汽车轮速传感器垫片模具设计VIP

紫琅职业技术学院毕业设计题 目：汽车轮速传感器垫片模具设计副 标 题：学 生 姓 名：吴向东所在系、专业：机电工程系、模具设计与制造班 级：模具5091指 导 教 师：金亚云日 期：2012.05.29II摘 要摘 要本文应用所学到的理论知识，分析了垫片的结构和成形工艺，计算了毛坯尺寸和冲压力。为了提高垫片的生产效率，设计了级进模的结构,经过工艺分析、结构设计，论证了其可能性，保证了制品的质量。在模具设计中,为了提高速度和效率,充分利用已经掌握的知识和资源。利用冲模设计手册软件版快速设计冲压模具。实践证明,确实提高了设计的速度和效率。本模具设计中,由于卸料力较大,采用了组合弹簧力较大的优点解决了这一问题。在模具结构中,用顶板做凸模的定位元件,由于配合定位的距离小,容易造成凸模的折断,因而设计了凹模导向凸模,增强了凸模的强度。关键词：落料，垫片，级进模，模具设计II汽车轮速传感器垫片模具设计目 录摘 要I目 录I1、绪论12、设计课题及设计任务12.1课题研究的目的和基本要求12.1.1目的12.1.2基本要求12.2设计任务书13、工艺方案分析及确定23.1零件的工艺分析23.1.1工艺方案的确定23.1.2排样的确定23.1.3排样及排样方式的确定23.1.4条料宽度33.1.5搭边及搭边值33.1.6材料的利用率34、工艺设计与计算44.1冲压力与冲压中心的计算44.1.1冲裁力的计算44.1.2卸料力、推件力计算44.1.3压力机公称压力的确定54.2压力中心的计算55、凸、凹模刃口尺寸确定55.1凹模尺寸55.2凸模尺寸55.3凸凹模刃口尺寸66、其他零件76.1导料板76.2侧刃、侧刃挡块76.3卸料版76.4凸模固定板76.5上下垫板86.6橡胶86.7上下模座87、典型零件加工工艺方案88、冲压设备选用8致 谢1参考文献21、绪论冲压模具是模具中最为广泛的模具之一。特别是随着汽车工业的迅速发展，冲压工艺理论与技术的发展，以及计算机技术的发展，使得冲压模具设计与制造方法发生了根本的变革。随着汽车在现代生活中扮演越来越重要的角色，对汽车的零部件需求也是越来越大。此垫片用于汽车轮速传感器与ESP(汽车电子稳定系统)之间，作为紧固件。本文通过所学知识分析垫片的结构和成形工艺，计算了毛坯尺寸和冲压力。为了提高垫片的生产效率，设计了级进模的结构,经过工艺分析、结构设计，论证了其可能性，保证了制品的质量。2、设计课题及设计任务2.1课题研究的目的和基本要求2.1.1目的用本专业所学课程的理论和生产实践知识，进行一项冷冲模设计的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。掌握冷冲压模具设计的基本知识。如查阅设计资料手册、熟悉标准规范、计算和绘图等。2.1.2基本要求达到课题研究的目的所提的要求。以生产者的身份来设计模具，为求所设计模具适合在现有设备条件下生产，即要结合生产实际，又要满足生产要求，更要提高生产效率和经济效益。2.2设计任务书本设计为垫片级进模具。工件如图1所示：图1 零件图技术要求：1.零件名称：汽车轮速传感器垫片 2.生产批量：大批3.材料：H62-M4.厚度：t=1.6mm3、工艺方案分析及确定3.1零件的工艺分析工艺性其实也就是从成本、制造性、使用性方面考虑，比方冲裁件,在不必要的情况下去掉锐角，倒成圆角，以降低凸凹模磨损崩刃的可能性，且对后续的涂装有好处（涂料在锐角处的附着性差），冲孔工序圆孔的工艺性最好，对于一些不宜用形状定位的可前序增设工艺孔，这些都是从制造工艺上考虑的，从成本上考虑就是落料件的搭边和排样、在满足技术要求的情况下尽量使用最小允许值，以提高材料利用率。(1)材料：H62-M软黄铜，具有良好的冲压性能。(2)该零件形状简单，孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚，故可以考虑采用复合冲压工序。(3)零件尺寸按未注公差确定，而在冲压工序中一般按IT14级确定。3.1.1工艺方案的确定零件包括落料和冲孔两个基本工序，可采用级进冲裁，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。根据以上分析，该零件采用级进冲裁工艺方案。由于级进模工位数较多，因而用级进模冲制零件，必须解决条料或带料的准确定位问题，才可能保证冲压件的质量。根据级进模定位零件的特征，级进模有以下两种典型结构。方案一：固定挡料销和导正销定位的级进模工作时，用手按入始用挡料销限定条料的初始位置，进行冲孔。始用挡料销在弹簧作用下复位后，条料再送进一个步距，以固定挡料销粗定位，落料时以装在落料凸模端面上的导正进行精定位，保证零件上的孔与外圆的相对位置精度。模具的导板兼作卸料板和导料板。采用这种级进模，当冲压件的形状不适合在工件上直接定位时，可在条料上的废料部分冲出工艺孔。利用装在凸模固定板上的导正销进行导正。方案二：侧刃定距的级进模侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块等于步距的料边。由于沿送料方向上，在侧刃前后两导料间距不同，前宽后窄形成一个凸肩，所以条料上只有切去料边的部分方能通过，通过的距离即等于步距。为了减少料尾损耗，尤其工位较多的级进模，可采用两个侧刃前后对角排列，该模具就是这样排列的。综合考虑以上方案，由于零件尺寸较小，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用方案二，即导料板导向、侧刃定距的定位方式。为了减小料头和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性，采用双侧刃前后对角布置。3.1.2排样的确定在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。3.1.3排样及排样方式的确定排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。本产品排样方式采用有废料排样，模具沿工件的外轮廓进行冲裁，工件周边都留有搭边。3.1.4条料宽度因模具采用侧刃定距，故采用下式计算：B-0=（Lmax+1.5a+nb1）-0式中： Lmax - 条料宽度方向冲裁件最大尺寸a - 侧搭边值，见表2.5.25n - 侧刃数b1 - 侧刃冲切的料边宽度，见表2.5.62B-0.60=(90.5+1.52.2+22)-0.60=97.5-0.603.1.5搭边及搭边值排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件，保持条料有一定的刚度，便于送料。考虑到材料的利用，以及采用手工送料、有侧压装置的模具，搭边值一般由经验确定，表2.5.23列出常用的冲裁的最小搭边值。图2 排样图查表得 工件间a1取2.0 侧面a取2.2。综合上述计算得出图2。3.1.6材料的利用率一个进距的材料利用率的计算公式为：=100式中： A - 冲裁面积 B - 条料宽度 s - 进距=84.47%根据采购的钢板规格为900mm1250mm， 每张钢板可以剪成12张（97.5mm900mm）条料，每张条料可以冲下37个零件。一张板料上总的材料利用率：总= 式中 N - 一张板料上冲裁件总数As- 一个冲裁件的实际面积L - 板料长度B - 板料宽度总=83.34%4、工艺设计与计算4.1冲压力与冲压中心的计算4.1.1冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：F=KLtbLtb 式中：K - 系数(一般取1.3)L - 冲裁件周长，mmT - 材料厚度，mm - 材料抗剪强度，MPb- 材料抗拉强度，MPF落料=1.3LtLtb =220.61.6300=105.9kNF冲孔=1.3LtLtb =98.841.6300=47.4kN查表7.41得H62-M抗拉强度为300MP4.1.2卸料力、推件力计算由于影响卸料力、推件力的因素很多，无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算：卸料力 Fx=KxF推件力 Ft=nKtF式中： F - 冲裁力 Kx、Kt- 卸料力、推件力系数 见表2.6.12 n - 卡在凹模内的冲裁件数卸料力:Fx=KxF=0.06105.9=6.3kN推件力:Ft=nKtF=0.091247.4=51.2kN4.1.3压力机公称压力的确定FZ=F落料+Fx+Ft+F冲孔=105.9+47.4+6.3+51.2=210.8kN4.2压力中心的计算该零件是对称的，所以压力中心在该零件的几何中心。如图3所示：图3 产品图5、凸、凹模刃口尺寸确定5.1凹模尺寸（1）凹模厚度H=Kb(15mm) 式中K系数查表2.9.52得90，b-垂直于送料方向度量的凹模孔最大尺寸。H=Kb=900.3=27mm（2) 凹模边缘壁厚C=(1.52)H=40.554mm，实取C=50mm（3) 凹模边长LL=b+2C=89.57+250=189.57mm（4) 凹模宽度BB=l+2C=21.74+250=121.74mm查国家标准手册UDC 621.961.02 GB 2873.1-81查得：凹模板长度A=200mm宽度B=160mm。5.2凸模尺寸落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯形结构，并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过铆接方式与凸模固定板固定。凸模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。如图5所示：图5 凸、凹模5.3凸凹模刃口尺寸凸、凹模分开加工由于材料薄，模具间隙小，故凸、凹模采用配作加工为宜。配作法就是先按设计尺寸制造出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸按间隙配制另一件。这种加工方法特点是模具的间隙有配制保证，刃口尺寸的计算方法如下表4： 表4 刃口尺寸计算基本尺寸及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900 -0.87Zmin=0.22Zmax=0.26Zmax-Zmin=0.26-0.22=0.04工件公差等级为IT14级，故x=0.5 Aj=（Amax-X）0+0.2589.570+0.217220 -0.5221.740+0.1320 -0.251.870+0.0625 冲孔凸模46+0.62 0Bj=（Bmin+X）0-0.2546.310-0.1556+0.3 06.150-0.0756、其他零件6.1导料板在固定卸料式冲模和级进模冲裁中，条料的横向定位使用导料板。导料板一般由两块组成，称为分体式导料板。在简单落料模上，有时将导料板与固定卸料板制成一体，称为整体式导料板。采用整体式导料板的模具，结构简单，但是，固定卸料板的加工量较大，且不便于安装调整。为了使条料顺利通过，两导料板间距离应该等于条料最大宽度加上一个间隙值。导料板高度取决于挡料方式和板料厚度，导料板高度见表9-23。查表得h为8mm。导料板的平面形状与凹模相同，l=160mm，B=100mm，其厚度h=8mm。6.2侧刃、侧刃挡块按侧刃的工作端面形状分平面型和台阶型两类，每类又有三个型号（A型、B型、C型）台阶型的多用于厚度为1mm 以下的板料的冲裁，冲裁前凸出部分先进入凹模导向，以免由于侧压力导致侧刃损坏。侧刃断面的关键尺寸的宽度b其它尺寸按GB/7648.1-1994规定。宽度b原则上等于送料步距，但对于长方形侧刃和导正销兼用的模具，其宽度为：b=s+(0.050.1) 式中： b - 侧刃宽度（mm） S - 送进步距（mm）b=24+0.1=24.1mm侧刃挡块选择为长方体，尺寸为8635mm。6.3卸料版弹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0.60.8倍。所以卸料板厚度取H=0.627=16.2mm 取17mm。综上所述卸料板长度A=200mm宽度B=160mm厚度H=17mm当卸料板对凸模起导向作用时，卸料板与凸模间按H7/h6配合，但其间隙应该比凸、凹模间隙小，此时凸模与固定板按H7/h6或H8/h7配合。此外，为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应该高出凸模刃口端面0.30.5mm。卸料板凸台部分的高度为h=H-（0.10.3）t式中: h - 卸料板凸台高度 H - 导料板高度 t - 条料厚度h=8-（0.10.3）1.67.6mm弹性卸料板的压料面应凸出凸模端面0.20.5mm ，所以取台阶高度H1=7.1mm 。6.4凸模固定板标准凸模固定板有圆形、矩形和单固定板等多种型式。选用时，根据凸模固定和紧固件合理布置的需要确定其轮廓尺寸，其厚度一般为凹模厚度的60%80%。凸模固定板的平面形状与凹模相同，L=200mm，B=160mm，其厚度一般为凹模厚度的60%80%，所以凸模固定板的尺寸为20016018mm。6.5上下垫板在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动，拼块凹模与下模座之间也加垫板。垫板的平面形状尺寸与固定板相同，L=200mm，B=160mm，其厚度一般为610mm.取8mm。6.6橡胶根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲裁卸料用较硬橡胶；拉伸用较软橡胶。本模具采用较硬橡胶。材料选用聚氨酯。 橡胶板高度为H0=式中：H1 - 压缩高度 H0 - 橡胶原高度设H1为5mm 则 H0=20mm橡胶外形 为 20016020mm。6.7上下模座采用对角导柱模架（标准间），与上下垫板配合。7、典型零件加工工艺方案以凹模板的加工为例，典型零件的加工工艺为：备料热处理洗平面钳工磨平面热处理线切割。工艺过程如表 6。表6工艺过程序号工序名称工序的主要内容1备料根据图纸下适合的毛胚料2热处理退火3铣平面铣六平面4钳工划线、打螺纹孔、销钉孔和穿丝孔5磨平面光上下平面至图纸要求6热处理淬火、回火达到硬度要求7线切割线割内型,保证间隙达到要求8、冲压设备选用根据总的冲裁力必须小于或等于压力机的公称压力，故选压力机型号。故选压力机型号为开式压力机其技术规格如下：标准压力：110kN滑