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电机炭刷架冷冲压模具设计

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电机炭刷架冷冲压模具设计

i摘要冷冲模是冲压加工工艺的装备之一,被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国防工业中。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件,适合大批量生产的优点,在某些领域已取代机械加工,并正逐步扩大其工艺范围。因此,冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。但同时,冲压技术的推广受到投入成本低,模具成本高,不适应中小生产规模的特点。但是总的说来,随着我国经济实力的进一步加强,模具行业,包括冷压模一定会得到更普及地应用冷冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。冷冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。电机碳刷架的加工包括了冲孔、落料、和弯曲的加工。通过对冲孔模、落料模、弯曲模的学习,分析和比较了各加工工艺方案,完成了模具总体的结构分析,进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算。绘制了装配草图并进行零部件初步选用设计,然后确定外形尺寸,选择冲压设备,绘制总的装配图和非标准的零件图。在冲压模的设计过程中,还必须考虑到模具的成本,因此在进行选材,结构设计时,必须尽量不去设计形状复杂的结构,同时采用镶嵌式代替整体式的结构。针对模具的定位要求高的特点,在零件的设计中必须要有比较高的加工精度要求。总的一句话,必须在有高的模具寿命和满足加工精度要求的基础上,尽量降低模具材料的成本,简化模具的结构,这样才能有利于这个行业在我国的发展。关键词冲孔模、落料模、弯曲模、尺寸、冲裁模、装配图iiAbstractTheColdStampingDieDesignoftheBrushlessMotorAbstractColdpunchingmouldthatisusedextensivelyamongtheallkindsdie,includingpunchingholemould,blankingdie,bendingmould,crookedmodel,conicaldieetc.,Theapplicationofthecoldpunchingdieismoreandmoreextensiveinrecentyears.Itiswithlowcoststhatthereisthecoldpunchingly,productqualityissteady,canprocessmanykindsofperformance,Partofthestate.Itsapplicationandgenerallyingreceivetherestrictioninlifespanofthemouldandproductionsafety,etc.atthesametime.Authorofthistextproceedfromrationalityofthecraft,analyseelectricalmachinerycharcoalpastesupthestructureoftheshelf,Precisioncharacteristic,andthecontrolpointinthecourseofprocessing,ConsiderandeconomizecostconfirmelectricalmachinerycharcoalbrushblankingthatshelfoptimizesmostprocesstheprocessfullyonthebasisofsatisfyingthemachiningaccuracyAndthenpasstheprocessingcharacteristicfamiliarwithallkindsofmouldsandinsidestructure,FinishtheensemblearchitectureanalysisofthemouldAuthorcarryonblanksize,arrangekind,processsize,punchingpressure,pressureinthecenterafterwards,mouldworksomesize,etc.craftcalculate,Strivetodesignthestructureofeverypartofthemouldandassemblyrelationwiththebestcostperformance,Confirmtheappearanceofthemouldonthisbasis,hasfinishedtheinstallationdiagramandnonstandardpartpicture.Confirmthetypeofthepressandmainparameterfinally.Keywordpunchingholemouldblankingdiebendingmouldpunchingpresspunchingmachine.KeywordmouldblankingdiebendingmouldpunchingpresspunchingmachineI目录1前言I1.1选题研究意义I2.确定工件的工序方案12,1长度方向的计算22.2宽度方向的计算23.落料模的设计23.1冲裁件的工艺性23.2冲裁间隙3.3凸凹模工作尺寸制造公差的确定.3.3.13.3.1凸凹模尺寸计算应遵循如下原则33.3.2凸凹模的工作尺寸的计算43.4冲裁力、卸料力和推件力的计算3.4.1冲裁力的计算.53.4.2计算推件力F推53.4.3计算卸料力F卸63.5确定压力中心排样、搭边与料宽3.5.1排样73.5.2搭边73.5.3条料宽度的确定83.6凸、凹模的设计3.6.1凸模的设计93.6.a凸模强度103.6.b压弯凸模的设计3.6.2凹模的设计11a.凹模的刃口形式11b.凹模的外形及尺寸123.6.3凸凹模的固定方法a.凸模的固定12b.凹模的固定123.7定位零件的设计与选用3.7.1.导料板的选用123.7.2.侧刃的选择12II3.8模架的尺寸和结构形式3.8.1模架的结构形式123.8.2模架的尺寸123.9卸料零件3.9.1卸料板的选择133.9.2卸料螺钉133.9.3弹压装置的选用133.10压力机的选择3.10.1压力机的公称压力133.10.2压力机的各参数选择133.11导向零件.133.12落料模的说明144冲孔模的设计4.1冲裁件的工艺性144.1冲裁件的工艺性144.1.1冲裁体的尺寸精度和断面粗糙度144.2冲裁间隙144.3凸凹模工作部分尺寸与公差154.3.1冲孔部分刃口计算154.3.2用配合加工法的尺寸计算154.5冲裁工艺力的确定154.5冲模的压力中心的确定164.6定位装置164.7卸料装置164.7.1弹压卸料板的设计164.7.2卸料螺钉的结构形式卸料螺钉的设计174.7.3卸料板弹簧安装方法与有关尺寸174.8漏料孔184.9模架的结构形式和有关尺寸184.9.1模架的有关尺寸184.10导向零件.184.10.1导柱、导套的尺寸结构194.10.2导料销的选择194.10.3螺钉及销钉的选择194.11压力机的选择与模具的安装194.11.1作用在模柄上的冲裁力必须不小于P204.11.2各压力机的各参数选择204.11.3模具的安装204.12说明5第一道弯曲模设计215.1弯曲件的工艺性215.1.1最小弯曲半径.215.1.2弯曲件的直边高度21III5.1.3弯曲件孔边距离215.1.4弯曲件的精度215.2弯曲件的回弹5.2.1影响回弹的因素215.2.2回弹角的大小215.2.3减少回弹角的措施215.3弯曲力的计算5.3.1弯曲力的大小225.3.3弯曲时压力机公称压力的确定225.4弯曲模的间隙5.5弯曲模工作部分尺寸计算235.5.1凸模圆角半径235.5.2凹模圆角半径235.5.3凸、凹模工作部分的尺寸与公差235.6压力机的选择5.6.1压力机的公称压力235.6.2压力机各参数235.7模架的设计与有关尺寸5.7.1模架的结构形式245.7.2模架的有关尺寸245.8导向零件5.8.1导柱、导套的尺寸、结构145.9顶出机构5.9.1顶板与凹模的配合.255.9.2顶板的尺寸255.10模具的安装5.10.1模具安装的注意事项265.10.2模具安装的一般次序266最后一道弯曲模设计6.1弯曲件的工艺性276.1.1弯曲件如图所示276.1.2最小弯曲半径276.1.3弯曲件直边高度276.1.4弯曲件的精度276.2弯曲件的回弹.6.2.1影响回弹的因素286.2.2回弹角的大小286.2.3减小回弹的措施286.3弯曲力的计算6.3.1弯曲力的大小通常采用经验公式286.3.2顶件力或压料力F129IV6.3.3弯曲时压力机公称压力的确定296.4弯曲模的间隙6.5弯曲模工作部分尺寸计算.6.5.1凸模圆角半径rp296.5.2凹模圆角半径rd及凹模深度L296.5.3凸、凹模工作部分的尺寸公差296.6压力机的选择306.7模架的设计与有关尺寸306.8顶出机构.306.9模具的安装316.9.1模具安装的注意事项316.9.2模具安装的一般次序317.结论与展望328.致谢339.参考文献34电机炭刷架冷冲压模具设计11确定件的工序方案根据工件的形状.材料.厚度及实际加工的需要,生产工件的工序过程如下1.从板料上冲出落料件该落料件即为弯曲体的展开图的外轮廓形体。根据弯曲体的展开尺寸,设计出冲模,将所需工件冲下。所冲工件如图所示2.第一次冲孔,冲五个间距要求不太高的圆孔。(这五个圆孔如上图所示的五处分布)。3.第二次冲孔,冲方孔。4.第一次弯曲,选弯曲复杂部分,即如上图所示的a.b部分。5.第二次弯曲,弯曲两边,即U形弯曲。弯折线如上图中虚线所示。6.第三次弯曲,弯曲中间,弯折线如上图红线所示。7.第三次冲孔,此乃最后一道工序,因为此两孔间距要求较高,如果放在其它工序中冲,则可能影响定位要求,故最后工序冲此两孔比较合适。无锡太湖学院学士学位论文22弯曲件的展开尺寸2.1长度方向上的计算表21r/t0.250.30.40.5K0.310.320.350.37根据r/t0.25查表2-1][9得此中性层系数k0.31。∴L圆弧2πΨP/360°ЛΨ(rkt)90Л(0.50.312)1.7627mmL直线10.5914.5342102mm∴长度方向上展开总长度为4L圆弧L直线41.7627102109mm2.2宽度方向上的计算根据r/t0.5查表2-1][9得中性层系数k0.37∴L圆弧ЛΨ(rkt)/180°90Л(10.372)2.7318mmL直线111021mm∴L1L直线L圆弧212.731823.73mm另一边L直线113142mm∴L2L直线L圆弧422.731844.73mm电机炭刷架冷冲压模具设计33落料模的设计3.1冲裁件的工艺性3.1.1冲裁体的精度应该在经济范围内进行选择,在本冲裁中,属于一般性常见的普通冲裁,因此精度应选择在IT12IT14极][9(P41)。3.1.2毛刺毛刺的高度与冲裁方式,材料,厚度有关,正常冲裁中的毛刺高度为a试模时≤0.05mmb生产时≤0.15mm3.2冲裁间隙确定冲裁间隙的原则是落料时,因制件尺寸随凹模尺寸而定,故间隙应在减小凸模尺寸上取得冲孔时,因孔的尺寸随凸模尺寸而定,故间隙应在增大凹模尺寸的方向上取得。根据经验公式确定合理冲裁间隙cmt][9冲裁间隙系数m20∴cmt2020.4mm3.3凸凹模工作尺寸制造公差的确定3.3.1凸凹模尺寸计算应遵循如下原则落料时,先确定凹模刃口尺寸,其大小应取接近或等于制件的最小极限尺寸,以保证凹模在磨损到一定的尺寸范围内也能冲出合格制件。凸模刃口的基本尺寸应比凹模刃口基本尺寸小一个最小合理间隙。3.3.2凸凹模的工作尺寸的计算弯曲体的展开图的形状比较复杂,材料厚度不太厚,因此,凸凹模的工作尺寸应配合加工法进行计算。冲裁凸凹模间隙如下Zmax0.36mmZmin0.246mm未注公差的按IT14级计算当尺寸为23.73mm时,公差为0.52mm,x0.5当尺寸为12mm时,公差为0.43mm,x0.5当尺寸为44.73mm时,公差为0.62mm,x0.5当尺寸为9.5mm和9.73mm时,公差为0.36mm,x0.5当尺寸为13.76mm时,公差为0.43mm,x0.5当尺寸为R5时,公差为0.3mm,x0.75当尺寸为109mm时,公差为0.87mm,x0.5当尺寸为12mm时,公差为0.43mm,x0.5无锡太湖学院学士学位论文4其余x0.75用配合加工法时,应当以凹模为基准,凹模尺寸的计算公式如下表尺寸分类凹模魔损后尺寸变化制件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料Ⅰ增大D0Δ按凹模尺寸配合加工保证双面间隙D凹DxΔδ凹0Ⅱ减小dΔ0D凹dxΔ0δ凹Ⅲ不变L±Δ/2L凹L±δ凹/2注取δ凹Δ/4∴参照上表,本设计落料凹模的计算结果如下表凹模磨损后尺寸变化制件按入体原则变化后尺寸计算公式计算凹模尺寸增大120043.0D凹DXδD凹120.50.434/43.0011.7911.0011.7911.0023.73052.0D凹(23.730.50.52)4/52.0023.4713.0023.4713.0044.73062.0D凹(44.730.50.62)4/62.0044.42155.0044.42155.00403.0D凹(40.750.3)4/3.003.7808.003.7808.0028.302.0D凹(28.30.20.75)4/2.0028.205.0028.205.005.503.0D凹(5.50.750.3)4/3.005.2808.005.2808.0052.502.0D凹(52.510.2)4/2.0052.305.0052.305.00电机炭刷架冷冲压模具设计59.5036.0D凹(9.50.750.36)4/36.009.2309.009.2309.00503.0D凹(50.750.3)4/3.004.7808.004.7808.00不变13.545±0.215L凹L±δ凹/2L凹13.545±0.43/813.5±0.0513.5±0.0518±0.15L凹18±0.3/818±0.037518±0.0375落料凸模的基本尺寸与凹模相同,但不必标注公差。注明以0.246~0.36mm间隙配制。3.4冲裁力、卸料力和推件力的计算3.4.1冲裁力的计算由于该冲模采用的是弹性卸料装置和下出件方式,故总的冲压力2为F总F冲F切F卸F推(1)平刃口模具冲裁时,考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素,实际冲裁力可能增大,所以F冲1.3τLt][1(2)式中L冲裁件周长,mmt材料厚度,mmΤ材料抗剪强度,Mpa。根据τ260~360][9,取τ300。L为工件的周长L304.92mm。∴F冲1.3τLt1.3300304.924237837.6NL为冲孔件的周长L5πd53.14347.123mm∴F冲1.330047.123236755.55(N)切断板材所用力(3)F切KLt无锡太湖学院学士学位论文61.31059210.212101.530055879N3.4.2计算推件力F推由F推K推F冲][9(4)查表2][9取K推0.03∴F推K推F冲0.03237837.67135.128N3.4.3计算卸料力F卸由F卸K卸F冲][9(5)查表2][9K卸0.02∴F卸K卸F冲0.02237837.64696.75N所以总的冲压力为F总F冲F切F推F卸237837.636755.55558797135.1284696.75342364.03(N)表22双面间隙卸料力系数推件力系数对应表双面间隙K卸K推(6~10)%t0.02~0.040.04~0.06(12~18)%t0.015~0.030.03~0.05(20~24)%t0.01~0.020.02~0.03F卸K卸F冲][9查表3-1][9K卸0.02∴F卸K卸F冲0.02237837.64756.75N电机炭刷架冷冲压模具设计73.5确定压力中心要使冲压模具正常地工作,必须使压力中心与模柄的中心线重合,从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。否则在冲压时将会产生弯矩,使冲压设备的滑块和模具发生歪斜,引起凸、凹模间隙不均匀,刃口迅速变钝,并使冲压设备和模具的导向机构产生不均匀没磨损,降低模具和压力机的使用寿命。2由于各个圆孔的压力中心在各自的圆心,所以总压力中心通过几何作图法即为该规则图形的几何中心。每三个圆心组成一个三角形,找出其重心,这样可以找出三个重心,再由这三个重心组成一个三角形,最后一个重心即为总的压力中心。F冲1.3τLt][1τ260~360][9(P19),取τ300。L为工件的周长L304.92mm。∴冲裁力F冲1.3τLt1.3300304.924237837.6N3.5排样、搭边与料宽3.5.1排样排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样是否合理,影响到材料的利用率、冲模结构、冲裁件的质量和生产率,同时,合理的排样和选择适当的搭边指,是降低成本、保证工件质量和延长模具寿命的有效措施。根据所冲的落料件的形状采用搭边排样中的平行排。其排样图如图排样所示图31排样图无锡太湖学院学士学位论文83.5.2搭边搭边是指排样时工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料。其作用是补偿定位误差,保证冲出合格的工件保持条料有一定的刚度,便于送料。搭边值的大小与下列因素有关1)材料的力学性能2)工件的形状与尺寸3)材料厚度4)手工送料、有侧压装置的模具,搭边值要小一些。根据材料的厚度t2由[9]查得工件与工件之间的搭边值a2mm,工件与料边的搭边值为a2.2mm。3.5.3条料宽度的确定B109COS10.25°244.73sin10.25°22.2130mm由于两边是采用侧刃控制送料步距,所以适当放宽,条料的宽度采用132.2mm3.6凸、凹模的设计3.6.1凸模的设计a.固定部分由于所冲工件形状较复杂,并且要求具有防转要求,所以固定部分根据要求,设计成如图所示的形式,这样,不仅解决了防转问题,而且还节约了材料。b.台阶部分起防止凸模被拉下的作用,即承受卸料力的作用,其尺寸在此固定部分长2~3mm左右。c.工作部分工作部分的尺寸前面已标注。由于其形状复杂,加工时采用仿形刨。d.凸模长度的计算Lh1h2h3h其中L为凸模长度h1为凸模固定板厚度,取25mmh2为卸料板厚度,取15mm电机炭刷架冷冲压模具设计9h3为导料板厚度,取5mmh为附加长度,一般取10~20mm,这里取12mm∴凸模总长Lh1h2h3h251551257选取的凸模长度为80mm≧48mm,符合要求图5冲孔凸模表31冲孔凸模的各项数据图中标注字母数据(mm)图中标注字母数据(mm)d5d12D8D16D111D119I15I18h3h3L80L80无锡太湖学院学士学位论文10图6凸模固定形式3.6.2凸模强度的校核1)一般情况下,凸模的强度是足够的,没有必要作强度校核。但对于特别细长的凸模或小凸模冲厚而硬的材料时,必须进行凸模承压能力和抗纵向弯曲能力的校验。2)承压能力的校核。冲裁时,凸模承受压应力,必须小于凸模材料的许用压应力ccminAFc(12)对圆形凸模,由上式可得ddminn1t4c)(推K(13)式子dmin凸模最小直径(mm)T料厚(mm)材料抗剪强度(MPa)F冲裁力(N)Amin凸模最小截面积(mm)N积聚在凹模型孔内的零件数。按式(23)dminn1t4c)(推Kmm744.21000055.03130024)(最小凸模直径5.15mm2.744mm,故满足强度要求。3.6.3压弯凸模的设计由于压弯凸模的截面为非标准截面,所以其外形及尺寸应根据经验自行设计设计图形如下

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