冷冲模设计参考

自动分度接线盒冲孔模设计

目 录

1前言 ........................................................................................................................................... 1 1.1中国模具行业的发展现状 ................................................................................................... 1 1.2中国模具行业的发展前景 ................................................................................................... 1 1.3本模具设计的目的和意义 ................................................................................................... 2 2冲压件的工艺分析 ................................................................................................................... 3 3工艺方案的确定 ....................................................................................................................... 4 4计算冲裁力和选择压力机 ..................................................................................................... 4 4.1冲裁力计算 ........................................................................................................................... 4 4.2卸料力、推料力计算 ........................................................................................................... 4 4.3选择压力机 ........................................................................................................................... 4 5模具类型与结构形式 ............................................................................................................... 5 5.1模具类型的确定 ................................................................................................................... 5 5.2模具结构形式分析 ............................................................................................................... 5 6模具的工作原理 ....................................................................................................................... 6 7模具工作零件及公差的计算 ................................................................................................... 7 8模具其他零件的选用、设计以及必要的计算 ....................................................................... 8 8.1凹模外形尺寸的确定 ........................................................................................................... 8 8.2选择模架及确定其他冲模零件尺寸 ................................................................................... 8 8.3凸模基本结构参数确定 ....................................................................................................... 9 8.4卸料套的基本结构参数确定 ............................................................................................. 10 8.5凸模固定零件的选用 ......................................................................................................... 11 8.5.1凸模固定板及垫板的选用 ............................................................................................. 11 8.5.2固定螺钉的选用 ............................................................................................................. 11 8.6模柄参数大小的确定 ......................................................................................................... 11 8.7连接上模座、垫板、凸模固定板的螺钉和销钉的选用 ................................................. 11

8.8凹模座与下模座之间的定位和固定 ................................................................................. 11 9压力机技术参数的校核 ......................................................................................................... 11 10分度部分设计 ....................................................................................................................... 12 10.1主轴的设计 ....................................................................................................................... 13 10.2分度盘的设计 ................................................................................................................... 14 10.3棘轮的设计 ....................................................................................................................... 15 10.4转轮、棘瓜的设计 ........................................................................................................... 16 10.5两条连杆长度的计算 ....................................................................................................... 17 11压紧部分设计 ....................................................................................................................... 18 12三维建模建立 ....................................................................................................................... 20 13总结 ....................................................................................................................................... 22 致谢 ............................................................................................................................................ 23 参考文献 .................................................................................................................................... 24 Abstract ...................................................................................................................................... 25 附录

1 前言

1.1 中国模具行业的发展现状

现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率中国模具行业发展现状：目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。

在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。

由于模具生产技术的现代化，在现代工业生产中，模具已广泛应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 1.2 中国模具行业的发展前景

巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。1999年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为330亿元，今后几年仍将以每年10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年10%的增幅。汽车、摩托车行业的发展将会大大推动模具工业的高速增长，特别是汽车覆盖件模具、塑料模具和压铸模具的发展。

家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量已超过3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了1000万台。家用电器行业的发展对模具的需求量也将会很大。其他发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。

“目前，欧洲模具业已越来越感受到来自中国同行所带来的影响和压力，预计到2018年，中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一。”德国亚琛工业大学的亚力山大教授日前在宁海考察该地模具制造业基地时发出这样的感叹。亚力山大表示，据相关研究部门调查得知，欧洲模具设计和生产的时间要分别比中国快44％和61％左右，但中国模具设计和生产的成本却只有欧洲同行的91％，因为中国的劳动力成本低廉，对部分国外客户有着很强的吸引力。同时，欧洲及世界各国之间的模具竞争也相应加剧，像德国近两年半内的模具整体价格就下降了25％左右。据统计,前些年全球58％的模具是由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家的比例只占到1％，但今后东欧国家的模具将会有较大幅度的增长，而亚洲国家的生产比例将提高至22％左右。这位教授高兴地说,鉴于中国廉价劳动力成本的优势和整体经济持续快速发展的良好势头，中国模具发展的前景将十分广阔。“但这并不意味着中国发展的一切都是那么的理想和完美。”亚力山大认为，因为中国的市场过早地陷入了价格战的误区,还缺乏自主创新的能力，没有相应地建立起诚信可靠的市场体系,特别是有65％的欧洲客户觉得中国模具的价格虽低但质量不好。一种比较理想的解决方法是，加强中欧双方的合作,由欧洲国家出订单和图纸，中国模具企业具体负责完成设计及加工制作，并在此过程中不断学习欧洲先进的技术及管理理念,加快工业化的改造，努力提高企业自身的核心优势和竞争力。

总而言之，中国模具行业的发展前景是非常乐观的，发展势头是迅猛的，让我们把握机遇，迎接挑战，推动中国的模具行业不断的向前迈进吧！ 1.3 本模具设计的目的和意义

冲压模具在实际工业生产中应用广泛。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。

本模具是为冲制接线盒（客车仪表盘中的主要零件之一）的侧壁圆孔而设计的，该零件的侧壁圆孔的冲制是个关键问题，因此在设计模具时既要保证冲孔的精度，又必须考虑提高生产效率和操作安全。本模具设计有自动分度机构，工件只需一次安装便可完

成20个侧壁圆孔的冲制。本模具的设计具有非常重要的现实意义，因为他大大提高了生产的效率和提高了产品的质量，从而起到缩短周期，降低成本，增加经济效益的目的。因此，本模具的设计将推动汽车制造业的发展，有助于推动我国汽车行业的向前迈进。

2 冲裁件的工艺分析

冲裁件：零件简图如下图所示。

图1 冲裁件

图1 接线盒

零件介绍：接线盒是客车仪表盘中的主要零件之一，接线盒沿圆周方向有二十个小孔需冲孔，现需要设计一套带自动分度装置的冲孔模，实现重复工序的工件自动进给。 生产批量：大批量 材 料：ZA12 材料厚度：1.5mm 制件精度：IT14级

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。所谓冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构外形、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大影响。

该制件形状简单，尺寸不大，厚度不大，一般批量，属普通冲裁件，但有几点应注意：

（1）20×?3孔要求均匀分布，在设计模具时必须保证这点。

（2）凸模和凹模刃口必须锋利, 间隙适当且均匀, 以最大限度减小毛刺, 使工件转动顺利, 保证分度均匀

（3）有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。

（4）加工该工件时, 侧壁圆孔的冲制是个关键问题因此在设计模具时既要保证冲孔的精度, 又必须考虑提高生产效率和操作安全。为此, 要设计一副自动分度的径向冲孔模。

3 工艺方案的确定

在冲裁工艺性分析的基础上，根据冲件的特点确定冲裁工艺方案。确定工艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数，冲裁工序的组合以及冲裁工序顺序的安排。

通过冲裁零件的工艺性分析，我们可以知道该制件只包括冲孔工序，而且因为要冲20个均匀分布的孔，也就是说有20道重复的冲孔工序，要求模具有自动分度机构，能实现工件的自动进给，由此可确定该冲裁的工艺方案：冲孔－工件自动转一个分度值－再冲孔，如此重复，直到冲出20个孔为止。

该方案只需要一副模具，生产率很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置精确的分度机构，故模具制造、安装都比较复杂。

4 计算冲裁力和选择压力机

4.1 冲裁力计算

普通平刃冲裁模取K=1.3，经查ZA12 的抗剪强度, t=200MPa ，

L孔?3??9.42mm 由此可得冲裁力

P=P冲孔=KtLt=1.3X200X9.42X1.5=3673.8N4.2 卸料力、推料力计算

经查资料，取K卸=0.04，K推=0.045 卸料力P 卸?K卸P?0.04?3673.8N?146.952N推料力P 推?K推P?0.045?3673.8N?165.321N4.3 选择压力机 （1）冲压力之和PS

PS=P+P卸+P推=3673.8+146.952+165.321=3986.073N（2）选择压力机要求压力机公称压力大于所有冲压力之和，T>PS。 初步选择开式双柱可倾压力机JG23-40。

5 模具类型与结构形式

5.1 模具类型的确定

根据零件结构特点及冲裁的工艺方案，考虑模具方案是：该模具为单工序冲裁模，而且它具有自动分度机构，可实现工件的自动进给，完成重复的冲孔工序。 5.2 模具结构形式分析

经构思设计，模具的结构设计如下图2所示。本模具由三大部分组成：第一是冲孔部分，第二是分度部分，第三是压紧部分。

1 挡销 2 转轴 3 手柄 4 凹模座 5 钢球 6、36、41 弹簧 7 限位销 8、35 螺塞 9 下模座 10、28、39 、43 圆柱销 11、17、38 滚动轴承 12 转轮 13 主轴 14 键 15 垫圈 16 螺母 18 分度盘 19 楔形件 20、24、40 螺栓 21 凹模 22 凸模固定板 23 垫板 25 上模座 26、47 螺钉 27 模柄 29 导套 30 凸模 31 聚氨酯卸料套 32 导柱 33 壳体 34 压盘 37 垫盘 42、45 连杆

44 棘瓜 46 棘轮 48 弹簧片

图2 模具结构图

（1） 为了实现上下模精确导向定位。本模具采用导柱式的凸凹模在进行冲裁之前，导

柱已经进入导套，从而保证在冲裁过程中凸模和凹模之间的间隙均匀一致。 （2） 冲裁的卸料形式的确定

该冲裁模的卸料采用聚氨酯卸料套, 由于冲制件为圆形，不方便安装缷料板，所以聚氨酯卸料套采用与凸模过盈配合的方式套上去，聚氨酯卸料套的使用可以令凸模能从工件中顺利退出,不使工件变形 （3） 工件的定位及压紧

根据工件结构，同时工件精度要求不高，可将工件套在凹模座上，用工件的底面定位，扳动手柄，通过转轴和压盘压紧工件，使工件随主轴旋转。 （4） 冲孔部分设计

冲孔部分主要由凸模30和凹模21组成。因凸模与凹模为易损件, 所以都采用了快换结构。凸模30为阶梯形, 尾部开有斜面缺口,用螺钉紧固于凸模固定板上。凹模21由凹模楔形块19固定在凹模座4上。 （5）分度部分设计

分度部分主要由棘轮46、棘爪44、分度盘18、主轴13及连杆42，45等组成。通过分度机构的分度可以控制工件上侧壁孔的冲压位置。 （6）压紧部分设计

压紧部分主要由压盘34、壳体33、弹簧36及手柄3组成。其作用是向工件施加轴向压力, 使工件紧靠在主轴端部的网纹上, 与主轴同步转动。压盘34可随工件一起转动, 为减少旋转阻力,在压盘34与垫盘37之间安装了钢球。压紧力的大小可通过旋转螺塞35加以调整。扳动手柄3可使压紧部分沿顺时针方向摆动, 以便工件的装夹和拆卸。

6 模具的工作原理

如之前给出的模具总体结构图2所示，将工件套在凹模座4上,用工件的底面定位,扳动手柄3,通过转轴和压盘压紧工件,使工件随主轴旋转。

冲床滑块首次下降时, 在工件侧壁上冲出第1个圆孔。当滑块上升时,连杆42、45拖动棘轮、棘瓜、转轮、主轴和工件,使之转过一个分度值。此时钢球5在弹簧6的压力下进人分度盘的下一个分度孔,将主轴准确定位。当冲床滑块再次下降时,棘轮在拉力弹簧41的作用下逆时针旋转至原始位置,原始位置由限位销7定位。在棘轮逆时针回转时，因为钢球进入了分度盘的分度孔一定的深度，使得转轮不会随着棘轮回转，也就是说棘轮回转时转轮、主轴，工件等会保持不动，使分度不受影响。棘轮回转到原始位置时， 棘爪

在弹簧片的弹压下, 插人棘轮的下一个齿中。随着冲床滑块的继续下行, 凸模在工件上冲出第2个孔。随着冲床滑块的连续往复运动,重复上述动作, 依次冲出工件上所有的孔。

冲孔动作完成时,冲床停止工作,向外拖动手柄让过挡销1,然后顺时针方向回转,使压盘离开工件, 之后便可把工件取出来。

7 模具工作零件及公差的计算

以下是凸、凹模刃口尺寸计算关系图，再确定刃口尺寸及制造公差是赢遵循以下原则：冲孔时，冲孔件尺寸决定于凸模尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口的尺寸来取得。

a) 落料 b)冲孔

图3 凸、凹模刃口尺寸的确定

以下是冲孔凸凹模刃口尺寸计算：

??d??d ； d?(d?Z)?(d?x??Z)dp?(dmin?x?)0dpmin0minmin0??p零件材料ZA12，t=1.5查资料9表19.1-6有Zmin=0.105 ，Zmax=0.135。 零件精度IT14，取x=0.5。

冲孔：dmin=3，查资料7有??0.25。

00a. 凸模 dp?(dmin?x?)0??p?(3?0.5?0.25)??p?3.125??pmm

??d??d??db. 凹模 dp?(dmin?Zmin)0?(3.125?0.105)0?3.230mm

dd、dp——凸凹模制造公差按IT7级选取，查资料7有dd=0.01，dp=0.01。

经校核：?d??p?0.01?0.01?0.02?Zmax?Zmin?0.135?0.105?0.03，满足关系式，可知冲裁间隙在合理范围内。

0.01所以冲孔凸模dp=3.125-00.01mm，凹模dp=3.23+mm 08 模具其它零件的选用、设计以及必要的计算

8.1 凹模外形尺寸的确定

根据冲裁件的形状以及模具结构图，可以把凹模设计成如下图4的形状，

图4 凹模

该凹模为易损件，将采用快换结构，用六角头螺栓GB/T5782 M5X20，通过凹模楔形块19，固定在凹模座4上。

根据冲裁件的形状尺寸和模具结构图，通过合理取值，确定了凹模的外形尺寸。详细见附录CKM-09凹模零件图。

8.2 选择模架及确定其他冲模零件尺寸

由估计的凹模周界尺寸约为160?160及模架闭合高度在210~255mm之间，查资料9表22.4.1选用对角导柱模架，标记为160?160?210~255I（GB/T2855.1—1990）。模架中导柱导套按H6／h5配合。查得的各模架组成零件的尺寸参数如下： 导柱规格：（1）28X200,(2)32X200; 导套规格：（1）28X110X43.(2)32X110X43

同时可以根据资料9表22.4-12算出上下模座的尺寸， 上模座：305?305?45； 下模座：305?305?55

图5、图6为根据凹模周界大小选择的上下模座的平面图示图示：

图5 下模座 图6 上模座

图7是使用pro-e软件建立的模架三维模型。

图7 模架

8.3 凸模基本结构参数的确定

本模具的凸模是易损件，所以采用快换结构。把它设计成阶梯形，尾部开有斜面缺口,用螺钉紧固于凸模固定板上。

图8 凸模

a.

凸模横断面参数的确定，按公式计算值

D1=d+(3~5)mm，D2=D1+(3~5)mm。 式中d——刃口尺寸。

该凸模为快换圆凸模，查资料9表22.5－3可得：D2＝10mm， 根据公式推理D1＝7mm，从之前的凸模刃口尺寸计算可得d＝3.125mm b.

凸模轴向参数的确定

查资料9表22.5－3还可以得到：L＝65，L1＝18，L2＝25,

取L3＝20mm,L4＝10mm,查资料9表20.1－8知凸模进入凹模深度L5的取值是0.5～2mm，所以取L5＝2mm。

8.4 卸料套的基本结构参数确定

该冲裁模的卸料采用聚氨酯卸料套, 由于冲制件为圆形，不方便安装缷料板，所以聚氨酯卸料套采用与凸模过盈配合的方式套上去，聚氨酯卸料套的使用可以令凸模能从工件中顺利退出,不使工件变形。

图9 聚氨酯卸料套

该聚氨酯卸料套外观做成鼓形，如上图所示，内孔径大小根据凸模的外形尺寸和能与凸模过盈配合的要求确定和制造，外径适当合理取值为:D4=25mm, D3=14mm。 8.5 凸模固定零件的选用 8.5.1 凸模固定板及垫板的选用

根据凸模的结构尺寸可知要选用的凸模固定板的高度H=25mm,通过查资料9的表22.5-16(矩形固定板)，合理选用规格为JB/T 7643.2 125X80X25的凸模固定板。同时通过查表22.5－17（矩形垫板）选用规格为JB/T 7643.3 125X80X6 的垫板。 8.5.2 固定螺钉的选用

根据凸模尾部的斜面缺口的大小尺寸以及凸模固定板的规格，通过查资料9的表22.6－3，选用开槽圆柱头螺钉GB/T 65-2000 M4X40。 8.6 模柄参数大小的确定

根据冲裁力的大小和初步估计的模具闭合高度，可以通过资料9的表18.4－22选择公称压力为400KN的开式压力机，由此可确定模柄孔的尺寸（直径X深度）为50X70,按照模具结构图，采用带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。根据模柄孔的尺寸，通过查资料9的表22.5－24可以得到模柄外形的具体尺寸。

8.7 连接上模座、垫板、凸模固定板的螺钉和销钉（圆柱销）的选用

根据上模座、垫板、凸模固定板的形状大小，通过查资料9的表22.6－1，合理选用内六角圆柱头螺钉，规格为GB/T 70.1 M8 X 60。

查资料9表22.6－12合理选用圆柱销规格：M8 X 60。该圆柱销作为定位销用，以过盈配合固定在销孔中。

8.8 凹模座与下模座之间的定位和固定

凹模座与下模座之间采用对角放置的两销两螺栓来定位和固定，两圆柱销以过盈配合固定在销孔中。选用螺钉和圆柱销的规格如下：螺栓：GB/T 5782 -2000 M6 X 20,（两枚）; 圆柱销：GB/T 119.1 M6 X 24,(两枚)。

9 压力机技术参数的校核

模座外形尺寸为305mm?305mm，闭合高度为255mm，由资料9表18.4-22可查得JG23-40型压力机工作台尺寸为420mm?630mm，最大闭合高度为300mm，连杆长度调节量为60mm，只要调节连杆即可安装。所以选择JG23-40型压力机是正确的。 附：开式双柱可倾压力机JG23-40参数：

公称压力：400kN 滑块行程：100mm 最大闭合高度：300mm 连杆调节量：60mm

工作台尺寸（前后mm×左右mm）：420×630 模柄孔尺寸（直径mm×深度mm）：?50×70 床身最大倾斜角度：30°

10 分度部分设计

分度部分是本冲模的重要组成部分,如图12所示，它主要由棘轮、转轮、棘爪、分度盘、主轴及连杆等组成 设计时必须保证棘轮上的齿数等于工件的侧壁孔数, 并且棘轮与分度盘上分度孔的分布直径尽量大于工件侧壁孔的分布直径, 至少应相等, 以减少棘轮及分度盘的制造误差对工件侧壁孔距的影响。为减少分度部分的磨损,棘轮、棘爪与分度盘均采用钢制造, 并淬硬到一定程度且要定期润滑。 图10是分度部分的结构剖视图：

图10 分度部分结构图

图11是用 pro-e软件建立的分度部分的三维模型

图11 分度机构

以下是分度部分各零件的设计： 10.1 主轴的设计

根据模具的结构图，并且充分考虑了上下模座板的大小尺寸、凹凸模的位置、工件 的形状和定位等各方面，通过合理的取值设计了主轴（如下图12）。

图12 主轴

该主轴为一阶梯轴，每一阶梯段的直径和长度如上图所示。为了保证主轴和转轮转动灵活，在主轴的3个位置上装有3个滚动轴承，根据轴承所在轴段上的直径，通过查《实用机械设计手册》的表7－79，选用单列向心球轴承规格如下： 轴承1：GB276-82 100型，d x D x b =10 x 26 x 8, 轴承2：GB276-82 101型，d x D x b =12 x 28 x 8, 轴承3：GB276-82 102型，d x D x b =15 x 32 x 9,

如分度部分结构图可以知道，轴承1是左右端利用转轮和分度盘的端面进行轴向定位；轴承2的左端利用分度盘的右圆环端面进行轴向定位，右端利用凹模座的内端面定位；轴承3的左端利用凹模座的内端面进行轴向定位，右端用轴肩定位。

在主轴的最左端，车制一定长度的螺纹段，装配时与拧紧螺母配合，使分度机构固定。

主轴和转轮采用键联接，根据轴的直径，查《实用机械设计手册》的表4－102，选用圆头普通平键b?h?3?3 L?14mm。

在主轴中部细颈D处滚制了三角形花纹（见图13），这样当冲下的废料落在主轴上时，随着主轴的转动，将废料拔到凹模座下，保证冲孔顺利进行。

主轴的大端面制有网纹（见图13 主轴）, 以增大其与工件内表面的静摩擦系数, 确保工件能随之顺利转动。在主轴的大端钻4个均匀分布的通气孔（见图13）。

A.网纹 B.通气孔

图13 主轴

10.2 分度盘的设计

分度盘是分度部分的关键零件, 它的精度直接影响工件的精度。设计时分度孔的分布直径尽量大于工件侧壁孔的分布直径, 至少应相等,其端面如下图15所示, 沿周向均匀分布着20个锥度孔,尺寸如图所示，角度为90度。每个锥度盲孔各代表一个分度位置。

因为钢球进入分度孔的深度对能否实现分度尤为重要，进入深度小于钢球半径，使得钢球再转出分度孔是不致卡死，但进入的深度也不能太小，否则再棘轮逆时针旋转时钢球易滑出分度孔，起不了分度作用。本模具的分度孔的深度h做成h=0.4r（r是钢球的半径）可确保分度顺利。

分度盘的尺寸设计见附录CKM-07分度盘零件图，下面图14是用pro-e软件建立的分度盘三维模型

图14 分度盘

分度盘靠两圆柱销正确定位和固定在凹模座的左端面上，两圆柱销靠过盈配合固定在销孔中。选用的两圆柱销规格是GB/T 119.1 M4 x 20 。分度盘上的两个销孔与凹模座配制

10.3 棘轮的设计

棘轮也是分度部分的关键零件,设计时必须保证棘轮上的齿数等于工件的侧壁孔数,即总棘齿数为20， 并且棘轮齿分布直径尽量大于工件侧壁孔的分布直径, 至少应相等,它的形状和尺寸如图16所示。

在设计棘轮机构时，为了保证棘轮机构工作的可靠性，在工作行程，棘瓜应能顺利地滑入棘轮齿底。为此，应使棘轮齿面倾斜角a（即齿面与齿尖向径的夹角）大于摩擦角，一般取15度到20度。本棘轮的齿面倾斜角a为17度。

该棘轮与转轮为间隙配合，工作时棘轮与转轮的接触面要添加润滑油，减少冲床滑块下降时，棘轮回转至原始位置过程中与转轮间的摩擦。

棘轮的底部开有限位槽（如图15所示），通过插在下模座的限位销来定位，使棘轮回转时能刚好旋转回原始位置。

棘轮的最左端与下模座用圆柱螺旋拉伸弹簧相连，当冲床滑块下降时，棘轮在此拉伸弹簧的作用下逆时针旋转至原始位置。

棘轮的尺寸设计见附录CKM-21棘轮零件图，下面图15是用pro-e软件建立的棘轮三维模型

图15 棘轮

10.4 转轮、棘瓜的设计

转轮和棘瓜是联接棘轮和分度盘的纽带，一方面随着棘轮顺时针转过一个分度值，棘瓜也推动转轮转过一个分度值，同时主轴和工件也转过一个分度值。因为转轮底部在正对着分度盘的分度孔位置上装有螺塞+弹簧+钢球的装置，使得转轮转过一个分度值的时候，钢球可以滑进分度盘的下一个分度孔，完成分度的功能，

要注意的是设计时必须使钢球进入分度盘分度孔的深度小于钢球半径，使得钢球在转出分度孔时不致于卡死，但进入的深度也不能太小，否则在棘轮逆时针旋转时，钢球易滑出分度孔，起不到分度作用。本模具分度孔的深度为h=0.4r。

转轮的尺寸设计见附录CKM-05转轮零件图，下面图16是用pro-e软件建立的转轮的三维模型

图16 转轮

棘轮右上角是一销孔，用一根圆柱销串连棘瓜，圆柱销与转轮上的销孔是过盈配合，与棘瓜上的孔是间隙配合。在转轮上销孔的偏左下方焊接一弹簧片，使棘瓜与棘轮保持接触。

转轮与主轴是通过键联接，主轴和工件与转轮转过的角度是相等的。 10.5 两条连杆长度的计算

冲床滑块在下止点和上止点位置时，两连杆所处状态的示意图17所示。滑块行程为100mm。设两连杆的长度分别是l1和l2，当冲床滑块下降到最低点时，棘轮处在原始位置，假设两连杆此时成60度角，如图（一）所示；而当冲床滑块上升到最高点时，棘轮刚好

被连杆拉转一个分度值18度，此时两连杆成一直线。也即两连杆之和为L=l1+l2。如图（二）所示。根据图示的数据，可得出以下式子：

L32 =(61-15)2?125.52 ; l12?l22-L32 =2l1l2cos600

B?Rcos180?15?61cos180?15 H?225.5?Rsin180?225.5?61sin180 L?l1?l2?B2?H2

综合上式可解得 l1?152.m ；l2?58.2mm 9m

图（一） 图（二） 图17 连杆状态图

连杆1与上模座的连接采用六角头螺栓M5 x 20；

连杆1与连杆2的连接采用六角头螺栓M5 x 25和螺母M5； 连杆2与棘轮的连接采用六角头螺栓M5 x 20。

11 压紧部分设计

图18 压紧部分结构图

上图为压紧部分的结构设计草图。如图所示，压紧部分主要由压盘、壳体、弹簧、螺塞、转轴及手柄组成。其作用是向工件施加轴向压力, 使工件紧靠在主轴端部的网纹上, 与主轴同步转动。压盘可随工件一起转动, 为减少旋转阻力, 在压盘与垫盘之间安装了钢球。压紧力的大小可通过旋转螺塞加以调整。扳动手柄可使压紧部分沿顺时针方向摆动, 以便工件的装夹和拆卸。图19、图20分别是为压紧部分主件的剖视图和立体图。

1、挡销 2、壳体 3、压盘 4、螺塞 图20 压紧部件立体图 5、弹簧 6、钢球 7、垫盘

图19 压紧部件剖视图

下面图21是用pro-e软件建立的压紧部分主部件的三维模型图

图21 压紧部分

压紧部分的压盘零件设计成右端面有半圆形截面的内沟道，起到约束与垫盘间的钢球的作用。压盘的侧壁圆周有一道半圆形截面的槽。压盘、垫盘与壳体间隙配合，两挡销可以穿过壳体的销孔限制住压盘，避免垫盘因为受到弹簧的弹力而往外掉。

下面图22是用pro-e软件建立的压盘的三维图：

图22 压盘

12 三维建模建立

为了更好的表达本模具的结构，根据各零件的尺寸，采用pro-e软件对本模具进行了三维零件的绘制并且根据装配图对模具各零件进行了装配，从而为本模具建立了三维模型，并且制作了模具的运动仿真文件，下面是不同角度观察的本模具的三维模型图。

图23 模具三维模型图a

图24 模具三维模型图b

图25 模具三维模型图c

13．设计总结

这次毕业设计是对自动分度接线盒冲孔模的设计，经过本人的思考和设计，总的来说，在理论上可以实现本设计的要求，也就是能够实现自动、准确的分度，从而顺利的冲制20个均匀分布的接线盒侧壁圆孔。同时由于缺乏设计和实践的经验，这次毕业设计不可避免的会有一些欠合理的地方，例如尺寸上的设计会有一些不合理的地方，这些都是要通过进一步的优化和改进的，不过我相信随着设计经验的累积，我会做得更好。

此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到设计、计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了自动分度冲孔模的工作原理，熟悉了冲压模具的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。

毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力和运用软件的水平。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。这次实践是对自己大学四年所

学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，不断的总结经验，使自己的专业水平不断提高。努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。

致 谢

参 考 文 献

1. 陈剑鹤. 2007.《模具设计基础》.机械工业出版社

2. 冯炳尧、韩泰荣、殷振海等.1994.《模具设计制造简明手册》.上海科学技术出版社 3. 濮良贵 、纪名钢. 2001《机械设计》（第七版）.高等教育出版社出版 4. 齐卫东. 2006.《冷冲压模具图集》.北京理工大学出版社

5. 孙桓、陈作模、葛文杰. 2006.《机械原理》（第七版）.高等教育出版社出版 6. 史铁梁. 2003.《模具设计指导》.机械工业出版社

7. 王伯平. 2006.《互换性与测量技术基础》第2版.机械工业出版社

8. 周静卿、张淑娟、赵凤芹. 2004.《机械制图与计算机绘图》.中国农业大学出版社

9. 中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会. 2003.《中国模具设计大典3》.江西科学技术出版

社

10. 中国农业机械化科学研究院编制. 1985.《实用机械设计手册》.中国农业机械出版社出版

The Automatic Dividing Junction Box Punching Die Design

Liu Yancong

(College of Engineering, South China Agricultural University,Guangzhou510642,China) Abstract：Punching die has been widely used in industrial production.In the traditional industrial production,the worker work very hard,and there are too much work,so the efficiency is low.With the development of the science and technology nowadays,the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value.

This text have designed one kind of the punched hole die being used to punch the holes on the side wall of the junction box which can divid automatically. The die consists of three parts by punching part ,dividing mechanism and hold-down gear. Dividing mechanism has been the key of the design of this die which is mainly composed of ratchet wheel, runner, the pawl, the main axle, the links, and other components. Dividing part of the design allows the workpiece in the process of punching an accurate and automatic indexing to the successful completion of a junction box wall uniform distribution of the 20-hole of the system.

At the same time the punching part and hold-down gear have been designed in this text .For the punching part, female die and male die are designed to the fast-change structure because they are easy to damage. A polyurethane unloading packages is used for unloading. For the hole-down gear, the pressure contact with the workpiece is designed to be in the form of rotation, so that the hole-down gear can pinch the workpiece but will not hinder the workpiece from rotation.

In order to detect the interference of the assembly and display visually such as its overall structure, finally the text uses the PO / E software to establishment of three-dimensional model, assemble virtually and make a dynamic simulation for the die .The reasonabless and the correctness of the die’s design is verified.

Key word: punched hole die dividing mechanism female die male die three-dimensional modeling

10. 中国农业机械化科学研究院编制. 1985.《实用机械设计手册》.中国农业机械出版社出版

The Automatic Dividing Junction Box Punching Die Design

Liu Yancong

(College of Engineering, South China Agricultural University,Guangzhou510642,China) Abstract：Punching die has been widely used in industrial production.In the traditional industrial production,the worker work very hard,and there are too much work,so the efficiency is low.With the development of the science and technology nowadays,the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value.

This text have designed one kind of the punched hole die being used to punch the holes on the side wall of the junction box which can divid automatically. The die consists of three parts by punching part ,dividing mechanism and hold-down gear. Dividing mechanism has been the key of the design of this die which is mainly composed of ratchet wheel, runner, the pawl, the main axle, the links, and other components. Dividing part of the design allows the workpiece in the process of punching an accurate and automatic indexing to the successful completion of a junction box wall uniform distribution of the 20-hole of the system.

At the same time the punching part and hold-down gear have been designed in this text .For the punching part, female die and male die are designed to the fast-change structure because they are easy to damage. A polyurethane unloading packages is used for unloading. For the hole-down gear, the pressure contact with the workpiece is designed to be in the form of rotation, so that the hole-down gear can pinch the workpiece but will not hinder the workpiece from rotation.

In order to detect the interference of the assembly and display visually such as its overall structure, finally the text uses the PO / E software to establishment of three-dimensional model, assemble virtually and make a dynamic simulation for the die .The reasonabless and the correctness of the die’s design is verified.

Key word: punched hole die dividing mechanism female die male die three-dimensional modeling

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n6p7.html