汽车刹车片的模具设计

汽车刹车片的模具设计 第 1 页 共 58 页 设计题目: 汽车刹车片的模具设计 学生姓名:闫飞云 学号: 070108309 指导教师:秦万忠 二〇一一年五月十六日 汽车刹车片的模具设计 第 2 页 共 58 页 引言……………………………………………………………………………….4 ?0.1 本次的模具设计为冲压模具设计.........................4 ?0.2 冲压的概念、特点及应用……………………………………….4 ?0.3 冲压的基本工序及模具………………………………………..5 ?0.4 冲压技术的现状及发展方向…………………………………….6 第一章 冲压件的分析…………………………………........10 ?1.1 冲裁件??????????????????????10 ?1.2 冲裁件工艺性分析………………………………………………11 ?1.3 工艺及模具结构类型???????????????.13 1.31 方案??????????????????????.11 1.32 模具方案的比较???????????????????11 1.33 模具结构的确定???????????????????12 ?1.4 排样设计?????????????????????.13 第二章 冲压力与压力中心计算??????????????.15 ?2.1 冲压力??????????????????????.15 ?2.2 压力中心?????????????????????.15 第三章 卸料弹性元件选择?????????????????17 第四章 工作零件刃口尺寸计算??????????????.18 ?4.1 刃口尺寸?????????????????????.18 ?4.2 工作零件结构尺寸??????????????????19 ?4.3 其他模具零件结构尺寸????????????????.20 汽车刹车片的模具设计 第 3 页 共 58 页 第五章 模架及冲床的选用????????????????..21 ?5.1 模架的选取:????????????????????21 ?5.2 压力机的选取???????????????????.21 第六章 模具主要非零件的加工工艺简要过程????.22 ?6.1 凹模加工工艺过程????????????????????22 ?6.2 冲孔凸模加工工艺过程??????????????????23 ?6.3 凸模固定板加工工艺过程?????????????????23 ?6.4 凸凹模加工工艺过程???????????????????24 ?6.5 上垫板加工工艺过程???????????????????24 ?6.6 卸料板加工工艺过程???????????????????25 ?6.7 下垫板加工工艺过程???????????????????25 ?6.8 空心垫板加工工艺过程??????????????????26 ?6.9 上模座加工工艺过程???????????????????26 ?6.10 下模座加工工艺过程???????????????????26 第七章 模具的组装与调试?????????????????.27 ?7.1 模具装配的目的和内容???????????????????27 ?7.2 冲模装配的工艺方法????????????????????27 ?7.3 冲模装配的技术要求????????????????????28 ?7.4 本设计的模具装配?????????????????????28 ?7.5 模具的调试????????????????????????29 第八章 模具总装图?????????????????????30 第九章 模具各主要零件图????????????????33 附录 附录1 J23 系列开式可轻压力机主要技术参数???????????46 附录2 部分标准公差值 ????????????????????.47 附录3 部分压入式模柄尺寸???????????????????48 附录4 标准件——固定挡料销??????????????????49 附录5 标准件——部分推杆???????????????????50 附录6 重负荷弹簧(美标)???????????????????51 自我总结及致感谢词?????????????????????????53 参考文献????????????????????????????54 汽车刹车片的模具设计 第 4 页 共 58 页 【引言】 ?0.1 本次的模具设计为冲压模具设计。 ?0.2 冲压的概念、特点及应用， 冲压是利用安装在冲压设备(主要是压力机)上的模具对材料施加压力，使其分离或塑 性变形，从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压通常是常温下 对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工或塑性来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或 板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型术。 冲压所使用的模具成为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料(金属或非金属)批量加工成所 需冲件的专用工具，。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进 行;没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料 构成冲压加工的三大要素，只有他们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其他方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都有许多独 特的优点，主要表现如下， (1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依 靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，告诉压 力要每分可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 (2) 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量， 而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换性好，具有―一模一样‖的特征。 (3) 冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、 覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较强。 (4) 冲压一般没有切削碎料生成，材料的消耗较小，且不需其他加热设备，因而是一种省 汽车刹车片的模具设计 第 5 页 共 58 页 料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加 工成形。且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集型产品，所以，只能在 冲压件生产 批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效应。 冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛，相当多的工业部门越来越 多地采用冲压加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻 工等行业，在这些工业部门中，冲压件所占有的比重相当的大，少则60%以上，多则90%以上。 不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻，刚度好的冲压 件所替代。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产 品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。 ?0.3 冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生 产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类: 分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压(俗称冲 裁件)的工序;成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸 的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序， 每种基本工序还包括含有多种单一工序。 在实际生产中，但冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若分散的单一 工序冲压是不经济甚至难于达到要求，这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以 上的单一工序集中在一副模具内完成，成为复合模，组合的方法不同，有可将其分为复合— 级进和复合级进三种组合方式，。 复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以 上不同单一工序的组合方式。 级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上 完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等; 按工序的组合方式可分为单工序、复合模、和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成 汽车刹车片的模具设计 第 6 页 共 58 页 是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分，工 作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件(即 凸模，凹模)的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模 回升时，模具的卸料与出件装臵将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下 一次冲压循环。 ?0.4 冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材 料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展，其主要表现和发展方向如下: (1) 冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础，目前，国内外对冲压成型理论的研究非 常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模 具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑 性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利 用有限元(FEM)等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测 某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题并通过在计算机上选择修改相关参数，可 实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺， 也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出紧密冲压工艺，软模成形工艺、高 能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺，其中， 精密冲裁是 提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm，精度可达 IT15-17 级;用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺， 能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的 经济效果，采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在形状复杂、批量小、强度高和精 度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义，利用金属材料的超塑性进行超塑变形，可 以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出 的优越性，无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料却面成形的一 种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压 机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成 形技术可消除材料内杏嘤迪治藁氐尚危弈,嗟愠尚蜗低骋?CAC/CAM/CAE 技术为 主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。 汽车刹车片的模具设计 第 7 页 共 58 页 (2)冲模是实现冲压生产的基本条件在冲模的设计制造上，目前正朝着一下两方面发展，: 一方面，为了适应高速、自动、精密、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的 新型模具材料及热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及 模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展;另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的 需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模组合冲模等各种简易冲模及其 制造技术也得到了迅速发展。 精密=高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水 平，目前，50 个工位以上的级进模进距精度可达到2 微米，多功能级进模不仅可以完成冲压 全过程，还可完成焊接、装配等工序，我国已能设计制造出达到国际水平的精度达1,5 微米， 进距精度2,3 微米，总寿命达1 亿次，我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模 具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到 了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但制造质量、精度、制造周期和成本方 面与国外相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进 技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术，其中高速铣削加 工、电火花铣削加工、慢走丝切削加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模 制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量(主轴 转速一般为15000,40000r/min)加工精度一般可达10 微米，最好的表面粗糙度Ra?1 微米, 而且与传统切削加工相比具有温度升低(工件只升高3 摄氏度)、切削力小，因而可加工热敏 材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料(60HRC)加工;电火花铣削 加工(有称电火花创成加工)是以高速旋转的简单管状电极作三三维或二维轮廓加工(像数 控铣一样)，因此不再需要制造昂贵的成形点击，如日本三菱公司生产的 EDSCAN8E 电火花铣 削加工机床，配臵有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM 集成系统、在线自动测量系统和动态 仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平;慢走丝线切割技术的发展水平已相当高， δ芤蚕嗟蓖晟疲远潭纫汛锏轿奕丝垂茉诵械某潭龋涨扒懈钏俣纫汛锏?00mm2/min， 加工精度可达?1.5 微米，表面粗糙度达 Ra=0.1,0.2 微米，精度磨削及抛光已开始是用数 控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模 具加工过城中的检测技术也取得了很大的发展，现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂 曲面的数据外，其良好的温度补偿装臵，、可靠的抗震保护能力、严密的除尘措施及简单操作 汽车刹车片的模具设计 第 8 页 共 58 页 步骤，使的现场自动化检测成为可能，此外，激光快速成形技术(RPM)与树脂浇注技术在快 速经济制模技术中得到了成功的应用，利用 RPM 技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、 电弧涂喷、消失模，熔模等技术可快速制造各种成形模，如清华大学开发研制的―M-RPMS- ?X 型多功能快速原型制造系统‖是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺(分 层实体制造 SSM 和熔融挤压成形 MEM)的系统，他基于―模块化技术集成‖之概念而设计和 制造，具有较好的价格性能比，一汽模具制造公司以 CAD/CAM 加工的主模型为基础，采用瑞 士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的 途径， (3)冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基础条件，高精度、高寿命、高效率的 冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压 设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机 械乃至机器人的大量使用，是冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速 自动压力机纷纷投入使用，如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便 可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和伸长率;在公诉自动压力机上冲压电机定转子 冲片时，一分钟可冲二百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高二十 倍，材料利用率高达97%，公称压力250KN 的高速压力机的滑块行程次数已达2000 次/min 以 上。在多功能压力机方面，日本丰田公司生产的2000KN―冲压中心‖采用CNC 控制，只需5min 时间就可完成自动换模，换料和调整工艺参数等工作;美国惠特尼公司生产的 CNC 金属板材 加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的4-10 倍，并能进行冲孔、分 段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期 大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模 具，其中无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC 万能折弯机等新设备投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲 压柔性制造单元(FMC)和冲压柔性制造系统(FMS)代表了冲压生产新的发展趋势。FMS 系 统里数控冲压设备为主题，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统， 根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新的产品方便迅 速，冲压件精度也高。 汽车刹车片的模具设计 第 9 页 共 58 页 (5) 冲压标准件及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，以得到模具行业和广泛重视，因为冲模属单件小批量生产，冲 模零件既具有一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性，因此，只有实现了冲模的 标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模 具的质量和缩短制造周期，目前国外先进工业国家模具标准化生产度已达70%,80%，模具厂 只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高，模具制 造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂，顶杆厂、热处理厂等，甚 至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制 造周期的缩短，我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准专业化生 产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高，但总体情况还满足不了模具工 业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高(一般在40%以下)。标准件的品种和规格较少， 大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题，另外标准 件生产的销 售、供货、服务等都还有待进一步提高。 汽车刹车片的模具设计 第 10 页 共 58 页 第一章 冲裁件的工艺分析 ?1.1 冲裁件 零件名称:汽车刹车片(如下图所示) 生产批量:大批生产 材料为:A3,厚度为 2mm，大批量生产。 设计要求:试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程。 汽车刹车片的模具设计 第 11 页 共 58 页 ?1.2 冲裁件工艺性分析 (1) 材料:该冲裁件的材料A3 钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。 (2) 零件结构:该冲裁结构简单，并在转角有四处R2 圆角，比较适合冲裁。 (3) 尺寸精度:零件图上所有未标注的尺寸，属自由尺寸，可按IT14 级确定工件的公差。 孔边距12mm 的公差为-0.11，属11 级精度。查公差表可得各尺寸公差为: 零件外形: 65 0 -0.74 mm 24 0 -0.52 mm 30 0 -0.52 mm R32 0 -0.62 mm R2 0 -0.25 mm 零件内形 10 +0.36 0 mm 孔心距: 37+0.31mm 结论:适合冲裁 ?1.3 工艺方案及模具结构类型 零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种方案: 方案一:先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 方案二:落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三:冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。 模具方案的比较 工艺方案选择的准则:为了实现工艺方案的计算机辅助选择，首先应总结实际设计中常用的 准则主要有以下 1〉 如果工件上最小的孔边、空间距小于复合的凸凹模最小许用壁厚值，因不能保证凹凸 模强度，应考虑采用连续模或单工序模。 2〉 如果工件上的内孔与外形的相对位置精度要求较高，应尽可能采用复合模。 3〉 如果工件内、外形的毛刺要求向上，应采用复合模。 4〉 连续模和复合膜的生产效率较高，单工序的模的生产效率较低但模具结构简单，综合 生产效率和模具制造两方面的因素，一般认为:大批量生产时尽量采用连续模或复合 模，小批量生产时采用单工序模。 5〉 但工件较厚(一般大于5mm)、外形尺寸较大(一般大于250mm)时，不仅冲压力大， 而且模具尺寸大，不宜采用连续模。 6〉 如果个冲孔凸模安装位置发生干涉，不宜采用复合模。 汽车刹车片的模具设计 第 12 页 共 58 页 7〉 但工件的平整度要求很高时，一般应采用正装复合模。 方案一，模具结构简单，制造方便，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，成本 较高，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。且更重要的是在第一道工序完成后， 进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满 足生产需求，故而不选此方案。 方案二，复合模的特点是生产率高冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度 要求比级进模底，冲模的轮廓尺寸较小，但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高，复 合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。只需要一套模具，工件的精度及生产效率 要求都能满足，模具轮廓尺寸、制造相对前面两种方案都有比较好，而且伸长率高，所以应 该选此方案。 方案三，级进模是一种多工位、效率高的一种加工方案，但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂， 成本较高，一般适用于大批量，小型冲压件，而本工件尺寸轮廓相比较大，采用此方案，势 必会增大模具尺寸，使加工难度提高，又由于本零件孔边距尺寸 12 0 -0.11 mm 有公差要求，为了 更好地保证尺寸精度，进而也排除此方案。 方案确定:最后确定用复合冲裁方式进行生产。 模具结构的确定 复合模的结构可分为倒装与正装式复合模两个，在选择模具结构时要根据冲压件质量、 生产批量、精度要求、方案操作等方面来确定。 正装式结构与倒装式结构比较: 正装式结构较适合于冲制材质比较软的或板料比较薄的平直度要求度较高的冲裁件，还可以 冲裁孔边距离较小的冲裁件，使由于冲裁过程中冲片废料落在模具下模的表面，每次冲裁工 人必须先清理废料操作不便，而且正装式结构需要三套卸料，顶出装臵，制造装配不适，倒 装式不宜冲裁孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的 打杆装臵进行推件，卸件可靠，冲裁过程中的废料直接从模具下面被推出，便于操作，并为 机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。 本设计初步确定选择倒装式及弹性卸料和定位钉定位方式，这种结构操作、维修较方便。 汽车刹车片的模具设计 第 13 页 共 58 页 ?1.4 排样设计 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补 偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。 搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中 损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。 板料厚度 圆件及r>2t 的工件 矩形工件边长L50mm 或 r模具设计》P48 确定搭边值 由于板厚2mm 且矩形边长L65mm>50mm(或r=2mm模具设计 第 14 页 共 58 页 确定后排样图如下图2 所示 一个步距内的材料利用率η 为: 图2 排样图 η = A BS ×100% =1632?(70×34.2)×100% =68.2% 查板材标准，宜选900mm×1000mm 的钢板，每张钢板可剪裁为14 张条料 (70mm×900mm)， 每张板料可冲364 个工件，则η 总 为: η 总 = nA1 LB ×100% = 364×1632 900 ×1000 ×100% =66.0% 即每张板才的材料利用率为65.1%。 汽车刹车片的模具设计 第 15 页 共 58 页 第二章 冲压力与压力中心计算 ?2.1 冲压力 落料力 F落= P k Ltτ =1.3×181.9×2×350 =165.53(KN) 注:式中τ 为材料抗剪强度，MPa;L 为冲裁周边总长度，mm;系数 Kp 是考虑 到冲裁模刃口 的磨损、凸模与凹模间隙的波动(数字的变化或分布不均)、润滑情况、材料力 学性能与厚 度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3。其中τ 按非退火A3 钢板计 算。 冲孔力F冲= P k Ltτ =1.3×2π ×10×2×350 =57.17(KN) 其中:L=2π d×2 d 为冲孔直径，2π d 为两孔圆周长之和。 卸料力F卸= K卸 F落 =0.04×165.53 = 6.62 (KN) 推件力F推=nK推 F落 =6×0.055×165.53 =54.62(KN) 其中n=6 是因为有两个孔。 总冲压力:F总= F落+F冲+F卸+F推 =165.53+57.17+6.62+54.62 =283.94(KN) ?2.2 压力中心 如图3 所示: 汽车刹车片的模具设计 第 16 页 共 58 页 由于工件x 方向对称，故压力中心x0=32.5mm 而Y 轴经公式计算如下: 0 y = n n 1 n 1 L Y L n i n i = 24×12+60×0+24×12+11.3×24+46.3×29.3+11.3×24+31.4×12+31.4×12 24+60+24+11.3+46.3+11.3+31.4+31.4 = 3228.59 239.7 =13.5mm 其中: L1=24mm y1=12mm L2=60mm y2=0mm L3=24mm y3=12mm L4=11.3mm y4=24mm L5=46.3mm y5=29.3mm L6=11.3mm y6=24mm L7=31.4mm y7=12mm L8=31.4mm y8=12mm 注:计算时，忽略边缘4-R2 圆角。 由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为(32.5，13.5)。 汽车刹车片的模具设计 第 17 页 共 58 页 第三章卸料弹性元件选择 由于卸料力为6，62 KN 采用四根弹簧作为弹性元件 则每根弹簧承受的力为1.66 KN 采用国标准可选用 重负荷美标弹簧 编号为SB25(铜色) 材料为SEA6150 铬钒钢 主要尺寸为25.5mm×13mm×25.4mm 外径为:25mm 内径为:12.5mm 高度为:25mm 刚度为:364.3N/mm 工作极限高度为:17.78mm 工作极限负荷为:2195.2N 极限寿命为:200 万次 汽车刹车片的模具设计 第 18 页 共 58 页 第四章 工作零件刃口尺寸计算 ?4.1 刃口尺寸 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。刃 口尺寸计算见表1。 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 Dmax 0 -Δ =65 0 -0.74 Zmin=0.246 Zmax=0.36 Z min - Z max =0.36-0.2 46=0.11mm 制件精度 为:IT14 级，故 x=0.5 Dd=(Dmax-xΔ ) +Δ /4 0 Δ /4 Dd=64.63 +0.185 0 相应凸模尺寸 按凹模尺寸配作，包证双 面间隙在 0.246,0.36 之 间 Dmax 0 -Δ =24 0 -0.52 Dd=23.74 +0.13 0 同上 Dmax 0 -Δ =32 0 -0.62 Dd=31.69 +0.154 0 同上 Dmax 0 -Δ =R32 0 -0.62 Dd=31.69 +0.154 0 相应凸模尺寸 按凹模尺寸配作，包证双 面间隙在 0.123,0.18 之 间 R2 0 -0.25 Dd=1.88 +0.063 0 同上 冲 孔 凸 模 dmin + Δ 0 =10 +0.36 0 同上 dp=(dmin+xΔ ) 0 -Δ /4 Δ /4 dp=10.18 0 -0.09 相应凹模尺寸 按凸模尺寸配作，包证双 面间隙在 0.246,0.36 之 间 孔 边 锯 L 0 -Δ =12 0 -0.11 同上 制 件 精 度 为 : IT11 级 ， 故 x=0.75 Bj=(Bmin+xΔ ) 0 -Δ /4 Δ /4 Lp=11.97 0 -0.028 孔 心 距 L+ Δ / 2 =37+ 0.31 同上 x=0.5 Ld=(Lmin+0.5Δ ) Δ /8=1/ 8 × 0.62= 0.078 Ld=37+ 0.078 表 1 刃口尺寸计算 汽车刹车片的模具设计 第 19 页 共 58 页 ?4.2 工作零件结构尺寸 落料凹尺寸: 凹模板厚度:H=kb(?15mm) 其中:k 为修正系数，b 为最大孔口尺寸 H=0.28×65=18.2mm 料厚t/mm 孔口尺寸b/mm 0.5 1.0 2.0 3.0 >3.0 200 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 凹模厚度修正系数K(本表取自《模具设计与制造》第二版) 凹模板壁厚:c?(1.5,2)H =(1.5,2) ×18.2 =(27.3,36.4)mm 实取c=30mm 凹模板边长:L=b+2c =65+2×30 =125mm 查标准JB/T-6743.1-94:凹模板宽B=125mm 故确定凹模板外形为:125×125×18(mm),将凹模板作成薄型形式并加空心垫板 后实取为: 125×125×14(mm). 凸凹模尺寸: 凸凹模长度为:L= 1 h + 2 h +h =16+10+24 =50(mm) 其中: 1 h -凸凹模固定板厚度 2 h -弹性卸料板厚度 h-增加长度(包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等) 凸凹模外刃口间薄壁效核:根据冲数件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为 7mm，根 据强度要求 查《冲压模具设计与制造》表2.9.6 知，该壁厚为4.9mm 即可，故该凸凹模强度 足够。 汽车刹车片的模具设计 第 20 页 共 58 页 冲孔凸模尺寸:L 凸 = 1 h + 2 h + 3 h =14+12+14 =40mm 其中: 1 h -凸模固定板厚 2 h –空心垫斑厚 3 h -凹模板厚 凸模板强度效核:该凸模不属于细长杆，强度足够。 ?4.3 其他模具零件结构尺寸 根据倒装复合模形式特点:凹模板尺寸并查标准 JB/T-6743.1-94,确定其他模具模 板尺寸列 于表2: 表2 序号 名称 长×宽×厚(mm) 材料 数量 1 上垫板 125×125×6 T8A 1 2 凸模固定板 125×125×14 45 钢 1 3 空心垫板 125×125×12 45 钢 1 4 卸料板 125×125×10 45 钢 1 5 凸凹模固定板 125×125×16 45 钢 1 6 下垫板 125×125×6 T8A 1 汽车刹车片的模具设计 第 21 页 共 58 页 第五章 模架及冲床的选用 ?5.1 模架的选取: 根据模具零件结构尺寸125×125， 查《模具设计与制造实训》附录表9，粗选后侧导柱125×125 标准模架一副。 又根据:H 中 间 高 度 = H 凸 凹 +H 凹 + H 上 垫 板 + H 下 垫 板 +H 空 心 垫 板 + H 凸 模 固 定 板 =50mm+14mm+6mm+6mm+12mm+14mm =102mm 凹模周界 闭合高的 (参考)H 上模座 GB/T2855.5-90 下模座 GB/T2855.6-90 导柱 GB/T2861.1-90 导套 GB/T2861.6-90 L B 最小 最大 1 个 1 个 2 个 2 个 125 125 160 190 125×125×35 125×125×45 22×150 22×85×33 模具规格(摘自《模具设计与制造实训》附表9-2) 校核 H 闭 合 高 度 =H 凸 凹 + H 凹 + H 上 垫 板 +H 下 垫 板 + H 空 心 垫 板 + H 凸 模 固 定 板 +H 上 模 座 + H 下 模 座 =50mm+14mm+6mm+6mm+12mm+14mm+35mm+45mm =182mm 160mm,182mm,190 至此模架选取正确完毕 ?5.2 压力机的选取 由于该制件是一件小型制件，且精度要求不高，因此选用开式可倾压力机。它具 有台三 面敞开，操作方便，成本方便，成本低廉的优点。根据冲裁总冲压力F 总 =283.94KN、模具闭 合高度H 闭 合 高 度 =182、模座最大外围尺寸300×195 及工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用 J23-63 开式可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下: 公称压里:630KN 滑块行程:100mm 行程次数:40 次/分 最大闭合高度:360 mm 连杆长度:90mm 工作台尺寸(前后×左右):480mm×710mm 汽车刹车片的模具设计 第 22 页 共 58 页 第六章 模具主要非标准零件的 加工工艺简要过程 6.1 凹模加工工艺过程 材料:Gr12 硬度:60, 64HRC 序号 工序名称 工序内容 1 备料 锻件(退火状态):130×130×16mm 2 粗洗 洗六面到尺寸125.3×125.3×15 mm，注意两大平面与相邻侧面用标准 角尺测量达到基本垂直 3 平面磨 磨光两大平面厚度达到 14.6mm，并两相邻侧面达到四面垂直，垂直度 0.02mm 4 钳 ?划线 画出各孔径中心线并画出凹模洞口轮廓尺寸 ?钻孔 钻螺纹底孔、销钉底孔和凹模洞口穿线孔 ?绞孔 绞销钉孔到要求 ?攻丝 攻螺纹丝到要求 5 热处理 淬火 使硬度达到60,64HRC 6 磨平面 磨光两大平面，使厚度达到14.3.3mm 7 线切割 割凹模洞口，并留有0.01,0.02 的研磨量 8 钳 ?研磨洞口内壁侧面达到0.08um ?配推件块要求 9 钳 用垫片层保证凹模与凸凹模间隙均匀后，凹模与上模座配做销钉孔 10 平磨 研磨凹模板上面达到厚度尺寸要求 11 钳 总装配 汽车刹车片的模具设计 第 23 页 共 58 页 6.2 冲孔凸模加工工艺过程 材料:T8A 硬度:56, 60HRC 序号 工序名称 工序内容 1 备料 锻件(退火状态):,15×55mm 2 热处理 退火 硬度达到56,60HRC 3 车 ?车一端面，打顶尖孔，车外圆至,12mm;掉头车另一端，长度至尺 寸50mm;打顶尖孔 ?双顶尖顶，车外圆尺寸,11.4?0.04mm, ,10.6?0.04mm 至要求; 车尺寸 0 - 0 . 2 5 5 至要求 4 检验 检验 5 热处理 淬火 硬度至HRC56,60 6 磨削 磨削外圆尺寸, 0 - 0 . 2 5 1 1 ，, 0 - 0 . 0 9 1 0 . 1 8 7 线切割 切除工件端面顶尖，长度尺寸至