冲裁模毕业设计说明书

1、毕业设计（论文）开题报告题 目： 微型电动机转子片复合冲裁模 院系 （部）： 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2010 年 5月 30 日摘要在分析典型转子片的冲压工艺的基础上，确定了级进模模具设计方案。通过计算级进模模具中的毛坯尺寸、冲压过程中的各工艺力等主要工艺参数和落料刃口、冲孔刃口等主要工作部分尺寸，设计出主要零件结构和实体模型，绘制了模具的装配图及部分主要凸凹模的零件图，分析了模具的动作过程及加工制造方法。 关键字转子片；冲压；级进模 AbstractStamping process of typical Rotor-chip is analyzed fires.Desi

2、gn scheme of progressive die is determinatde .Primary process parameters and work part sizes aercalcuatde. The former includes blank dimension,process force and so on.The latter includes cutting edge sizes etc. Primary part structure and solid model are designed.Assembly drawing of Rotor-chip die an

3、d some of the major parts bump die are drawn. Acting process of die and the method of processing is also analyzed. Key wordsRotor-chip；Stamping；Progressive die 目录摘要2Abstract2目录3引言4冲裁模具设计题目6冲裁件工艺分析.6确定工艺方案及模具结构形式7模具设计计算.8排样设计图.8计算压力中心. 10各部分工艺力的计算10冲压设备的选择. 11主要工作部分尺寸计算. 12刃口尺寸计算. 14落料刃口尺寸计算. 16弹性卸料装

4、置尺寸选择与计算. 18模具的整体与加工. 18结论19参考文献.19 引言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，使其产生分离或塑性变形，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。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，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，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，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

5、与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。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，高速压力要每分钟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

6、、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高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，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，是技术密集形产品。所以，只有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益。 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

7、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，国内外对冲压成形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。2.冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、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其热处理技术，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

8、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。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本条件，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，使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。4.冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属

9、单件小批量生产，冲模零件既具的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程度已达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。 冲裁模设计题目微型电动机转子片复合冲裁模的设计过程产品生产的基本要求件名称：转子片产批量：大批量生产材料：电工用冷轧硅钢薄板(硅钢片) 厚度 技术要求：制件内外型尺寸较小，同轴度要求在图1-1 产品 产品零件图 技术要求： 1、微型电动机转子片 2、料为硅钢

10、片 3、制件同轴度要求在在0.02之内 （一）冲裁件工艺分析冲裁件的工艺性是指在冲裁加工中的难易程度。良好的工艺性能使冲裁时材料消耗少、工序少、模具结构简单、容易制造、寿命长和操作简单。在模具设计时，首先要根据产品图样审核其工艺性，在使用许可的情况下，尽量采用形状简单、对称，有利于提高材料的利用率，有利于排样的设计。分析如下：（1）材料：该冲裁件的材料是硅钢片时地碳素钢，也是一种硬钢，厚度为0.5mm，较薄。硅钢是制造电动机转子、变压器铁芯等的基本材料，化学成分为3%5%的硅，0.06%的碳，0.15%的锰，0.03%的磷，0.25%的铝，5.1%8.5%的铝，其余都为铁。硅钢片的特点是硬而脆

11、，表面涂有无机绝缘涂层;其抗剪强度：退火硅钢片为450MPa，硬化不退火。（2）零件结构：该冲裁件结构简单，没有弯曲形状，并在边界转角处都是由圆角R0.2、R0.4、R0.5、R1连接过度，宽度为2.8的三槽是均匀分布的，比较适合冲裁。（3）尺寸精度：零件图的中心孔2mm的公差为（上偏差-0.01，下偏差-0.02）和7530注公差的和尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。该产品是属于圆形平板零件，最大直径只有13mm，且有R0.2、R0.4、R0.5、R1等较小的圆弧角，只有采用冲孔定位的多工位级进模或复合模制造加工，才可以更好的保证零件的尺寸精度和形状精度。结论：适合冲裁。

12、（二）确定冲裁件的最佳工艺制造方案 根据制件工艺性分析，其基本工序有冲孔、落料两种，可以用一下三种工艺方案： 先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。 冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。 方案模具结构简单，单需要两道工序、两套模具才能完成，而且零件体积小，夹放比较困难，难以满足零件形状精度和同轴度以及大批量生产的需要。由于零件建构简单，为了提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁。方案比较容易保证冲件精度，但模具制造较复杂、模具成本较高、模具制造周期也比较长和模具的使用寿命比较短。方案生产效率高、尺寸精度较高、工作环境好、模具强度高、模具制造没有复合模复杂。由于

13、冲裁材料为硅钢片，较硬而脆，外圆形尺寸没有要求，在能够保证尺寸精度、提高模具的强度和使用寿命，最后确定用多工位级进模冲裁方式进行生产。 由工件尺寸可知，内外形尺寸较小，材料较薄，易变形，为便于操作，所以级进模结构采用顺装式级进模及弹性卸料、凸模冲孔定位和定位钉定位方式。（三）模具设计计算1 排样图设计排样即所冲裁的工件在调料、卷料或者板料上的布置方法。它是制定冲压工艺不可缺少的内容，工件的排样是否合理，直接关系到材料的有效利用率、冲模结构、制件质量和工件的制作成本等。按照材料的利用率，排样可分为（1）有废料排样、（2）少废料排样、（3）无废料排样 三种，废料是指冲裁中除零件以外的其他板料，包括

14、工艺废料和结构废料。根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对排斜排等多种排列方式。 排样方式 在排样图上应该标注条料宽度及其送料步距及搭边a和a1值。由冲裁金属材料的最小工艺搭边值查得：a=1，a1=0.8,但考虑到冲裁的硅钢片是一种较硬而脆的薄料，结合实际经验取a=1,a1=1.经过以上对冲裁制品的工艺分析，遵守排样设计的原则，确定转子片的排样如下图 冲裁金属材料的最小工艺搭边值两工件间的搭边：a1=1mm工件边缘搭边：a=1mm步距：h=13mm+a1=13mm+1mm=14mm2+2a=41mm一个步距内材料的利用率 为： =3A1/A=3（75.

15、345-3.142）/4114=38.4%2计算压力中心 为了保证压力机和模具正常地工作必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。 形状简单而对称的工件，冲裁时的压力中心与工件的中心重合。由于该零件的落料、冲孔、翻边均为轴对称形状，其中心便是压力机的压力中心，故不必进行压力中心的计算。3各部分工艺力的计算（1）落料力计算 计算公式：F=KLt0式中：F落料力（N） K L工件外轮廓周长（mm） t材料的厚度（mm）0材料的抗剪强度（MPa）此

16、零件厚度为0.5mm的硅钢，查下表的，抗剪强度=350400Mpa,取t=400Mpa，落料力则为：F= KLt03 各种材料的抗剪强度与相对切入材料厚度材料退火的硬化的/Mpah/t(%)/Mpah/t($)T4mmT4mm10F、15F、Q195A2803005550-35038050-20、Q215A(A2)3003205045380420453825、Q235A(A3)3203504740420450402830、Q255A(A4)3503804533450500352235、Q275A(A5)40045040275005503017硅钢350400-500550-（2）卸料力的计算

17、卸料力公式：F 卸=K部FL F 卸卸料力则为：F 卸=K部 （3）冲孔力计算冲裁力计算公式：F=KLt0 L23t材料厚度（mm），t=0. 5mm;材料抗剪强度（Mpa）,查资料取=400Mpa;400（4）推件力计算 推件力F推公式：FQ1=nKF冲 其中K推件力因数，经查表得到K=0.065； F冲冲孔力的大小； n卡在凹模内的工件（或废料）的数目，n=2，因为有两次冲孔动作。由综上所述选择机床时，总冲压力：F总=F落+F卸+F冲+F推4冲压设备的选择 冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。 （1）考虑冲压件的大小

18、在中心型的冲压件、弯曲件或拉深件的生产中，主要采用开式机械压力机。因为它提供了极为方便的操作条件，模具业容易安装；在大中型冲压件生产中，多采用闭式结构形式的机械压力机；对于大型拉深件的生产中，则应尽量选用双动压力机，使所用模具结构简单，调整方便。 （2）考虑冲压件的生产批量 在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机；在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件的生产中，多采用液压机，由于液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载；对于小批量设计生产的弯曲、成型、校平或校形等工序可选用摩擦压力机，因为它具有行程自动调节，不易发生超负荷损坏的特点。 （3）考虑压

19、力机设备的精度和刚度 压力机的刚度有床身刚度、传动刚度和导向刚度三部分组成，如果刚度较差，负载终了和卸载终了时模具间隙会发生很大变化，影响冲压件的精度和模具寿命，设备的精度也有类似的问题。2.5,5.2冲压设备规格的选择 在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的大小、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。 （1）所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总压力 （2）压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉伸膜，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放

20、行和成形零件的取出。 （3）所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。 （4）压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要求留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。 在实际生产中。为了防止设备的超载，可按F（1.61.8）F理论来49.9KN=79.84KN. 根据开式双柱可倾压力机的规格，选用公称压力为160KN的压力机，其型号为J23-16.该压力机与模具设计的有关注意参数为： 公称压力：1000kN； 滑块行程：45mm； 最大闭合高度：180mm；

21、 最大装模高度：145mm； 封闭高度调节量：35mm； 工作台尺寸：240370mm； 模柄孔尺寸：30mm55mm.5主要工作部分尺寸计算确定冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁模中凸凹模刃口部分尺寸之差，其双面间隙用Z表示，单面间隙用C。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、冲裁力和模具寿命等影响很大，所以冲裁间隙时冲裁模具设计中的一个非常重要的工艺参数。间隙对冲压力的影响 间隙增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，冲裁力有一定程度的降低，继续增大间隙值，会因从凸凹模刃口处产生的裂纹不相重合的影响，冲裁力下降变缓；间隙减小，材料不易断，使冲裁力增大；间隙合理时，冲裁力最小。间隙对冲裁质量的影响

22、间隙过小时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向外错开一段距离。当凸模继续下压时，在上下裂纹中间产生两次剪切，在制件断面形成两个光亮，而夹在中间的是撕裂面，并在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽有所增长，但易去除，而且冲裁件的翘曲小，断面垂直，只要中间撕裂不是很深，仍可使用。间隙过大时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向内开一段距离，材料的弯曲与拉伸增大，拉应力增大，易生产剪裂纹，塑性变形阶段较早结束，致使断面光亮带减小，圆角带增大，所形成的厚而大的拉长毛刺难以除去，制件翘曲严重。间隙不均匀时，将在制件的整个冲裁轮廓上分布着各种不同情况的断面。 由以上分析可见，凸凹模之间的间隙对冲件质量、冲裁力、模具寿命等都有

23、很大的影响。因此，在设计模具时一定要确定一个合理间隙值，以提高冲件的断面质量、尺寸精度、模具寿命和减小冲裁力。由下表提供了落料、冲孔模初始间隙的经验数据：落料、冲孔模初始双面间隙Z（mm） 材料名称45T7、T8（退火）65Mm磷青铜（硬）、钹青铜（硬）10、15、20、冷轧钢带30钢板H62、H68（硬）LY12（硬铝）硅钢片Q215、Q235钢板08、10、15钢板H62、H68(半硬)纯钢（硬）磷青钢（软）钹青钢（软）H62、H68(软)纯钢（软）防锈铝LF21,LF2软铝L2L6LY12(退火)铜母线 铝母线酚醛环氧层压 玻璃布板、酚醛层压纸板、酚醛层压希板钢纸板（反白板）绝缘纸板 云

24、母板 橡胶板力学性能HRS190600MPaHRS=140-190=400600MPaHRS=70140=300400MPaHRS70300MPa-厚度初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax *- *- *- * - *- *- *-10-12- 因该冲裁的材料为硅钢片，厚度t=0.5mm，查上表可得冲裁模刃口双面间隙 Zmin=0.03mm，Zmax=0.05mm.6刃口尺寸计算 冲孔工序的凸凹模尺寸确定，可按下式确定： dp=(dmin+x) +0A dd=(dp+Zmin)=(dmin+x+Zmin) +0A 式中，dp

25、、dd冲孔凸凹刃口尺寸，单位mm; 工件公差，单位mm; x磨损系数 （1）制件中心孔2_mm 的凸凹模的制造公差。 凹=0.02mm、凸=0.02mm。由于凹+凸Zmax-Zmin, 故可以采用凸模与凹模配合加工方法。以凸模为设计基准件，先求出它的尺寸及公差，再结合凸凹间隙配合加工出凹模；其因数查下表得，磨损系数X=0.75。又有制件制造公差=0.01mm,则： d凸=(d件+x) +0 d凹 按0.05mm。制件定位孔2.6mm的凸凹模的尺寸： d凸=(d件+x) +0 d凹 按0.05mm。 规则形状冲裁时凸模凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差凸 凹模公差凹 18 1830 3080 1

26、20180 180260 磨损系数x板料厚度t/mm 非圆形 圆形 1 工件公差/mm 1 12 24 4 7落料刃口尺寸计算落料工序的凸凹模尺寸确定，可按下式确定：Dd=(D件-x) +0Dp=(Dd-Zmin) +0式中，Dd、Dp冲孔凸凹模刃口尺寸，单位mm；工件公差，单位mm;X磨损系数因为制件的外形不是纯圆形的，而是由三个宽度为2.8mm均匀分布的槽，为了保证制件的形状精度，我们以13mm为基准进行设计计算，并通过上表确定冲裁模的间隙：Z=0.03；取它的尺寸公差为0.03。冲裁13mm冲模的尺寸：Dd=(D件-x) +00.03）+0Dp按凹模尺寸计算配制，其双面间隙为 0 冲裁件

27、外径尺寸的标准公差材料厚度 普通冲裁精度 精密冲裁精度 修整精度 工件外径10以下10505010010以下10505010010以下105050100- - -其落料工作部分结构尺寸如下图为了提高模具的使用寿命，降低模具的制造成本，方便模具的调试和维修，对下模2和2.6的冲孔以及制件落料部位都采用镶嵌块制造。而且为了方便模具的安装和调试，防止凸凹模安装错位，我们设计嵌块时增加了一个R0.5和R3的圆弧角。同时，这些圆弧孔也将防止模具灶高速冲裁时形成的空气闭气等现象，大大提高了冲裁件的制造质量。如下图：8弹性卸料装置尺寸选择与计算 为冲裁前压紧材料和冲裁完后使材料脱离凸模，我们采用了卸料装置。

28、此模具采用弹压式卸料结构，使条料、拉伸过程中始终处在一个稳定的压力下，从而改善毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱和滑动的可能。在打料挡板和凸模顶板之间采用弹性元件橡皮胶。橡皮允许的承受负荷要比弹簧大，而且调整弹簧、安装、拆卸方便，价格又便宜，是冲模中广泛使用的弹性元件。在设计时，一般不用经过计算，其压缩量大小，可通过实验更换及使用。 卸料装置主要由卸料板、卸料挡板、上模垫板、六段弹簧胶和四个卸料螺钉构成。（四）模具的总体设计与加工1模具的总体设计 模具结构只有零件有：上、下模座、落料凹模、凸凹模、冲孔凹模、冲孔凸模、镶拼凹模、镶拼凸模、上顶块、下顶块、卸料板、垫板、固定板等等，根据主

29、要的工作部分尺寸，结构以及弹性元件的尺寸，模架选取 级精度的四导柱导模架。即： 上模座：180mm160mm20mm HT200 下模座：200mm160mm25mm HT200 上模垫板：160mm150mm13mm 45钢 下模垫板：160mm150mm15mm 45钢 卸料垫板：160mm150mm13mm 45钢 卸料板：160mm150mm15mm 45钢 上模板：180mm160mm20mm Cr12MOV 下模板：180mm160mm15mm Cr12MOV 导柱、导套渗碳深度为0.8-1.2mm，硬度为58-62HRC. 落料凹模、凸模、冲孔凹模、镶拼凸模、镶拼凹模材料均采用Cr12，热