变压器硅钢片零件的冷冲模设计（含solidworks三维图+动画演示）

编号： 题 目： 变压器硅钢片零件 的冷冲模设计 学院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 1摘 要根据变压器硅钢片零件的结构特性以及材料的特点，确定了导柱式单工序落料模的工艺方案。模具结构简单，该方案只需要一道工序，即需要落料模，导柱式冲裁模可靠，精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、成本较高。它广泛用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。该论文详细阐述了工件的工艺分析、模具的基本类型和结构、模具各工艺计算及冲裁设备的确定、各主要零件结构尺寸的确定、模具零件加工工艺。本次设计的难点主要在于如何在保证模具可靠性和精度的条件下设计出简单易行的加工方案，最大程度的降低劳动强度。本设计是针对变压器硅钢片零件的冷冲模设计，设计先根据板件的结构特点及工艺特性进行工艺分析，再结合现今模具生产厂家的具体经验进行结构设计，切实将设计做到能够应用在实际生产中，使模具更具有实用性，并且保证了生产的可行性与经济性。关键词：变压器硅钢片；冷冲模；模具；结构设计AbstractAccording to the structural characteristics of transformer of silicon steel parts and material characteristics, determined the guiding pole type single process blanking process scheme of mould. The mould structure simple, this scheme only need a process, namely need blanking mode, guiding pole type punch die reliable, high precision, long life, easy to install and operate, but outline size is larger, heavier, mould manufacturing process complex, high cost. It is widely used in the production batch, require high precision blanking pieces.The paper expounds the analysis of the technology of workpiece, the basic type of the mould structure, mould and the process calculation and cutting equipment, the main parts to determine the size of the structure determination, mould parts processing technology. The design of the main difficulty lies in how to ensure reliability and precision mould in under the conditions of the design is simple processing scheme, the greatest degree of the reduction of labor intensity.This design is for transformer of silicon steel parts of the cold die design, design according to the first panel of the structure and technological characteristics analysis technology, combining now mould manufacturer of concrete structure design experience, and will be able to apply the design in practical production, make the mould more practical, and ensure the production the feasibility and the economy.Keywords: transformer of silicon steel; Cold die; Mould; Structure design目 录引言11 工件的工艺分析41.1 分析工件的使用材料种类及工艺特性41.2 工件的结构分析51.3 确定冲裁工艺方案61.3.1 工序性质的确定61.3.2 工序数量的确定72 模具的基本类型和结构72.1 模具基本类型的确定72.2 排样方式的确定和材料利用率的计算82.2.1 排样方式及搭边82.2.3 材料利用率92.3 送料步距与条料宽度102.3.1 送料步距A102.3.2 条料宽度B103 模具各工艺计算及冲裁设备的确定123.1 各工序压力的计算123.2 压力机的选用153.3 模具主要工作部分刃口尺寸的计算163.3.1 落料凹模刃口尺寸计算174 确定各主要零件结构尺寸184.1 凹模外形尺寸的确定184.2 凸模长度的确定185 模具其它零件的选择205.1 模具零件的选材要求205.2 模架的选择215.3 模柄的选用235.4 卸料装置245.5 其他固定零件245.6 模具总装图和明细表266 模具零件加工工艺286.1 工艺编制的基本原则与注意事项286.2 模具主要零件加工工艺过程307 结论34谢 辞35参考文献36 第35页 共36 页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。硅钢片也叫电工钢，全称电工用硅钢薄板，是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，主要用作各种电机、发动机和变压器的铁心。它的生产工艺复杂,制造技术严格,国外的生产技术都以专利形式加以保护,视为企业的生命。由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 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，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(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，我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。硅钢片在变压器中的应用如下：将3si的取向硅钢片放置在叠片铁芯厚度方向上的中间部位上，其两侧所叠放的铁芯是65si的硅钢片，共同组成了铁芯。并且该铁芯的铁芯柱截面中65si的硅钢片所占的比率比轭部要大一些。该铁芯的结构可使50H和60H基本周波成分由取向硅钢承受大部分，而高周波成分由65si的硅钢片所承受。因此，在铁芯柱漏损的高周波磁通量占主磁通量中的高周波成分比率变得很小，那么轭部与铁芯柱的磁通波形成不平衡得以消解，噪音(变压器铁芯产生的噪音是在磁力循环中由铁芯片持续胀缩引起的，即交流磁致伸缩现象)大幅度降低，例如，在逆变器电源用变压器中，可达到2030db的低噪音。故，用65Si的硅钢片制作的铁芯可以实现小型化。65si电工钢这种具有低损耗、低噪音的软磁材料可使电气电子设备小型化、高速化。为了克服高硅电工钢板脆性大的不利因素，近年来，通过添加第三元素(镍、猛、铝)来改善其加工性能的研究，已取得了一定的效果。本课题是针对目前大量应用与生产的变压器硅钢片的冲压工艺及模具设计，设计工作的主要内容包括：零件的工艺性分析、工艺方案的确定、工艺与设计的计算、零部件的设计以及二维装配图与非零件图的绘制等。因此对变压器硅钢片零件的冷冲模设计研究具有重要意义。1 工件的工艺分析1.1 分析工件的使用材料种类及工艺特性该变压器硅钢片选用材料为10钢。特性及用途:10号钢塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性优良，无回火脆性，淬透性和淬硬性均差。 制造要求受力不大、韧性高的零件，如汽车车身、贮器、深冲压器皿、管子、垫片等，可用作冷轧、冷冲、冷镦、冷弯、热轧等工艺成形，也可用作心部强度不高的渗碳件、碳氮共渗件等。 力学性能:抗拉强度 b (MPa)：335 屈服强度 s (MPa)：205 伸长率 5 (%)：31 断面收缩率 (%)：55， 硬度 ：未热处理,137HBs， 试样尺寸：试样尺寸纵向25mm 热处理规范及金相组织:热处理规范：正火,910,空冷 金相组织：铁素体+珠光体。冲裁件断面质量:因为一般用普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.53.2，毛刺允许高度为0.050.1mm；本产品在断面粗糙度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，在冲裁后加修整工序，冲裁件断面的质量就可以保证。1.2 工件的结构分析图1.1 硅钢片零件图该硅钢片零件的形状及精度要求如图2.1所示，在设计冲压件时，在选择确定尺寸公差及表面粗糙度等级时，应注意以下几点：（1） 冲压件在使用时，如果没有尺寸配合要求，尽量在图中不要标注出公差，一般应按自由尺寸公差处理。（2） 若冲压件尺寸在使用时有配合要求时，须标出公差值，但在标注时，应根据产品使用条件，合理选择公差值，并保证其配合精度。（3） 对于弯曲、拉深或成形零件，应允许壁部有变薄现象，其变薄范围须应在图样上标出。（4） 冲压零件的表面粗糙度等级，要根据产品需要情况来选择，在不影响使用的情况下，不选择过高的等级，以防给加工带来难度。该零件形状简单、对称，全部由直线组成，没有圆弧，零件具有良好的结构工艺性。尺寸精度要求一般，但是表面粗糙度要求不高，再结合其材料性能，查标准公差表2.1可知，选一般精度等级：11级。 冲裁件的尺寸精度与许多因素有关，如冲模的制造精度、材料性质、模具结构、冲裁间隙和冲裁形状等。 可以说，冲裁件的尺寸精度直接由冲模的制造精度所决定。冲模精度愈高冲裁件尺寸精度愈高。一般情况下，冲裁件所能达到的精度比冲裁精度低1-3级。 由于冲裁变形的特点，冲裁断面可明显分为4个特征区，即塌角带、光亮带、断裂带和毛刺。表 1.1 IT基本公差1.3 确定冲裁工艺方案1.3.1 工序性质的确定冲压性质的确定主要取决于冲压件的形状尺寸和精度要求。同时还应该考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制。通常在确定工序性质时应考虑以下几个方面：a.从零件图上直观的确定工序性质。b.对零件图进行计算分析，比较后确定工序性质。c.为改善冲压变形条件，方便工序定位，增加附加工序。 该硅钢片零件有以下三种工艺方案：方案一：选用导柱式单工序落料模直接落料。方案二：选用一模两件连续冲裁。方案三：选用一模两件复合冲裁。1.3.2 工序数量的确定确定工序数量的基体原则是：在保证工件质量，生产效率和经济性要求的前提下，工序数量应尽可能减少。1.3.3 工艺方案分析 方案一 模具结构简单，只需要一道工序，即需要落料模，导柱式冲裁模可靠，精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、成本较高。它广泛用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 方案二 需要三道工序，工序1：双侧刃切去侧刃搭边，冲方形孔。工序2：空步。工序3：切断（双边），得到两个工件，生产效率高。 方案三 虽然只需要一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，但是模具结构较方案一复杂。通过对于上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案一为佳，采用单工序模生产。2 模具的基本类型和结构2.1 模具基本类型的确定模具设计的基本原则是：要根据制件的尺寸精度及生产批量，综合考虑经济效益，确定采用单工序模、复合模、级进模。模具结构和模具材料应与制件批量相适应。尽量选用标准模架和模具零件。模架的平面尺寸，不仅要与凹模尺寸相适应，还应与压力机台面尺寸及开孔大小相适应。落料模的送料方向与所选的压力机相适应。为了便于较模和存放，模具应安装闭合高度限位块。模具工作时限位块不应受压。冲裁对称件的模架应明显不对称，以防止上模和下模装错位置。弯曲件的落料模，排样时应考虑材料的轧制方向。刃口尖角处宜用拼块，既便于加工，也可防止应力集中导致开裂。单面冲裁的模具，应在结构上采取措施使凸模和凹模的侧方向相互平衡，不宜让模架的导柱导套受侧向力。安装于模架内的弹簧，在结构上影能保证弹簧断裂时不致蹦出伤人。冲孔模应考虑放入和取出制件的方便、安全。冲孔模的定位，应防止落料板坯正反面都能放入。多凸模冲孔是，邻近大凸模的细小凸模比大凸模在长度上段一冲件厚，防止凸模折断。对于大型落料与修边模或冲孔内有窄小凸出与凹槽时，应采用鑲拼与嵌拼结构。根据零件的结构，尺寸精度要求较高和表面粗糙度没有明确要求，而且是大批量生产，考虑到经济效益等各个方面的综合因素，采用单工序模即可。对于精度要求较高，生产批量较大的冲裁件，多采用有导柱的模具。所以该硅钢片零件采用导柱式单工序落料模。2.2 排样方式的确定和材料利用率的计算2.2.1 排样方式及搭边 排样是指冲裁件在条料或板料上的布置方法，合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本的和保证制件的质量及模具的寿命的有效措施。根据材料的利用情况，排样可以分为有废料排样，少废料排样和无废料排样三种。根据冲件在条料上的不同排列方式，又可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多排及冲裁搭边等多种。而根据排样类型又可分为有搭边和无搭边两种，根据零件的形状分析和考虑到冲裁时的工艺合理性与经济合理性，采用有搭边的排样方案较为合理。因而，根据零件形状尺寸、材料等特点，由以上分析可知，采用直排式有搭边的排样方法，排样图如图3.1所示：查表2.1得零件间的搭边值2，零件与条料侧边之间的搭边值为2.5。 图2.1 排样图1 表2.1 搭边值与侧边值的数值 2.2.3 材料利用率材料利用率通常以百分率表示： （2-1）式中：一个步距内制件的实际面积；一个步距内所需毛坯面积； A送料步距； B送料宽度。 2.3 送料步距与条料宽度选定排样方法与确定搭边值之后，就要计算送料步距和条料宽度，这样才能画出排样图。2.3.1 送料步距A条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。如图2.2所示，每次只冲一个制件的步距A的计算式为：A=W+a1=40+2=42 （2-2）式中：a1冲裁件之间的搭边值。W硅钢片排样时的长度。图2.2 排样图22.3.2 条料宽度B条料是由板料（或带料）剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定条料宽度B的上偏差为零，下偏差为负值（-）。为了准确送进，模具上一般设有导向装置。当使用导料板导向而又无测压装置时，在宽度方向也会产生送料误差。条料宽度B的值应保证在这2种误差影响下，仍能保证在冲裁件与条料侧面之间有一定的搭边值a。表2.2 剪裁下的下偏差表2.3 条料与导料板间空隙f(mm)条料厚度无侧压装置有侧压装置条 料 宽 度100100-200200-30010010010.50.51581-50.81158模具的导料板之间采用有侧压装置，条料宽度按下式计算（图2.3）：= （2-3） 导尺间距： （2-4）式中：D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；a冲裁件与条料侧边之间的搭边；板料剪彩时的下偏差（由查表2.2可知）图2.3 有侧压装置示意图3 模具各工艺计算及冲裁设备的确定3.1 各工序压力的计算 冲裁力的计算 在冲裁高强度材料或厚度大，周边长的工件时，需要很大的冲裁力，当工厂的设备的吨位不能适应的时候，为不影响生产，可采取一定的措施降低冲裁力，常用的方法有阶梯冲裁、斜刃冲裁和加热冲裁等。在冲裁过程中，冲裁力的大小是不断变化的，冲裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力，对于普通的平刃口的冲裁，其冲裁力P计算公式为 P=KLt （3-1）式中：P冲裁力，N； L冲裁件的周长，mm； t材料的厚度，mm； 材料的抗剪强度，mm； K系数，考虑到凸模、凹模刃口磨损，模具间隙波动，材料力学性能变化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系数，常取K=1.3。表3.1 力学性能由图可知：L=218mm，t=2mm，=205MPa（查设计资料及有关手册可知），所以由式3-1可知P=KLt = 推件力和卸料力的计算由于冲裁时材料的弹性变形及摩擦，在一般的冲刺条件下，冲裁后材料将发生弹性恢复，使落料件或冲孔废料梗塞在凹模内，而板料则紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的板料卸下，将卡在凹模内的工件或废料向下推出或向上顶出。将紧箍在凸模中的料卸下所需的力称为卸料力，将卡在凹模中的料推出所需的力称为推件力，将卡在凹模中的料逆着冲裁力方向顶出所需的力称为顶件力。卸料力、推件力和顶件力合材料的力学性能、材料厚度、冲件轮廓的形状、冲裁间隙、润滑情况、凹模洞口形状等因素有关。在生产中，都采用简单的经验公式来计算： （3-2） （3-3） (3-4) 式中：分别为卸料力，推件力、顶件力，N； 分别为卸料力的系数、推件力的系数、顶件力的系数， 冲裁力，N； n同时卡在凹模洞口的件数，n=h/t,h为凹模刃口的直壁高度，mm；t为材料厚度，mm。查表取，则根据材料厚度凹模刃口直壁的高度h=20mm，故 总冲压力的计算冲裁时，所需总冲压力为冲裁力、卸料力、推件力和顶件力之和。采用刚性卸料装置和下出料方式的总冲压力为： (3-5) 压力中心的确定冲压合力的作用点称为压力中心，为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心通过模柄轴线与压力机滑块中心重合，否则，冲裁过程中压力机滑块和冲模将会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常磨损，合理间隙得不到保证，刃口会迅速变钝，从而降低冲件质量和模具寿命甚至损坏模具发生冲压事故，因此，设计冲模时，应正确计算出冲裁时的压力中心，并使压力中心与模柄轴线重合。图3.1 压力中心坐标图由坐标系设定可知：各线段的重心位置为X1=6Y1=3L1=12X2=12Y2=1.5L2=3X3=20Y3=0L3=16X4=28Y4=1.5L4=3X5=34Y5=3L5=12X6=40Y6=8.5L6=11X7=30.5Y7=14L7=19X8=21Y8=25L8=22X9=30.5Y9=36L9=19X10=40Y10=41.5L10=11X11=34Y11=47L11=12X12=28Y12=48.5L12=3X13=20Y13=50L13=16X14=12Y14=48.5L14=3X15=6Y15=47L15=12X16=0Y16=25L16=44所以，硅钢片的压力中心为： (3-6) (3-7)3.2 压力机的选用压力机的种类很多，分类方法不同，如按驱动滑块的力可分为机械压力机、液压压力机、气动压力机等。由于机械压力机加工速度比压力机快得多，高的生产效率是其绝对的优势，因此采用机械压力机。冲压设备规格的确定: 选择的压力设备的类型：根据要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求。 中小型部裁件变曲件拉涤件生产,采用开式机械压力机。 在中型冲压件生产采用闭式结构形式的机械压力机。 小批量生产，大型厚板冲压件的生产采用液压机。 大批量生产或开头复杂零件的大量生产中，选用高速压力机械多工位自动压力机。 规格的确定、根据冲压设备部压件的尺寸模具的尺寸和冲压力来确定。 所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力P压机P总 压力机的行程要适当：行程直接影响模具的主要高度引程过大，凸模与导板分离导板模或导柱导套分离。 压力机闭合高度应与冲模的闭合高度相适应,即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. 压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸,并留有安装固定的余地,但工作台也不应太大,以免工作台受力不好.由于该制件是一件中小型制件，精度要求较高，属于大批量生产，因此选用开式可倾压力机。在一般条件下，可以根据生产车间的实际条件，在现有的压力机中选取，根据所需压力,应选取公称压力。查机械设计手册，可选用双柱可倾压力机，型号为：J2325具体参数：公称压力：250KN滑块行程：80mm最大闭合高度：250mm连杆调节量：70mm工作台尺寸（前后左右）：360mm560mm垫板尺寸 （厚度孔径）：50mm130mm模柄尺寸 （直径深度）：50mm70mm最大倾斜角度：303.3 模具主要工作部分刃口尺寸的计算 冲裁件的尺寸精度主要取决于凹、凸模刃口尺寸及公差、模具的合理间隙值也是靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证的，因此，正确的确定凸、凹模刃口尺寸及其公差，是冲裁设计中的一项重要工作。 凸、凹模刃口尺寸计算原则：落料时，先确定凹模刃口尺寸，凹模刃口的基本尺寸取接近或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内，仍能冲出合格制件。凸模刃口的基本尺寸按凹模的刃口基本尺寸减小一个最小合理间隙来确定。 冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸的基本尺寸接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范围内，仍能冲出合格制件。凹模刃口的基本尺寸按凸模的刃口基本尺寸减小一个最小合理间隙来确定。凸模和凹模刃口的制造公差，主要取决于冲裁件的精度和形状，一般模具的制造精度比冲裁件的精度至少高1-2级，若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家非配合尺寸的IT14级精度来处理，圆形件一般可按IT10级精度来处理。3.3.1 落料凹模刃口尺寸计算 因该硅钢片零件不是简单的落料件，且公差等级要求较高，因而采用配合加工计算法；令a=，b=，c=，d=， e=，f=，g= 表3.2 冲裁模初始双面间隙值 材料名称Q215、Q235钢，08、10、15钢纯铜（硬）、磷青铜、铍青铜H62、H68力学性能HBS70-140300MPa-400MPa板料厚度t始用间隙Z1.00.2460.360由表3.2查得： 由表查得：对于尺寸f，X=0.5; 对于尺寸a、c、d，X=0.75； 对于尺寸b、e,g，X=1.0。落料凹模，由于a、c、f，g尺寸随凹模磨损变大，d尺寸随凹模磨损变小，b、e尺寸不随凹模磨损变化。故（mm）（mm）（mm）（mm）(mm)(mm)凸凹模外形各尺寸按落料凹模相应尺寸，保证双边间隙在0.2460.360mm。4 确定各主要零件结构尺寸4.1 凹模外形尺寸的确定 凹模厚度H的确定： (4-1)W=1.2H=1.2*27=32.4mm(4-2) 凹模宽度的确定：(4-3) 凹模长度的确定：(4-4)4.2 凸模长度的确定 凸模长度计算为：(4-5)凸模固定板的厚度卸料板的厚度导尺的厚度附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进凹模的深度，凸模固定板与卸料板的安全距离等。凸模三维图如下图所示：图4.1 凸模导尺的确定：导料板也叫做导尺，在采用导板导向或固定卸料板的冲模中心必须用导料板导向。条料两侧靠导料板的内侧面的约束，引导其正确向前送进，否则条料会送偏，影响制件质量甚至会造成废品。导料板所需宽度：导料板所需长度：146.8mm由冷冲模国家标准手册查得取型号导料板 GB2865.581导料板三维图如下图所示：图4.2 导尺导板（卸料板）的确定:在导板模中，以导板对凸模导向，导板既对凸模起导向作用又起卸料板的作用，导板与凸模采用H7/h6配合，导板厚度可取凹模厚度的0.8倍1倍，在冲裁过程中使凸模与导板始终保持配合。卸料板厚=14mm卸料板的三维图如下图所示：图4.3 卸料板凸模固定板的确定固定板主要用于小型凸、凹模等工作零件的固定，凹模固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本一致，厚度可按经验公式取为0.60.8，在必须进行凸模固定板的设计时，其平面尺寸除应该保证凸模安装外，应有足够尺寸来安放螺钉和销钉。凸模固定板板厚=18mm凸模固定板的三维图如下图所示：图4.4 凸模固定板取凸模修磨量h=18mm所以由式4-5可知：5 模具其它零件的选择5.1 模具零件的选材要求模具材料选择的基本要求综合性能良好。模具材料应具有一定得硬度和耐磨性，使模具在特定的条件下能够保持其形状和尺寸的稳定，应具有强度和韧度，既能承受一定的高压又能承受一定得冲击载荷的作用，应具有一定的抗热性能。包括一定得热强性，热硬性、热稳定性、热疲劳抗性和热粘着性等，以承受模具工作时可能因强烈摩擦而产生的局部高温。工艺性能良好。所选用的模具材料应具有良好的冷、热加工性能及热处理工艺性能，制造简单，加工方便，能够保证供应且经济性合理。选择模具材料应考虑的因素模具的工作条件，包括承载能力的大小，速度（冲击状况）、工作稳定及腐蚀情况等。模具的失效。模具的失效形式主要是有塑性变形失效、磨损失效及断裂失效。模具所加工的产品，包括所加工的产品批量的大小、产品的质量的高低、产品的材质等。 模具的结构，包括模具的大小、模具的形状、模具零件的工作性质等。模具工作零件所用的材料应该比其他零件好。模具的制造工艺。工厂现有的设备及技术水平。当然，具体选材时，对于以上各因素的考虑应有所侧重，应该按照模具工作要求有针对性的选择。冲压模材料 目前使用的冲压模材料很多，有冷作模具钢、硬质合金钢、陶瓷材料、铸铁、低熔点合金、高分子材料、木材等，等使用最多的是冷作模具钢和硬质合金。用硬质合金制作冲压模，其模具成本比一般的合金钢模具高3-4倍，但同时寿命也要提高20-30倍，所以，硬质合金在冲压模中应用越来越多。 对于冲压模材料的选择，有一定得原则。一般来说，对于形状简单的，冲压件尺寸不大的模具工作零件，常常选用碳素工具钢，对于形状复杂，冲压件尺寸较大的模具工作模具工作零件，常选用合金工具钢或高速工具钢，对于冲压件精度或模具寿命要求较高的模具工作零件，常用硬质合金钢或钢结硬质合金，对于诸如汽车覆盖件冲模这样大型模具工作零件，常选用合金铸铁。因而，经过分析可知，该硅钢片零件的冲压模材料采用合金工具钢。5.2 模架的选择 模架由上、下模座及导柱导套构成。对模架的基本技术要求有:(1)要求有足够的强度与刚度，以保证工作时整个模具系统的稳定。(2)要有足够的精度，如上、下模座上、下平面均要平行；导柱、导套要与上、下模座垂直；模柄要与上模座垂直。(3)上、下模座之间的导向要精确，导柱、导套之间的间隙要合理，以保证上、下模之间的运动平稳、顺畅，不移位或很少移位。模座分上模座和下模座，它们是冲模全部零件安装的基体，又承受和传递冲裁力，因此它要具有足够的强度、刚度和足够大的外形尺寸。上模座通过模柄安装在冲床的滑块上，下模座用压板和螺栓固定在工作台上。上、下模座通过导柱、导套的连接而形成模架，模座要有足够的的厚度，一般取凹模厚度的11.5倍。矩形模板的长度比矩形凹模长度大40mm70mm，其宽度应稍大于凹模宽度。模座的外形尺寸必须大于冲床工作台落料孔尺寸，通常每边大40mm。模板常用灰铸铁制造，该材料有良好的吸振性。模座、导柱、导套及模柄等零件组成模架，模架已经纳入冷冲模国家标准。根据凹模的周界尺寸，查冲压手册相关资料，模具采用后侧导柱滑动导向模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为：上模座16012535GB/T 2855.5图5.1 上模座下模座16012540GB/T 2855.6图5.2 下模座导柱A25h6130GB/T 2861.1图5.3 导柱导套A25H78533GB/T 2861.6图5.4 导套5.3 模柄的选用中小型模具一般均通过模柄固定在压力机的滑块上，对于大型的模具可用螺钉、压板直接将上模座固定在滑块上。根据压力机的规格，及滑块模柄尺寸。模柄直径可取与模柄孔相等，采用间隙配合，模柄长度应小于模孔深度5mm10mm，模柄支撑面垂直于模柄的轴线，垂直度不应超过0.02：100。选择压入式模柄型号A4090GB 2862.1-81A3规格为直径40mm，高为90mm。模柄的三维图如下图所示：图5.5 模柄5.4 卸料装置卸料结构就是用于将条料、废料从凹模上卸下的装置，刚性卸料装置结构简单，仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上，固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同，其厚度可取凹模板的0.8倍1倍，当卸料板仅起卸料作用时，卸料孔与凸模之间的单边间隙可取板料厚度0.10.5倍，当固定兼起导板作用时，凸模与导板之间一般按H7/h6配合。本模具采用固定卸料装置，该装置卸料力大，卸料可靠，冲裁时坯料得到压紧，适用与较硬、较厚且冲裁精度中等的冲裁件。卸料板材料选A5钢，不用热处理淬硬。5.5 其他固定零件其他固定零件主要指凹模、凸模固定板、垫板、螺钉和销钉等。固定板主要是用于小型凸、凹模等工作零件的固定，凹模固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本一致的，厚度可以按经验公式取为（0.60.8）Hd，Hd为凹模厚度，在必须进行凸模固定板的设计时，其平面尺寸除保证凸模的安装外，应有足够大的尺寸来安放螺钉和销钉。垫板装在固定板与上模座之间，它的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲裁力在上、下模板上压出凹坑，而影响模具的正常工作，型号选为A70 GB 2859.4-81。螺钉与销钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可，螺钉是用于固定模具的零件，而销钉则起定位作用。模具广泛应用的是内六角螺钉和圆柱销钉，其中的螺钉和的销钉最为常用。表5.1 模具零件结构尺寸序号名称长宽厚(mm)材料型号数量1垫板7040645钢A70 GB 2859.4-8112凸模固定板74402545钢A20 GB 2859.3-8113卸料板16012012A5钢14挡料销45钢A843 GB 2866.11-811挡料装置：挡料装置对人工送料提供进给量的依据。当材料与挡料装置的定位面（边）接触时，即停止进给。挡料装置在单工序落料或复合模中，主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。 固定挡料销：圆柱挡料销，结构简单，使用方便，广泛应用于各类冲裁模；钩形挡料销，因其固定孔离刃口较远，因此凹模强度较好，适用于厚料冲裁时的挡料。由于挡料销有定向要求，结构上带有防转定向销。模具装配采用固定挡料销，考虑冲裁件的搭边值过小，采用圆柱挡料销，使用45钢，型号为A843 GB 2866.11-81。挡料销三维图如下图所示：图5.6 挡料销图5.7 挡料销的结构形式5.6 模具总装图和明细表图5.8 装配图1下模座； 2凹模； 3导料板；4卸料板； 5凸模固定板；6垫板； 7上模座；8模柄； 9销钉； 10六角螺钉；11导套； 12凸模； 13导柱； 14挡料销；15侧压装置6 模具零件加工工艺在模具制造中，每个零件都具有复杂性与特殊性，相互之间具有整体配合性，这给编制模具加工工艺带来了不同的要求，一份好的工艺编制文件，能影响生产成本与产品质量。现就模具加工工艺的编制作如下规则：6.1 工艺编制的基本原则与注意事项编制工艺的基本原则。根据自己的人力、物力基础和客户提供的数据或图纸的要求，尽快地编制切实可行的工艺文件，制造出高品质的产品，具有使用性。在这个基本原则构筑的框架中，快、好、省是核心内容，贯穿于编制的始终。 “快”：它要求在最短的时间内编制出耗时最短的工艺文件，工作中要注意以下四点： 平时，最好是操作过每一台机床，对加工十分了解，以适应模具零件复杂性与特殊性的要求，做到拿到一份图纸，能够很快地确定最佳加工流程，提高速度。 确定合理的最小加工余量。在上下工序，粗精工序之间，留出必要的加工余量，减少各工序的加工时间。 由于模具零件多为单件、小批、工艺卡片不能像批量产品一般仔细详尽，但要力求一目了解，无有遗漏，关键工序要交待清楚加工注意事项，写出操作指导，以减少操作者的适应时间，减少加工失误。 对于加工过程中需要的夹具、量具、辅助工具应当先行设计，提前做好准备。 “好”：它要求工艺员能够编写出最合理、最佳的工艺文件，预防处理加工过程中出现的问题，它也是衡量一个工艺员是否优秀的标准之一。主要应注意以下几点： 合理的编排热处理工艺。模具产品的一个