关 键 词：

大红 Y100 电机 转子 连续 设计 CAD

资源描述：

大红鹰,Y100电机转子冲片连续模设计(带CAD图）,大红,Y100,电机,转子,连续,设计,CAD

内容简介：

毕业设计（论文）开题报告课题：Y100电机转子冲片连续模设计 所在学院： 机械与电气工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 13机自 班 姓 名： 学 号： 指导教师： 2016 年 11 月 5 日一、调研资料的准备：在毕业设计之前，通过学校图书馆和网络进行了大量的查阅资料工作，对课题有了初步的认识。并且阅读了相关资料。如：1林乘全,胡绍平.冲压模具课程设计指导与范例化学工业出版社，2008.3，第一版2钟翔山.冲压模具设计实例精选化学工业出版社,2012.1，第一版3杨占尧.冲压模具图册高等教育出版社，2006.07，第一版4王新华,陈登.简明冲模设计手册机械工业出版社，2008.9,第一版5熊志卿.冲压工艺与模具设计高等教育出版社，2011.6，第一版6何永熹，武充沛.几何精度规范学北京理工大学出版社，2006,8，第二版7卢险风.冲压工艺及模具设计.北京：机械工业出版社，19998王孝培.冲压手册.修订版.北京:机械出版社，19909李硕本.冲压工艺学.北京：机械工业出版社，198210丁松聚.冷冲模设计.北京：机械工业出版社，200511万战胜著，冲压工艺及模具设计，北京中国铁道出版社，1995年12肖景荣,姜奎华.冲压工艺学.北京：机械工业出版社,198213齐卫东.简明冲压模具设计手册.北京理工大学出版社,201014陈剑鹤.模具设计基础.北京,机械工业出版社,200315刘靖岩.模具设计与制造.北京,中国轻工业出版社,2005.916周本凯.冷冲压模具设计精要.北京：化学工业出版社,2009.917成百辆.冲压工艺与模具结构.北京：电子工业出版社,2006.918周本凯.冲压模具设计实践.北京：化学工业出版社,2008.1.第二版二、设计/论文的目的：在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要地位，认识到模具技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法相比。冲压生产靠模具与设备完成其加工过程，生产率高，操纵简便，易于实现机械化和自动化，可以获得其他加工方法所不能或难以制造的、外形复杂的零件。冲压产品一般不需要再经过机械加工便可使用，冲压加工过程一般也无需加热毛坯。所以，冲压生产不但节约金属材料，而且节约能源，冲压产品一般还具有重量轻和刚性好的特点。 通过毕业设计，课题来源于生产实际，探讨冲压加工中较常见零件的工艺方法和结构设计。课题涉及知识面较广，且设计要求较高，对学生的设计能力，特别是思考能力是一个很好的锻炼。课题研究内容包括机械工程学科的力学，材料学，机械原理，机械设计，公差与互换性，机械制造工艺等知识，特别锻炼学生规范性设计的能力。使学生能得到全面的锻炼。课题要求学生具备较强的机构设计能力和创新能力，对学生是一个挑战。课题为典型的机械设计类课题，涉及机械知识全面，与工程机械专业方向结合紧密。3、 要求、思路与预期成果要求： 通过毕业设计，熟悉常用冲压材料的使用性能（冲压、力学），能正确选择模具材料并提出合适的热处理工艺，掌握冲压模具设计的基本程序和方法。主要内容包括：完成电机转子硅钢片零件冲孔、落料连续模总装图设计；完成电子转子硅钢片零件冲孔、落料连续模总装图CAD设计；完成主要零件（凸模板、凹模板、凸凹模固定板、冲孔凸模、落料凸模、定位板、导向板、下料板）等零件的设计，编写设计说明书；思路：(1)查阅文献资料，详细研究零件图，了解零件的结构。(2)根据零件的结构选取材料选择。(3)制定可行性分析，根据主要零件的机械加工工艺设计。(4)选择Y100电机转子冲片连续模设计的技术参数。课题预期结果:完成英文翻译；文献综述；开题报告；冲压件工艺设计；冲压模具方案确定；草图绘制(含计算)；模具结构设计；零件图。完成Y100电机转子冲片连续模设计设计总装图示意图CAD设计，端盖落料、拉伸工艺规程及复合模设计总装图设计；完成主要零件（凸模板、凹模板、凸凹模固定板、冲孔凸模、落料凸模、定位板、导向板、下料板）等零件的设计，编写设计说明书。 四、研究进度序号各阶段工作内容起讫日期备注1熟悉课题，了解工件的工艺过程拿到毕业设计任务书起到9.25日2查阅国内外相关研究资料9.26 10.31外文资料不少于两篇，翻译不低于2000字，提供原版PDF3撰写文献综述11.1 11.1提交文献综述、外文翻译4撰写开题报告11.11 11.21提交开题报告5确定工件的定位、夹紧方案11.22 11.29必要时去相关企业调查学习6根据使用要求确定总体方案11.30 12.77计算几何结构尺寸12.8 12.158绘制夹具总图、零件图12.15 1.2112月30日中期检查9修改1.22 3.31对格式、文字以及错误处进行修改10毕业答辩准备4.14.20资料装订完善、上交11答辩4.22-4.23优秀毕业设计4月15日答辩五、完成设计（论文）所具备的条件因素 在前期得做好各项准备，要查阅大量的文献了解Y100电机转子冲片连续模设计模具结构，并在CAD，画出这个零件，认真去了解它的结构，这当中就需要一些工具书比如机械加工工艺手册，模具设计图册，机械加工工艺设计设计手册以及有关教材及参考资料，对零件冲压工艺方案的制定、工艺计算及模具设计有了更深层次的认识，并学会对模具设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，该实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似的工作有一定的指导性与实践性意义。 指导教师签名： 年 月 日指导教师审核意见： （手写） 指导教师签字 年 月 日宁波大红鹰学院 毕业设计（论文）文献综述 课题：Y100电机转子冲片连续模设计 所在学院： 机械与电气工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 13机自 班 姓 名： 学 号： 指导教师： 2016 年 12 月 5 日文献综述1、前言课题来源于生产实际，探讨冲压加工中较常见零件的工艺方法和结构设计。课题涉及知识面较广，且设计要求较高，对学生的设计能力，特别是思考能力是一个很好的锻炼。课题研究内容包括机械工程学科的力学，材料学，机械原理，机械设计，公差与互换性，机械制造工艺等知识，特别锻炼学生规范性设计的能力。使学生能得到全面的锻炼。课题要求学生具备较强的机构设计能力和创新能力，对学生是一个挑战。课题为典型的机械设计类课题，涉及机械知识全面，与工程机械专业方向结合紧密。冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。它是利用安装在压力机上的模具，在常温或加热的条件下对板材施加压力使其变形和分解，从而获得一定形状、尺寸的零件的加工方法。因为它主要用于加工板料零件，所以又称板料冲压。冲压加工的特点如下：（1）、借助压力机的压力，利用模具能获得壁薄、质量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其他的方法难以加工甚至无法加工；（2）、冲压加工的零件精度高、尺寸稳定，具有良好的互换性；（3）、冲压加工是少、无切削加工的一种，部分零件冲压直接成形，大部分无需任何再加工，材料利用率高，达85%以上；（4）、生产效率高，生产过程容易实现机械化和自动化，适合于大批大量生产；（5.）、操作简单，便于组织生产和管理。冲压加工的缺点是模具制造的周期长，制造成本高，不适于单件小批量生产；其次，冲压加工多用机械压力机，由于滑块往复运动快，大量手工操作，劳动强度较大，易发生事故，安全生产与管理要求高，须采用必要的安全技术措施来保证。冲压加工的应用十分广泛，不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。在现代制造业，比如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。2、课题研究的意义 本课题要求对给定的零件Y100电机转子冲片连续模设计，通过对零件进行详细的工艺分析确定零件的冲压工艺方案并制定部分零件的制造工艺。通过课题让我们能够掌握中等复杂程度零件的冲压模具设计和制造的一般方法，对零件冲压工艺方案的确定、工艺计算及模具设计有更深层次的认识，并学会对模具设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，该实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似的工作有一定的指导性和实践性意义。模具工业是国民经济的基础工业。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。冷冲压技术的发展和模具技术的发展是相互促进，共同发展的。应该说，冷冲模具的研究和创新对于现代工业发展具有积极意义。由于模具制造对制造业的重大作用，我选择此课题，希望能够掌握各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，根据实际情况，学习如何充分考虑它们的特点，选用最佳的工艺方案；掌握各种制造方法对模具结构的要求，具有分析模具结构工艺性的能力，能够设计出工艺性能良好的模具结构；了解国内先进的模具制造技术，尽量采用新工艺、新技术。并且巩固和加深已经学过的理论知识，提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力，为以后的工作奠定良好的基础。3、国内外研究现状3.1 国内研究现状 据统计，2003年我国生产汽车冲压件约240万吨/8亿件，摩托车冲压件约28万吨/19亿件，拖拉机、农用车冲压件约96万吨/7.1亿件，家用空调和冰箱冲压件100万吨/12.8亿件。业内专家预计，随着冲压成形行业最大用户市场-汽车行业今后继续迅猛发展，中国冲压行业已迎来了一个快速发展机遇期，但能否抓住机遇获得新的更快的发展，前进的道路上尚有许多阻力和障碍需要克服与突破。（1）机械化、自动化程度低 美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的510倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。（2）生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。（3）冲压板材自给率不足，品种规格不配套目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。（4）科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。（5）大、精模具依赖进口当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%45%，而国际上一般在70%左右。（6）专业人才缺乏 业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。 冲压成形用户市场的迅猛发展为冲压行业带来了全新的发展机遇，虽然在冲压业发展的道路上还存在着各种各样的阻力与障碍，但我们始终相信，这些都阻挡不了冲压行业前进的步伐。科学技术的迅猛发展,尤其是在现有资源及环境不可过分乐观的形势下,对冲压加工乃至整个塑性加工业等都提出了严重的挑战。减轻重量,节省材料,降低能耗,开拓创新已成为塑性加工业等面临的一个极其重要的课题。不可否认在金属加工中,冲压是成形效率和材料利用率最高的加工方式之一,其具有自己独特的优势与特点。面对严重挑战,冲压加工正以新的姿态,向铸造、锻压、焊接和机械加工等领域开拓,已经并正在生产出许多具有时代特点的产品,展现了冲压加工广阔的天地。例如冲压发动机壳体、冲压摇臂、冲压摇臂座、冲压排气管、冲压焊接成形的离心泵、冲压托架、冲压焊接成形的汽车后轿壳、冲压离合器壳体、冲压变速箱壳体、冲压皮带轮等等,所有这些不仅一改过去工件由铸造、焊接生产而呈现的粗笨外表,许多冲压件的精度也毫不逊色于机械加工的产品,其结构合理性甚至要超过某些机械加工产品,尤其是其生产率又远非机械加工所能比拟。而复合冲压、微细冲压、智能化冲压、绿色冲压等高新技术又向我们展示了冲压加工极具魅力的新领域,可以说冲压加工不论从深度,还是从广度上都大有作为,前景美好。3.2 国外研究现状 在现代生产中60%-90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业以成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上依赖模具生产，特别是汽车、轻工、电子、行空等行业尤为突出。而作为制造业基础的机械行业，据国际生产技术协会预测，21世纪机械制造行业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都依靠模具完成。因此，模具工业已成为国民经济的重要工业。 模具工业发展的关键是模具的技术，模具技术又涉及到多学科的交叉。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。世界上许多国家特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进制造技术和设备，提高模具制造水平，已取得了显著的经济效益。美国是世界上超级经济大国，也是世界模具工业的领先国家，早在20世纪80年代末，美国模具行业有一万两千多个企业，从业人员有十七万多人，模具总产值达64.47亿美元。日本模具工业从1957年开始发展起来的，当年模具总产值仅有106日元，到1998年总产值已超过4.88万亿日元，在短短的40余年内增加了460倍，这也是日本经济能迅速发展并在国际市场一定优势的重要原因之一。 纵观世界经济的发展，模具工业在经济繁荣和经济萧条时代都不可或缺。经济发展较快时，产品畅销，自然要求模具能跟上，而经济发展滞缓期，产品不畅销，企业必然想法设法开发新产品，这同样会给模具带来强劲需求。因此，国内外行家都称现代模具工业是不衰的工业。 目前，世界模具时常仍供不应求。近几年，世界模具市场总量一直为600-650亿美元左右，其中美国、日本、法国、瑞士等国一年出口模具约占本国模具总产量的1/3。可见研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。模具在日本被誉为“进入富裕社会的原动力”，在德国则冠之为“金属加工业中的帝王”，在罗马尼亚视为“磁力工业”。可以断言，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济发展中将发挥越来越重要的作用。 国内的模具工业虽起步较晚，但在过去的十多年中也取得了一些进步。例如冲压模具方面，国内设计制造的部分汽车覆盖件模、空调器散热片级进模、电机定转子双回转叠片高精度硬质合金级进模、集成电路引线筐架多工位级进模，以及带自动冲切、叠压、记数、分组、扭斜和安全保护等功能的铁心精密多功能模，都已达到较高的水平。但从总体上看，我国与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率有待提高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别是在大型、精密、复杂和长寿命模具上，一方面技术差距明显；另一方面产能也不能满足国内的需求，因而仍需大量从国外进口。所以，为了改变这种被动状态，尽快适应社会主义工业化建设对冲压工艺生产水平提高的需要。全方位做模具基础、研发和推广工作，是至关重要的。4、主要参考文献与相关资料1林乘全,胡绍平.冲压模具课程设计指导与范例化学工业出版社，2008.3，第一版2钟翔山.冲压模具设计实例精选化学工业出版社,2012.1，第一版3杨占尧.冲压模具图册高等教育出版社，2006.07，第一版4王新华,陈登.简明冲模设计手册机械工业出版社，2008.9,第一版5熊志卿.冲压工艺与模具设计高等教育出版社，2011.6，第一版6何永熹，武充沛.几何精度规范学北京理工大学出版社，2006,8，第二版7卢险风.冲压工艺及模具设计.北京：机械工业出版社，19998王孝培.冲压手册.修订版.北京:机械出版社，19909李硕本.冲压工艺学.北京：机械工业出版社，198210丁松聚.冷冲模设计.北京：机械工业出版社，200511万战胜著，冲压工艺及模具设计，北京中国铁道出版社，1995年12肖景荣,姜奎华.冲压工艺学.北京：机械工业出版社,198213齐卫东.简明冲压模具设计手册.北京理工大学出版社,201014陈剑鹤.模具设计基础.北京,机械工业出版社,200315刘靖岩.模具设计与制造.北京,中国轻工业出版社,2005.916周本凯.冷冲压模具设计精要.北京：化学工业出版社,2009.917成百辆.冲压工艺与模具结构.北京：电子工业出版社,2006.918周本凯.冲压模具设计实践.北京：化学工业出版社,2008.1.第二版19 K. Yoshida, H. Hayashi, K. Miyauchi, Y. Yamato, K. Abe, M.Usuda, R. Ishida and Y. Oike, The effects of mechanical proper-ties of sheet metals on the growth and removing of buckles dueto non-uniform stretching, Scientic Papers, Institute of Physicsand Chemistry Research, 68, pp. 8593, 1974.指导教师意见 指导教师： 年 月 日专业教研室审查意见 负责人： 年 月 日分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)Y100电机转子冲片连续模设计所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级xx机自x班姓 名学 号指导老师 2017 年 3 月 31 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）Y100电机转子冲片连续模设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： (手签) (手签) 2017 年 3 月 31 日摘 要Y100电机转子冲片属于典型的冲裁件，本文在分析其工艺性的基础上，根据生产要求，确定采用级进模结构。本设计主要是落料凸、凹模及冲孔凸、凹模的设计，需要计算凸、凹模的间隙、工作零件的尺寸和公差。此外,还需要确定模具工艺零件和结构零件以及模具的总体尺寸，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。阐述了级进模的结构设计工程及其工作过程，通过系统的工艺分析，采用冲孔、落料等工序进行加工。通过计算工艺力以确定模具压力中心，并选择压力机的型号。落料凹模通过凹模固定板与下模座连接来固定。模具采用下出料方式和弹性卸料卸料装置。本模具结构较简单，性能可靠，工作平稳，提高了生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键字：级进模，冲压工艺，模具设计，冲孔，落料、弯曲IIIAbstractBearing is a typical blanking part, on the basis of its analysis of the process, according to production requirements, determine the use of progressive die structure. This design is mainly blanking convex and concave mold and convex punching, die design, the need to calculate the convex, concave die gap, working part dimensions and tolerances. In addition, the process also need to determine the mold parts and the overall size of the structural parts and molds, and then draw the mold assembly view of the above design. It describes the progressive die design and engineering work processes, through process analysis system, using punching, bending, blanking and other processes processing. By calculating the force of the process to determine the die pressure center and press select models. Blanking die by die-holder and the lower die holder connector is fixed. Mold using the material under way and the elastic unloading unloading equipment. The mold structure is relatively simple, reliable performance, smooth operation, increase production efficiency, reduce labor intensity and production costs.Keywords: progressive die, stamping process, mold design, punching, blanking, bending37目 录摘 要IIIAbstractIV目 录1第1章 绪论11.1课题背景11.2冲压模具发展现状和前景11.2.1冲压模具发展现状11.2.2 冲压模具的前景21.3 发展方向2第2章 冲压件工艺分析32.1分析工件的技术要求32.1.1加工表面的尺寸精度及尺寸基准32.1.2主要加工表面的形位公差精度32.1.3表面质量要求42.2工件材料及机械性能42.2.1工件材料化学成分对塑性的影响42.2.2工件材料的机械性能42.3零件的结构工艺性分析4第3章 工艺方案确定63.1工艺方案的提出63.2工件生产工序的确定73.3模具定位零件与卸料零件的选择73.3.1定位零件的选择73.3.2卸料零件的选择73.3.3出料方式的选择7第4章 排样设计84.1材料利用率84.2排样方法94.3搭边值的选用和条料的选用及步距的确定104.3.1 搭边值的选用104.3.2 条料宽度的确定114.3.3步距的确定114.4材料利用率的确定12第5章 模具主要受力分析计算135.1 冲压力的计算135.2整形压力的计算135.3卸料力与推件力的计算14第6章 压力机吨位选择166.1模具压力中心的确定166.2压力机吨位选择166.2.1 冲压设备类型的选择166.2.2确定压力机设备的规格17第7章 模具工作部分设计计算207.1冲裁间隙207.1.1冲裁间隙对冲裁件质量的影响207.1.2 间隙对模具寿命的影响217.1.3 对冲裁力、卸料力的影响227.2合理间隙的选用237.2.1理论计算法237.2.2查表选取法247.2.3 落料模具刃口尺寸设计计算26第8章 模具结构设计和主要零、部件设计278.1模具闭合高度的确定278.2模架的选用288.3模座及导套的选取298.4模柄的选用298.5冲裁凸、凹模结构设计308.5.1模具材料选择与热处理308.5.2 钢的性能308.5.3各凸模、凹模的固定形式的设计318.5.4凹模刃口形式的确定318.5.5凹模外形和尺寸的确定338.6模具装配图34总 结35参考文献36致 谢37第1章 绪论1.1课题背景由于我国模具工业起步较晚，起点较低，加工制造手段落后，尤其是技术应用人才缺乏，技术水平落后，制约了该产业的迅猛发展,已使之成为制约其他相关行业发展的“瓶颈”。 模具技术是上世纪下半叶制造业中发展最快的技术之一，由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，并且是一个不断反复的过程，目前，采用具有三维参数化特征造型功能的CAD支撑软件，在模具设计中应用并行工程原理，实现模具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具CAD系统开发方法。1.2冲压模具发展现状和前景1.2.1冲压模具发展现状浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG，Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1.2.2 冲压模具的前景模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广：1. 超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 2. 多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 3. 为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。4. 模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 5. 更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。 6. 各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。 7. 逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 8. 热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。 9. 模具标准化程度将不断提高。 10. 在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。 1.3 发展方向 本章首先介绍了研究该课题的背景和优势，就模具的发展已经纳入高技术的行业，成为我国工业中重要的一部分，最具有潜力的工业之一。并促进我国的软件（如CAD、ProE和UG）的快速研发。随后介绍了冲压模具的发展现状和前景，随着国民经济的快速增长，模具的需求量也随着增长，国内沿海地区已经把模具行业列为重要产业，建立了大型的模具城。在过去十年中，模具发展有着瞩目的发展，但是距离国外，仍有不小的差距，所以未来的模具发展就向模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务，以求早日跟上国际的脚步。第2章 冲压件工艺分析第2章 冲压件工艺分析 冲压件的工艺性，是指冲压件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲压工艺要求。本次设计的工件形状如图2-1，现对该工件冲压工艺性进行分析： 图2-1工件图2.1分析工件的技术要求2.1.1加工表面的尺寸精度及尺寸基准工件中对标有尺寸精度的尺寸按照零件图的精度进行设计，对其他未标尺寸按一般精度设计，即按国标对非圆形工件精度等级取IT14级设计，对圆形工件精度等级取IT10级设计。2.1.2主要加工表面的形位公差精度通过分析零件图，该零件的主要形位公差精度是中心凸台处中心孔的位置公差，即要保证中心孔的同轴度偏差不超过0.05。其他未表注形位公差精度按一般的精度要求处理即可满足工艺要求。2.1.3表面质量要求该工件为标有表面质量精度要求按照一般要求处理即可满足工艺要求，即表面粗糙度。2.2工件材料及机械性能2.2.1工件材料化学成分对塑性的影响工件材料硅钢片，硅钢片，英文名称是silicon lamination， 它是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般含硅量为0.54.5%。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效。氧在铁中的溶解度很小，主要是以氧化物的形式存在于钢中，它们多以杂乱、零散的点状分布于晶界处。氧在钢中无论以固溶液还是氧化物形式存在都使钢的塑性降低，以氧化物形式存在时尤为严重，因为它在钢中起空穴和微裂纹的作用。氧化物还会与其他夹杂物形成易熔共晶体分布于晶界处，造成钢的热脆性，因而氧元素在钢中也不宜太高，因而脱氧方法采用沸腾处理，以减少氧在钢中的含量，提高钢的塑性。2.2.2工件材料的机械性能硅钢片的机械性能的技术数据如下（查文献2第106页表8-2）：屈服强度（钢材厚度（直径）,抗拉强度，伸长率（钢材厚度（直径）. 板料的机械性能对冲压成形性能也有影响：板料的强度指标越高，产生相同变形量的力越大；塑性指标越高，成形时所承受的极限变形量就越大；刚性指标越高，成形时抵抗失稳的能力就越大。对冲压成形性能的要求，即屈强比要小。硅钢片的屈强比，较小，塑性指标也较高适宜冲压成形。综上所述，本工件采用硅钢片较为合理，可满足该工件的生产工艺要求。2.3零件的结构工艺性分析此工件为Y100电机转子冲片，工件体积不大。主要工序为冲孔、落料。冲孔部分工艺性要求所示工件部分要采用冲孔工序。冲裁件的形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料。矩形孔两端宜用原弧连接，以利于模具加工。冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角，严禁尖角。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具寿命，圆角半径R的最小值可参考文献4第75页表2-17选取。冲裁件凸出或凹入部分不能太窄，尽可能避免过长的悬臂和窄槽，见图2-4。最小宽度一般不小于，若冲裁件为高碳钢时，,当材料厚度时，按计算。冲裁件的孔径受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜太小，否则容易折断或压弯，冲孔的最小尺寸可参考文献4第75页表2-18。如果采用带保护套的凸模，稳定性高，凸模不易折损，最小冲孔尺寸可以减小，参考文献4第76页表2-19。冲孔件上孔和孔、孔与边缘之间的距离不能过小，以避免工件变形、模壁过薄或因材料易被拉入凹模而影响模具寿命。一般孔边距取：对圆孔为（11.5）t，对矩形孔为（1.52）t。孔距的最小尺寸可见文献4第76页表2-20。图2-4 冲裁件凸出悬臂与凹槽尺寸在弯曲件或拉深件上冲孔时，为避免凸模受水平推力而折断，孔壁与工件直壁之间因保持一定的距离，使LR+0.5t。本工件基本符合上述各项要求，因而在结构上是满足工艺的，能够进行冲孔落料加工。第3章 工艺方案确定第3章 工艺方案确定3.1工艺方案的提出根据本工件的外形尺寸及形状，可确定本工件属于落料冲孔工序，中间带有孔的凸台。凸台的加工方法有两种：1）凸台采用弯曲的中间工序，扩孔成形，即先冲孔，再弯曲；2）先进行浅拉深，再采用冲孔的方法将孔冲出。根据上述的加工方法可提出以下几种模具典型结构所设计的模具加工方案：1）单工序模生产 单工序模结构简单，制作周期短，制作成本低廉，生产效率低，冲出的制件精度不高，且工人劳动强度大，不适合大批量的生产。2）复合模生产 复合模结构紧凑，冲出的制件精度较高，适合大批量生产，特别是孔与制件外形的同心度容易保证。但模具结构复杂，模具制造较困难，制造成本高，制造周期长等缺点。3）级进模生产 在一副级进模上可对形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深成形等工序，故生产率高，便于实现机械化和自动化，适于大批量生产。由于采用条料（或带料）进行连续冲压，所以操作方便安全。级进模的主要缺点是结构复杂，制造精度高，周期较长，成本高。在生产本工件时若采用单工序模生产，制作本工件至少需要5个单工序，也就意味着需要5副以上的模具来进行生产，而且本工件需要长年大批大量生产，采用单工序不但所需的单工序模较多而且会造成产品精度无法保证，经济效益低等缺点，故不宜采用单工序模进行生产。若采用复合模生产，本工件因工件有带孔凸台，且为内圆弯曲，若采用扩孔成形，则模具中间部分不但结构非常复杂，而且加工非常困难，装配也困难，故不采用扩孔成形加工带孔凸台，而采用先进行浅拉深再冲孔。在进行拉深时，圆锥部分的材料一部分是从底面流动得来的，另一部分要从主板上流动而来，而后者若为材料流动留有余量，就要增加工件排样步距，从而造成材料消耗的增加。而且模具因为本工件较小而使其制作困难，成本增加。若采用级进模生产，在排样时，只要按正常冲裁搭边值即可，可节省材料。综合上述几种方案的比较，应选用级进模进行生产，既可实现大批量生产，也可以节约材料。因此选用级进模生产。3.2工件生产工序的确定空工位的设置是为了保证模具具有足够的强度，确保模具的寿命，或是为了便于设置特殊结构。本模具因长度不是很大，有足够的强度，且不需设置特殊结构，因而可不设空工位。3.3模具定位零件与卸料零件的选择3.3.1定位零件的选择定位部分零件的作用是使毛胚（条料或块料）送料时有准确的位置，保证冲出合格制件，不致冲缺而造成浪费。因工件本身带有一明显的凸台，故模具可不设侧刃定位装置，而利用凸台对其定位。模具使用条料，用手工送料。第二工位弯曲以后，板料下面形成明显的凸包。手工送料时，放在下一工位的凹模中即可。第二和第五工位的凸模设有导正销进行精确定位。在第一和第二工位各设置一个始用挡料销，供条料开始送进时的第一、第二工位使用。3.3.2卸料零件的选择卸料装置分为刚性（即固定卸料板）和弹性两种，废料切刀也是一种卸料的形式。固定卸料板的卸料力大，但无压料作用，毛胚材料厚度大于0.8mm时多采用次形式。弹性卸料板的卸料力小，但有压料作用，冲裁质量较好，多用于薄料。因本工件中加工工程中有一弯曲工序，需要有压料作用，且工件卸料力不大，故选用弹性卸料装置。3.3.3出料方式的选择出料方式有上出料和下出料两种方式，若采用上出料方式，则还需将废料或工件钩出，不利于级进模的连续生产；若采用下出料方式，废料或工件可直接从凹模孔中漏出，结构简单，且有利于连续大量生产。故出料方式选用下出料方式。 第4章 排样设计第4章 排样设计4.1材料利用率排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。其计算公式如下：一个进距内的材料利用率为 4.1.1式中 A冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm2）； n一个进距内冲件数目； B条料宽度（mm）； h进距（mm）； 一张板料上总的材料利用率为 4.1.2式中 N一张板料上冲件总数目； L板料长度（mm）。要提高材料的利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料可分为两种情况（如图4-1）。（1）结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料，称为结构废料（如图4-1中5），它决定于工件的形状，一般不能改变。（2）工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料，称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式，是可以改变的，我们提高材料的利用率，主要就是减少工艺废料，优化排样方式。 4.2排样方法根据材料的利用情况，排样的方法分三种：1有废料排样沿工件的全部外形冲裁工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边成为废料，如图3-2（a）所示。2少废料排样沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在，如图3-2（b）所示。3无废料排样工件与工件之间，工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得到工件。如图3-2（c）所示。有废料排样法的材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高，同时，少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。由于这两种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。但它们的应用范围有一定局限性，受工件形状的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件精度降低。同时也会降低冲模的寿命，并会影响到工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。本工件对外形尺寸虽无严格的尺寸精度要求，但中间带孔凸台有严格的尺寸精度，且工件形状比较复杂；本工件大批大量生产，因而对模具寿命要求较高，因此排样方法采用有废料排样法排样。4.3搭边值的选用和条料的选用及步距的确定4.3.1 搭边值的选用搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。此外，还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。另外，还可以防止冲裁时条料边缘的毛刺拉入模具中损坏模具。影响搭边值大小的因素主要有：1材料的力学性能 塑性好的材料，搭边值要大些，硬度高与强度大的材料，搭边值可小一些。2材料的厚度 材料越厚，搭边值也越大。3工件的形状和尺寸 工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。4排样的形式 对排的搭边值大于直排的搭边。5送料及档料方式 用手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。综合上面各种因素，根据文献4第72页表2-13可查得工件间搭边值a=2mm；工件与条料侧边之间的搭边值a1=1.5mm 。4.3.2 条料宽度的确定条料方案的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定间隙。工件条料是在有侧压装置的导料板之间送料时，且模具有侧刃，条料宽度参考文献4第72页计算公式计算： 3.3.1式中 B条料标称宽度（mm）； D工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； a1侧搭边（mm）；条料宽度的公差（mm），可参见文献4第73页表2-14； n侧刃数,n=2； C侧刃重切的料边宽度（mm），（可参考文献4第74页2-16）查表得 =0.6mm C=2.0mm 则 故取条料宽度B=77mm。导料板间的距离： 3.3.2b0条料与导料板间的间隙（mm），可参见文献4第73页表2-15。查表可得 b0=0.5mm。4.3.3步距的确定步距又称进距，是指条料在模具上每次送进的距离，进距的计算与排样方式有关，每个进距可以冲出一个零件，也可冲出多个零件，同时进距也是决定挡料销位置的依据。每次只冲一个零件的进距A的计算公式参见文献4第74页公式 3.3.3式中 平行于送料方向工件的宽度； 冲件之间的搭边值。 4.4材料利用率的确定工件的投影面积通过AutoCAD绘图后几何特性可得知为1352.3mm2。一个步距的工件材料利用面积第5章 模具主要受力分析计算第5章 模具主要受力分析计算5.1 冲压力的计算冲裁力可以参考文献4第50页式（2-1）（2-2） 或 4.2.1式中 冲裁件周边长度（mm）； 材料厚度（mm）; 材料抗减强度（）； 系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取=1.3。 材料的抗拉强度（），一般情况下，材料的，取。为计算方便通常采用后者进行计算。 落料时冲裁周长通过AutoCAD绘图后的几何特性可得知其周长为153mm。 则从第一个工位到第五个工位中所有冲裁力的计算如下：冲3mm的工艺孔 冲19.4mm孔。 落料 5.2整形压力的计算整形压力的计算方法与校正压力相同，可参考文献4第101页式（3-11） 4.2.2 式中 整形力（）； 单位整形力（）； 工件整形面积（）。关于单位整形力的选取与弯曲校正以及校平工艺的校平力不同，整形力是使整形局部的压强超过材料的抗压强度，而产生变形，但是最后作用在校正面上的压强必须低于材料的抗压强度。综合以上因素，值取为150。事实上，校平力的大小取决于模具在压力机上安装时对压力机的调整，而调整压力机的依据是试冲时工件是否符合要求，因而整形压力也可按经验取冲裁力的。5.3卸料力与推件力的计算由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而落下部分的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力称为卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力称为推件力；逆着冲裁方向顶出变的力称力顶件力。如下图所示： 影响卸料力、推件力和顶出力的因素很多，如材料的种类，材料厚度，冲裁间隙，零件形状尺寸以及润滑情况等。这些力通常采用经验公式进行计算，参考文献4第52页公式 4.2.3 4.2.4 4.2.5 式中 冲裁力（）；、分别为卸料力、推件力、顶件力系数，其值可参考文献4第52页表2-2。实际生产中，凹模孔口中会同时卡有好几个工件，因而在计算推件力时应考虑工件数目。本模具拟设在冲裁时凹模孔只会卡住一个工件，因而推件力只需计算卡住一个工件时的冲裁力。冲裁时所需的冲压力为冲裁力、卸料力、推件力之和，应根据不同的模具结构区别对待。本模具采用弹性卸料装置和下出料方式，其总冲压力的公式可参考文献4第52页公式： 4.2.6通过查表得 则第一工位到第五工位中所需的卸料力和推件力分别为：第一工位： 第三工位： 第四工位： 第五工位： 各个工位的总冲压力如下：第一工位： 第三工位： 第四工位： 第五工位： 模具总冲压力为模具各个工步的冲压力总和；第6章 压力机吨位选择第6章 压力机吨位选择6.1模具压力中心的确定冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。通常利用求平行力系合力作用点的方法（解析法或图解法）确定模具压力中心。如下图本工件的排样图，为减少计算，坐标设为图中所示，则根据力学定理，诸分力对轴力矩之和等于起合力对同轴之矩，则有因此模具的压力中心在离原心处，即压力中心位于第三工位中心线左侧处。6.2压力机吨位选择6.2.1 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，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。 对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要应采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量。可是，由于它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。 对于大中型冲压件的生产多采用闭式结构形式的机械压力机，其中有一般用途的通用压力机，也有台面较小而刚度大的专用挤压压力机、精压机等。在大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所用模具结构简单，调整方便。 在小批量生产当中，尤其是大型厚板冲压件的生产多采用液压机。液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载，而且在需要很大的施力行程加工时，与机械压力机相比具有明显的优点。但是，液压机的速度小，生产效率低，而且零件的尺寸精度有时因受到操作因素的影响而不十分稳定。 摩擦压力机具有结构简单、造价低廉、不易发生超负荷损坏等特点，所以在小批量生产中常用来完成弯曲、成形等冲压工作。但是，摩擦压力机的行程次数较少，生产率低，而且操作也不太方便。 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。 综合以上因素，选用开式压力机比较合适。6.2.2确定压力机设备的规格 （1）压力机的行程太小，应能保证成型零件的取出和毛坯的放进，例如拉深所用的压力机行程，至少应大于成型零件的高度两倍以上。 （2）压力机工作台面的尺寸应大于冲模平面尺寸，且还需留有安装固定的余地，但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模，工作台的受力条件也是不利的。 （3）所用压力机的闭合高度应与冲模闭合高度相适应。 模具闭合高度是指上模在最低工作位置时，下模板的底面到上模板顶面的距离。 压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，工作台面到滑块的距离。大多数压力机，其连杆长度能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大的闭合高度，最小闭合高度。 设计模具时，模具的闭合高度的数值应该满足下式 5.2.1 如无特殊情况应取上限值，即最好取在（见图5-2），这是为了避免连杆调节过长，螺纹接触面积小而压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床下面加垫板。（4）冲压力与压力机能的配合关系：当进行冲裁等冲压加工时，由于其施力行程较小，近于板料的厚度，所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力的总和选取压力机。通常取压力机的名义吨位比大。本模具在冲裁过程中总的冲压力，为防止设备过载，可按公称压力选择压力机。参考文献6第49页初选压力机型号为J21-25压力机，其主要技术参数如下：公称压力：标称压力行程：滑块行程：最大封闭高度：封闭高度调节量：工作台尺寸（前后左右）：工作台孔尺寸（前后左右）：模柄孔尺寸（直径深度）：第7章 模具工作部分设计计算第7章 模具工作部分设计计算7.1冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分为单边间隙和双边间隙单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中一个极其重要的工艺参数。7.1.1冲裁间隙对冲裁件质量的影响冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度、和形状误差。断面应平直、光滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件表明应尽可能平整。尺寸应在图样规定的公差范围内。影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙值的大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态、模具结构与制造精度，材料性能等，其中，间隙值的大小与分布的均匀性是主要因素。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称尺寸的差值（），差值越小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，主要是由于冲裁过程中，材料受拉伸、挤压、弯曲等作用引起的变形，在加工结束后工件脱离模具时，会产生弹性恢复而造成的。偏差值可能是正的，也可能是负的。影响这一偏差值的因素主要是凸、凹模的间隙。当间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的尺寸则大于凸模尺寸。当间隙较小时，凸模压入板料接近挤压状态，材料受凸、凹模挤压力大，压缩变形大，冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。此外，尺寸变化量的大小还与材料力学性能、厚度、轧制方向、冲裁件形状等因素有关。材料软，弹性变形量小，冲裁后弹性恢复量就小，零件的精度也就高。材料硬，弹性恢复就大。上述讨论的是模具在制造精度一定的前途下进行的，间隙对冲裁件精度的影响比模具本身制造精度的影响要小得多，若模具刃口制造精度低，冲裁出的工件精度也就无法得到保证。模具的制造精度与冲裁件精度之间的关系见表6-1。表6-1 冲裁件精度冲模制造精度材 料 厚 度 t (mm)0.50.81.01.52345681012IT6IT7IT7IT9IT9IT8-IT8IT9-IT9IT10-IT10IT10IT12IT10IT12IT12-IT12IT12-IT12IT12-IT12-IT14-IT14-IT14-IT14模具的磨损及模具刃口在压力作用下产生的弹性变形也会影响到间隙及冲裁件应力状态的改变，对冲裁件的质量会产生综合性影响。7.1.2 间隙对模具寿命的影响冲裁模具的寿命以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后的总寿命。冲裁过程模具的损坏有磨损、崩刃、折断、啃坏等多种形式。影响模具寿命的因素很多，有模具间隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度；被加工材料特性；冲裁件轮廓形状和润滑条件等。模具间隙是其中的一个主要因素。因为在冲裁过程中，模具端面受到很大的垂直压力和侧压力，而模具表面与材料的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，这就意味着即使整个模具在许用压应力下工作，但在模具刃口处所受的压力也非常大。这种高的压力会使冲裁模具和板材的接触面之间产生局部附着现象，当接触面发生相对滑动时，附着部分便发生剪切而引起磨损附着磨损。其磨损量与接触压力、相对滑动距离成正比，与材料屈服强度成反比。它被认为是模具磨损的主要形式。当模具间隙减小时，接触应力（垂直力、侧压力、摩擦力）会随之增大，摩擦距离随之增长，摩擦发热严重，因此模具磨损加剧（如图6-1），甚至使模具与材料之间发生粘结现象。而接触压力的增大，还会引起刃口等异常损坏。这些都导致模具寿命大 大降低。因此适当增大模具间隙，可使凸、凹模侧面与材料间的摩擦减小，并减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命。但间隙过大，板料的弯曲拉伸相应增大，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑性变形使磨损加剧，降低模具寿命。同时，间隙过大，卸料力会随之增大，也会增加模具的磨损。所以间隙是影响模具寿命的有一个重要因素。从上图可看出，凹模端面的磨损比凸模大，这是由于凹模端面上材料的滑动比较自由，而凸模下面的材料沿板面方向的移动受到限制的原因，而图中所看到凸模侧面的磨损最大，是因为从凸模上卸料，长距离，摩擦加剧了侧面的磨损，若采用较大的间隙可使孔径在冲裁后因弹性回弹增大，卸 料时减少与凸模的摩擦，从而减小凸模侧面的磨损。 模具刃口的磨损，带来刃口的钝化和间隙的增加，使制件尺寸精度降低，冲裁能量增大，断面粗糙。刃口的钝化会使裂纹发生点由刃口端面向侧面移动，发生在刃口磨损部分终止处，从而产生大小和磨损量相当的毛刺（凸模刃口磨钝，毛刺产生在落料件上，凹模刃口磨钝，毛刺产生在孔上），所以必须注意尽量减小模具磨损。为提高模具寿命，一般需要增大间隙，使2/t达到15%25%，模具寿命可提高35倍，若采用小间隙，就必须提高模具硬度与模具制造精度，在冲裁刃口进行充分的润滑，以减小磨损。7.1.3 对冲裁力、卸料力的影响当间隙减小，凸模压入板材的情况接近挤压状态，材料所受拉应力减小，压应力增大，板料不易产生裂纹，因此最大冲裁力增大；当间隙增大，板料所受拉应力增大，材料容易产生裂纹，因此冲裁力减小。继续增大间隙值，凸、凹模刃口产生的裂纹不相重合，会发生二次断裂，冲裁力下降变缓（图6-2）。间隙大小对卸料力的影响可见图6-3。间隙增大时，而冲裁件光滑带窄，落料件尺寸偏差为负，冲孔件尺寸偏差为正，因此使卸料力、推件力或顶件力减小。间隙继续增大时，而毛刺增大，卸料力、顶件力迅速增大。7.2合理间隙的选用由以上分析可知，凸、凹模间隙是冲裁过程最重要的工艺参数，它对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力和卸料力等都有很大的影响。因此，设计模具时，一定要选择一个合理的间隙，使冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，模具寿命长，所需冲裁力小。但严格来说，并不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围，就可以基本满足以上各项要求，冲出合格制件。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的逐步磨损，设计和制造新模具时应采用最小 合理间隙。 确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。 7.2.1理论计算法 确定间隙时理论计算的依据主要是：在合理间隙的情况冲裁时，材料在凸、凹模刃口处产生的裂纹成直线会合。从图6-4所示的几何关系可得出计算合理间隙的公式： 6.2.1式6.2.1引自文献4第56页式（2-5）。式中 产生裂纹时的凸模压入深度（mm）； 料厚（mm）； 最大切应力方向与垂线间夹角（即裂纹方向角）。由上式可知，间隙Z一板材厚度、相对压入深度、裂纹方向角有关。而、又与材料性质有关，表6-2为常用材料的与的近似值。由表中可以看到，影响间隙值的主要因素是板材力学性能及其厚度。板材越厚、越硬或塑性越差，值越小，合理间隙值越大。材料越软，值越大，合理间隙值越小。材料硬化后，之比值较表中值要小10%左右。式中，令，称为材料的品质系数。由于这种方法用起来不方便，所以目前生产上普遍使用的是查表选取法。表6-2 与值材料（%）t4软钢中硬钢硬钢757065605447706560554745655555484438504045353525564547.2.2查表选取法 如上所述，间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，各种资料中给的间隙值并不相同，有的相差较大，选用时应按使用要求分别选取。对于断面质量和尺寸精度要求高的工件，应选用小的间隙值，而对于精度要求不高的工件，则应尽可能采用大间隙，以利于提高模具寿命、降低冲裁力。同时还必须结合生产条件，根据冲裁件尺寸和形状、模具材料和加工方法、冲压方法及生产率等，灵活掌握、斟情增减。本模具设计冲裁间隙的选取，参考表6-3选取。表6-3 冲裁模具初始双面间隙Z （mm）材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.1320.2400.1700.2400.1700.023-本模具所冲裁的材料为08钢，材料厚因该工位处为一冲孔模因而应以凸模为基准，然后再计算凹模刃口。图6-6(a)(b)所示为在板料上冲孔所使用的模具及冲孔后板料的示意图。因该冲模比较简单因而凸模与凹模分开进行加工。因该孔为一工艺孔，因此冲模尺寸的极限偏差按粗糙级进行计算，将该孔尺寸化为单向公差：。由文献4第58页表2-5得： 由文献4第63页表2-10得： ，故可用。因在该工序处为一冲孔工序，故该模具的刃口尺寸的计算公式可参考文献4第63页式2-8、2-9： 6.4.1 6.4.2式中 、冲孔凸、凹模直径； 冲孔件标称尺寸；工件制造公差；凸、凹模最小合理间隙（双边）（）；、凸、凹模的制造公差（）；系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关，可参考文献4第64页表2-11，或按下列关系取： 工件精度以上， 工件精度， 工件精度。 取 所以 7.2.3 落料模具刃口尺寸设计计算图6-10为在该工序处所加工的工件和凹模尺寸。该工件为一落料件，且工件形状比较复杂，应采用凸模与凹模配合加工的方法加工，且应先加工凹模，以凹模为基准件，然后加工凸模。凹模磨损后（图b中双点划线位置），刃口尺寸变大。参考文献4第64页式2-11 6.4.3 式中 落料凹模尺寸（）； 工件标称尺寸（）； 其余符号意义同上。凹模磨损后，尺寸、均变大。参考文献4第64页表2-11查得：； 由公式得 由文献4第58页表2-5查得 该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值。凹模尺寸表注见图6-11第8章 模具结构设计和主要零、部件设计第8章 模具结构设计和主要零、部件设计凡属模具，无论其结构形式如何，一般都是由固定和活动两部分组成。固定部分是用压铁、螺栓等紧固件固定在压力机工作台面上，称下模；活动部分一般固定在压力机的滑块上，称上模。上模随着滑块做上、下往复运动，从而进行冲压工作。一套模具根据其复杂程度不同，一般由数个、数十个甚至更多的零件组成。但无论其复杂程度如何，或是哪种形式，根据模具零件的作用可以分成五种类型的零件。1工作零件 是完成冲压工作的零件，如凸模、凹模、凸凹模等。2定位零件 这些零件的作用是保证送料时有良好的导向和控制送料的进距，如挡料销、定距侧刀、导正销、定位板、导料板、侧压板等。3卸料、推件零件 这些零件的作用是保证在冲压工序完毕后将制件和废料排除，以保证下一次冲压工序顺利进行。如推件器、卸料板、废料切刀等。4导向零件 这些零件的作用是保证上模与下模相对运动时有精确的导向，使凸模、凹模间有均匀的间隙，提高冲压件的质量。如导柱、导套、导板等。5安装、固定零件 这些零件的作用是使上述四部分零件联结成“整体”，以保证各零件间的相对位置，并使模具能安装在压力机上。如上模板、下模板、模柄、固定板、垫板、螺钉、圆柱销等。对于试制或小批量生产的情况，为了缩短生产周期、节约成本，可把模具简化成只有工作部分零件如凸模、凹模、和几个固定部分零件即可；而对于大批量生产，为了提高生产率，除做成包括上述零件的冲模外，甚至还附加自动送、退料装置等。本模具为级进模，结构较复杂，上述五部分零件均有。下面进行各部分零件的设计与标准件选择。8.1模具闭合高度的确定 模具闭合高度的数值应满足式 7.1.1压力机最大闭合高度，压力机最小闭合高度。代入式7.1.1 经初步分析，初选模具的最小闭合高度为。 8.2模架的选用模架包括上模板与下模板，其为标准件，可按冷冲模国家标准进行选择。因该模具要大批大量常年生产，为减少模具的制造成本，模座选用滑动导向模架，另外还可缩短模具的制造周期。在大批量生产中为便于装模或在精度要求较高的情况下，模具都采用导向装置，以保证精确的导向。导向零件有三种，分别是：1）导柱和导套导向；2）导板导向；3）套筒式导向。导柱和导套导向有四种常见的布置形式，见下图8-1: （a） （b） （c） （d） 图8-1 常见导柱导套布置形式图8-1（a）所示两导柱置于后侧，导向情况较差，但它能从三个方向送料，操作方便，对导向要求不太严格且偏移力不大的情况下采用这种形式。本模具的压力中心不是对称中心，因而偏移力较大，不宜采用这种导向形式。图8-1（b）所示两导柱在中部两侧布置，图7-1(c）所示两导柱对角布置。这两种形式的导柱中心连线都通过压力中心，导向情况较图a为好，但操作不如图a方便。本模具因为级进模，且在横向送料，因而不宜选用图b形式的导向形式。图8-1(d)为四导柱导向，导向效果最好，但结构复杂，只有导向要求高、偏移力大和大型冲模采用。本模具导向要求不是很高，若采用这种形式的导向，则会造成成本增加。在本模具中因有两个细长冲模，为保护细长凸模在冲孔时不会折断，在模具中还应采用导板导向形式。本模具宜采用(d)四导柱导向导向的形式。8.3模座及导套的选取根据文献7续表选取其推荐模架见表8-1。表8-1 模架组合名 称数 量材 料标 准上模座1下模架1导 柱1120导 套1120这种模架的闭合高度为，初选模具闭合高，这种模架符合条件，选取模具闭合高度。8.4模柄的选用 压力机模柄孔尺寸（直径深度）：，为使模具所选用的模柄能很好的与压力机配合，保证模具能正常工作，根据文献7第586页表22.5-24选用A型压入式模柄，规格为 ，材料为。若选用凸缘模柄，会造成模柄与模具的固定螺钉干涉，故不选用。若选用其他种类的模柄，会造成模具的成本增加，模具结构复杂。8.5冲裁凸、凹模结构设计冲裁模的结构设计主要有：凸模、凹模的固定形式的设计；凹模刃口形式设计；凹模外形和尺寸的确定；凸模长度的确定及其强度校核；凸模、凹模的镶块结构等五部分。8.5.1模具材料选择与热处理模具材料的选择是否正确不仅影响到模具使用寿命，也影响着制件的生产质量。应该根据模具制造条件、模具工作条件、模具材料的基本性能等相关因素，来选择经济、先进、适用的模具材料。选材时必须兼顾模具使用性能要求。对于冷冲模应主要考虑钢的强度、韧性和耐磨性。强度与韧性以及韧性与耐磨性之间往往此消彼长。当模具的主要失效方式是脆性开裂时可考虑选择强度较低但韧性更好的材料或制订合理的热处理工艺以改善钢的韧性，亦可根据实际情况选择同时具有高强度与高韧性的高级合金钢。从兼顾韧性和耐磨性的角度除了整体合理选材外，亦可考虑在保证韧性的同时，采用合理的表面处理以改善模具的耐磨性。塑料模具钢选用时要兼顾其在塑料成形温度下的强度、耐磨性和耐蚀性，同时还应考虑其加工性能和镜面度。热处理不当是导致模具早期失效的重要因素。热处理对模具寿命的影响主要反映在热处理技术要求不合理和热处理质量不良两个方面。统计资料表明，由于选材和热处理不当，致使模具早期失效的约占70。8.5.2 钢的性能钢C含量0.9%1.05%,Mn含量0.8%1.1%,Si含量0.15%0.35%，Cr含量0.9%1.2%，淬火温度820840，HRC不低于62，回火温度140160，HRC6265