毕业设计论文-汽车车门扇形齿板精冲模具设计

南京农业大学工学院

课程设计

课程名称：冲压模课程设计

题目名称：扇形齿板冲压模课程设计

专业班级：材控03班

学号： 19310111 学生姓名：许水波

指导导师：聂信天夏荣霞史立新徐秀英2013年10月28日--2013年11月8日

目录

1.课题分析 (2)

1.1．课题来源 (2)

1.2．设计内容 (2)

1.3．工作步骤的拟定 (2)

2.制件分析 (3)

2.1. 工艺分析 (3)

2.2．方案制定 (3)

2.3．工艺尺寸计算 (4)

3、精冲工艺的力能参数 (4)

4、模具的结构设计 (7)

4.1凸模、凹模和凹凸模结构的设计 (7)

4.2确定模具的结构形式 (7)

4.3卸料与出料装置 (8)

5、模具零件的选用与设计 (9)

6、模具的校核 (13)

7、总结 (16)

8、参考文献 (16)

1 课题分析

1.1 课题来源

加工件是一扇形齿板,如图1所示，它是汽车车门玻璃升降器的重要传动零件，它的齿形精度、断面质量和平面度，对玻璃升降器的传动精度、传动平稳性和耐用度等都有很大影响。由于使用普通冲孔落料技术冲压出来的产品有精度低、断面质量差的问题，所以进行技术改进，设计精冲方案进行生产。

该板材料45号钢，厚度2mm，齿板外形尺寸精度为IT10级。

图1-1 加工件零件图

1.2 设计内容

根据零件图的要求，设计出加工该零件的精冲复合模具，该模具需要完成外形和孔的精冲并满足精度要求。

该设计需要运用冲裁模具设计和精密冲裁的知识，合理运用。具体要求如下:

(1)设计出生产该扇形齿板的冲裁模具；

(2)按照国家标准用AutoCAD软件绘制模具装配图以及非标准零件图；

(3)撰写说明书，用图片和文字结合说明，并注明计算公式的出处；

1.3 工作步骤的拟定

通过对课题的研究和查找相关的资料，笔者拟定了整个设计过程中模具设计部分的设计方案，设计步骤如下：

（1）凹模、凸模和凹凸模结构的设计；

（2）计算凸模和凹模的刃口尺寸；

（3）选择模具的正倒装结构；

（4）确定卸料和出件方式；

（5）选择标准模架；

（6）对凸模进行校核；

2 制件分析

2.1 工艺分析

从产品的使用要求来看，扇形齿板的外形主要是要保证齿形部分的精度和光洁度，因为它是直接影响传动精度的。在扇形齿板的四个孔中，主要是要保证φ13孔和φ2.25孔的位置精度，因为他们对装配精度有影响。

精冲工艺不用于普通冲压工艺。精冲需要三重动作和压力，除主冲裁力外，还需要有齿圈压板压力和反压板压力，从而使变形区内外，上下形成三向压应力，并在近似于纯剪切状态下成形。本文论述了采用通用压力机与液压模架、精冲模具组合的方式来实现精冲工件的目的，即靠压力机提供主冲裁力，通过液压模架上的两个液压缸获得齿圈压板压力和反压板压力，从而达到精冲的三重动作和压应力的要求，完成图1中所示扇形齿板的精密冲裁。

2.2 方案制定

零件需要加工外形（齿板）和4个孔，用精密冲裁满足要求。初拟的几个方案如下：

方案一：先落料，再冲孔，采用单工序模进行生产。

方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模进行生产。

方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模进行生产。

方案一模具结构简单，但需要两道工序，两套模具，生产效率低，且两次定位难以满足精度要求，生产效率低。方案三使用级进模，级进模的结构复杂，制造精度高，成本高，且同样有多次定位误差，不太合适。个人比较倾向于方案二，用复合模进行生产可以提高生产效率，该零件精度要求较高，用复合模也可以满足要求。

2.3 工艺尺寸计算

2.3.1 毛坯尺寸

根据图1计算，得长度方向为164mm，宽度为95mm，厚度为2mm。

φ164.5扇形弧长:L=π×d×θ/360=π×164.5×158/360=226.70mm

φ13孔周长：L1=π×d= π×13=40.82mm

φ15孔周长：L2=π×d=π×15=47.1mm

φ2.25孔周长: L3=π×d=π×2.25=7.07mm

扇形边缘边长：L4 =85.48mm

2.3.2 排样

排样搭边确定，采用直排。根据参考文献[1]表11-1得x=4.5，y=5.5。（x表示侧边距，y表示相邻两工件间距。）

3 精冲工艺的力能参数

3.1 精冲工艺力的计算

精冲工艺过程是在压边力，反压力和冲裁力三者同时作用下进行的，这三个力对模具设计和保证工件质量以及提高模具寿命具有重要意义。

根据参考文献[1] p91～95的内容，分别计算冲裁力，压边力，反压力，总压力以及卸料力和顶件力。

3.1.1 冲裁力

冲裁力P

大小取决于冲裁内外周边的总长度，材料的厚度和抗拉强度。可按参

1

考文献[1] p92由Timmerbeil提出的经验公式计算：

f1L t tσb（2-1）

P

1=

式中 f

1

—系数，取决与材料的屈强比

L

t

—内外周边的总长（mm）

t —材料厚度（mm）

σb—材料的抗拉强度（N/mm2）

其中L t=L+L1+L2+L3+2×L4=775.35mm

t=2mm

σb=550N/mm2

考虑到精冲时由于模具的间隙小，刃口有圆角，材料处于三向受压的应力状态

和一般冲裁相比提高了变形抗力，因此f

1

根据参考文献[1]图6-2取0.9。

故冲裁力为：

P

1

=0.9×775.35×2×550=1150KN（大约115T）

3.1.2 压边力

V型环压边力的作用有三：

防止剪切区以外的材料在剪切过程中随凸模流动；

夹持材料，在精冲过程中是材料始终和冲裁方向垂直而不翘起；

在变形区建立三向受压的应力状态。

因此压边力对于保证工件剪切面质量，降低动力小号和提高模具的使用寿命有密切关系。可以按照参考文献[1] p93经验公式计算：

P 2=f

2

L

e

×2hσ

b

(2-2)

式中 f

2—系数，取决于σ

b

；

L

e

—工件外周边长度（mm）；

h—V形齿高（mm）;

σ

b

—材料的抗拉强度（N/mm2）

其中 L

e

=624mm；

h=0.8mm；

σ

b

=550N/mm2

f

2

根据参考文献[1] 表6-1查得取1.8。

故压边力为：