相违背10。 3）精冲技术是一个较新、较复杂的技术，它不仅要有先进的精冲机，还要有许多先进的配套设备（包括精密的检测设备和精密的模具加工设备等），另外，还要有一批高素质的工程师和技术工人，才能掌握和发挥它的作用，才能在生产实际中充分体现出它的先进性和经济性11。因此精冲技术是一项高技术的系统工程，应该集中一定的人力、物力和财力去较快地掌握和应用它。 4）由于精冲技术在我国仍属起步阶段，精冲设备、精冲模具、精冲材料和精冲润滑油等在国内还不配套，为了加快国内冲压行业发展的步伐和加入世贸组织后经济全球化的挑战，在起步阶段从国外引进部分设备、模具和原材料是不可避免和必要的；但是，从发展的角度来看，无论是精冲机精冲模具，还是精冲材料都应该立足于国内，加强技术队伍和人才的培养与开发，这些都是精冲技术国产化过程不可逾越的步骤。研制实用的精冲复动模具，以便在普通压力机上进行零件的精冲，降低其产品成本是当前的重点。1.4 课题研究的目的意义及论文主要研究内容在当代社会，精冲技术作为一种优质、高效、低耗的精加工手段，具有广阔的发展前景。以精冲这种先进工艺大量取代传统机加工工艺来生产零件，是制造业发展的一个主要方向。由于未来市场对更厚、尺寸更大、强度更高、功能更复杂精冲零件的不断需求，精冲技术将在工艺、模具、精冲材料、润滑及设备等方面全面提升。一个崭新的、系统化的、全球性的精冲工业网将会出现。精冲技术作为制造业技术中的一个重要组成部分，将因其独特的、无法替代的少、无切削性精加工优点，在未来的社会中充分发挥出应有的作用12。本文以冲压理论为基础，以汽车制动器调节齿板为研究对象，采用先进的精冲理论，全面分析汽车制动器调节齿板的冲压工艺性能，同时进行工艺设计与模具结构设计方面的探讨，从而对汽车制动器调节齿板的模具结构设计与改进具有极其重要的实用价值和指导意义。本文的主要内容归纳如下：1）简要阐述精密冲裁工艺与精密冲裁模的设计，论述了常见冲压模具的设计方法。2）介绍了汽车制动器调节齿板精冲模具的冲压工艺，常用结构及其主要零件的设计方法和步骤。3）对设计过程中的收获和不足进行总结并对后续研究工作做出展望。 33第2章精密冲裁工艺与精密冲裁模的设计2.1精密冲裁工艺精冲是在普通冲压技术的基础上发展起来的一种精密板料加工工艺，在压力机的一次或连续的几次冲压行程中，由原材料直接获得比普通冲压零件精度高、光洁度好、平面度高、垂直度好的高质量冲压零件。精冲可以取代普通冲压及事后进行各种切削加工的繁杂工艺，并以较低的成本改善产品质量。精冲工艺不仅能冲裁小于料厚的孔、细长的窄槽、外轮廓上的窄悬臂、较小的壁间距等普通冲裁达不到的、工艺难度较大的零件，而且还可与其他冲压工序复合，进行如沉孔、压印、压凸、压扁、弯曲、半冲孔、内孔翻边等精密冲压，从而突破了普通冲裁基本上是板料平面成形的范围13。由于精冲能获得尺寸精度高、光洁度好、平整的冲压件，故精冲技术发展较快，不仅在钟表、仪器仪表、打字机、计算机、照相机等精密机械工业中获得了广泛应用，而且在其他工业部门中的应用范围也正在日益扩大。2.1.1精冲的分类按照工艺方式，精冲大致可以分为普通精冲、齿圈压板精冲、对向凹模精冲、往复冲裁和小间隙圆角刃口冲裁等。其中应用最多的是齿圈压板精冲。1）齿圈压板精冲齿圈压板精冲工艺，是一种很有发展前途的精密冲裁方法，在工业生产中的应用广泛。人们通常所说的精冲加工就是这种齿圈压板精冲。（1）工艺过程齿圈压板精冲模，是精密冲裁的重要工艺装备。它的工作部分主要由凸模、凹模、齿圈压板以及推板（又称反向凸模或推杆）所组成，其精冲工艺过程如下（如图2.1所示）。模具开启，将条料9送进工作位置。模具闭合，齿圈压板10将条料压到凹模6上，其V形突齿嵌入材料，同时推板1与落料凸模7将材料夹紧。材料在受压的状态下进行精冲。精冲完毕。模具开启，卸料，顶杆8顶出冲孔废料，推板推出零件。用压缩空气排走零件和废料，同时送进条料，准备下一个零件的精冲。从上述工艺过程可知，齿圈压板精冲需要压料、剪切、反压三个作用力，并要求这三个作用力按顺序施加，分别作用。同时，还要有推件力和卸料力，但这两个力的施加需滞后于剪切力，即在精冲完成之后开始施加14。（2）工艺特点c）b）a）e）d）f）图2.1 齿圈压板精冲的工艺过程1- 推板；2- 冲孔凸模；3，8- 顶杆；4- 垫板；5- 凸模固定板；6- 凹模；7- 落料凸模；9- 条料；10- 齿圈压板a）b)图2.2 精密冲裁与普通冲裁的比较a) 普通冲裁 b）精密冲裁与普通冲裁相比，齿圈压板精冲主要有以下工艺特点（如图2.2所示）。普通冲裁只有凸模一个作用力，而齿圈压板精冲则有齿圈压板压力、顶杆顶力和凸模作用力三个力。在精冲过程中，齿圈压板和推板对材料上下施压夹紧，使材料剪切变形区处于三向受压的应力状态。普通冲裁的凸、凹模间隙较大，而精冲的凸、凹模间隙极小。精冲时采用微间隙（双向间隙值约为材料厚度1%），主要是为了避免普通冲裁时板料产生的弯曲拉伸撕裂现象15。普通冲裁的凸、凹模刃口是锋利的，而精冲的凹模（或凸模）刃口带有较小的圆角。精冲凹模（或凸模）刃口带有较小的圆角，主要是防止变形材料在刃口处产生应力集中与微裂纹，并且还有增大压应力及对剪切面进行挤光的作用。但圆角不宜过大，过大时必然增大零件的塌角和毛刺。综上所述，齿圈压板精冲的特点是：对材料施加相当大的压紧力，采用尽量小的精冲间隙和适宜的刃口圆角使剪切区的材料处于三向受压状态。三向压应力状态，提高了金属材料的塑性，并为精冲时使材料实现塑性剪切分离提供了有利的变形条件。三向压应力状态能提高金属材料塑性的原因如下16。拉伸应力会促使晶间变形，加速晶界的破坏，而压缩应力能阻止或减少晶间变形。三向压应力作用越大，晶间变形越困难。三向压应力能使金属内某些夹杂物与缺陷的危害程度大为减少。金属内夹杂物的存在，以及晶粒内部空洞，往往会形成应力集中。在拉应力作用下，这种应力集中十分危险，而三向压应力作用，能全部或部分地消除其危害性。三向压应力能抵消或减小由于不均匀变形所引起的附加拉应力。2）其他精冲方法简介（1）对向凹模精冲其模具结构的最大特点是有两个凹模：一个带凸起的凹模，简称凸起凹模；一个平面凹模，简称凹模。模具结构与齿圈压板精冲模类似，只是将后者的V形环压边圈改为凸起凹模。对向凹模精冲过程如图2.3所示。将精冲材料放置在凹模表面上。凹模上升，材料随之上升，凸起凹模和凹模开始逐渐切入材料。在此过程中，废料开始向四周转移，部分材料进入凹模型腔。凹模停止切入材料而将材料夹紧在两个凹模之间，连皮减薄至料厚的 20%30%，废料完成向四周的转移，大量材料进入凹模型腔，少量材料进入凸起凹模型腔。在两个凹模夹持下，凸模下降，将零件推入凹模完成材料分离。然后，凹模下降，顶件器顶出零件。（2）往复冲裁法（或称上下冲裁法）其冲裁过程如图2.4所示，它是在一个冲裁过程中用两个凸模从上、下两次冲裁工件。首先，材料在上凸模1的作用下产生变形（如图2.4中a）所示），当凸模1切入材料15% 30%时停止（如图2.4中 b）所示）。然后用下凸模4反向对材料进行向上的冲裁，直至材料分离（如图c）、d）所示）19。该方法的变形机理类似于普通冲裁，仍然产生剪裂纹，存在断裂带。但由于对材料从正反两面进行两次冲裁，使工件剪切面具有双面塌角、无毛刺，而且有上下两个光亮带，从而使冲裁件的断面质量有较大的提高。（3）小间隙圆角刃口冲裁其主要是采用了小圆角刃口和很小的冲裁间隙，实质是冲裁挤光的复合工艺过程。落料时，凹模刃口带小圆角、倒角或椭圆角，凸模刃口锋利；冲孔时，凸模刃口带小圆角或倒角，而凹模刃口锋利。凸、凹模间的间隙小于0.010.02，且与材d）c）a）b）图2.3 对向凹模精冲过程 1- 凸模；2- 凸起凹模；3- 板料；4- 凹模；5- 顶件器；6- 废料；7- 零件料厚度无关。由于凹模（或凸模）刃口为圆角及采用极小间隙，提高了冲裁区的静水压，减少了拉应力，加之圆角刃口还可以减少应力集中，起到抑制裂纹产生的作用，从而获得光洁的剪切面20。 2.1.2精冲材料被冲零件的材料状况是实现精冲件剪切面光洁的基本条件。一般对精冲材料的图2.4 往复冲裁的变形过程1- 凸模；2- 压料板；3- 凹模；4- 凸模a）d）c）b）要求是：塑性好、组织结构均匀。对于碳钢和合金钢，碳化物的形态和分布应以球化完全、弥散性好的组织为最佳。目前，用于精冲的板材主要是容易冷挤压成形的材料：钢材主要是低碳钢、低合金钢和不锈钢，冲裁厚度以12以下为宜；有色合金主要是铝合金和铜合金，冲裁厚度以18以下为宜。也有一些中碳钢和高碳钢可在球化处理后用于精冲生产。将来，随着模具材料及处理方法的发展以及被冲板材球化处理工艺的进一步完善与普及，一些较硬的高碳钢和高合金钢以及其他低韧性的材料请如镍基或钻基合金材料等也会用于生产精冲零件21。 2.1.3精冲零件的工艺性精冲零件的工艺性好坏，直接影响模具的使用寿命、精冲件质量以及生产效率。因此必须对零件的结构形状、尺寸、精度及所用材料等提出具体要求。1）精冲件的结构形状与尺寸（1）圆角半径精冲件应尽量避免尖角，所以必须以圆角过渡。否则，在工件相应的剪切面上会发生撕裂，而且容易使模具相应部位应力集中及严重磨损。最小圆角半径的大小取决于零件角度、材料种类、材料厚度及其力学性能。其计算方法为按材料抗拉强度时，得出的凸出圆角和尖角处最小半径的近似值。对于强度较高或较低的材料，圆角半径应按照强度的变化量成比例的增大或减小。除特殊情况外，为了提高模具刃磨寿命、减小塌角和改善冲裁面质量，精冲零件尖角部位的圆角半径尽可能取较大的数值。（2）孔径和槽宽精冲的最小孔径，主要是考虑冲孔凸模所能承受的最大压应力，其值与材料性质及材料厚度等因素有关。冲窄长槽时，凸模将受到侧压力，所能承受的压力比与其同样大断面的圆形凸模小，所以需要按槽长与槽宽的比值来考虑。（3）最小壁厚壁厚是指精冲零件上的相邻孔之间、槽之间、孔和槽之间或孔（槽）与内外形轮廓之间的距离，即间距或孔边距。在普通冲裁时，壁厚要大于或等于料厚；在精冲时，壁厚则可以小于料厚。（4）齿形在精冲齿轮、齿条之类的齿形零件时，凸模齿形部分承受着压应力和弯曲应力。为了避免凸模在其齿形根部断裂，必须限制齿形零件的最小模数和齿宽。影响模数和齿宽的主要因素有齿形、料厚、材料的抗拉强度和模具制造质量等。（5）悬臂和凸耳悬臂（又称窄带）是指精冲件外轮廓上细而长的凸起部分。凸耳（又称凸台）是指精冲件外轮廓上短而宽的凸起部分。2）精冲件的尺寸精度精冲零件的尺寸精度，主要与模具结构、模具精度、材料厚度及其力学性能、设备精度及压力调整等因素有关。生产实践证明，精冲的内形比外形精度高；精冲低强度材料比高强度材料更容易获得严格的公差。2.1.4精冲零件的质量精冲零件的质量，主要指剪切而上光亮带质量、垂直度、毛刺、塌角、平直度及尺寸精度等。（1）光亮带质量普通冲裁件的剪切断面，一般由圆角带、光亮带、撕裂带和毛刺组成。其中有实用价值的光亮带，仅占材料厚度的1/3左右。光亮带的大小，随冲裁间隙大小和材料力学性能的不同而变化。精冲件的剪切断面，在正常情况下，其光亮带可占料厚的90%以上，甚至达到100%既无裂纹，又无撕裂，整个剪切而基本上都可作为零件的工作面。精冲件光亮带上的表面粗糙度，主要取决少凸、凹模的刃口状况和材料的组织性能。一般表面粗糙度可达Ra=0.41.5m。（2）垂直度精冲件的剪切面垂直度较高，其斜角一般都比较小（约），它与材料的力学性能、厚度、零件的几何形状、模具刚度及刃口状况、精冲压力大小等因素有关。垂直度可用角度偏差值来表示，也可用垂直度偏差（或称倾斜度偏差）值表示。（3）毛刺精冲零件一般都带有较小的毛刺。当凸、凹模严重磨损后，也会产生较大的毛刺由于落料凸模比冲孔凹模磨损快，所以，精冲件的外廓毛刺比内廓毛刺大。根据生产实际情况，应考虑及时修磨刃口。精冲件上毛刺的大小，除与凸、凹模的刃口状况有关外，还与间隙大小、凸模进入凹模的深度、材料厚度及其力学性能等因素有关。在实际生产中，对于精冲件上根部较薄的毛刺（易去毛刺），普遍采用滚筒清理和振动清理的方法。对于根部较厚的毛刺（不易去毛刺），需要采用砂带磨光机磨去毛刺。（4）塌角塌角是指精冲件内、外轮廓平面与剪切断面交界处的不规则塑性变形面，它是在凸模或凹模刃口刚开始压入材料时产生的。塌角与料厚、材质、零件形状、反压力及齿圈高度等有关。（5）平直度由于精冲件在内外压紧状态下与板料分离，故平直度比普通的冲裁件要高，一般无需校平工序即可使用。精冲件的平直度，主要取决于精冲件的几何形状及尺寸、压力大小、材料厚度及力学性能等。一般来说，厚料比薄料平直；低强度材料比高强度材料平直；推板反压力大比反压力小时平直。2.1.5精冲工艺的应用范围从满足零件的使用要求看，若是以精冲件的剪切面作为配合、运动、安装，装饰以及基准面的平板状零件，要求其剪切面的表面粗糙度Ra小于3.2m，尺寸精度在IT9级以上及形位精度较高的都可采用精冲工艺加工，直接获得合格的零件。从精冲件能达到的极限尺寸看，精冲比普通冲裁前进了一大步。在普通冲裁中不可能生产的零件，在精冲中有可能实现。例如，可精冲仅为材料厚度50%（甚至更小）的孔、仅为材料厚度60%的窄槽或悬臂、极小的圆角（落料时外缘圆角半径为材料厚度的10%，冲孔时内缘圆角半径仅为材料厚度5% ）等。精冲件的最大材料厚度可达25最大外廓尺寸为800。从精冲材料的范围看，其实用性也在日益扩大。不仅精冲塑性较好的有色金属、低碳钢及合金钢，而且对于强度高达750MPa， 850MPa的高碳钢、合金工具钢、轴承钢以及不锈钢、耐热钢等塑性较差的钢材，经软化处理后也开始采用精冲工艺。从精冲所能完成的冲压工序看，它不再局限于落料、冲孔等分离工序，而且能通过复合或连续的精冲方法，完成压倒角、压印、压沉孔、半冲孔、弯曲及浅拉延等成形工序，进一步扩大了精冲工艺的应用范围。从精冲所用的设备看，不再局限于专用精冲压力机，尤其是对于没有精冲压力机的中小型工厂，可采用带液压模架与滚珠模架的精冲模进行生产。实践证明，在一定范围内推广精冲工艺，既经济又实用。2.2 精密冲裁模的结构和设计2.2.1精冲模具结构精冲模具结构与普通冲模结构基本相似，但由于精冲原理与普通冲裁原理不同，所以精冲模具结构主要有以下特点。精冲模具使用齿圈压板和推板，在精冲过程中对金属板料施加较大的作用力，使金属板料剪切变形区产生三向压应力。而普通冲裁模的卸料板和顶件板，只起到卸料和顶件的作用。因此，精冲模具所承受的载荷要比普通冲裁模大得多。精冲模具的凸、凹模间隙比普通冲模小得多，所以对凸，凹模同轴度要求更为严格。精冲模的凹模（或凸模）刃口带有小圆角，而普通冲模的凸、凹模刃口锋利。精冲模的齿圈压板上带有凸出齿形，普通冲模的卸料板为平面。精冲模冲孔的废料，都采用顶杆顶出。普通冲模的冲孔废料，大都由凹模孔漏下。2.2.2精冲模具设计的基本原则1）对精冲模具的设计要求精冲模具是实现精冲工艺的重要手段，它直接影响精冲件的质量。在精冲模具的设计中，除了满足普通冲模设计的要求外，还必须特别注意以下要求。模具结构必须满足精冲工艺要求，只能在工作状况下，使板料处在三向压应力状态。模具结构稳定（刚度好），功能可靠，有良好的导向精度。要考虑模具零部件的工艺性和加工性能。合理选用模具各零件的材料及其热处理方法，特别要选用耐磨性高、淬透性好和微变形的材料来制造凸模和凹模。必须满足精冲件的质量特征与要求。认真考虑精冲模的润滑与排气系统。便少及时清除冲裁完毕的零件与废料。结构简单，使用维修方便。整套精冲模具有良好的经济性。2）精冲模具的设计内容精冲模具的结构设计主要包括以下内容。分析精冲件的工艺性与精冲材料性能。确定精冲工艺顺序与排样图。计算精冲模设计所需的基木数据（如排样、冲裁力、压料作用力、推板作用力、作用力中心及其模具零件的强度校核等）。了解精冲机有关的技术参数。进行精冲模总体结构设计。绘制精冲模零部件图，注明技术条件。3）精冲模具的设计步骤精冲模总体设计步骤如下。根据对精冲件的工艺分析选择精冲模具系统，确定精冲模种类及其结构形式。计算各力并确定精冲模的压力中心。计算并确定模具零件的主要尺寸。选择适合的精冲模具标准件。计算模具的闭合高度及确定模具的装夹方式。选择精冲机。绘制精冲模具总图及零件图，并注明各项技术要求2.2.3精冲设备精冲设备是实现精冲工艺的基本前提，它包括精冲机本体以及自动化生产两大部分。精冲机本体应具有刚性好、导向精度高和换模方便等性能，自动化生产部分应能实现送出料自动化和节拍快等功能22。目前，国际上已拥有一批精冲机生产厂家，例如瑞士Feintool-Osterwalder和德国Maypress等机械式精冲压力机生产厂家，以及瑞士HeinrichSchmid、瑞士Hydrel、英国Fine-O-Matic、德国SMG-Feintool、日本川崎油工株式会社和日本森铁工株式会社等液压式精冲压力机生产三家。在国内，北京机电研究所与内江锻压机床厂也已联合研制开发了精冲压力机。2.3 本章小结本章从两方面系统的介绍了精密冲裁技术。首先通过精密冲裁工艺来了解精密冲裁的分类方法，材料的选用，精冲零件的工艺性及其应用范围等问题。对精冲有了一个全面的认识。其次，具体介绍精密冲裁模的结构和设计方法，为我们的设计提供备选的设备，有利于提高设计周期和设计的可靠性。第3章汽车制动器调节齿板精冲模设计3.1 冲压工艺设计3.1.1 冲压件工艺分析1）冲压件形状和尺寸该冲裁件（如图3.1所示）结构相对简单，各直线或曲线的连接处都有圆角，无尖角，比较适合冲裁。2）材料性能：该冲裁件的材料1Cr13是合金钢，具有良好的可冲压性能，适合精冲生产。3）冲压精度：精冲件的尺寸公差与零件材料厚度等因素有关。图3.2 零件的精度图3.1 零件图本零件材料厚度4 公差等级公差A=4 IT7 0.079B=51 IT8 0.022C=39.5 IT7+0.04 0.0833.1.2 排样设计1）排样：排样指冲裁件在条料上或条料在板料上的布置形式。排样的目的是提高材料利用率。（1）材料利用率K=F0/F100%=冲裁件实际面积100%其中： K=材料利用率。 F=板料面积。 F0=冲裁件面积设计废料：工件的各种内孔所产生的废料。（2）冲裁件的废料：工艺废料：由于工件之间及工件与条料侧边之间的边存在而产生的废料及料头料尾而产生的废料。取决于冲压方法和排样方法。设计废料：工件内孔而产生的废料（3）排样方法：有废料排样：即工件与工件之间，工件与条料边缘间都有塔边存在。少废料排样：即工件与工件间有搭边存在。工件与条料边缘大废料搭边存在。无废料的排样：即工件与工件间，工件与条料边缘之间均无搭边存在。具体的排样形式有：直排，斜排，对排，混合排样，多排冲裁搭边。根据生产规模和实际需要选择直排方式。图3.3 排样图2）搭边和边距精冲零件的材料消耗取决于搭边和边距。由于精冲时压边圈上带有V形环，故搭边、边距和步距数值较普通冲裁为大。影响它们的因素有：零件冲裁面质量；料厚及强度；零件形状；压料齿圈分布。搭边和边距数值一般为：搭边e2t（t为板厚，）边距a=1.5t，根据零件形状及料厚查表可得出：搭边值为a=6.4；b=5.2。表3.1 常用排样形式有废料排样少废料排样排样类型直排单排排样多行排斜排对头直排对头斜排混合排3.1.3 冲压工艺力计算精冲工艺力包括剪切力、压料力和反压力等。冲裁力 =243.2（KN）（3.1）压料力 =（0.40.6）=145.9（KN）（3.2）反压力 =60.8（KN）（3.3）卸料力 =24.3（KN）（3.4）顶件力 =24.3（KN）（3.5）精冲工艺力 =449.9（KN）（3.6）其中：-安全系数，一般取1.25 -剪切线总长， -材料的抗剪强度，MPa t-材料厚度表3.2 刃口尺寸计算基本尺寸和分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果落料凹模=0.04制件精度为：IT8级，故x=1=相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.04左右=同上=同上冲孔凸模=同上制件精度为：IT7级，故x=1=凹模尺寸按凸模配作，保证双面间隙在0.04孔心距=同上3.1.4 工作零件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；冲孔部分以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，凸凹模按间隙值配制，如表3.2所示。3.1.5 压力中心计算一副冲模的压力中心就是这副冲模各个冲压力的合力作用点，一般指平面投影。冲模的压力中心，应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上。绝大多数的冲裁件，沿着冲裁轮廓的断面厚度不变。轮廓各部分的冲裁力，与轮廓的长度成正比，同时冲裁力沿轮廓分布。因此，求轮廓各部分冲裁力的合力作用点，即压力中心，可转化为求轮廓线的重心位置。图3.4 零件压力中心计算设冲裁模的全部冲裁轮廓可分成n部分，每部分的长度分别为。在某一选定的平面坐标系统内，各部分轮廓的重心位置分别为（）、（）、（）（），则压力中心的位置（）可按以下公式求得。（3.7）（3.8）式（7）和式（8）适用于单凸模或多凸模的单工序冲裁模、复合冲裁模和连续冲裁模。冲裁轮廓大多是直线和轮廓。直线线段的重心即是线段的中点，圆弧的长度和重心按以下两式求得：（3.9）（3.10）其中 l圆弧展开长度（） r圆弧半径（）中心半角（度）圆弧重心与圆距离（）。本零件为左右对称式结构设以底边中线为原点则的值为零，只需计算即可，=24则压力中心的坐标为（0，24）。3.2模具结构设计3.2.1 凸模设计冲裁时凸模所收的应力，有平均压应力和刃口的接触应力两种。孔径大于冲件材料后度时，接触应力大于平均压应力，因而强度核算的条件是接触应力小于或等于凸模材料的许用应力。孔径小于或等于冲件材料厚度时，强度核算条件可以是平均压应力小于或等于凸模材料的许用应力。本零件dt,凸模强度按下式核算： (3.11)其中 t冲件材料厚度（）d凸模或冲孔直径（）冲件材料抗剪强度（）凸模平均压应力（）凸模材料许用压应力，对于常用合金模具钢，可取18002200。取凸模材料许用压应力为1800本冲件的材料抗剪强度为380，根据上式可算出凸模平均压应力的值为1520。小于凸模材料许用压应力，故符合要求。根据零件需求，本设计的采用带台肩的凸模。图3.5 台肩式冲孔凸模它的最大允许长度按下式计算： (3.12)其中 C系数凸模大端直径（）对于凸模1，50对于凸模2，403.2.2 凹模的设计1）凹模壁厚凹模壁厚是指凹模刃口与外缘的距离，凹模壁厚可按表3.3选择。表3.3 凹模壁厚料宽料厚0.80.81.51.533540405050702025222828362228243230402432283632422836304035452）凹模厚度凹模厚度可根据冲裁力P选择。在求得凹模壁厚和厚度后，就初步有了外形尺寸，这个外形尺寸还须向国家标准靠拢。先计算冲裁力。P=12843801.3=252928N253 KN (3.13)查表得h=30由表3.3，从冲件料宽（5070）及料厚（35）取壁厚b=45 凹模直径D=141查对国家标准，将上述尺寸改为160。3）刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度h可按下列规则计算：冲件料厚 t 3，h = 3冲件料厚 t 3，h =t 根据计算结果，确定凹模的尺寸，然后根据模具的需要在上面加工各种特征。凹模加工后结构如图3.6所示。图3.6 凹模结构3.2.3 卸料板的设计合理的卸料板结构形式是模具能否正常工作的重要环节之一。卸料板除了进行卸料外，在某些结构的模具中还起到保护凸模的重要作用。（1）固定卸料装置 a）b）c）d）图3.7 固定卸料装置a）一体式 b）分体式 c）悬臂式 d）拱桥式固定卸料板，又称刚性卸料板，用于厚料或硬材。特点是卸料力大，使用安全，但送料操作受约束，常用于料厚大于0.5mm，平面度要求不高的工件，特别适用于卸料力较大的简单冲模。常用的固定卸料板如图3.5所示。其中图a是与导料板制成一体的卸料板，结构简单，但装配调整不便；图b是分体式卸料板，导料板装配方便，应用较多；图c是悬臂式卸料板，用于窄长件的冲孔或切口后的卸料；图d是拱桥式卸料板，用于空心件或弯曲件冲底孔后的卸料。固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，当冲裁板料较厚（大于0.5）、平直度要求不很高的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。（2）弹压卸料装置常用的弹压卸料结构形式如图3.6所示。弹压卸料装置的基本零件包括卸料板、弹性元件（弹簧或橡胶）、卸料螺钉等。弹压卸料装置卸料力较小，但它既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平直度较高。因此，质量要求较高的冲载件或薄板冲载（t1.5）宜用弹压制料装置。图a）是最简单的弹压卸料方法，用于简单冲裁模；图b）是以导料板为送进导向的冲模中使用的弹压卸料装置。图3.8 弹压卸料装置a) 卸料板 b) 弹性元件 c) 卸料螺钉本设计采用圆形弹压卸料板，查表可得卸料板大小为16016。卸料装置如图3.9所示。卸料板具体结构如图3.10所示。图3.9 卸料装置图3.10 卸料板结构图3.2.4 推件装置推件和顶件一般指把冲件或废料从凹模中卸出来的装置。本设计采用刚性卸料装置，具体结构如图3.11所示。图3.11 推件装置结构图3.2.5 挡料销在落料模与复合模中，纵向定位的主要作用是保证纵向搭边值；而在级进冲裁模中，还将影响制件的形位尺寸精度，因此要求更高。（1）固定挡料销固定挡料销装在凹模型孔出料一侧，利用落料以后的废料孔边进行挡料，控制送料距离，国家标准规定的固定挡料销如图3.12所示。其中B型用于废料孔较窄时挡料，但应用不多，一般都采用A型。固定挡料销主要用在落料模与顺装复合模上。在23个工位的简单级进模上有时也用。采用固定挡料销定距时，如果模具为弹性卸料方式，卸料板上要开避让孔，以防卸料板与挡料销碰撞。（2）活动挡料销活动挡料销是一种可以伸缩的挡料销。国家标准结构的活动挡料销如图3.13。其中，图a）所示为弹簧弹顶挡料装置；图b）所示为扭簧弹顶挡料装置；图c）所示为橡胶弹顶挡料销。活动挡料销通常安装在倒装落料模或倒装复合模的弹压卸料板上。本设计根据结构要求选用橡胶弹顶挡料销。如图3.13 c）所示结构。图3.12 活动挡料销a)弹簧弹顶挡料销 b)扭簧弹顶挡料销 c)橡胶弹顶挡料销图3.13 固定挡料销3.2.6 橡胶1）高度计算橡胶的高度按下式计算：（3.14）其中 H橡胶高度L工作行程或橡胶在工作时的压缩量（）橡胶预压缩量（%）工作行程末的橡胶压缩量（%）对于普通橡胶，可取=1015%，45%。对于聚氨酯橡胶，=510%，=1035%。硬度越高，和都应减少。按上式算得的高度，还需以下式复核： (3.15)其中 D橡胶外径（）。3.2.6支撑零件设计1）模柄的选用中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。常用模柄型式有以下几种。旋入式模柄：这种模柄装卸方便，但与上模座的垂直度误差较大，主要用于中、小型有导柱的模具上。压入式模柄：主要用于上模座较厚而又没有开设推板孔的场合。凸缘模柄：上模座的沉孔与凸缘为H7/h6 配合，并用3个或4个内六角螺钉进行3.14 模柄固定。由于沉孔底面的表面粗糙度较差，与上模座的平行度也较差，所以装配后模柄的垂直度远不如压入式模柄。这种模柄的优点在于凸缘的厚度一般不到模座厚度的一半，凸缘模柄以下的模座部分仍可加工出形孔，以便容纳推件装置的推板。浮动模柄：主要用于滚动导向模架，在压力机导向精度不高时，选用一级精度滑动导向模架也可采用。但选用浮动模柄的模具必须使用行程可调压力机，保证在工作过程中导柱与导套不脱离。本设计采用凸缘模柄具体结构如图3.14所示。2）凸模固定板的设计3.15 凸模固定板凸模固定板对模具有很重要的作用，它对凸模的固定是否准确直接影响工件的质量，甚至影响模具能否正常工作。3）凸凹模固定板设计3.16 凸凹模固定板3.2.7压力机的选用1）冲压设备的选用原则冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选用设备时主要应考虑下述音速：冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求。冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要。冲压设备的装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具。冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。2）选用冲压设备本模具为精冲模故要在精冲压力机中选择，模具所需总压力为500KN，闭合高度为203,下模座为375240,料厚为4。根据以上信息，确定选择Y26A-100型精冲压力机即可满足生产需要，该压力机的数据如下：总压力： 1000KN压边力： 100500KN反压力： 50250KN废料剪断力： 250KN最大行程次数： 60冲裁速度： 550工作行程： 3090压边行程： 25反压行程： 25装模高度： 280350上工作台： 420420下工作台： 400500立柱间前后距离：290立柱间左右距离：460最大送料步距： 1302最大料款： 180最大料厚； 12主电机功率： 18.5KW总功率： 25KW质量： 10t3.3 模具制造装配要点固定在上模座上的上模部分，各凸模和凸模垫板淬硬，装配前将凸模淬硬并完成全部加工。垫板装配之前不淬硬。装配时，将凸模压入凸模固定板，推件块放入凹模型腔内通过配磨调节位置间隙。将上模座、垫板、凸模固定板和凹模用销穿起来，并使凸模插入推件块孔中将它们定位。然后用六角螺钉进行紧固。同理，装配下模时，将凸凹模压入凸凹模固定板，将下模座、凸凹模固定板调节好相对位置用螺钉固定。然后将橡胶、圈卸料板通过卸料螺钉和下模座、凸凹模固定板装在

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