Y210—2型电动机定子铁芯冲压模具设计（全套含CAD图纸）
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1 模具热处理及其导向平行设计 李雄， 张鸿冰 ， 阮雪榆 ，罗中华， 张艳 摘要 ： 在一系列方式中，传统模具设计方法存在许多缺点。众所周知 ,热处理对模具起着非常重要的作用。为了克服模具热处理工艺存在的缺点，一种新的模具热处理工艺并行设计方法已经被开发出来了。热处理 术是集成了并行环境和有关模型而建立的。这些调查研究可以显著提高效率，降低成本，并保证产品质量达到 R 和 D 级。 关键词 ： 模具设计；热处理；模具 传统模具设计主要是依照自身实践经验或依照部分实践经验，而不是制造工艺。在设计完成之前，模具方案通常要被一 次又一次的改进，于是有些缺点便出现，例如开发时期长，成本高和实际效果不明显。由于对精确性、使用寿命、开发期和费用的严格要求，先进的模具要求设计和制造得十分完善。因此越来越先进的技术和创新方法被应用其中，例如并行工程、敏捷制造业、虚拟制造业、协同合作设计等。 模具的热处理与模具设计，制造和装配同样重要。因为它对模具的制造装配和使用寿命又及其重要的影响。模具设计与制造发展十分迅速，但是热处理发展却严重滞后它们。随着模具工业的发展，热处理必须保证模具有良好的制造装配和磨损耐热性能。不切实际的热处理将导致模具材料过 硬或过软，同时影响模具装配性能。传统的热处理工艺是按照设计师提出的方法和特性制作出来的。这样会使模具设计师和热处理工艺师意见产生分歧，而模具设计师却不能充分地了解热处理工艺和材料的性能，相反热处理工艺师却很少了解模具的使用环境和设计思路。这些分歧将在很大程度上影响模具的发展。因此，如果把热处理工艺设计放在设计阶段之前，则缩短开发周期，减少花费和保证质量等目标将会被考虑，而且从串行到并行的发展模式也将会实现。 并行工程是以计算机集成系统作为载体，在开始以后，每个阶段和因素都被看作如制造、热处理、性能等等，以避 免出现错误。并行模式已经摒除了串行模式的缺陷，由此带来了一场对串行模式的革命。 在当前的工作中，热处理被集成到了模具开发的并行环境中，同时也正在进行这种系统性和深入性的研究。 2 并行模式与串行模式存在根本的不同（见图 1）。对于串行模式，设计者大多考虑的是模具的结构与功能，但很难考虑相关的工艺，以致前者的错误很容易蔓延到后面。与此同时，设计本门很少与装配，预算会计和销售部门沟通。这些问题当然会影响模具的开发进度和市场前景。然而在并行模式中，不但以上部门关系联系密切，所有参加模具开发的部门 都与买家有密切的交流。这有助于协调各部门消除矛盾，提高工作效率，同时降低成本。 并行环境下的热处理工艺不是在方案和工件确定以后，而是在模具设计的时候制定出来的。这样的话，将有利于优化热处理工艺，充分利用材料。 3 体化 从图 2 中可以看出，热处理工艺的设计与模拟是一体化模式的核心。在信息输入产品模块中后，经热处理工艺过程产生的热处理 热处理 块将对于零件图，热处理以后模拟温度场的微观结构分析和可能出 现的缺陷（例如过热，烧伤）自动划分网络，如果优化是根据立体视觉技术的结果重新出现，则这项热处理工艺已经被审核。而且工具与夹具的 集成于这种系统中 以并行工程为基础的集成模式可以与其它类似模式共享信息。这样使热处理工艺得到优化，并确保改工艺准确。 用三维模型和立体视觉技术的热处理 在形成模具的基础上，材料，结构和尺寸的问题能通过热处理三维模型尽快发现出来。在热处理过程中，模具加热条件和相变条件是切合实际的，因为通过计算相变热力、相变动力、相应力、热应力、传 热速度、流体动力等已经取得重要突破。例如，能进行局部复杂表面和不对称模具的三维热传导模型计算，和能进行微观结构转变的 件模型。计算机能够在任何时间提交温度，微观结构和应力的信息，并通过连接温度场微观结构领域和力场来显示三维形式的全部改变过程。如果再加上这种特性，则各部分性能都能通过计算机预见。 4 处理工艺设计 由于对强度和硬度，表面粗糙度和模具热处理变形的特殊要求，淬火介质的种类、淬火温度、回火温度和时间等参数特性必须经过适当的选择，以及是否使用表面淬火或化学热处理，这种特性必须准确的制定下来。自从计算机技术在最近几十年迅速的发展，难以进行大型计算已经成为过去。通过模拟和仔细考虑热处理特性，热处理后的成本和所须时间，这些都并不难优化热处理工艺。 处理数据库 热处理数据库在图 3 中描述。数据库是制定热处理工艺的基础。一般来说，热处理数据库分为材料数据库和工艺数据库。通过材料和工艺来预测特性已成为一种必然的趋 势。尽管很难建立一个特性数据库，但通过一系列的测试来建立数据库是必要的。材料数据库包括材料牌号、化学成分、性能和国内外同级别目录表。工艺数据库包括热处理标准、种类、保温时间和冷却温度。基于数据库，热处理工艺可以通过推理规则创造出来。 处理工具和设备 在热处理工艺确定以后，工具及设备 统传送设计和制造的数值信息来控制装置。通过快速模具成型，可靠的工具和夹具都能被确定。整个程序通过网络传送，不存在任何人为干扰。 度，微观结构，应力和特性的联系 热处理程序是一 个温度，微观结构和应力互相作用的程序。三方面都能影响材料特性（见图 4）。在加热和冷却期间，当微观结构转变时热应力和相变迟 5 早会出现。微观结构温度相变和温度微观结构应力特性相互影响。对相互作用的四个因素的调查已经取得很大的发展，但普通的数学模型还没有建立。许多模型能很好的满足测试结果，但不能投入到实践当中。大部分模型的难点是用分析的方法处理的，同时数值方法也运用了，导致存在不准确的计算 。 图 即使如此，把经验方法与定性分析相比较，通过计算机来进行热处理模拟取得了很大的进 展。 型的建立和融合 在模具的开发过程中，涉及到设计、制造、热处理、装配、维修等。它们应该有自己的数据库和模型。它们通过事物的内在联系建立模型，互相串联起来，尽管建立和运用动态推理机制，但其目的在于完成优化设计。产品模型和其它模型的联系已被建立。如果细小组织模型发生改变，则产品模型也将改变。事实上，它属于数据库与模具之间的联系。当热处理模型集成到系统以后，它已不再是一个孤立的单位，而是一个部分，同时在系统中接近其它模型。在搜查后，热处理数据库的计算和推理能力，热处理程序都被几何模型，模具制造模型和预 算所限制，这是通行的。如果这种限制不服从，系统会发出解释性的警告。 所用设计的细小组织都是通过互连网连接的。 部分之间的管理和协调 复杂的模具需要其中各项目组之间密切合作。因为考虑到模具的开发，各部分都存在缺点，它必须得到管理和协调。首先，各项目组应该确定其本身的控制条件和资源要求，同时了解不同环境下的工作程序，以避免发生冲突。其次，要提出开发计划和建立监控机制。如果开发受到限制则可逐步排除。 敏捷管理和协调有助于交流信息，提高效率和减少材料。同时这有利于激 6 发人的创造力，消除阻碍和制定出最好的方法。 热处理 术已被集成到模具并行设计中去，同时热处理已被制成图表，这有利于提高效率，较易发现问题并解决问题。 模型的开发已在同一个平台运行。在这个平台中，当热处理工艺制定出来后，设计人员可获得相关信息和转让部分信息到其它设计部门。 制定出正确的开发计划并按时调整可以极大缩短开发周期和降低成本。 文献出处 ： 李雄，张鸿冰，阮雪榆，罗中华，张艳 J. 钢铁研究学报英文版 ， 2006， 13（ 1） :4074 ie in to It is is to A of of in to of AE by or is is of is as to be of is as as it a on of As of by as to by of of of to a if of is in of be of to be as a at as so in to of a In of 1 he 1)to of so of in in of is to of in is In it is to of of 2 ie t be 2 of of AD AE of as is if is to by AD AM -D he be as as -D on of it of -D of at in -D by If be be by ue to be or be It is to by in By it is to is 3 is of is It is an to by it is to a it is to by a of on be by is to of be is by in is no 3 of is a of 4) on on of be of in is so of by of he so in by of be in In it to of is it is no an a is to in is by by is If is by he of is of to be of of in to be be be in is to it is of 4 1) is (2) is on is to on (3) it in 1 ie 000( 2 ， 1995， 5： 229 3 T， H ie 1993， 31(11)： 2709 2725 4 J 000， 35(4)： 1391 5 ， ， ,et AE J J 2001， 111：279 285 6 et 2002， 14(4)： 26 29 文献出处： ie . 006,13(1):4074 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 型电动机定子 铁芯冲压模具设计 一、 产品零件的工艺分析 零件简图 该 电动机定子 铁芯的材料为电工硅钢片 板厚度 有良好的冲裁性能。零件形状简单，对称，是由圆弧和直线组成。 对于冲小孔 5， 冲复杂圆孔 80， 按照冲压手册一般冲孔模对该材料（钢 300 1000 5000 模具形式 简易模 单工序模 单工序模 简易模 级进模、复合模 单工序模 级进模、复合模 级进模、复合模 设备形式 通用压机 通用压机 高速压机 自动和半自动 通用压机 机械化高速压机 自动机 专用压机与自动机 表 4 单工序模、级进模和复合模的比较 比较项目 单工序模 级进模 复合模 工件尺寸精度 较低 一般 ,以下 较高 ,以下 工件形位公差 工件不平整 ,同轴度、对称度及位置度误差大 不太平整，有时要较平，同轴度、位置度误差较大 工件平整，同轴度、对称度及位置误差大 冲压生产率 低，冲床一次行程内只能完成一个工序 高，冲床在一次行程内能完成多个工序 较高，冲床在一次行程内可完成两个以上工序 纸和说明书 ,咨询 实现操作机械化、自动化的可能性 较易，尤其适合多工位冲床上实现自动化 容易，尤其适应于单机上实 现自动化 难，工件与废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作 对材料的要求 对条料宽度要求不严，可用边角料 对条料或带料宽度要求严格 对条料宽度要求不严，可用边角料 生产安全行 安全性较差 比较安全 安全性较差 模具制造的难易程度 较易，结构简单，制造周期短，价格低 形状简单件，比用复合模制造难度低 形状复杂件，比用级进模的制造难度低 应用 通用性好，适合中、小批量生产和大型件的大量生产 通用性较差，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生产 通用性较差，适于形状复杂、尺寸不大、精度 要求较高件的大批量生产 通过以上关系比较，此工件是大批量生产，故采用冲孔落料复合冲裁模进行加工，且一次冲压成行。 所谓复合模具结构，就是在冲床的一次行程内，完成两道以上的冲压工序。在完成这些工序过程中，冲件材料无需进给移动。复合模具结构的优点（ 1）制件精度高。由于是在冲床的一次行程内，完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。（ 2）生产效率高。（ 3）模具结构紧凑，面积较小。 复合模具结构的选用原则 ： 只有当制件精度 要求高，生产批量大，表面要求平整时，才选用复合模具结构。 三 、冲裁间隙的选用 在冲裁模的设计中 ,凸凹模间隙的合理选取 ,是保证模具正常工作、提高冲片质量、延长模具寿命的一个关键因素。理想的间隙应该是板料冲裁断裂时 ,凸凹模刃口边所产生的裂纹在一条直线上 ,否则冲片边缘将出现不允许的毛刺 ,使得刃口粘结严重 ,磨损加快 ,进而影响模具的寿命。所以 ,如何选取合理的凸凹模间隙 ,是模具设计时不容忽视的问题。 为 0. 5硅钢片 , 手册 表 5 推荐的间隙为 0 . 0 6 0. 08表 ） ,纸和说明书 ,咨询 材料厚度的 8 % 14 %。按照这个间隙 ,冲出的定、转子片毛刺虽能控制在规定范 围内。但由于间隙偏小 ,使得凸模与被冲的孔之间、凹模与落料之间的摩擦严重 ,造成凸模和凹模侧壁产生粘结 ,卸料力增大 ,影响冲片断面的质量 ,刃口容易变钝 ,冲片易出毛刺 ,且毛刺增长过快 ,甚至发生凹模胀裂现象 ,致使模具寿命下降。且取小间隙时 ,由于弹性回跳作用 ,落料件尺寸大于凹模 ,冲出的孔径小于凸模 ,从而造成冲片的尺寸精度出现误差。 表 5 落料、冲孔模刃口始用间隙 厚度t 硅钢片 提高冲片质量 ,延长模具寿命 ,根据国内外资料信息 ,在实践中对模具间隙做了试验摸索 ,证明放大间隙是非常有效的。 经过多次对 0. 5硅钢片冲裁的试验 ,发现间隙值在材料厚度的 20 %左右范围内 ,即间隙值为 0. 09 0. 11为合适。 采用这个间隙 ,可以获得如下效果 :(1) 提高了冲片质量。刃口锋利时毛刺小 ,冲裁过程中毛刺增长缓慢。 (2) 冲片表面平整度大 大改善 ,特别是相邻孔之间。 (3) 凸凹模侧壁无粘结 ,减小了卸料力。 (4) 延长了模具寿命。刃磨一次可以保证较的冲次 ,从而减少刃磨次数 ,提高了生产效率。实践证明 ,合理地放大间隙 ,可使冲裁质量得到有效的保证 ,且模具寿命能提高 2 3 倍 。 四 、 排样 见下图 为直排有废料排样方式 由表 6 查得最小搭边值 a= 6 冲裁金属材料的搭边值 料厚 手送料 圆形 非圆 形 纸和说明书 ,咨询 a a 1 样图 毛胚面积 A= 223 . 1 4 7 5 1 7 6 6 2 . 5r 2条料宽度 b=150+2=153进距 h=150+材料利用率 1 1 7 6 6 2 . 51 0 0 % 7 6 . 2 %1 5 3 1 5 1 . 5 五 、 计算冲压力 ：采用弹性卸料和上出料方式 硅钢片 =190料力 （ 471 230） N=310 N 冲孔力 （ 441 230+9 230） N=310 N 卸料力 卸310 =310 N 查表 7 取 件力 F推=0 310 =310 N 查表 7 取 纸和说明书 ,咨询 表 7 卸料力、推件力和顶出力因数 料厚 /卸 择冲床时的总冲压力为 +310 N 六 、 确定模具压力中心 因为该零件是中心对称图形，所以其压力中心位于轮廓图形的几何中心 图所示 压力中心 七 、 计算凸、凹 模 的刃口尺寸 根据 冲裁间隙分析 对零件图中未注公差的尺寸，由公差手册查出其极限偏差为 于 外轮廓 150， 查表 8 的 凸、凹模的制造公差 凸=凹= 8 规则形状（圆形、方形件）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 150200 纸和说明书 ,咨询 由于 凸+凹不满足条件，不可采 用分开加工凸模和凹模，故采用凸模和凹模配合加工方法 ，以凹 模为基准件 。 查表 9 的因数 X= 9 因数 X 材料厚度 t/圆形 x 值 圆形 x 值 1 件公差 / 100 200 厚 C= 当 t= 取 h=3 尺寸 ： 标注如下图 落料凹模 按以上计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般可不用进行强度校核 。 凸凹模 复合模的结构特点是一定有一个凸凹模。凸凹模的内、外缘均为刃口，为保证强度，内外缘之间壁厚应有一定厚度，取决于冲裁件尺寸。该凸凹模的最小壁厚为 过表 12 校核，可知凸凹模壁厚有足够的强度。根据弹性卸料板厚度及模具结构可选取凸凹模的高度为 80 表 12复合模最小壁厚 冲裁材料 材料厚度 1 硅钢，中碳钢 t 纸和说明书 ,咨询 3 其结构如下图 冲孔凹模、落料凹模、凸凹模的材料选用：根据冲裁零件电工硅钢片加工强度，变形抗力大 ，模具承受载荷增加，刃口部位磨损加快，且生产批量为 105 件，则考虑选用合金含量高，耐磨性好的 料。 有高 淬透性，可用来制造断面较大，形状复杂，经受较大冲击负载的各种模具，热处理硬度为 63。 2、定位零件 为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。 条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为条料横向定位或送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距），称为条料纵向定位或送料定距。对于块料或工序件的定位，基本上也是在两个方向上的限位。 纸和说明书 ,咨询 4 送进方向毛坯的定位 条料横向定位装置 在复合冲裁模上，通常采用导料销进行导料。两个导料销的中心距尽可能取大一些，以便于送料。并有利于防止条料偏斜。 条料纵向定位装置 在复合模中，纵向定位的主要作用是保证纵向搭边值。挡料销确保条料送进时有准确的送进距。活动挡料销常用于倒装复合模，装在卸料板上，由弹性元件支撑，可以伸缩的挡料销。设计中选取橡胶弹性挡料销。 国家标准结构如下图 3、卸料、出件零件 卸料装置 卸料是指把冲件或废料从凸模中卸下来。可分 为刚性和弹性卸料装置 两种形式，视模具的结构选择。设计中为倒装复合模，易采用弹性卸料装置。弹性卸料装置卸料力较小，所得质量较好，平直度较高。弹性元件选用橡胶，其结构如下图 纸和说明书 ,咨询 5 卸料板橡胶卸料螺钉 推件装置 设计中模柄中心位置有 冲孔凸模，采用简单的刚性推件装置，由打杆、推板、连接推杆和推件块组成 。结构如下图 打杆推板连接推杆推件块4、橡胶的选用 橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调整方便，价钱又不贵，是模具中广泛使用的弹性元件。 冷冲模中所用橡胶一般为聚氨脂橡胶（ 橡胶的 高度 应有适当的比例，一般应保持 H=（ D 5、模架及零件 纸和说明书 ,咨询 6 模架是由上模座、下模座、模柄及导向装置组成 对模架的基本要求：应有足够的强度与刚度应有足够的精度上下模之间的导向应精确 。 一般模架型号规格均已列入标准，设计时可选用 模架选用适用中等精度，中、小尺寸冲压件的后侧导柱模架从右向左送料，操作方便。 上模座： L/ B/ H/50 250 45 下模座： L/ B/ H/50 250 55 导柱： d/ L/5 180 导套： d/ L/D/5 115 43 模架的闭合高度： 190 230 模柄 中小型模具都是通过模柄固定在压力机滑块上。设计中采用凸缘 式模柄 形式见下图 模柄的长度不得大于冲床滑块里模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔一致。 连接零件的选取 纸和说明书 ,咨询 7 垫板厚度取： 10 材料： 45 硬度： 43 48模固定板 厚度取： 12 材料： 45 卸料板厚度取： 15 材料： 胶厚度取： 40、模具的闭合高度 模具的闭合高度 H 模 是指模具在最低工作位 置时，上、下模之间的距离。为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应。应介于冲床最大和最小闭合高度之间 : H 最大 H 模 H 最小 +10 H 模 =45+10+12+0+5523 九 、 冲压设备的选择 为安全起见，防止设备的超载，参照冲压手册可选取公称压力为 63开式双柱可倾压力机 16 该压力机与模具设计的有关参数为： 公称压力： 160 滑块行程： 55大闭合高度： 220 最大装模高度： 180杆调节量： 45 工作台尺寸： 200 310 垫板尺寸： 30 140 模柄孔尺寸： 30 50 十、模具经济和技术上的分析 模具的经济性涉及到成 本的高低 供应是否充分，加工过程是否复杂、成品率的高低以及同一产品中使用金属或钢材型号的多少等。在我国当前情况 下，考虑以铁代钢和以铸代锻还是符合经济性要求的，故选择一般弹钢和 铸铁能满足要求的，就不要选用合金钢。对一些只要求表面性能高的零件，可选用廉价钢种，然后进行表面强化处理 来达到。另外，在考虑材料经济性时，切记不宜单纯以单价来比较材料的好坏，而应以综合效益来评价材料的经济性高低。 模具的技术分析，包括模具的结构、形状以及尺寸等方面的分析。模具的结构、形状和尺寸设计计算完 毕之后，要对模具的加工质量、纸和说明书 ,咨询 8 要求，这些要求主要是 ： （ 1）有适中而均匀的硬度，模具经淬火、回火处理后，其硬度值为 据模具的尺寸而定，尺寸越大，要求的硬度越低）。 （ 2）有足够高的制造精度，模具的形位公差和尺寸公差应符合图纸的要求（一般按负公差制造），配合尺寸具有良好的互换性。 （ 3）有足够高的表面粗糙度，配合表面应达 作带表面达 面应进行氮化处理、磷化处理或其它表面强化处理，如多元素共渗处理及化学热处理等。 （ 4）有良好的对中性、平行度、直线度和垂直度，配合面的接触率应大于 80。 （ 5）模具无内部缺陷和表面缺陷，一般应进行超声波探伤和表面质量检查后才能使用。 十一、参考书目 冲模设计应用实例模具实用技术丛书编委，机械工业出版社 模具设计与制造党根茂 骆志斌 李集仁编，西安电子科技大学出版社 机械工程材料王 涣庭 李茅花 徐善国编，大连理工大学出版社 图学基础教程 谭建荣 张树有等编，高等教育出版社 机械制造基础严霖元主编，江西农业大学 机械设计邱宣怀主编，高等教育出版社 冲压工艺学李硕本主编，机械工业出版社 模具设计与制造简明手册冯炳尧等编，上海科学技术出版社 实用模具技术手册邓石城 王旭编，上海科学技术出版社 冲模设计手册张鼎承主编，机械工业出版社 冷冲模设计丁松聚主编，机械工业出版社 模具结构与设计基础许发樾主编，机械工业出版社 纸和说明书 ,咨询 9 冲模技术涂光祺主编，机械工业出版社 冷冲压工艺及模具设计刘心治编，重庆大学出版社 模具制造工艺与装备孙风勤编，机械工业出版社 冲压手册王孝培主编，机械工业出版社 冲模图册李天佑编，机械工业出版社 现代冲压技术张毅编，国防工业出版社 com 1 2 型电动机定子 铁芯冲压模具设计 一、 产品零件的工艺分析 零件简图 该 电动机定子 铁芯的材料为电工硅钢片 板厚度 有良好的冲裁性能。零件形状简单，对称，是由圆弧和直线组成。 对于冲小孔 5， 冲复杂圆孔 80， 按照冲压手册一般冲孔模对该材料（钢 300 1000 5000 模具形式 简易模 单工序模 单工序模 简易模 级进模、复合模 单工序模 级进模、复合模 级进模、复合模 设备形式 通用压机 通用压机 高速压机 自动和半自动 通用压机 机械化高速压机 自动机 专用压机与自动机 表 4 单工序模、级进模和复合模的比较 比较项目 单工序模 级进模 复合模 工件尺寸精度 较低 一般 ,以下 较高 ,以下 工件形位公差 工件不平整 ,同轴度、对称度及位置度误差大 不太平整，有时要较平，同轴度、位置度误差较大 工件平整，同轴度、对称度及位置误差大 冲压生产率 低，冲床一次行程内只能完成一个工序 高，冲床在一次行程内能完成多个工序 较高，冲床在一次行程内可完成两个以上工序 实现操作机械化、自动化的可能性 较易，尤其适合多工位冲床上实现自动化 容易，尤其适应于单机上实现自动化 难，工件与废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作 对材料的要求 对条料宽度要求不严，可用边角料 对条料或带料宽度要求严格 对条料宽度要求不严，可用边角料 生产安全行 安全性较差 比较安全 安全性较差 模具制造的难易程度 较易，结构简单，制造周期短，价格低 形状简单件，比用复合模制造难度低 形状复杂件，比用级进模的制造难度低 应用 通用性好，适合中、小批量生产和大型件的大量生产 通用性较差，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生产 通用性较差，适于形状复杂、尺寸不大、精度要求较高件 的大批量生产 通过以上关系比较，此工件是大批量生产，故采用冲孔落料复合冲裁模进行加工，且一次冲压成行。 所谓复合模具结构，就是在冲床的一次行程内，完成两道以上的冲压工序。在完成这些工序过程中，冲件材料无需进给移动。复合模具结构的优点（ 1）制件精度高。由于是在冲床的一次行程内，完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。（ 2）生产效率高。（ 3）模具结构紧凑，面积较小。 复合模具结构的选用原则 ： 只有当制件精度要求高，生 产批量大， 平整时，才选用复合模具结构。 三 、冲裁间隙的选用 在冲裁模的设计中 ,凸凹模间隙的合理选取 ,是保证模具正常工作、提高冲片质量、延长模具寿命的一个关键因素。理想的间隙应该是板料冲裁断裂时 ,凸凹模刃口边所产生的裂纹在一条直线上 ,否则冲片边缘将出现不允许的毛刺 ,使得刃口粘结严重 ,磨损加快 ,进而影响模具的寿命。所以 ,如何选取合理的凸凹模间隙 ,是模具设计时不容忽视的问题。 为 0. 5硅钢片 , 手册 表 5 推荐的间隙为 0 . 0 6 0. 08表 ） ,约为材料厚度的 8 % 14 %。按照这个间隙 ,冲出的定、转子片毛刺虽能控制在规定范 围内。但由于间隙偏小 ,使得凸模与被冲的孔之间、凹模与落料之间的摩擦严重 ,造成凸模和凹模侧壁产生粘结 ,卸料力增大 ,影响冲片断面的质量 ,刃口容易变钝 ,冲片易出毛刺 ,且毛刺增长过快 ,甚至发生凹模胀裂现象 ,致使模具寿命下降。且取小间隙时 ,由于弹性回跳作用 ,落料件尺寸大于凹模 ,冲出的孔径小于凸模 ,从而造成冲片的尺寸精度出现误差。 表 5 落料、冲孔模刃口始用间隙 厚度t 硅钢片 提高冲片质量 ,延长模具寿命 ,根据国内外资料信息 ,在实践中对模具间隙做了试验摸索 ,证明放大间隙是非常有效的。 经过多次对 0. 5硅钢片冲裁的试验 ,发现间隙值在材料厚度的 20 %左右范围内 ,即间隙值为 0. 09 0. 11为合适。 采用这个间隙 ,可以获得如下效果 :(1) 提高了冲片质量。刃口锋利时毛刺小 ,冲裁过程中毛刺增长缓慢。 (2) 冲片表面平整度大大改善 ,特 别是相邻孔之间。 (3) 凸凹模侧壁无粘结 ,减小了卸料力。 (4) 延长了模具寿命。刃磨一次可以保证较的冲次 ,从而减少刃磨次数 ,提高了生产效率。实践证明 ,合理地放大间隙 , 量得到有效的保证 ,且模具寿命能提高 2 3 倍 。 四 、 排样 见下图 为直排有废料排样方式 由表 6 查得最小搭边值 a= 6 冲裁金属材料的搭边值 料厚 手送料 圆形 非圆形 a a 1 样图 毛胚面积 A= 223 . 1 4 7 5 1 7 6 6 2 . 5r 2条料宽度 b=150+2=153进距 h=150+材料利用率 1 1 7 6 6 2 . 51 0 0 % 7 6 . 2 %1 5 3 1 5 1 . 5 五 、 计算冲压力 ：采用弹性卸料和上出料方式 硅钢片 =190料力 （ 471 230） N=310 N 冲孔力 （ 441 230+9 230） N=310 N 卸料力 卸310 =310 N 查表 7 取 件 力 F推=0 310 =310 N 查表 7 取 7 卸料力、推件力和顶出力因数 料厚 /卸 择冲床时的总冲压力为 +310 N 六 、 确定模具压力中心 因为该零件是中心对称图形，所以其压力中心位于轮廓图形的几何中心 图所示 压力中心 七 、 计算凸、凹 模 的刃口尺寸 根据 冲裁间隙分析 对零件图中未注公差的尺寸，由公差手册查出其极限偏差为 于 外轮廓 150， 查表 8 的 凸、凹模的制造公差 凸=凹= 8 规则形状（圆形、方形件）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 150200 于 凸+凹不满足条件，不可采用分开加工 凸模和凹模，故采用凸模和凹模配合加工方法 ，以凹 模为基准件 。 查表 9 的因数 X= 9 因数 X 材料厚度 t/圆形 x 值 圆形 x 值 1 件公差 / 100 200 厚 C= 当 t= 取 h=3 尺寸 ： 标注如下图 1 落料凹模 按以上计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般可不用进行强度校核 。 凸凹模 复合模的结构特点是一定有一个凸凹模。凸凹模的内、外缘均为刃口，为保证强度，内外缘之间壁厚应有一定厚度，取决于冲裁件尺寸。该凸凹模的最小壁厚为 过表 12 校核，可知凸凹模壁厚有足够的强度。根据弹性卸料板厚度及模具结构可选取凸凹模的高度为 80 表 12复合模最小壁 厚 冲裁材料 材料厚度 1 硅钢，中碳钢 t 其结构如下图 2 冲孔凹模、落料凹模、凸凹模的材料选用：根据冲裁零件电工硅钢片加工强度，变形抗力大 ，模具承受载荷增加，刃口部位磨损加快，且生产批量为 105 件，则考虑选用合金含量高，耐磨性好的 料。 有高 淬透性，可用来制造断面较大，形状复杂，经受较大冲击负载的各种模具，热处理硬度为 63。 2、定位零件 为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。 条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为条料横向定位或送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距），称为条料纵向定位或送料定距。对于块料或工序件的定位，基本上也是在两个方向上的限位。 送进方向毛坯的定位 条料横向定位装置 在复合冲裁模上，通常采用导料销进行导料。两个导料销的中心距尽可能取大一些，以便于送料。并有利于防止条料偏斜。 条料纵向定位装置 在复合模中，纵向定位的主要作用是保证纵向搭边值。挡料销确保条料送进时有准确的送进距。活动挡料销常用于倒装复合模，装在卸料板上，由弹性元件支撑，可以伸缩的挡料销。设计中选取橡胶弹性挡料销。 国家标准结构如下图 3 3、卸料、出件零件 卸料装置 卸料是指把冲件或废料从凸模中卸下来。可分为刚性和弹性卸 料装置 两种形式，视模具的结构选择。设计中为倒装复合模，易采用弹性卸料装置。弹性卸料装置卸料力较小，所得质量较好，平直度较高。弹性元件选用橡胶，其结构如下图 卸料板橡胶卸料螺钉 推件装置 设计中模柄中心位置有 冲孔凸模，采用简单的刚性推件装置，由打杆、推板、连接推杆和推件块组成 。结构如下图 4 打杆推板连接推杆推件块4、橡胶的选用 橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调整方便，价钱又不贵，是模具中广泛使用的弹性元件。 冷冲模中所用橡胶一般为聚氨脂橡胶（ 橡胶的高度 应有适当的比例，一般应保持 H=（ D 5、模架及零件 模架是由上模座、下模座、模柄及导向装置组成 对模架的基本要求：应有足够的强度与刚度应有足够的精度上下模之间的导向应精确 。 一般模架型号规格均已列入标准，设计时可选用 模架选用适用中等精度，中、小尺寸冲压件的后侧导柱模架从右向左送料，操作方便。 上模座： L/ B/ H/50 250 45 下模座： L/ B/ H/50 250 55 导柱： d/ L/5 180 导套： d/ L/D/5 115 43 模架的
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