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安全带卡扣冲压模设计
江阴职业技术学院
毕业设计（论文）说明书
课题：
安全带卡扣冲压模设计
专业模具设计与制造
学生姓名
班组
学号
指导教师沈杏林、朱国兴
完成日期2015.12.30
摘要
本次设计为汽车安全带卡扣的冲压模具设计，设计了一套冲孔、落料的复合模具。
模具冲压件模具的分析与模具设计的选择，模具类型的设计将在设计过程中的各个部分都表现出来。
这件模具的性能靠得住，运转安稳，使产品质量和生产效率有了很大进步，让劳动强度与出产成本下降。
关键词：
安全带；卡扣；复合模；设计
Abstract
Diestampingdieanalysisandselectionofdiedesign,diedesignwillbeinthedesignprocessofthevariouspartsareshown.Thismoldperformancereliable,smoothoperation,theproductqualityandproductionefficiencyhasbeengreatlyimproved,sothatthelaborintensityandproductioncostdecreased.
Keywords:
safetybelt;clasp;compositemold;design
第一章绪论.........................................................1
第二章工艺分析.....................................................3
2.1材料分析...................................................3
2.2零件结构...................................................3
2.3尺寸精度...................................................3
第三章冲裁方案的确定..............................................5
3.1冲裁工艺方案的确定.........................................5
3.2冲裁工艺方法的选择.........................................5
第四章模具总体结构的确定..........................................6
4.1模具类型的选择.............................................6
4.2送料方式的选择.............................................6
4.3定位方式的选择.............................................6
4.4卸料方式的选择.............................................6
4.5导向方式的选择.............................................6
第五章工艺参数计算................................................7
5.1排样方式的选择.................................................7
5.1.1搭边值的确定.............................................7
5.1.2材料利用率的确定.........................................8
5.2冲压力的计算..................................................9
5.2.1总冲裁力的计算...........................................10
5.2.2卸料力、推件力的计算.....................................10
5.2.3总冲压力的计算...........................................11
5.2.4初选压力机...............................................11
5.2.5压力中心的确定...........................................12
第六章刃口尺寸计算................................................14
6.1冲裁间隙的确定............................................17
6.2刃口尺寸的计算及依据与法则................................18
第七章主要零部件设计..............................................19
7.1凹模设计.......................................................19
7.1.1凹模外形的确定...........................................19
7.1.2凹模刃口结构形式的选择...................................19
7.1.3凹模精度与材料的确定.....................................19
7.2凸模的设计.....................................................22
7.2.1凸模结构的确定...........................................22
7.2.2凸模材料的确定...........................................22
7.2.3凸模精度的确定...........................................22
7.2.4凸模高度的确定...........................................22
7.3凸凹模设计.....................................................23
7.3.1凸凹模外形的确定.........................................23
7.3.2凸凹模材料的选取.........................................23
7.3.3凸凹模精度的确定.........................................23
第一章绪论
随着社会的发展，科学的进步。
模具行业日新月异地发展，大到航天科技小到生活用品。
我们的身边都有着模具的身影。
它就在我们的生活中到处可见。
是我们的生活中不能缺少的一部分。
它在我国的经济中有着很大的的作用。
中国是一个发展中国家，工业化的起步比较晚，但是发展却是很快的。
在汽车，电器，通信产品中又很大部分都是依靠模具成型的，所以它带动着我们国家的经济发展，也是我国综合国力提升的重要依据。
近年来，我国模具制造业取得让人瞩目的成绩。
在当今这个互联网飞速发展的时代，当模具遇到互联网的时候正好可以借力助互联网飞速的传播力与影响力去带动我国制造业的全面发展，并且可以借助互联网产生的数据，使模具行业发现自己的长处与缺陷，从而做出适当的调整，使其产生巨大的发展空间。
又因为我国这几年成为了世界上模具进口最大的国家，而且国内模具发展已经遇到了瓶颈，所以创新发展已是模具制造业的必经之路。
模具又有五金模和塑料模，而冲压模又是五金模中很重要的一部分。
而且冲压所制造的工件在我们的生活中有了广泛的应用，所以我们更加要去大力发展它。
而它的发展又必然伴随着各项新技术的广泛使用，这样就促进了我国模具业和国外的模具制造业的交流合作，又可以让社会生产更加的精准，让我国的制造业得到进一步的发展，带动我国经济更快更稳定地持续增长。
本设计采用了CAD技术,加快了冲压模具设计时制图与造型的速度，缩短了不必要的时间，也合理的解释了该模具的工作过程及一些加工时应注意的难点。
而我采用的是冲压的方法。
它的因素是冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料。
冲压在技术与经济上有许多优点，如下：
（1）冲压一般不切断材料生产，消耗的材料比较少，一般为85%到70%，便于实现机械化和自动化；
（2）在形状和尺寸的准确性更好，正常能直接满足装配与使用要求；
（3）冲压可以得到一些不好加工的工件，并能加工尺寸范围大、形状复杂的零件，
（4）要确保模具冲压件的尺寸和形状，并确保材料的表面质量。
（5）冲裁用的能量比较少。
所以零件有成本低、重量轻的优点。
现代工业多用大批量生产。
冲压技术的发展特征是：
（1）冲压成形的科学化、数字化和可控性；
（2）有“精、省、净“的优势；
（3）冲压成形能够完成对全过程的把控；
（4）产品从设计开始考虑工艺；
第二章工艺分析
图2-1安全带卡扣零件
说明：
工件材料厚度1mm是用的35钢，没有标注公差，基本是用大批量生产
2.1材料分析
该冲裁件的材料为35钢，是优质碳素结构钢，塑性、强度、硬度、工艺性能都很好，适合此次零件的设计。
2.2零件结构
冲裁件构造单一。
2.3尺寸精度
本零件要求的精度都经IT12查表2-2得：
零件内形尺寸：
L7、W24、
定位孔尺寸：
13±0.18、7±0.15
又因为内孔采用冲孔，零件的外形轮廓采用落料。
由查公差等级表得出普通冲裁可以达到零件的精度要求。
表2-1标准公差数值（摘自GB/T1800.3-1998）
第三章冲裁方案的确定
3.1确定冲裁方案
根据工艺、经济和切削加工过程以及冲裁件的特点，对切削过程和切削顺序进行了配合和安排。
3.2选择冲裁工艺
单工序冲裁：
一次行程完成一个冲压工序。
复合冲裁：
一次行程完成两个或两个以上的冲压工序。
级进冲裁：
多个冲压件按一定顺序排列，在压力机上的不同位置同时完成工序的过程。
表3-1单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能
分析表3-1得出：
（1）模具结构简单，需要2个工序两副模具，生产效率比较低。
（2）只要一副模具，出产效率较高。
比方案一复杂，零件的外形又有点简单，所以模具制造相对容易。
（3）需一副模具，因生产效能较高。
为了让生产率更好，根据上面几种方案的对比，得出最好采用第二种方案。
第四章模具总体结构的确定
4.1模具类型的选择
倒装和正装式两种复合模的介绍，见表4-1。
倒装式复合模的凸凹模安装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模。
它的结构较简单，不宜冲制孔边距离较小的冲裁件。
方便操作，是机械化的基础，所以使用广泛。
而正装复合模具的安装和倒装模相反。
适用于材质较软或材料较薄的平直度较高的冲裁件。
所以模具选用的是倒装式复合模。
4.2选择送料方式
最好选用手动送料方式，采用大量生产。
4.3定位方式的选择
定位包括进给方向和进给方向的材料的控制。
4.4选择卸料方式
用固定卸料板结构。
它会促进生产力的发展。
4.5导向方式的选择
方案一：
对角导柱模架。
让模具的模座更加地稳定。
方案二：
后侧式导柱模架。
送料和操作方便。
方案三：
四导柱模架。
稳定、准确、刚性好。
方案四：
中间导柱模架。
只能一个方向送料。
图4-1导柱模架
通过比较及结合模具结构形式和送料方式得出应该采用方案二。
第五章工艺参数计算
5.1选择排样方式
排样就是制件在板料上的布置方式。
有以下三种方案：
一：
有废料排样。
它对材料的需要比较多。
二：
少废料排样。
它对材料的需要相对而言比较少。
三：
无废料排样。
它对材料的需要最少，且没有搭边，沿直线或曲线切断条料得到冲件。
但是又受条料宽度误差及条料导向误差的影响，应采用方案一。
又设计的制件有圆弧零件，所以采用有废料直排法为佳。
如图5-1
图5-1直排徘样图
5.1.1确定搭边值
搭边是工件间的边缘。
搭边既不能过大也不能过小，太大的材料浪费，过小，会影响质量。
如表1＜50mm所示：
根据此表和工件的形状可以确定，A和A1可以通过1.2mm，1.5mm，A1，确定更为合理，5-1。
表5-1搭边a和a1数值
模具无导料板，有侧压装置。
表5-2条料宽度公差mm
所以根据以上理论数据由公式（5-1）得出：
条料宽度：
=（44+2×1.5）
=47mm
5.1.2材料利用率
它是用来衡量是否合理利用材料的一个指标。
一般用下式描述：
η=A/BS×100%
式中:
A-表示的是冲裁件的实际面；
B-表示的是条料宽度；
S-表示的是步距。
由图5-1和图5-2；公式（5-2）得：
A=[（11+26.79）×25.92]×1/2+（26.79×4.08×0.5）+π142－πR2×146°/360°－7×7
=489.7584+54.6516+615.75－249.7217－7×7≈860mm
送料步距为：
S=29.2mm
条料宽度为：
B=47mm
一个步距内的材料利用率为：
η=（/BS）×100％
=（860/47×29.2）×100％
=62.663％
：
图5-2排样图
5.2冲压力
为了选择我们所需要的压力机，我们应该先算出这个模具的冲裁力，并且它的值要小于压力机的吨位，然后再去设计并且检查设计出来的模具，让它满足前提要求。
平刃冲裁模冲裁力计算公式：
Fp=KptLτ
含义:
τ-材料抗剪强度，见表5-4；
L-冲裁总周长；
T-材料厚度。
当不检查剪切强度，拉伸强度可以用来代替Bστ，近似计算方法和KP=1.3计算。
由于35钢的力学性能查表5-4可得：
抗剪强度τ取450MPa
表5-4部分材料抗剪强度
5.2.1计算总冲裁力
因为有弹性卸料装置和自然卸料装置两种方式不同的冲裁模。
F冲=F1+F2
式中:
F冲-总冲裁力；
F1-落料冲裁力；
F2-冲孔冲裁力。
落料周长为：
L1=52.26+22.38×2+6.38×2+3.6
=113.38mm
冲孔周长为：
L2=2×3.14×3.5×2+4×7
=71.96mm
落料冲裁力：
F1=KptL1τ
=1.4×1×113.8×451
=66337.3N
冲孔冲裁力：
F2=KptL2τ
=1.3×1×71.96×450
=42096.6N
所以可求总冲裁力由公式（5-4）得：
F冲=F1+F2=66327.3+42096.6
=108423.9N
5.2.2卸料力、推件力的计算
当上模冲裁时，工件或废材料进入凹模内，由于弹性膨胀，材料被卡在凹模中。
为了使冲裁工作进行，要对凸模上的材料进行刮除，将其推入工件或废料中。
。
为了使冲压工作连续化，操作方便，材料必须设置在凸模上，并在凹模内或废材上下或上顶。
所需的力来吹离的材料从冲床，称为卸载力。
模具用弹性卸料装置与推件结构，凹模扣直壁高度H=6mm，推件力、卸料力计算公式如下：
F推=nK推F冲（5-5）
F卸=K卸F冲（5-6）
表5-5卸料力、推件力和顶件力系数
K推-通过表得到推件力系数K推＝0.055；
通过公式5-5得知：
F推=nK推F冲5-6
=4/1×0.054×109423.9=23855.238N
K卸-通过上表得到卸料力系数K卸＝0.045；
将数据带入5-6式子：
F卸=K卸F冲
=0.044×108413.9
=4869.0755N
5.2.3总冲压力
F总=F冲+F卸+F推
=107423.9+23855.238+4879.0755
=137158.2135N
5.2.4初选压力机
压力机分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速冲床，还有油压机与水压机。
又想到了经济、加工要求，所以选开式压力机。
通过计算以及联系初选压力机得出应该选用J23-16型的压力机。
表5-6开式双柱可倾压力机规格及参数
5.2.5确定压力中心
冲压时冲压合力作用的点就是我们要找的压力中心，可以用复杂形状零件的压力中心的分析方法计算出，该模具的多孔模、压力中心。
该基础是一个坐标轴的分量的转矩代数和等于轴扭矩的合理的力量，力作用点坐标的位置，即模具的压力中心。
设零件坐标0（0，0）如图5-3，算出各组成线段的压力中心，弧线的压力中心公式57，合力的压力公式5-8和5-9。
y=（180Rsinαπ）/（πα）=Rs/b（5-7）式中：
R-表示半径A-表示角度B-表示弧长π取3.1415
式中：
Ln-表示各线段的长度
Xn-各线段中的X坐标
Yn-各线段中的Y坐标
X0-表示总力的X坐标
Y0--表示总力的Y坐标
各值代入公式，计算得出的值如表5-7所示。
表5-7各个参数之间的坐标值
由上表5-7可以得知压力中心是（23，11，0）。
第六章刃口尺寸计算
6.1确定冲裁间隙
因为冲裁间隙会影响冲裁的工艺参数，所以我们一定要选正确的间隙。
并保证间隙合格。
间隙尺寸主要影响模具的磨损和间隙的扩展。
模具和模具之间的间隙可以减少，模具的磨损可以减少。
然而，当间隙继续增加，放电容量的增加，也影响到模具寿命。
图6-1冲裁间隙
经过查表让我们知道了35钢的最小双面间隙是Zmin=0.100mm，最大双面间隙Zmax=0.140mm。
表6-1冲裁模初始双边的间隙值
6.2刃口尺寸的计算及依据与法则
刃口尺寸的决定要有下列因素：
1.确定凹模尺寸减小凸模大小保证间隙。
2.刃口尺寸要接近工件的极限尺寸.
在模具制造中使用2种方法，以确保合理的间隙：
（1）分别加工法。
（2）单配加工法。
对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证下述关系：
│δ凸│＋│δ凹│≤Zmax－Zmin
本套模具采用分别加工法进行加工。
分开加工时计算公式如下：
落料：
D凹=（Dmax-xΔ）6-1）
D凸=（D凹-Zmin）=（Dmax-xΔ-Zmin）（6-2）
冲孔：
d凸=（dmin+xΔ）（6-3）
d凹=（d凸+Zmin）=（dmin+xΔ+Zmin）（6-4）
式中:
D凸、D凹-分别为落料凹模和凸模的基本尺寸；
d凸、d凹-分别为冲孔凹模和凸模的基本尺寸；
Dmax-落料件的最大极限尺寸；
dmin-冲孔件的最小极限尺寸；
△-冲裁件公差；
Χ-磨损系数；
由上表6-1可得：
Zmin=0.100mmZmax=0.140mm
Zmax－Zmin=（0.140－0.100）mm=0.040mm
由表6-3得，x=0.75；
故由上面的计算结果可知：
不满足以上要求。
因此，只有缩小、，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：
故：
表6-2简单形状（方形、圆形）冲裁时凸、凹模制造偏差
表6-3磨损系数mm
工作零件刃口尺寸如图6-2，根据以上公式（6-1）、（6-2）、（6-3）、（6-4）分别计算工作零件刃口尺寸见表6-4。
（1）落料
（2）冲孔
尺寸及分类
尺寸转换
计算公式
结果
落料
D凹=（Dmax-χ△）
D凸=（Dmax-χ△-Zmin）
D凹=4.910+0.08
D凸=4.810+0.08
3.6
D凹=3.510+0.016
D凸=3.410-0.012
D凹=413.8650+0.012
D凸=13.7650+0.018
D凹=44.190+0.016
44
D凸=44.290-0.024
冲孔
7
d凸=（dmin+χ△）
d凹=（dmin+χ△+Zmin）
d凸=7.1120-0.03
d凹=7.2120-0.03
R3.5
D凸=3.590-0.04
d凹=3.690-0.04
定位孔
13
13±.0.18
Ld=L±1/8△
Ld=13.235±0.025
7
7±0.15
Ld=7.212±0.025
表6-4工作零件刃口尺寸的计算
通过上述对工作零件刃口尺寸的计算，落料凹模、凸模的尺寸如图6-3。
（1）凹模
（2）凸模
图6-3落料凹模、凸模的尺寸
第七章主要零部件设计
7.1凹模的设计
7.1.1确定凹模外形
凹模有矩形凹模和圆形凹模。
如图7-1所示。
7.1.2凹模刃口结构形式的选择
冲裁模的刃口有2种直筒型和圆锥形。
7.1.3确定凹模精度与材料
因为凹模是工作零件，所以精度要求较高。
形状精度IT11，内腔IT7，粗糙度ra1.6um，它的上、下平面的平行度为0.02，材料选9sicr。
图7-1凹模外形尺寸的确定
凹模各个尺寸的公式：
（7-1）凹模边厚度公式H=Kb1
（7-2）凹模边厚度公式c=（1.5～2）H
（7-3）凹模板长度公式L=b1+2c
（7-4）凹模板边宽度公式B=b2+2c
式中：
b1-工件横向的最大的极限尺寸；
b2-工件纵向的最大的极限尺寸；
K-表系数，表7-1。
表7-1系数k值
查表得到：
K=0.2。
通过公式我们可以算出落料凹模板的厚度尺寸：
凹模厚度：
H=Kb1
=0.3×43
=12.9mm
通过公式我们可以算出凹模边的壁厚尺寸：
c=（1.6～2）H
=（1.6～2.1）×13.3
=19.3～26.6mm
将凹模边的壁厚定为24mm。
通过凹模的厚度和边壁的厚度可以得到凹模板的长度和宽度的尺寸。
通过（7-3）可以得到凹模的长度尺寸：
L=b1+2c
=43+2×25
=93mm
通过（7-4）可以得到凹模的宽度尺寸：
L=b2+2c
=46+2×24
=94mm
即：
L×B×H=93mm×94mm×25mm
查表7-2得凹模尺寸为125mm×100mm×25mm。
表7-2矩形和圆形凹模外形尺寸mm
阐述了冲压模具的发展现状。
对模具的重要性和设计的意义进行了解释。
凹模外形简
7-2凹模简图
7.2凸模设计
7.2.1确定模具凸模结构
因为凸结构一般都分为两大类。
一类是镶拼式的，另一类是整体式的。
7.2.2确定材料
模具要具有很高的使用寿命。
以及很高的耐磨性能，并且可以接受较大的冲击力，冲压，冲压材料应选Cr12MoV，60~64HRC的热处理材料。
7.2.3凸模精度
由于凸模一般是需要工作的，所以精度的要求相对比而言较高，所以确定了
IT7级的材料，表面粗糙度为Ra1.6um，同轴度0.02。
7.2.4高度的确定
由于零件形状简单，所以将冲孔模
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