電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯沖壓級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯沖壓級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,電機(jī),機(jī)電,轉(zhuǎn)子,鐵芯沖,壓級(jí),設(shè)計(jì),說明書,仿單,cad,solidworks 外文資料翻譯系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 外文出處 附 件 1. 原文； 2. 譯文 2011年3月熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：熱沖壓和高強(qiáng)度鋼材在汽車行業(yè)正越來越受歡迎。熱沖壓是通過加熱和按下推進(jìn)器水冷工具來實(shí)現(xiàn)鋼板高強(qiáng)度的一種工藝，冷卻系統(tǒng)對(duì)該工藝的影響很大。本文提出了一種對(duì)冷卻管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)過程,介紹一種在冷卻系統(tǒng)上進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法的優(yōu)化程序。通過對(duì)每個(gè)單獨(dú)程序組件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),然后讓熱沖壓工藝和thermo-mechanically熱模擬相結(jié)合的優(yōu)化方案。關(guān)鍵詞:熱沖壓、有限元法(FEM),優(yōu)化1概述近年來,在不降低安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下減輕重量已成為汽車工業(yè)的研究重點(diǎn)。熱沖壓、高強(qiáng)度鋼對(duì)此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘車的安全系數(shù)。為了達(dá)到高強(qiáng)度，利用熱沖壓將高強(qiáng)度鋼加熱奧氏體溫度范圍，然后對(duì)其進(jìn)行迅速冷卻，馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生。在熱沖壓工藝中,工件的溫度必須保持在200C以上，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。到目前為止,很少有對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究的熱沖壓模具。本文介紹了一種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法,熱沖壓工具與冷卻系統(tǒng)達(dá)到最佳而快速。在這個(gè)例子中,冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化幫助進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法，隨后一系列的熱成形過程的數(shù)值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，在高溫的沖壓工刀具運(yùn)動(dòng)需要的時(shí)間相對(duì)整個(gè)過程的時(shí)間較短。因此,熱沖壓過程必須有足夠的工具、合理的準(zhǔn)確性計(jì)算與短時(shí)間的快速設(shè)計(jì)。模具的冷卻系統(tǒng)分析了包括這項(xiàng)議案的一項(xiàng)形成過程是很有必要的,可以提高預(yù)測(cè)精度。在本文中，第2章介紹了一輛汽車和其相應(yīng)的熱沖壓原件，第3章中介紹了優(yōu)化有限元分析的程序及進(jìn)化算法。隨后,結(jié)果通過熱分析與熱、光的優(yōu)化為熱沖壓模具設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。2熱沖壓模具的冷卻2.1動(dòng)機(jī)提高了工藝流程的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化了成形零件的特點(diǎn)、熱沖壓才能達(dá)到設(shè)計(jì)最佳狀況。因此,本研究的主要目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)一種在經(jīng)濟(jì)冷卻系統(tǒng)熱沖壓工具才能獲得有效的冷卻速率的工具。到目前為止,只有很少數(shù)的人進(jìn)行了有關(guān)冷卻系統(tǒng)在熱沖壓工具的應(yīng)用。因此,先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法配以適當(dāng)?shù)姆抡婺Ｐ屯瓿梢蟮膬?yōu)化調(diào)查，達(dá)到工具和產(chǎn)品的快速完成和盡可能的精確。2.2熱沖壓和模具冷卻的工藝特點(diǎn)在直接熱成形工藝中,quenchable boronmanganese合金鋼熱沖壓和模具冷卻是常用。同時(shí),熱沖壓和模具冷卻是其中的一個(gè)具有代表意義的材料超高強(qiáng)度鋼。因此,在此研究中,熱沖壓和模具冷卻的鋁預(yù)表(阿塞洛USIBOR)被認(rèn)為是空白的材料。材料熱沖壓和模具冷卻的拉伸強(qiáng)度600MPa在臨界狀態(tài),材料的拉伸強(qiáng)度通過熱沖壓工藝顯著增加。更高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了熱沖壓工藝是通過快速冷卻至少27的速度C / s2。作為在奧氏體冷卻淬火過程非常快馬氏體相變將發(fā)生。該微結(jié)構(gòu)提供與馬氏體與硬化的最終產(chǎn)品較高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500兆帕。2.3工具組件和檢驗(yàn)原型的組成及其熱沖壓工具運(yùn)動(dòng)學(xué)是如圖1所示,最初的空白，該試驗(yàn)的一部分,在圖2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽簽儀式提出了一種深度的檢驗(yàn)的一部分是30毫米。2.4沖壓模具冷卻系統(tǒng)該工具設(shè)計(jì)必須考慮能夠達(dá)到的最大的降溫速率和熱沖壓零件的溫度分布均勻性。因此,冷卻系統(tǒng)需要被整合到工具。這冷卻系統(tǒng)冷卻管靠近工具輪廓目前認(rèn)為是一種有效的解決方案。然而,冷卻管的幾何形狀限制因在鉆井和約束也應(yīng)放置導(dǎo)管盡可能在盡可能的靠近但足以有效的冷卻遠(yuǎn)離工具輪廓,以避免任何塑性變形在熱成形工藝的工具。保證滿意繪制部分的特點(diǎn),整個(gè)活躍部位，該工具(沖壓、模具、壓邊及解決沖床)需要設(shè)計(jì)冷卻充分。3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1優(yōu)化的進(jìn)化算法圖3為每個(gè)工具的優(yōu)化程序。為優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)呈現(xiàn)在圖3。在這個(gè)過程中,冷卻在每個(gè)通道可優(yōu)化工具通過具體的進(jìn)化算法(EA),這是在發(fā)達(dá)的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大學(xué)德國(guó)),為優(yōu)化注塑工具適用于設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)在熱沖壓件工具3、4。作為約束條件進(jìn)行優(yōu)化,可得到的大小的連接器和插座,最低的墻以及nonintersection厚度的鉆孔因素也被考慮在內(nèi)。反推最小距離冷卻風(fēng)管和卸之間/裝載工具輪廓(a / x)和最小距離冷卻管(s)通過有限元分析確定。參數(shù)的冷卻系統(tǒng)如通道的數(shù)量(一根鏈條上的序貫孔),鉆孔每通道和直徑的孔洞每個(gè)工具組件也提供作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)的優(yōu)化。這些輸入?yún)?shù)可從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)通過有限元模擬指南或?；谳斎氤跏冀馍呻S機(jī)參數(shù)通過EA或手動(dòng),由用戶。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經(jīng)過重組的電流修改他們的解決方案和隨機(jī)的。定義了隨后被用于約束的校正生成的解決方案和消除作廢的解決方案。所有的生成方案最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行有效的冷卻率和均勻冷卻。最后,最好的解決辦法為優(yōu)化冷卻通道選擇對(duì)選定的工具組件3.2冷卻通道的優(yōu)化在我們的研究,選定的管的直徑對(duì)8毫米和12mm 8毫米,12mm沖床、毫米到16毫米之間死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米為空白持有人。EA是用于儲(chǔ)放冷卻通道根據(jù)給定的輸入翻案和約束條件每個(gè)工具組件。優(yōu)化后的型材的8毫米直徑的渠道,為管道在圖4。4最佳冷卻系統(tǒng)的評(píng)價(jià)冷卻通道的渠道設(shè)計(jì)產(chǎn)生EA每個(gè)工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進(jìn)行了評(píng)估,采用鐵模擬。4.1熱學(xué)分析在設(shè)計(jì)和開發(fā)階段的熱沖壓件工具,這是很重要的,估計(jì)熱沖壓工藝定性和定量地在很短的時(shí)間經(jīng)濟(jì)制造的工具。為了這個(gè)目的,兩個(gè)瞬態(tài)熱模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行利用ABAQUS /標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)隱式方法。在這個(gè)分析1.2379曾被選為鋼的刀具材料。這仿真模型包含4工具組件:沖床,死亡,壓邊和反拳。如表1所,選擇與優(yōu)化組合的零件冷卻通道的方法。V1是這種變體組合優(yōu)化工具和小冷卻風(fēng)管直徑大,而變種冷卻風(fēng)管。V2直徑。表1:設(shè)計(jì)工具的組合進(jìn)行有限元分析。摘要為了代表一系列生產(chǎn)流程,一個(gè)循環(huán)數(shù)的熱沖壓的過程模擬為一個(gè)周期傳熱分析。圖5的表明有限元模型包括邊界conditionsFigure 5:有限元模型和邊界條件。這種熱成形工藝的部分的樣機(jī)這樣的設(shè)計(jì)周期時(shí)間是30秒。在一個(gè)周期內(nèi),沖壓運(yùn)動(dòng)的形成需要3秒,這種工具關(guān)閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個(gè)10秒開發(fā)工具和定位的下一步空白的工具。然而,在這種熱分析運(yùn)動(dòng)和變形工具坯料的卻沒有考慮到減少了計(jì)算量。因此,只有進(jìn)行了傳熱分析是在一個(gè)封閉的工具。在熱分析、淬火過程耗時(shí)的地方2017秒秒來代替,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)沖壓不考慮。假定空白有一個(gè)最初的穩(wěn)態(tài)溫度(Tb,0C)由于850從950C冷卻免費(fèi)在轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)境。最初的工具的溫度(Tt,0)假設(shè)為20C在第一個(gè)周期和變化周期周期。冷卻介質(zhì)的溫度(Tc)假設(shè)為室溫。邊界的旁邊條件、材料性能的熱沖壓和模具冷卻的工藝要求從熱拉伸試驗(yàn),獲得了LFT舉辦(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大學(xué)Erlangen-Nurnberg、德國(guó)),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領(lǐng)2。在分析中,對(duì)流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個(gè)工具,對(duì)流從工具融入到冷卻通道(hc)和傳熱熱空白是considered. c)工具(Here,c,是the(CHTC接觸傳熱系數(shù)),描述了熱通量的數(shù)量從毛坯到工具。這通常取決于系數(shù)之間的差距的工具和d空白和接觸壓力p .它增加通常是作為接觸壓力的增加而增加。然而,在熱分析了CHTC壓力是無效的,依賴但是差距是使用相關(guān)系數(shù)。CHTC是假設(shè)為5000WC / m2在零距離之間的空白和工具(缺口)和保持常數(shù),直到差距的增加而增加超越批判價(jià)值。4.2 機(jī)械分析仿真與傳統(tǒng)熱成形是不同的板料成形過程模擬,其中的分布規(guī)律在溫度或壓力的工具被忽視。為快速又簡(jiǎn)單的方法去分析熱成形工藝的工具與空白被建成有殼單元在其他的研究5,6。在這些研究中,研究溫度可能是分布式沿厚度的殼元素和用戶自定義函數(shù)的溫度,但這件工具是內(nèi)溫度不考慮。同時(shí),在仿真模型的加熱,在一系列的工具熱沖壓過程不被考慮。此外,殼模型,對(duì)接觸熱的問題只是足夠于相對(duì)較短的接觸時(shí)間6。因此,我們?cè)谘芯抗ぞ吆涂瞻着c體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過程。熱力的進(jìn)行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個(gè)形成和淬火工藝是仿制,而動(dòng)態(tài)溫度和應(yīng)力響應(yīng)的工具進(jìn)行了模擬接觸熱利用空白time-temperature依賴流動(dòng)應(yīng)力曲線。熱更準(zhǔn)確地表達(dá)了轉(zhuǎn)會(huì)應(yīng)該使用在接觸壓力CHTC場(chǎng)所依賴改變?cè)谛纬蛇^程。此外,氣溫依賴的熱導(dǎo)率和比熱也會(huì)考慮。然而,在通過熱分析,為號(hào)元素的增加,鐵的復(fù)雜性問題顯著的增加。在傳統(tǒng)的成形有限元模擬提出了一種自適應(yīng)網(wǎng)格可以通常用來閑了仿真時(shí)間,來獲得更多的精確解接觸面積。然而,自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化在計(jì)算在熱力不穩(wěn)定的原因分析。因此,一個(gè)雅致的網(wǎng)格更高的沖壓速度被認(rèn)為是減少模擬時(shí)間。傳熱系數(shù)的結(jié)垢因此,獲得相同的熱通量7。 畢 業(yè) 論 文 題 目 電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯沖壓 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 部 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 II 摘 要 電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯屬于典型的沖裁件，本文在分析其工藝性的基礎(chǔ)上，根據(jù) 生產(chǎn)要求，確定采用級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹 模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸、凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需 要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì) 繪出模具的總裝圖。 關(guān)鍵詞：電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯 級(jí)進(jìn)模 沖孔落料 Abstract Motor rotor core which belongs to the typical punching parts, based on the analysis of the process, according to the production requirements, determine the structure of progressive die. This design is mainly the design of the blanking punch and die and punch and die, need to calculate the punch and die clearance, part dimensions and tolerances. In addition, also need to determine the overall size of mold parts and structural parts and mould, and then according to the design drawing mold assembly diagram above. Keywords: motor rotor core Ji Jinmo punching blanking 目 錄 摘 要 .II ABSTRACT .II 第一章 緒論 .1 1.1 課題背景 .1 1.2 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景 .1 1.2.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義 .2 1.4 發(fā)展方向 .3 第二章 沖裁模具畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 .3 2.1 任務(wù)書設(shè)計(jì)內(nèi)容 .3 2.2 任務(wù)書的要求 .4 2.2.1 技術(shù)要求： .4 2.2.2 設(shè)計(jì)要求： .4 第三章 零件的工藝性分析和方案確定 .5 3.1 零件的工藝分析 .5 3.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸的分析 .5 3.1.2 精度與斷面粗糙度分析 .5 3.2 沖裁工藝方案的確定 .5 3.3 模具總體方案的確定 .7 第四章 零件工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 .8 4.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 .8 4.1.1 材料利用率 .8 4.1.2 排樣設(shè)計(jì) .9 4.2 沖裁力 .10 4.3 計(jì)算凸凹模刃口尺寸 .11 4.4 壓力機(jī)的確定 .12 4.4.1 壓力機(jī)的選擇 .12 4.4.2 開式壓力機(jī)機(jī)床有關(guān)參數(shù) .12 4.5 壓力中心的計(jì)算 .13 第五章 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 .15 5.1 凸、凹模間隙值 .15 5.1.1 間隙對(duì)沖壓力和模具壽命的影響 .15 5.1.2 沖裁間隙的確定 .16 5.2 凸、凹模刃口分別加工的計(jì)算法 .16 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的原則 .16 第六章 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與總裝圖設(shè)計(jì) .17 6.1 凹模外形設(shè)計(jì) .17 2 6.2 凸模的設(shè)計(jì) .17 6.2.1 落料凸模的設(shè)計(jì) .17 6.2.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì) .18 6.3 其他主要零件的設(shè)計(jì) .19 6.4 標(biāo)準(zhǔn)件尺寸的確定 .21 6.5 模具的總體設(shè)計(jì) .21 6.6 模具裝配和裝配圖 .22 6.6.1 級(jí)進(jìn)沖裁模的裝配 .22 6.6.2 凸、凹模間隙的調(diào)整方法 .22 6.6.3 繪制模具的總裝圖 .23 第七章 總結(jié)與展望 .23 致 謝 .24 參考文獻(xiàn) .26 第一章 緒論 1.1 課題背景 我國(guó)把模具行業(yè)納入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域，另一方面，沖壓工藝廣泛應(yīng) 用于民用、航空航天、汽車和工藝品等領(lǐng)域，在產(chǎn)品組件中所占的比例也越來 越大。但由于我國(guó)模具工業(yè)起步較晚，起點(diǎn)較低，加工制造手段落后，尤其是 技術(shù)應(yīng)用人才缺乏，技術(shù)水平落后，制約了該產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,已使之成為制約 其他相關(guān)行業(yè)發(fā)展的“瓶頸 ”。 模具技術(shù)是上世紀(jì)下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的 技術(shù)之一，由于模具的設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，并且是一個(gè)不斷反 復(fù)的過程，目前，采用具有三維參數(shù)化特征造型功能的 CAD 支撐軟件，在模具 設(shè)計(jì)中應(yīng)用并行工程原理，實(shí)現(xiàn)模具管理、工藝分析與設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 一體化是一種較有代表性也很有應(yīng)用前景的模具 CAD 系統(tǒng)開發(fā)方法。 1.2 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景 1.2.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。 近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有 制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng) 也得到了快速發(fā)展。 浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng) 鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資 和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成 為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存 空間。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企 業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG，Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了 Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成 功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 雖然中國(guó)模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的 比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不 夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。 2 1.2.2 沖壓模具的前景 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高”、 “質(zhì)量好”、 “價(jià)格 低”的要求服務(wù)。 下列幾方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣： 1. 超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具將得到發(fā)展。 2. 多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 3. 為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的 RP/RT 技術(shù)將得 到快速發(fā)展。 4. 模具設(shè)計(jì)、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展 CAD/CAE/CAM/CAPP 及 PDM/PLM/ERP 等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣 應(yīng)用。 5. 更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些 特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。 6. 各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì) 不斷得到發(fā)展。 7. 逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展。 8. 熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會(huì)有所 發(fā)展。 9. 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。 10. 在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具” 的概念已逐漸 被提到議事日程上來。 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義 本課題研究的內(nèi)容如下： 第 1 章為緒論，論述了本課題的研究背景和意義，總結(jié)了沖壓模具技術(shù)的 發(fā)展歷史和在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。 第 2 章為本次設(shè)計(jì)的任務(wù)書，介紹了設(shè)計(jì)的零件圖和設(shè)計(jì)的具體得要求， 包括零件的名稱、材料和生產(chǎn)批量等等，有技術(shù)要求和設(shè)計(jì)要求。 第 3 章為設(shè)計(jì)的第一步，首先分析零件的工藝性，包括尺寸和精度的分析， 還有材料性質(zhì)的重點(diǎn)分析，然后按照以上的分析初步確定設(shè)計(jì)的大體方案，從 簡(jiǎn)單模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模中選擇，最終選用級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)。最后查閱相關(guān)資料， 確定模具的一些工作零件和輔助零件的設(shè)計(jì)，以至于確定模具的總體方案。 第 4 章為設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)部分，是承接上一章工藝分析的，所以我們將進(jìn)行 工藝計(jì)算，有排樣的設(shè)計(jì)和計(jì)算、材料利用率的計(jì)算，沖裁力圖形設(shè)計(jì)和具體 的計(jì)算，還有最重要的就是壓力機(jī)的確定和數(shù)據(jù)的校核。 第 5 章為設(shè)計(jì)的中心部分，有凸、凹模的間隙和凸、凹模設(shè)計(jì)的原則，還 有凸、凹模的人口尺寸計(jì)算，包括基本尺寸的計(jì)算和公差的確定。 第 6 章為模具工作零件的具體設(shè)計(jì)，包括凹模的設(shè)計(jì)和尺寸的計(jì)算，還有 凸模的長(zhǎng)度和硬度校核，還有卸料板、電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯、導(dǎo)料板及標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)、 選用和計(jì)算，并有非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖形和最終的裝配草圖和裝配圖。 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。 模具質(zhì)量及附加值的高低，取決于模具專業(yè)人才的技術(shù)水平。隨著產(chǎn)品市場(chǎng)的 國(guó)際化，如何降低生產(chǎn)成本以適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈和殘酷越來受關(guān)注，產(chǎn)品制造的 批量化、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化，就越來越顯得十分重要了。 目前，在全世界，模具快速發(fā)展，已成為大國(guó)的重要工業(yè)發(fā)展對(duì)象，各個(gè) 行業(yè)都需要模具的輔助制造，所以模具對(duì)工業(yè)的發(fā)展有個(gè)不可替代的重要性。 未來，模具的發(fā)展也許有將成為國(guó)家第一產(chǎn)業(yè)的可能。 1.4 發(fā)展方向 本章首先介紹了研究該課題的背景和優(yōu)勢(shì)，就模具的發(fā)展已經(jīng)納入高技術(shù) 的行業(yè)，成為我國(guó)工業(yè)中重要的一部分，最具有潛力的工業(yè)之一。并促進(jìn)我國(guó) 的軟件（如 CAD、ProE 和 UG）的快速研發(fā)。隨后介紹了沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 和前景，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，模具的需求量也隨著增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)沿海地區(qū) 已經(jīng)把模具行業(yè)列為重要產(chǎn)業(yè)，建立了大型的模具城。在過去十年中，模具發(fā) 展有著矚目的發(fā)展，但是距離國(guó)外，仍有不小的差距，所以未來的模具發(fā)展就 向模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、 “價(jià)格低”的要求服務(wù)，以求 早日跟上國(guó)際的腳步。 第二章 沖裁模具畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 2.1 任務(wù)書設(shè)計(jì)內(nèi)容 課題名稱：電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 零件名稱：電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯 材 料：0.5 硅鋼片 厚 度： t=0.5mm 生產(chǎn)批量：大批量 工件圖：如圖所示 4 圖 2-1 零件圖 2.2 任務(wù)書的要求 2.2.1 技術(shù)要求： 1、沖裁件內(nèi)外精度均為 IT14 2、毛刺小于 0.1mm 3、要求設(shè)計(jì)制造此工件的沖裁模 2.2.2 設(shè)計(jì)要求： 1、 繪制制作該工件所需的沖裁模具總裝圖 2、 繪制構(gòu)成該模具的所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 3、 編制設(shè)計(jì)說明書 4、 將設(shè)計(jì)說明書裝訂成冊(cè)、圖紙折疊成 A4 尺寸并裝訂成冊(cè) 5、 把審題表、任務(wù)書全部裝入檔案袋 第三章 零件的工藝性分析和方案確定 3.1 零件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適用性，即沖裁加工的難以程度。 沖裁件的工藝性主要包括沖裁件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度與斷面粗糙度和材料 3 個(gè) 方面。 3.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸的分析 沖裁件的結(jié)構(gòu)分析需要對(duì)零件的形狀、外形、沖裁件的懸臂件和窄槽、沖 孔的最小尺寸、孔間距的要求和孔壁、沖裁寬度的要求。 零件材料為 10，適合一般的沖壓加工。該零件形狀對(duì)稱、簡(jiǎn)單，為長(zhǎng)方形 結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只有 2 個(gè) 6 的孔。此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工 序，圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按 IT14 級(jí)取，尺寸精度 較低，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、 生產(chǎn)批量等情況，也符合沖裁的工藝要求，普通沖裁完全可以滿足要求 該零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，形狀對(duì)稱，尺寸較小。因此，均適宜沖裁加工。 3.1.2 精度與斷面粗糙度分析 沖裁件的精度一般可分為精密級(jí)和經(jīng)濟(jì)級(jí)兩大類。精密級(jí)是沖壓工藝技術(shù) 所允許的精度，而經(jīng)濟(jì)級(jí)是可以用經(jīng)濟(jì)手段達(dá)到的精度。沖裁件的尺寸精度是 在合理間隙的情況下，對(duì)鋁、銅、軟鋼等常用材料沖裁加工數(shù)據(jù)。精度要求特 別高的工件，需要增加整修等精密沖裁工件。在沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精 度，見表所示。 表 3-1 沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度 基本尺寸材料厚度 (mm) 3 36 610 1018 18500 1 IT12IT13 IT11 12 IT14 IT12IT13 IT11 23 IT14 IT12IT13 35 IT14 IT12IT13 零件的尺寸公差精度均為 IT14 級(jí)，未注公差精度也為 IT14 級(jí)，并無其他特 殊要求，因此，利用普通沖裁的方式就可以滿足零件的圖樣要求。 由以上可以看出，該零件工藝性較好，可以沖裁加工。 3.2 沖裁工藝方案的確定 沖裁方案的選擇： 在沖裁工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。確定工 藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序 6 順序的安排。沖裁工序數(shù)一般容易確定，關(guān)鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工 序的順序。沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工 序模、級(jí)進(jìn)模（連續(xù)?；蛱侥＃?、復(fù)合模等各種沖裁摸的構(gòu)成大體相同，主要 由于工作零件、定位零件、卸料與推料零件 、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件組成。 該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有一下三種方案： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn) 方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模比較如表所示 表 3-2 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較 模具種類 比較項(xiàng)目 單工序模 （無導(dǎo)向） （有導(dǎo) 向） 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模 零件公差等級(jí) 低 一般 可達(dá) IT13IT10 級(jí) 可達(dá) IT10IT8 級(jí) 零件特點(diǎn) 尺寸不 受限制 厚度不 受限制 中小型 尺寸厚 度較厚 小零件厚度 0.26mm 可加工復(fù)雜零件，如 寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu) 與強(qiáng)度限制，尺寸可以 較大，厚度可達(dá) 3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平 由于壓料沖件的同時(shí)得 到了較平，制件平直度 好且具有良好的剪切斷 面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動(dòng)送料，可 以自動(dòng)排除制件，生 產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅?面上，必須手動(dòng)或機(jī)械 排除，生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量 和成本 低 比無導(dǎo)向 的稍高 沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)， 比復(fù)合模低 沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比 級(jí)進(jìn)模低 適用場(chǎng)合 料厚精度要求低 的小批量沖件的 生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的 生產(chǎn) 形狀復(fù)雜，精度要求較 高，平直度要求高的中 小型制件的大批量生產(chǎn) 根據(jù)分析結(jié)合表分析： 方案一的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且生產(chǎn)效率 低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求 方案二只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，由于查表 2.9.6 可 知材料厚度為 1mm 時(shí)凸、凹模的許用的最小壁厚為 2.7mm,由圖形可知孔邊距小 于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后 成品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓的速度，操作不方便 方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要 求，且安全性高。通過對(duì)比以上方案可知，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三較好 通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三級(jí)進(jìn)模最 佳 3.3 模具總體方案的確定 （1）模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級(jí)進(jìn)沖裁模。 （2）操作與定位方式 為了提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，可以采用配合自動(dòng)裝置送料方式。由于零件尺 寸小且厚度適中，可以采用導(dǎo)正銷與自動(dòng)送料裝置聯(lián)合定距的方式。 （3）卸料與出件方式 考慮到零件厚度薄，可以采用彈性卸料方式，并采用由凸模直接從凹模洞 口直接推下的下出件方式以提高生產(chǎn)率。 （4）模架類型及精度 考慮到零件的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，可以采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架， 。由于零 件的精度要求不是很高，可以采用 I 級(jí)模架精度。 以上的各項(xiàng)將在第五章詳細(xì)說明解釋。 8 第四章 零件工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料 利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命有效措施。 4.1.1 材料利用率 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理 利用材料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。 材料利用率通用計(jì)算公式 = /A100%OA 式中 沖裁件的總面積OA A 個(gè)步距的條料面積（LB） 根據(jù)材料性能、厚度和形狀可確定搭邊值，有課本表 3-10 查得 a=1mm,a1=1.2mm.步距 A=D+a=60mm+1mm=61mm,條料寬度 B=(D+2a1+)0 - 由課本表 3-11 得 =0.5mm,得 B=62.90 -0.5 mm 由 CAD 得 S=462.5mm, L=96.2mm. 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率： =(S1- S)/AB=( 30-462.5)/(6162.9)=61.6% 該零件尺寸較小，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，采用直排的排樣方案，如圖: 廢料可分為工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種。結(jié)構(gòu)廢料由工件的形狀特點(diǎn)決定， 一般不能改變；搭邊和余料屬于工藝廢料，是與排樣形式及沖壓方式有關(guān)的廢 料，設(shè)計(jì)合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。 4.1.2 排樣設(shè)計(jì) 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：有廢料排樣、少?gòu)U 料排樣和無廢料排樣。采用少、無廢料的排樣可以簡(jiǎn)化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁 力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的 誤差影響，沖裁件公差等級(jí)低。同時(shí)，由于模具單邊受力（單邊切斷時(shí)） ，不但 會(huì)加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。為此， 排樣時(shí)必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。 對(duì)有廢料排樣，少、無廢料排樣還可以進(jìn)一步按沖裁件在條料上的布置方 法加以分類，其主要形式可分為：直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、多 排和沖裁搭邊。該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量大，精度要求一般，綜合上述可以 使用直排少?gòu)U料的排樣的設(shè)計(jì)。電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯零件外形是矩形只有沖孔，所以 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需要直排就可以。 因此，如圖所示。查表可得，兩工件間的搭邊 a1=1.5mm，工件邊緣搭邊 a=1.2mm。 具體排樣設(shè)計(jì)如圖所示： 10 圖 4-1 零件排樣圖 4.2 沖裁力 兩個(gè)工序，沖孔壓力等于沖孔時(shí)的沖壓力和落料時(shí)的沖壓力之和，查課本表 2-3，得 0.5 硅鋼片鋼的抗剪能力 =255353MPa,取平均值 =304MPa. K 的取值依據(jù)沖裁刃 口而定，平刃口 K=11.3，斜刃口 K=0.20.6，考慮刃口的磨損，生產(chǎn)批量和材料 厚度等因素，取 K=1.3 4.2.1 落料力 F 落 =KL1 t =1.32R0.8mm304Mpa=59.56KN 4.2.2 沖孔力 F 沖 =KL2t=1.396.2mm0.8mm304Mpa=30.41KN 4.2.3 落料時(shí)的卸料力 由課本表 3-8 得 K 卸 =0.03 F 卸 =K 卸 F 落 =0.0359.56KN=1.79KN 4.2.4 沖孔時(shí)的推件力 由課本表 3-8 得 K 推=0.05 ， 取同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)為 3 F 推 =nK 推 F 沖 =30.0530.41KN=4.56KN 4.2.5、沖床的總壓力 F 總 =F 落 +F 沖 +F 卸 +F 推 =(59.56+30.41+1.79+4.56)KN=96.32KN 4.2.6、初選壓力機(jī) 據(jù)總沖壓力為 96.32KN，考慮壓力機(jī)的使用安全，總沖壓力一般不應(yīng)超過壓力機(jī) 額定噸位的 80%. 由指導(dǎo)書表 5-10，初選 J23-16 開式雙柱可傾壓力機(jī). 公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm 工作臺(tái)尺寸：300mm450mm 模柄孔尺寸：40mm60mm 4.3 計(jì)算凸凹模刃口尺寸 根據(jù) t=0.8mm, 由課本表 3-3 得: Zmin=0.072mm Zmax=0.104mm 4.4.1、沖孔：20+0.045 0 mm 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=1 由課本表 3-6 得 凸 =-0.02 凹 =+0.025 d 凸 =（d min+x）0 凸 =（29+0.0451）0 -0.02=29.0450 -0.02 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin） 0=(29.045+0.072)+0.025 0=29.117+0.025 0 mm 4.4.2、沖孔:R5.53+0.3 0 mm 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=0.5 由課本表 3-6 得 凸 =-0.02 凹 =+0.02 d 凸 =（d min+x）0 凸 =（5.53+0.30.5）0 -0.02 =5.680 -0.02 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin） 0=(5.68+0.072)+0.02 0 =5.752+0.02 0 mm 4.4.3、沖孔：R2.2 0 -0.025 mm 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=0.75 由課本表 3-6 得 凸 =-0.02 凹 =+0.02 d 凸 =（d min+x）0 凸 =（2.2+0.0250.75）0 -0.02 =2.220 - 0.02 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin） 0=(2.22+0.072)+0.02 0 =2.292+0.02 0 mm 4.4.4、落料：60 0 -0.074 mm 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=0.75 由課本表 3-6 得 凸 =-0.02 凹 =+0.03 D 凹 =（D max-x） 0=(60-0.0740.75)+0.03 0 =59.945+0.03 0 mm D 凸 =（D 凹 -Zmin）0 凸 =(59.945-0.074) 0 -0.02 =59.8710 -0.02 mm 表 4-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.63 0.55 0.45 0.25 0.14 0.0.5 硅鋼片 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅、黃銅 0.0250.0.5 硅 鋼片 0.020.06 0.030.07 0.030.09 注：卸料力系數(shù) KX，在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜制件時(shí)取上限值。 然而壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝的總和，則計(jì)算如下 所示： 12 = F +F0+F X+F T =110.316KN 總P 4.4 壓力機(jī)的確定 4.4.1 壓力機(jī)的選擇 對(duì)于中小型沖裁件常采用開式曲柄壓力機(jī)。 根據(jù)總沖壓力 =110.316KN，模具閉合高度，沖床工作臺(tái)面尺寸等，并結(jié)總PF 合現(xiàn)有設(shè)備，選用 J23-250 開式雙柱可傾沖床，并在工作臺(tái)面上備制電機(jī)轉(zhuǎn)子 鐵芯。其主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力：250KN 滑塊行程 ：80mm 行程次數(shù)：100 次/分 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：70mm 工作臺(tái)尺寸（左右*前后）：560mm360mm 工作臺(tái)板厚度：70mm 模柄尺寸：5070 傾斜角：30 4.4.2 開式壓力機(jī)機(jī)床有關(guān)參數(shù) 1、機(jī)床控制系統(tǒng)： (1)開門斷電，漏電保護(hù)。電控系統(tǒng)符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。 (2)電動(dòng)式油缸行程調(diào)節(jié)，顯數(shù)器顯示。 (3)電動(dòng)式擋料尺寸調(diào)節(jié)，顯數(shù)器顯示。 2、機(jī)床后擋料的基本配置： (1)普通電機(jī) (2)普通絲桿和光桿 (3)后擋料鏈輪傳動(dòng) 注：機(jī)床參數(shù)及配置如需變動(dòng)敬請(qǐng)另外說明，作為合同附件 3、機(jī)床結(jié)構(gòu)： (1) 采用全鋼焊接機(jī)架， （、拼裝工作臺(tái)組成）振動(dòng)時(shí)效處理，具有足夠的 強(qiáng)度和剛性。 (2) 雙油缸控制，機(jī)械擋塊機(jī)構(gòu)保護(hù)，液壓上傳動(dòng)，扭軸強(qiáng)迫同步機(jī)構(gòu)。 (3) 滑塊行程電動(dòng)快速調(diào)節(jié)，并有手動(dòng)微調(diào)，顯數(shù)器顯示 (4) 上模具配有斜楔式撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，以補(bǔ)充折彎精度。 (5) 單邊/雙邊 T 型槽口工作臺(tái)，調(diào)整分段下?？焖俜奖恪?(6) 可進(jìn)行多機(jī)聯(lián)動(dòng)（需同時(shí)購(gòu)買一臺(tái)該型號(hào)的機(jī)床并加裝聯(lián)動(dòng)同步裝置） ， 也可單機(jī)單動(dòng)。 (7) 該設(shè)備可折板厚是根據(jù) 10 鋼板/A3 板的抗拉強(qiáng)度（450N/mm2）和折彎 槽口比例 1 比 8 來計(jì)算的，敬請(qǐng)核實(shí)好各種錳板的抗拉強(qiáng)度后與 Q235 板比較進(jìn) 行折算，另外可以通過擴(kuò)大折彎下模的槽口尺寸來取得更厚的折板尺寸。 (8) 工作臺(tái)主立板和臺(tái)面均可調(diào)節(jié)?？筛鶕?jù)折彎力的需要，適當(dāng)調(diào)整工作臺(tái) 的加凸量來彌補(bǔ)由于工作臺(tái)的變形而出現(xiàn)的撓度進(jìn)行補(bǔ)償。 4.5 壓力中心的計(jì)算 模具的壓力中心就是沖壓合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)的模具的正常工 作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就 會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常在磨損，還會(huì)使合理間 隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn) 中，可能會(huì)出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造考慮 不宜使壓力中心與模柄中心線重合，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所 選用壓力機(jī)允許的范圍。 確定該零件的壓力中心計(jì)算步驟如下： （1）選定坐標(biāo)軸 X 和 Y （2）計(jì)算出各單一圖形的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離 x1、x 2、x 3、x n和 y1、 y 2、 y 3、y n （3）將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡(jiǎn)單的線段，求出各線段長(zhǎng)度 L1、L 2、L 3、Ln. （4）按如下公式算出壓力中心的坐標(biāo)（X 0、Y 0） 根據(jù)力學(xué)定理，合力對(duì)某軸的力矩等于各分力對(duì)同軸力矩的代數(shù)和，則可 得壓力中心坐標(biāo)（x 0 、y 0）計(jì)算公式： 因?yàn)闆_裁力與周邊長(zhǎng)度成正比，所以式中各沖裁力 F1、F 2、F 3、F n 可 分別用沖裁周邊長(zhǎng)度 L1、L 2、L 3、L n 代替，即 14 12 10 1nininiiLxLxLx12 10 1nininiiLyLyLy 其中：L為每段線段的長(zhǎng)度或圓弧的周長(zhǎng) X為每段線段的中點(diǎn)或圓弧的中心到 X 軸的距離； Y為每段線段的中點(diǎn)或圓弧的中心到 Y 軸的距離； 由以上計(jì)算可以得出模具的壓力中心以便裝模時(shí)與壓力機(jī)滑塊的中心線相 重合 第五章 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 5.1 凸、凹模間隙值 沖裁間隙是指沖裁模凸、凹模刃口之間的空隙。凸模與凹模間每側(cè)的間隙 稱為單面間隙，用 Z/2 表示；兩側(cè)間隙之和稱為雙面間隙，用 Z 表示。如無特 殊說明，沖裁間隙都是指雙面間隙。沖裁間隙的數(shù)值等于凸、凹模刃口尺寸的 差值，如圖所示，即 dpZD 式中 凹模刃口尺寸；dD 凸模刃口尺寸。p 沖裁間隙對(duì)沖裁過程有著很大的影響。此外，間隙對(duì)沖壓力和模具壽命也 有著較大的影響。 圖 5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值 5.1.1 間隙對(duì)沖壓力和模具壽命的影響 間隙很小時(shí)，因材料的擠壓和摩擦作用增強(qiáng)，沖裁力必然較大。隨著間隙 的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，容易發(fā)生斷裂分離，因此沖裁力減小。但試 驗(yàn)表明，當(dāng)單面間隙在材料厚度的 520范圍內(nèi)時(shí)，沖裁力降低不多，不超 過 510。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不是很大。 模具壽命通常是用模具失效前所沖的合格沖裁件數(shù)量來表示。沖裁模的失 效形式一般有磨損、變形、崩刃和凹模脹裂。間隙大小主要對(duì)模具的磨損及凹 模脹裂產(chǎn)生較大影響。模具刃口磨損看，使刃口鈍化、間隙增加，從而導(dǎo)致制 16 件的尺寸精度降低沖裁能量增大，斷面粗糙。所以必須注意盡量減少模具的磨 損。為提高模具壽命，一般需要采用較大間隙。 5.1.2 沖裁間隙的確定 凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力等有較 大影響，所以必須選擇合理的間隙。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)中，為了獲得合格的沖 裁件、較小的沖壓力，并保證模具有一定壽命，我們規(guī)定一個(gè)間隙值范圍，稱 為合理間隙。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙（Z min） ，最大值稱為最大合 理間隙（Z max） 。因沖模在使用過程中會(huì)逐漸磨損，間隙增大，再設(shè)計(jì)和制造新 模具時(shí)，一般采用最小合理間隙。 沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值來選用。然而對(duì)于電子、 電器、儀器等行業(yè)對(duì)制件斷面質(zhì)量和尺寸精度要求較高，可選用較小的間隙值。 如下圖要求零件內(nèi)外尺寸精度為 14 級(jí)，且該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、 落料。 5.2 凸、凹模刃口分別加工的計(jì)算法 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必 須靠模具刃口的尺寸及公差來保證。正確確定模具刃口尺寸及其公差，將會(huì)直 接影響到?jīng)_裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，因此它是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。由 于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹 模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標(biāo)注公差 在此均按 IT13 級(jí)算。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸采用配作法加工。 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的原則 在計(jì)算刃口尺寸時(shí)，應(yīng)該落料和沖孔兩種情況分別考慮其原則如下。 a. 落料時(shí)，應(yīng)以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。凹?；境叽缛?落料件尺寸公差范圍內(nèi)較小尺寸。凸模的基本尺寸則用凹模基本尺寸減去最小 合理間隙。由表 2-3 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm b. 沖孔時(shí)，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。凸?；境叽缛_件 公差范圍內(nèi)的較大尺寸。凹模的基本尺寸則是用凸?；境叽缂由献钚『祥g隙。 由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 2.4 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm c. 凸、凹模刃口的制造公差應(yīng)根據(jù)沖裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方 法來確定，既要保證沖裁間隙要求并沖出合格的零件，又要便于模具加工。 d. 根據(jù)工件尺寸公差要求，確定模具刃口尺寸的公差等級(jí)，見表所示。 表 5-1 模具刃口尺寸的公差等級(jí) 模具 刃口 料厚 t（mm） 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12尺寸 公差 沖裁件尺寸公差 IT6 IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT7 IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 第六章 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與總裝圖設(shè)計(jì) 6.1 凹模外形設(shè)計(jì) 凹模采用整體式凹模結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘、銷釘于下模座固定的固定方式。 凹模刃口采用直接刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度 5mm，漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大。 凹模輪廓尺寸計(jì)算如下 凹模高度 H=Kb=0.4034=13.6mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值 15mm 凹模壁厚 c=（1.52）H = 22.530mm 取凹模厚度為 30mm, 凹模寬度 B=b+2c=(34+230)=94mm, 凹模長(zhǎng)度 L 取 45mm， 式中 b-凹模刃口的最大尺寸(mm) c-凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形邊緣的距離； K=系數(shù)，取 0.40 故凹模輪廓尺寸為：459430 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.72.0）d 為了更好的選取標(biāo)準(zhǔn)模架，則凹模板輪廓尺寸全取整數(shù)： 確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 10010015（GB/T70.1-2000） 凹模的材料選用 Cr12,工作部分熱處理淬硬為 6064HRC。 6.2 凸模的設(shè)計(jì) 6.2.1 落料凸模的設(shè)計(jì) 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)為直通式，采用線切割機(jī)床加 工，2 個(gè) M6 的螺釘固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上，與凸模固定板的配合按 H7/m6。再通 過鉚接方式與固定板固定。確保因磨損而滑落，從而更為牢靠。凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸， 卸料裝置和安裝固定要求來確定。凸模材料選用 CrWMn，工作部分熱處理淬硬為 5862HRC。其總長(zhǎng) L 可按下列公式計(jì)算：L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm 18 式中：h1凸模固定板厚度（mm） h2卸料板厚度（mm） t材料厚度（mm） h自由高度（mm） 6.2.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔 凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。沖 6mm 的 孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖所示： 1、凸模最小直徑的校核(強(qiáng)度校核) 凸模用 T10 鋼 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用 壓應(yīng)力，即 對(duì)于圓形凸模 dmin =41350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。4t 式中 沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，310380Mpa 凸模材料許用強(qiáng)度，取 440470Mpa 抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Lmax270d 2/ =2703.22/(4521.2)F 1/2=44.8mm 所以長(zhǎng)度適宜。 式中 Lmax 允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm F 沖模力,N 凸模最小截面的直徑，mm 凸模固定端面的壓力 q = =4521.2/(1.652)=528.2MPa 式中 A 式中 q凸模固定端面的壓力，MPa F落料或沖孔的沖裁力，N 模座材料許用壓應(yīng)力，MPa 凸模固定板端面壓力超過了 8090a，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加 一個(gè)淬硬的電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯。 6.3 其他主要零件的設(shè)計(jì) 6.1、凹模的設(shè)計(jì) b=60mm， t=0.5 硅鋼片 mm 由課本表 4-3 得系數(shù) K=0.21 凹模厚度：H=Kb=0.2160mm=12.6mm 取 H=20mm 凹模壁厚：C=（1.52）H =3040mm 取 C=35mm 凹模寬度：L=b+2C=(60+235)mm=130mm 凹模長(zhǎng)度：L=b+2C=（60+235）mm=130mm 按沖壓模標(biāo)準(zhǔn)模架，由指導(dǎo)書表 5-31 取凹模周界尺寸 LBH=160mm160mm40mm 凹模洞口形狀采用直壁式 材料：T10A 熱處理硬度：6064HRC 6.2、卸料和推件裝置的設(shè)計(jì) 根據(jù)要求采用彈性卸料版，取厚度為 14mm 卸料版尺寸為 160mm160mm14mm 材料：Q235 采用剛性推件裝置，直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件 材料：45 鋼 熱處理：淬火 硬度：4045HRC 6.3、凸模固定板的設(shè)計(jì) 采用階梯式 厚度 h=(0.60.8)H 凹 =(0.60.8) 40mm=2432 mm 取 h=25mm 外形尺寸與凹模外形尺寸一致. 外形尺寸：160mm160mm25mm 凸模與凸模固定板配合為 H7/n6 材料：Q235、 6.4、凸模的設(shè)計(jì) 采用階梯式凸模 凸模固定板厚度 h1=25mm 卸料版厚度 h2=14mm 條料厚度 t=0.8mm, 刃口修磨量取 6mm 凸模進(jìn)入凹模深度取 0.8mm 安全距離取 18mm 凸模長(zhǎng)度：L= h 1 +h2+t+h=(25+14+6+0.8+0.8+18)mm=64.6mm 凸模材料： T10A 熱處理硬度： 58 62HRC 6.5 墊板設(shè)計(jì) 厚度一般取 512mm, 取 12mm 外形尺寸為 160mm160mm12mm 20 材料：45 鋼 熱處理：淬火 硬度：4348HRC 6.6 彈性元件設(shè)計(jì) 彈性元件采用橡膠 橡膠工作行程=卸料版工作行程+模具修磨量 H 橡膠 =H 卸料版 +H 修磨 =t+1+6=（0.8+1+6）mm=7.8mm 橡膠的自由高度 H0=（3.54）H 橡膠 =（27.331.2）mm 取 H0=30mm 矩形橡膠在預(yù)壓量為 15%時(shí)單位壓力為 0.5Mpa 橡膠面積：A=F 卸 /P=1790N/0.5Mpa=3580mm 橡膠裝配高度：H 裝配 =85%H0=0.8530=25.5mm 橡膠采用矩形，中間開圓形孔以避讓凸凹模 取避讓孔為 60mm 橡膠一邊取 120mm 另一邊為（3580+R