磁電子定子沖片沖壓級進(jìn)模設(shè)計【沖孔落料級進(jìn)?！?/h1>

磁電子定子沖片沖壓級進(jìn)模設(shè)計【沖孔落料級進(jìn)模】,沖孔落料級進(jìn)模,磁電,定子,沖片沖,壓級,設(shè)計,沖孔,落料級進(jìn)模 課 程 論 文 題 目 磁電子定子沖片沖壓級進(jìn)模設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 系 部 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師 II 摘 要 磁電子定子沖片屬于典型的沖裁件，本文在分析其工藝性的基礎(chǔ)上，根 據(jù)生產(chǎn)要求，確定采用級進(jìn)模結(jié)構(gòu)。本設(shè)計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、 凹模的設(shè)計，需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需 要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計 繪出模具的總裝圖。 關(guān)鍵詞：磁電子定子沖片 級進(jìn)模 沖孔落料 目 錄 III 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................II 第一章 緒論 ...................................................................................................................1 1.1 課題背景 ................................................................................................................1 1.2 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景 ....................................................................................1 1.2.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 .........................................................................................1 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義 ........................................................................................3 1.4 發(fā)展方向 ................................................................................................................3 第二章 沖裁模具課程設(shè)計任務(wù)書 .............................................................................4 2.1 任務(wù)書設(shè)計內(nèi)容 ....................................................................................................4 2.2 任務(wù)書的要求 ........................................................................................................4 2.2.1 技術(shù)要求： .....................................................................................................4 2.2.2 設(shè)計要求： .....................................................................................................4 第三章 零件的工藝性分析和方案確定 .....................................................................5 3.1 零件的工藝分析 ....................................................................................................5 3.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸的分析 .........................................................................................5 3.1.2 精度與斷面粗糙度分析 .................................................................................5 3.2 沖裁工藝方案的確定 ............................................................................................5 3.3 模具總體方案的確定 ............................................................................................7 第四章 零件工藝的設(shè)計計算 .....................................................................................8 4.1 排樣設(shè)計與計算 ....................................................................................................8 4.1.1 材料利用率 .....................................................................................................8 4.1.2 排樣設(shè)計 .........................................................................................................9 4.2 沖裁力 ....................................................................................................................9 4.3、壓力中心的計算 ...............................................................................................10 4.4、計算凸凹模刃口尺寸 .......................................................................................10 4.5 壓力機(jī)的確定 ......................................................................................................11 4.5.1 壓力機(jī)的選擇 ...............................................................................................11 4.5.2 開式壓力機(jī)機(jī)床有關(guān)參數(shù) ...........................................................................11 4.6 壓力中心的計算 ..................................................................................................12 第五章 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 ...................................................................14 5.1 凸、凹模間隙值 ..................................................................................................14 5.1.1 間隙對沖壓力和模具壽命的影響 ...............................................................14 5.1.2 沖裁間隙的確定 ...........................................................................................15 5.2 凸、凹模刃口分別加工的計算法 ......................................................................15 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸計算的原則 ...................................................................15 第六章 模具零部件的設(shè)計計算與總裝圖設(shè)計 .......................................................16 6.1 凹模外形設(shè)計 ......................................................................................................16 IV 6.2 凸模的設(shè)計 ..........................................................................................................16 6.2.1 落料凸模的設(shè)計 ...............................................................................................16 6.2.2 沖孔凸模的設(shè)計 ...............................................................................................17 6.3 其他主要零件的設(shè)計 ..........................................................................................19 6.4 標(biāo)準(zhǔn)件尺寸的確定 ..............................................................................................21 6.5 模具的總體設(shè)計 ..................................................................................................21 6.6 模具裝配和裝配圖 ..............................................................................................21 6.6.1 級進(jìn)沖裁模的裝配 .......................................................................................21 6.6.2 凸、凹模間隙的調(diào)整方法 ...........................................................................22 6.6.3 繪制模具的總裝圖 .......................................................................................23 第七章 總結(jié)與展望 ...................................................................................................24 致 謝 ...........................................................................................................................25 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................26 1 第一章 緒論 1.1 課題背景 我國把模具行業(yè)納入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域，另一方面，沖壓工藝廣泛應(yīng) 用于民用、航空航天、汽車和工藝品等領(lǐng)域，在產(chǎn)品組件中所占的比例也越來 越大。但由于我國模具工業(yè)起步較晚，起點(diǎn)較低，加工制造手段落后，尤其是 技術(shù)應(yīng)用人才缺乏，技術(shù)水平落后，制約了該產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,已使之成為制約 其他相關(guān)行業(yè)發(fā)展的“瓶頸” 。 模具技術(shù)是上世紀(jì)下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的 技術(shù)之一，由于模具的設(shè)計和制造是一個非常復(fù)雜的過程，并且是一個不斷反 復(fù)的過程，目前，采用具有三維參數(shù)化特征造型功能的 CAD 支撐軟件，在模具 設(shè)計中應(yīng)用并行工程原理，實現(xiàn)模具管理、工藝分析與設(shè)計及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的 一體化是一種較有代表性也很有應(yīng)用前景的模具 CAD 系統(tǒng)開發(fā)方法。如圖，典 型沖壓模具圖形。 圖 1-1 沖壓模具 1.2 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景 1.2.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。 近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有 制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營 也得到了快速發(fā)展。 浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng) 鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資 和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場 2 競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成 為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存 空間。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企 業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG，Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國際通用軟件，個別廠家還引進(jìn)了 Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成 功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與 工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的 比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不 夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。 1.2.2 沖壓模具的前景 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高”、 “質(zhì)量好”、 “價格 低”的要求服務(wù)。 下列幾方面發(fā)展趨勢預(yù)計會在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣： 1. 超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。 2. 多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 3. 為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的 RP/RT 技術(shù)將得 到快速發(fā)展。 4. 模具設(shè)計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展 CAD/CAE/CAM/CAPP 及 PDM/PLM/ERP 等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣 應(yīng)用。 5. 更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些 特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。 6. 各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會 不斷得到發(fā)展。 7. 逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展。 8. 熱流道技術(shù)將會迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會有所 發(fā)展。 9. 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。 10. 在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具” 的概念已逐漸 被提到議事日程上來。 3 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義 本課題研究的內(nèi)容如下： 第 1 章為緒論，論述了本課題的研究背景和意義，總結(jié)了沖壓模具技術(shù)的 發(fā)展歷史和在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。 第 2 章為本次設(shè)計的任務(wù)書，介紹了設(shè)計的零件圖和設(shè)計的具體得要求， 包括零件的名稱、材料和生產(chǎn)批量等等，有技術(shù)要求和設(shè)計要求。 第 3 章為設(shè)計的第一步，首先分析零件的工藝性，包括尺寸和精度的分析， 還有材料性質(zhì)的重點(diǎn)分析，然后按照以上的分析初步確定設(shè)計的大體方案，從 簡單模、復(fù)合模和級進(jìn)模中選擇，最終選用級進(jìn)模設(shè)計。最后查閱相關(guān)資料， 確定模具的一些工作零件和輔助零件的設(shè)計，以至于確定模具的總體方案。 第 4 章為設(shè)計中的重點(diǎn)部分，是承接上一章工藝分析的，所以我們將進(jìn)行 工藝計算，有排樣的設(shè)計和計算、材料利用率的計算，沖裁力圖形設(shè)計和具體 的計算，還有最重要的就是壓力機(jī)的確定和數(shù)據(jù)的校核。 第 5 章為設(shè)計的中心部分，有凸、凹模的間隙和凸、凹模設(shè)計的原則，還 有凸、凹模的人口尺寸計算，包括基本尺寸的計算和公差的確定。 第 6 章為模具工作零件的具體設(shè)計，包括凹模的設(shè)計和尺寸的計算，還有 凸模的長度和硬度校核，還有卸料板、磁電子定子沖片、導(dǎo)料板及標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè) 計、選用和計算，并有非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖形和最終的裝配草圖和裝配圖。 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。 模具質(zhì)量及附加值的高低，取決于模具專業(yè)人才的技術(shù)水平。隨著產(chǎn)品市場的 國際化，如何降低生產(chǎn)成本以適應(yīng)競爭的激烈和殘酷越來受關(guān)注，產(chǎn)品制造的 批量化、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化，就越來越顯得十分重要了。 目前，在全世界，模具快速發(fā)展，已成為大國的重要工業(yè)發(fā)展對象，各個 行業(yè)都需要模具的輔助制造，所以模具對工業(yè)的發(fā)展有個不可替代的重要性。 未來，模具的發(fā)展也許有將成為國家第一產(chǎn)業(yè)的可能。 1.4 發(fā)展方向 本章首先介紹了研究該課題的背景和優(yōu)勢，就模具的發(fā)展已經(jīng)納入高技術(shù) 的行業(yè)，成為我國工業(yè)中重要的一部分，最具有潛力的工業(yè)之一。并促進(jìn)我國 的軟件（如 CAD、ProE 和 UG）的快速研發(fā)。隨后介紹了沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 和前景，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，模具的需求量也隨著增長，國內(nèi)沿海地區(qū) 已經(jīng)把模具行業(yè)列為重要產(chǎn)業(yè)，建立了大型的模具城。在過去十年中，模具發(fā) 展有著矚目的發(fā)展，但是距離國外，仍有不小的差距，所以未來的模具發(fā)展就 向模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、 “價格低”的要求服務(wù)，以求 早日跟上國際的腳步。 4 第二章 沖裁模具課程設(shè)計任務(wù)書 2.1 任務(wù)書設(shè)計內(nèi)容 課題名稱：磁電子定子沖片級進(jìn)模設(shè)計 零件名稱：磁電子定子沖片 材 料：硅鋼片 厚 度： t=1mm 生產(chǎn)批量：大批量 工件圖：如圖所示 圖 2-1 零件圖 2.2 任務(wù)書的要求 2.2.1 技術(shù)要求： 1、沖裁件內(nèi)外精度均為 IT14 2、毛刺小于 0.1mm 3、要求設(shè)計制造此工件的沖裁模 2.2.2 設(shè)計要求： 1、 繪制制作該工件所需的沖裁模具總裝圖 2、 繪制構(gòu)成該模具的所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 3、 編制設(shè)計說明書 4、 將設(shè)計說明書裝訂成冊、圖紙折疊成 A4 尺寸并裝訂成冊 5、 把審題表、任務(wù)書……全部裝入檔案袋 5 第三章 零件的工藝性分析和方案確定 3.1 零件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適用性，即沖裁加工的難以程度。 沖裁件的工藝性主要包括沖裁件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度與斷面粗糙度和材料 3 個 方面。 3.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸的分析 沖裁件的結(jié)構(gòu)分析需要對零件的形狀、外形、沖裁件的懸臂件和窄槽、沖 孔的最小尺寸、孔間距的要求和孔壁、沖裁寬度的要求。 零件材料為硅鋼片，適合一般的沖壓加工。該零件形狀對稱、簡單，為長 條形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，只有 2 個 φ4.1 的孔 2 個 φ2.5 的孔。此工件 只有落料和沖孔兩個工序，圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般 按 IT14 級取，尺寸精度較低，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到 保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也符合沖裁的工藝要求，普通沖裁完 全可以滿足要求 該零件結(jié)構(gòu)較簡單，形狀對稱，尺寸較小。因此，均適宜沖裁加工。 3.1.2 精度與斷面粗糙度分析 沖裁件的精度一般可分為精密級和經(jīng)濟(jì)級兩大類。精密級是沖壓工藝技術(shù) 所允許的精度，而經(jīng)濟(jì)級是可以用經(jīng)濟(jì)手段達(dá)到的精度。沖裁件的尺寸精度是 在合理間隙的情況下，對鋁、銅、軟鋼等常用材料沖裁加工數(shù)據(jù)。精度要求特 別高的工件，需要增加整修等精密沖裁工件。在沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精 度，見表所示。 表 3-1 沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度 基本尺寸材料厚度 (mm) ≤3 3～6 6～10 10～18 18～500 ≤1 IT12～I(xiàn)T13 IT11 1～2 IT14 IT12～I(xiàn)T13 IT11 2～3 IT14 IT12～I(xiàn)T13 3～5 IT14 IT12～I(xiàn)T13 零件的尺寸公差精度均為 IT14 級，未注公差精度也為 IT14 級，并無其他特 殊要求，因此，利用普通沖裁的方式就可以滿足零件的圖樣要求。 由以上可以看出，該零件工藝性較好，可以沖裁加工。 3.2 沖裁工藝方案的確定 沖裁方案的選擇： 6 在沖裁工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。確定工 藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序 順序的安排。沖裁工序數(shù)一般容易確定，關(guān)鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工 序的順序。沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工 序模、級進(jìn)模（連續(xù)模或跳步模） 、復(fù)合模等各種沖裁摸的構(gòu)成大體相同，主要 由于工作零件、定位零件、卸料與推料零件 、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件組成。 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有一下三種方案： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn) 方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn) 單工序模、級進(jìn)模、復(fù)合模比較如表所示 表 3-2 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較 模具種類 比較項目 單工序模 （無導(dǎo)向） （有導(dǎo) 向） 級進(jìn)模 復(fù)合模 零件公差等級 低 一般 可達(dá) IT13～I(xiàn)T10 級 可達(dá) IT10～I(xiàn)T8 級 零件特點(diǎn) 尺寸不 受限制 厚度不 受限制 中小型 尺寸厚 度較厚 小零件厚度 0.2～6mm 可加工復(fù)雜零件，如 寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu) 與強(qiáng)度限制，尺寸可以 較大，厚度可達(dá) 3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平 由于壓料沖件的同時得 到了較平，制件平直度 好且具有良好的剪切斷 面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動送料，可 以自動排除制件，生 產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅?面上，必須手動或機(jī)械 排除，生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量 和成本 低 比無導(dǎo)向 的稍高 沖裁簡單的零件時， 比復(fù)合模低 沖裁較復(fù)雜零件時，比 級進(jìn)模低 適用場合 料厚精度要求低的小批量沖件的 大批量小型沖壓件的生產(chǎn) 形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中 7 生產(chǎn) 小型制件的大批量生產(chǎn) 根據(jù)分析結(jié)合表分析： 方案一的模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且生產(chǎn)效率 低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求 方案二只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，由于查表 2.9.6 可 知材料厚度為 1mm 時凸、凹模的許用的最小壁厚為 2.7mm,由圖形可知孔邊距小 于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后 成品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓的速度，操作不方便 方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要 求，且安全性高。通過對比以上方案可知，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三級進(jìn)模最 佳 3.3 模具總體方案的確定 （1）模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級進(jìn)沖裁模。 （2）操作與定位方式 為了提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，可以采用配合自動裝置送料方式。由于零件尺 寸小且厚度適中，可以采用導(dǎo)正銷與自動送料裝置聯(lián)合定距的方式。 （3）卸料與出件方式 考慮到零件厚度薄，可以采用彈性卸料方式，并采用由凸模直接從凹模洞 口直接推下的下出件方式以提高生產(chǎn)率。 （4）模架類型及精度 考慮到零件的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，可以采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架。由于零 件的精度要求不是很高，可以采用 I 級模架精度。 以上的各項將在第五章詳細(xì)說明解釋。 8 第四章 零件工藝的設(shè)計計算 4.1 排樣設(shè)計與計算 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料 利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命有效措施。 4.1.1 材料利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理 利用材料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。 材料利用率通用計算公式 = /A×100%?OA 式中 — 沖裁件的總面積OA A — —個步距的條料面積（L×B） 根據(jù)材料性能、厚度和形狀可確定搭邊值，有課本表 3-10 查得 a=1mm,a1=1.2mm.步距 A=D+a=16.9mm+1.2mm=18.1mm,條料寬度 B=(D+2a1+Δ)0 -Δ 由課本表 3-11 得 Δ=0.5mm, 得 B=75.3 -0.5 mm 由 CAD 得 S=500.67mm2, L=216.14mm. 一個步距內(nèi)的材料利用率： η =61.6% 該零件尺寸較小，結(jié)構(gòu)對稱，采用直排的排樣方案，如圖: 9 廢料可分為工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種。結(jié)構(gòu)廢料由工件的形狀特點(diǎn)決定， 一般不能改變；搭邊和余料屬于工藝廢料，是與排樣形式及沖壓方式有關(guān)的廢 料，設(shè)計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。 4.1.2 排樣設(shè)計 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：有廢料排樣、少廢 料排樣和無廢料排樣。采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁 力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的 誤差影響，沖裁件公差等級低。同時，由于模具單邊受力（單邊切斷時） ，不但 會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。為此， 排樣時必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。 對有廢料排樣，少、無廢料排樣還可以進(jìn)一步按沖裁件在條料上的布置方 法加以分類，其主要形式可分為：直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多 排和沖裁搭邊。該零件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)批量大，精度要求一般，綜合上述可以 使用直排少廢料的排樣的設(shè)計。磁電子定子沖片零件外形是矩形只有沖孔，所 以結(jié)構(gòu)比較簡單，只需要直排就可以。 因此，如圖所示。查表可得，兩工件間的搭邊 a1=1.5mm，工件邊緣搭邊 a=1.2mm。 4.2 沖裁力 兩個工序，沖孔壓力等于沖孔時的沖壓力和落料時的沖壓力之和，查課本表 2-3，得 08 鋼的抗剪能力 τ=255～353MPa,取平均值 τ=304MPa. K 的取值依據(jù)沖裁刃口而定， 平刃口 K=1~1.3，斜刃口 K=0.2~0.6，考慮刃口的磨損，生產(chǎn)批量和材料厚度等因 10 素，取 K=1.3 4.2.1 落料力 F 落 =KL1 t τ=1.3×174.67×1mm×304Mpa=59.56KN 4.2.2 沖孔力 F 沖 1=KL2tτ=2×1.3×3.14X4.1X4.1mm×1mm×304Mpa=30.41KN F 沖 2=KL2tτ=2×1.3×3.14X2.5X2.5mm×1mm×304Mpa=22.4KN 4.2.3 落料時的卸料力 由課本表 3-8 得 K 卸 =0.03 F 卸 =K 卸 F 落 =0.03×59.56KN=1.79KN 4.2.4 沖孔時的推件力 由課本表 3-8 得 K 推=0.05 ， 取同時梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)為 3 F 推 =nK 推 F 沖 =3×0.05×30.41KN=4.56KN 4.2.5、沖床的總壓力 F 總 =F 落 +F 沖 +F 卸 +F 推 =96.32KN 4.2.6、初選壓力機(jī) 據(jù)總沖壓力為 96.32KN，考慮壓力機(jī)的使用安全，總沖壓力一般不應(yīng)超過壓力機(jī) 額定噸位的 80%. 由指導(dǎo)書表 5-10，初選 J23-16 開式雙柱可傾壓力機(jī). 公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm 工作臺尺寸：300mm×450mm 模柄孔尺寸：Φ40mm×60mm 4.3、壓力中心的計算 由于零件結(jié)構(gòu)對稱，所以壓力中心在孔的中心，即模柄軸線通過壓力中心. 4.4、計算凸凹模刃口尺寸 根據(jù) t=1mm, 由課本表 3-3 得: Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm 4.4.1、沖孔：4.1 mm 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=1 由課本表 3-6 得 δ 凸 =-0.02 δ 凹 =+0.025 d 凸 =（d min+xΔ）0 δ 凸 =（4.1+0.045×1）0 -0.02=4.1450 -0.02 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin）δ 0=(4.145+0.072)+0.025 0=4.117+0.025 0 mm 4.4.2、沖孔:2.5 mm 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=0.5 由課本表 3-6 得 δ 凸 =-0.02 δ 凹 =+0.02 d 凸 =（d min+xΔ）0 δ 凸 =（2.5+0.3×0.5）0 -0.02 =2.65 -0.02 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin）δ 0=(2.65+0.072)+0.02 0 =2.722+0.02 0 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin）δ 0=(2.52+0.072)+0.02 0 =2.592+0.02 0 mm 11 表 4-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 ≤0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～6.5 ＞6.5 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.63 0.55 0.45 0.25 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅、黃銅 0.025～0.08 0.02～0.06 0.03～0.07 0.03～0.09 注：卸料力系數(shù) KX，在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜制件時取上限值。 然而壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝的總和，則計算如下 所示： = F +F0+F X+F T =110.316KN 總P 4.5 壓力機(jī)的確定 4.5.1 壓力機(jī)的選擇 對于中小型沖裁件常采用開式曲柄壓力機(jī)。 根據(jù)總沖壓力 =110.316KN，模具閉合高度，沖床工作臺面尺寸等，并結(jié)總PF 合現(xiàn)有設(shè)備，選用 J23-250 開式雙柱可傾沖床，并在工作臺面上備制磁電子定 子沖片。其主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力：250KN 滑塊行程 ：80mm 行程次數(shù)：100 次/分 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：70mm 工作臺尺寸（左右*前后）：560mm×360mm 工作臺板厚度：70mm 模柄尺寸：?50×70 傾斜角：30° 4.5.2 開式壓力機(jī)機(jī)床有關(guān)參數(shù) 1、機(jī)床控制系統(tǒng)： (1)開門斷電，漏電保護(hù)。電控系統(tǒng)符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)。 (2)電動式油缸行程調(diào)節(jié)，顯數(shù)器顯示。 (3)電動式擋料尺寸調(diào)節(jié)，顯數(shù)器顯示。 12 2、機(jī)床后擋料的基本配置： (1)普通電機(jī) (2)普通絲桿和光桿 (3)后擋料鏈輪傳動 注：機(jī)床參數(shù)及配置如需變動敬請另外說明，作為合同附件 3、機(jī)床結(jié)構(gòu)： (1) 采用全鋼焊接機(jī)架， （、拼裝工作臺組成）振動時效處理，具有足夠的 強(qiáng)度和剛性。 (2) 雙油缸控制，機(jī)械擋塊機(jī)構(gòu)保護(hù)，液壓上傳動，扭軸強(qiáng)迫同步機(jī)構(gòu)。 (3) 滑塊行程電動快速調(diào)節(jié)，并有手動微調(diào)，顯數(shù)器顯示 (4) 上模具配有斜楔式撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，以補(bǔ)充折彎精度。 (5) 單邊/雙邊 T 型槽口工作臺，調(diào)整分段下?？焖俜奖?。 (6) 可進(jìn)行多機(jī)聯(lián)動（需同時購買一臺該型號的機(jī)床并加裝聯(lián)動同步裝置） ， 也可單機(jī)單動。 (7) 該設(shè)備可折板厚是根據(jù) 10 鋼板/A3 板的抗拉強(qiáng)度（450N/mm2）和折彎 槽口比例 1 比 8 來計算的，敬請核實好各種錳板的抗拉強(qiáng)度后與 Q235 板比較進(jìn) 行折算，另外可以通過擴(kuò)大折彎下模的槽口尺寸來取得更厚的折板尺寸。 (8) 工作臺主立板和臺面均可調(diào)節(jié)?？筛鶕?jù)折彎力的需要，適當(dāng)調(diào)整工作臺 的加凸量來彌補(bǔ)由于工作臺的變形而出現(xiàn)的撓度進(jìn)行補(bǔ)償。 4.6 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)的模具的正常工 作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就 會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常在磨損，還會使合理間 隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn) 中，可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造考慮 不宜使壓力中心與模柄中心線重合，這時應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所 選用壓力機(jī)允許的范圍。 確定該零件的壓力中心計算步驟如下： （1）選定坐標(biāo)軸 X 和 Y （2）計算出各單一圖形的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離 x1、x 2、x 3、…x n和 y1、 y 2、 y 3、…、y n （3）將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡單的線段，求出各線段長度 L1、L 2、L 3、…、Ln. （4）按如下公式算出壓力中心的坐標(biāo)（X 0、Y 0） 13 根據(jù)力學(xué)定理，合力對某軸的力矩等于各分力對同軸力矩的代數(shù)和，則可 得壓力中心坐標(biāo)（x 0 、y 0）計算公式： 因為沖裁力與周邊長度成正比，所以式中各沖裁力 F1、F 2、F 3、…、F n 可 分別用沖裁周邊長度 L1、L 2、L 3、…、L n 代替，即12 10 1nininiiLxxLxL???????12 10 1nininiiLyLyLy?????? ? 其中：L—為每段線段的長度或圓弧的周長 X—為每段線段的中點(diǎn)或圓弧的中心到 X 軸的距離； Y—為每段線段的中點(diǎn)或圓弧的中心到 Y 軸的距離； 模具的結(jié)構(gòu)的制造壓力中心與模柄中心線重合，故壓力中心點(diǎn)就是幾何對 稱點(diǎn)。若選用坐標(biāo)系 XOY，即 xc＝0，y c＝0 由以上計算可以得出模具的壓力中心以便裝模時與壓力機(jī)滑塊的中心線相 重合 14 第五章 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 5.1 凸、凹模間隙值 沖裁間隙是指沖裁模凸、凹模刃口之間的空隙。凸模與凹模間每側(cè)的間隙 稱為單面間隙，用 Z/2 表示；兩側(cè)間隙之和稱為雙面間隙，用 Z 表示。如無特 殊說明，沖裁間隙都是指雙面間隙。沖裁間隙的數(shù)值等于凸、凹模刃口尺寸的 差值，如圖所示，即 dpZD?? 式中 —凹模刃口尺寸；dD —凸模刃口尺寸。p 沖裁間隙對沖裁過程有著很大的影響。此外，間隙對沖壓力和模具壽命也 有著較大的影響。 圖 5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值 5.1.1 間隙對沖壓力和模具壽命的影響 間隙很小時，因材料的擠壓和摩擦作用增強(qiáng)，沖裁力必然較大。隨著間隙 的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，容易發(fā)生斷裂分離，因此沖裁力減小。但試 驗表明，當(dāng)單面間隙在材料厚度的 5﹪～20﹪范圍內(nèi)時，沖裁力降低不多，不超 過 5﹪～10﹪。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不是很大。 模具壽命通常是用模具失效前所沖的合格沖裁件數(shù)量來表示。沖裁模的失 效形式一般有磨損、變形、崩刃和凹模脹裂。間隙大小主要對模具的磨損及凹 15 模脹裂產(chǎn)生較大影響。模具刃口磨損看，使刃口鈍化、間隙增加，從而導(dǎo)致制 件的尺寸精度降低沖裁能量增大，斷面粗糙。所以必須注意盡量減少模具的磨 損。為提高模具壽命，一般需要采用較大間隙。 5.1.2 沖裁間隙的確定 凸、凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力等有較 大影響，所以必須選擇合理的間隙。在沖壓的實際生產(chǎn)中，為了獲得合格的沖 裁件、較小的沖壓力，并保證模具有一定壽命，我們規(guī)定一個間隙值范圍，稱 為合理間隙。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（Z min） ，最大值稱為最大合 理間隙（Z max） 。因沖模在使用過程中會逐漸磨損，間隙增大，再設(shè)計和制造新 模具時，一般采用最小合理間隙。 沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值來選用。然而對于電子、 電器、儀器等行業(yè)對制件斷面質(zhì)量和尺寸精度要求較高，可選用較小的間隙值。 如下圖要求零件內(nèi)外尺寸精度為 14 級，且該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、 落料。 5.2 凸、凹模刃口分別加工的計算法 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必 須靠模具刃口的尺寸及公差來保證。正確確定模具刃口尺寸及其公差，將會直 接影響到?jīng)_裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，因此它是設(shè)計沖裁模的主要任務(wù)之一。由 于制件結(jié)構(gòu)簡單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹 模。這時需要分別計算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標(biāo)注公差 在此均按 IT13 級算。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸采用配作法加工。 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸計算的原則 在計算刃口尺寸時，應(yīng)該落料和沖孔兩種情況分別考慮其原則如下。 a. 落料時，應(yīng)以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。凹?；境叽缛?落料件尺寸公差范圍內(nèi)較小尺寸。凸模的基本尺寸則用凹?；境叽鐪p去最小 合理間隙。由表 2-3 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm b. 沖孔時，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。凸?；境叽缛_件 公差范圍內(nèi)的較大尺寸。凹模的基本尺寸則是用凸?；境叽缂由献钚『祥g隙。 由《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2.4 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm c. 凸、凹模刃口的制造公差應(yīng)根據(jù)沖裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方 法來確定，既要保證沖裁間隙要求并沖出合格的零件，又要便于模具加工。 d. 根據(jù)工件尺寸公差要求，確定模具刃口尺寸的公差等級，見表所示。 表 5-1 模具刃口尺寸的公差等級 16 料厚 t（mm） 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 模具 刃口 尺寸 公差 沖裁件尺寸公差 IT6～ IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 — — — — — — — — IT7～ IT8 — IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 — — — — — — IT9 — — — IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 第六章 模具零部件的設(shè)計計算與總裝圖設(shè)計 6.1 凹模外形設(shè)計 凹模采用整體式凹模結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘、銷釘于下模座固定的固定方式。 凹模刃口采用直接刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度 5mm，漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大。 凹模輪廓尺寸計算如下 凹模高度 H=Kb=0.40×34=13.6mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值 15mm 凹模壁厚 c=（1.5～2）H = 22.5～30mm 取凹模厚度為 30mm, 凹模寬度 B=b+2c=(34+2×30)=94mm, 凹模長度 L 取 45mm， 式中 b---凹模刃口的最大尺寸(mm) c---凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形邊緣的距離； K=系數(shù)，取 0.40 故凹模輪廓尺寸為：45×94×30 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7～2.0）d 為了更好的選取標(biāo)準(zhǔn)模架，則凹模板輪廓尺寸全取整數(shù)： 確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 100×100×15（GB/T70.1-2000） 凹模的材料選用 Cr12,工作部分熱處理淬硬為 60～64HRC。 17 6.2 凸模的設(shè)計 6.2.1 落料凸模的設(shè)計 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計為直通式，采用線切割機(jī)床加 工，2 個 M6 的螺釘固定在磁電子定子沖片上，與凸模固定板的配合按 H7/m6。 再通過鉚接方式與固定板固定。確保因磨損而滑落，從而更為牢靠。凸模的尺寸根據(jù)刃口 尺寸，卸料裝置和安裝固定要求來確定。凸模材料選用 CrWMn，工作部分熱處理淬硬為 58～62HRC。其總長 L 可按下列公式計算：L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm 式中：h1—凸模固定板厚度（mm） h2—卸料板厚度（mm） t—材料厚度（mm） h—自由高度（mm） 6.2.2 沖孔凸模的設(shè)計 因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔 凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。沖 φ6mm 的 孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖所示： 1、凸模最小直徑的校核(強(qiáng)度校核) 凸模用 T10 鋼 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用 壓應(yīng)力，即 對于圓形凸模 dmin≥ =4×1×350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。][4??t 式中 —沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，310～380Mpa —凸模材料許用強(qiáng)度，取 440～470Mpa?? 抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Lmax≤270d 2/ =270×3.22/√(4521.2)F 1/2=44.8mm 所以長度適宜。 式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mm F ——沖模力,N ｄ——凸模最小截面的直徑，mm 凸模固定端面的壓力 q = < =4521.2/(1.652π)=528.2MPa 式中 A??? 式中 q—凸模固定端面的壓力，MPa 18 F—落料或沖孔的沖裁力，N —模座材料許用壓應(yīng)力，MPa??? 凸模固定板端面壓力超過了 80～90ＭＰa，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加 一個淬硬的磁電子定子沖片。 19 6.3 其他主要零件的設(shè)計 6.1、凹模的設(shè)計 b=60mm， t=08mm 由課本表 4-3 得系數(shù) K=0.21 凹模厚度：H=Kb=0.21×60mm=12.6mm 取 H=20mm 凹模壁厚：C=（1.5～2）H =30～40mm 取 C=35mm 凹模寬度：L=b+2C=(60+2×35)mm=130mm 凹模長度：L=b+2C=（60+2×35）mm=130mm 按沖壓模標(biāo)準(zhǔn)模架，由指導(dǎo)書表 5-31 取凹模周界尺寸 L×B×H=160mm×160mm×40mm 凹模洞口形狀采用直壁式 材料：T10A 熱處理硬度：60～64HRC 6.2、卸料和推件裝置的設(shè)計 根據(jù)要求采用彈性卸料版，取厚度為 14mm 卸料版尺寸為 160mm×160mm×14mm 材料：Q235 采用剛性推件裝置，直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件 材料：45 鋼 熱處理：淬火 硬度：40～45HRC 6.3、凸模固定板的設(shè)計 采用階梯式 厚度 h=(0.6～0.8)H 凹 =(0.6～0.8) ×40mm=24～32 mm 取 h=25mm 外形尺寸與凹模外形尺寸一致. 外形尺寸：160mm×160mm×25mm 凸模與凸模固定板配合為 H7/n6 材料：Q235、 20 6.4、凸模的設(shè)計 采用階梯式凸模 凸模固定板厚度 h1=25mm 卸料版厚度 h2=14mm 條料厚度 t=0.8mm, 刃口修磨量取 6mm 凸模進(jìn)入凹模深度取 0.8mm 安全距離取 18mm 凸模長度：L= h 1 +h2+t+h=(25+14+6+0.8+0.8+18)mm=64.6mm 凸模材料： T10A 熱處理硬度： 58～ 62HRC 6.5 墊板設(shè)計 厚度一般取 5～12mm, 取 12mm 外形尺寸為 160mm×160mm×12mm 材料：45 鋼 熱處理：淬火 硬度：43～48HRC 6.6 彈性元件設(shè)計 彈性元件采用橡膠 橡膠工作行程=卸料版工作行程+模具修磨量 H 橡膠 =H 卸料版 +H 修磨 =t+1+6=（0.8+1+6）mm=7.8mm 橡膠的自由高度 H0=（3.5～4）H 橡膠 =（27.3～31.2）mm 取 H0=30mm 矩形橡膠在預(yù)壓量為 15%時單位壓力為 0.5Mpa 橡膠面積：A=F 卸 /P=1790N/0.5Mpa=3580mm2 橡膠裝配高度：H 裝配 =85%H0=0.85×30=25.5mm 橡膠采用矩形，中間開圓形孔以避讓凸凹模 取避讓孔為 Φ60mm 橡膠一邊取 120mm 另一邊為（3580+ЛR2）/120=53.4mm 取橡膠外形尺寸 120mm×55mm 為滿足橡膠的高徑比為 0.5～1.5，將橡膠平分為四塊，最大尺寸為 60mm，所以 H0/D=30/60=0.5 選用的橡膠規(guī)格合理 卸料橡膠的設(shè)計計算見下表。選用的 4 塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會 造成受力不均勻，運(yùn)動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 表 6-1 卸料橡膠的設(shè)計 項 目 公式 結(jié)果 備注 卸料板工作行 程 h 工 h 工 =h1+t+h2 4mm h1 為凸、凹模 凹進(jìn)卸料板的 高度 1mm h2 為凸、凹模 沖裁后進(jìn)入凹 模的深度 2mm 橡膠工作行程 H 工 H 工 =h 工 +h 修 9mm h 修 為凸、凹 模修模量，取 5mm 21 橡膠自由高度 H 自由 H 自由 =4 H 工 36mm 取 H 工 為 H 自 由 的 25﹪ 橡膠的預(yù)壓縮 量 H 預(yù) H 預(yù) =15﹪H 自由 5.4mm 一般 H 預(yù) =10﹪～15﹪H 自由 每個橡膠承受 的載荷 F1 F 卸 /4 1184.5N 選用四個圓筒 形橡膠 橡膠的外徑 D D= /p)1.27((d?48mm 校核橡膠的自 由高度 H 自由 0.5≤H 自由 /D=0.75≤1.5 滿足要求 D 為圓筒橡膠 的內(nèi)徑，取 d=12mm；p=0.5 Mpa 橡膠的安裝高 度 H 安 H 安 =H 自由 -H 預(yù) 30mm 6.4 標(biāo)準(zhǔn)件尺寸的確定 1.螺釘固定、銷釘定位 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35 鋼 M5×45 GB70—85 螺釘標(biāo)記：35 鋼 M5×55 GB68—76 圓柱銷釘標(biāo)記：35 鋼 6×50 GB 119—86? 止動圓柱銷標(biāo)記：35 鋼 6×25 GB119—86 6.5 模具的總體設(shè)計 本模具是采用自動送料的級進(jìn)模，切斷凸模面積較大可直接用螺釘與圓柱 銷固定，沖孔凸模則須用固定板固定，凹?？芍苯佑寐葆斉c圓柱銷固定，切斷 凸模的

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