Y2102型電動機定子鐵芯沖壓模具設計

1、y2102型電動機定子鐵芯沖壓模具設計一、 產品零件的工藝分析零件簡圖該電動機定子鐵芯的材料為電工硅鋼片d21，鋼板厚度0.50mm，具有良好的沖裁性能。零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成。對于沖小孔5，沖復雜圓孔80，按照沖壓手冊一般沖孔模對該材料（鋼400mpa）可以沖壓的最小的孔徑為dt=0.5mm，因而小孔符合工藝要求。最小孔邊距為b=3.5mmt，因而符合孔邊距工藝要求，以上分析均符合沖裁工藝要求。由表 1、2 查出沖裁件內外所能達到的經濟精度為it11，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.6，對于孔心距公差為0.1，將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較，可認為該零件的精度要求

2、能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標準、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復合沖裁模進行加工，且一次成形。表1 沖裁件內外形所能達到的經濟精度 基本尺寸/mm材料厚度t/mm3366101018185001it12it13it1112it14it12it13it11表2 孔中心與邊緣距離尺寸公差材料厚度t孔中心與邊緣距離尺寸505012012022022036020.50.60.70.8240.60.70.81.0二、模具類型的確定常見的模具形式可分為單工序模、復合模和級進模三種。確定模具形式，應以沖裁工件的要求、生產批量、模具加工條件為主要依據。沖壓生產批量與合理模具

3、形式見表3 ，單工序模、級進模和復合模的比較見表4 表3 沖壓生產批量與合理模具形式批量/（千件/每年）項目單件小批中批大批大量大件中件小件1130010005000模具形式簡易模單工序模單工序模簡易模級進模、復合模單工序模級進模、復合模級進模、復合模設備形式通用壓機通用壓機高速壓機自動和半自動通用壓機機械化高速壓機自動機專用壓機與自動機表 4 單工序模、級進模和復合模的比較比較項目單工序模級進模復合模工件尺寸精度較低一般,it11級以下較高,it9級以下工件形位公差工件不平整,同軸度、對稱度及位置度誤差大不太平整，有時要較平，同軸度、位置度誤差較大工件平整，同軸度、對稱度及位置誤差大沖壓生產

4、率低，沖床一次行程內只能完成一個工序高，沖床在一次行程內能完成多個工序較高，沖床在一次行程內可完成兩個以上工序實現操作機械化、自動化的可能性較易，尤其適合多工位沖床上實現自動化容易，尤其適應于單機上實現自動化難，工件與廢料排除較復雜，只能在單機上實現部分機械化操作對材料的要求對條料寬度要求不嚴，可用邊角料對條料或帶料寬度要求嚴格對條料寬度要求不嚴，可用邊角料生產安全行安全性較差比較安全安全性較差模具制造的難易程度較易，結構簡單，制造周期短，價格低形狀簡單件，比用復合模制造難度低形狀復雜件，比用級進模的制造難度低應用通用性好，適合中、小批量生產和大型件的大量生產通用性較差，適合于形狀簡單，尺寸不

5、大，精度要求不高件的大批量生產通用性較差，適于形狀復雜、尺寸不大、精度要求較高件的大批量生產通過以上關系比較，此工件是大批量生產，故采用沖孔落料復合沖裁模進行加工，且一次沖壓成行。所謂復合模具結構，就是在沖床的一次行程內，完成兩道以上的沖壓工序。在完成這些工序過程中，沖件材料無需進給移動。復合模具結構的優(yōu)點（1）制件精度高。由于是在沖床的一次行程內，完成數道沖壓工序。因而不存在累積定位誤差。使沖出的制件內外形相對位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。適宜沖制薄料和脆性或軟質材料。（2）生產效率高。（3）模具結構緊湊，面積較小。復合模具結構的選用原則：只有當制件精度要求高，生產批量大，表面要求

6、平整時，才選用復合模具結構。三、沖裁間隙的選用 在沖裁模的設計中,凸凹模間隙的合理選取,是保證模具正常工作、提高沖片質量、延長模具壽命的一個關鍵因素。理想的間隙應該是板料沖裁斷裂時,凸凹模刃口邊所產生的裂紋在一條直線上,否則沖片邊緣將出現不允許的毛刺,使得刃口粘結嚴重,磨損加快,進而影響模具的壽命。所以,如何選取合理的凸凹模間隙,是模具設計時不容忽視的問題。為0. 5mm 的硅鋼片, 手冊表5推薦的間隙為0 . 0 6 0. 08mm（見表 ） ,約為材料厚度的8 %14 %。按照這個間隙,沖出的定、轉子片毛刺雖能控制在規(guī)定范圍內。但由于間隙偏小,使得凸模與被沖的孔之間、凹模與落料之間的摩擦嚴

7、重,造成凸模和凹模側壁產生粘結,卸料力增大,影響沖片斷面的質量,刃口容易變鈍,沖片易出毛刺,且毛刺增長過快,甚至發(fā)生凹模脹裂現象,致使模具壽命下降。且取小間隙時,由于彈性回跳作用,落料件尺寸大于凹模,沖出的孔徑小于凸模,從而造成沖片的尺寸精度出現誤差。表5 落料、沖孔模刃口始用間隙 厚度t硅鋼片0.10.20.30.50.81.0zmin0.010.0150.030.060.100.13zmax0.030.0350.050.080.130.16為提高沖片質量,延長模具壽命,根據國內外資料信息,在實踐中對模具間隙做了試驗摸索,證明放大間隙是非常有效的。經過多次對0. 5mm 厚硅鋼片沖裁的試驗,

8、發(fā)現間隙值在材料厚度的20 %左右范圍內,即間隙值為0. 090. 11mm 最為合適。采用這個間隙,可以獲得如下效果:(1) 提高了沖片質量。刃口鋒利時毛刺小,沖裁過程中毛刺增長緩慢。(2) 沖片表面平整度大大改善,特別是相鄰孔之間。(3) 凸凹模側壁無粘結,減小了卸料力。(4) 延長了模具壽命。刃磨一次可以保證較的沖次,從而減少刃磨次數,提高了生產效率。實踐證明,合理地放大間隙,可使沖裁質量得到有效的保證,且模具壽命能提高23 倍。四、排樣 見下圖 為直排有廢料排樣方式 由表 6 查得最小搭邊值a=1.5 a=1.5表6 沖裁金屬材料的搭邊值料厚手送料圓形非圓形aaaa11.51.521.

9、5 排樣圖毛胚面積 a=條料寬度 b=150+1.52=153進距 h=150+1.5=151.5材料利用率 五、計算沖壓力：采用彈性卸料和上出料方式 硅鋼片d21的=190mpa落料力 f=lt=（4710.5230）n=54.165n沖孔力 f= lt=（4410.5230+15.790.5230）n=66.965n卸料力 f=kf=0.0554.165=27.0825n查表7 取k=0.05推件力 f=nkf=100.06566.965=32.964n查表7 取k=0.065表7 卸料力、推件力和頂出力因數料厚/mmkkk鋼0.10.060.090.10.140.10.50.040.07

10、0.0650.08選擇沖床時的總沖壓力為 f= f+ f +f+ f=140.553n六、確定模具壓力中心因為該零件是中心對稱圖形，所以其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心o點，如圖所示壓力中心七、計算凸、凹模的刃口尺寸根據沖裁間隙分析 zmin=0.09mm zmax=0.11mm，對零件圖中未注公差的尺寸，由公差手冊查出其極限偏差為、對于外輪廓150，查表 8 的凸、凹模的制造公差=0.030 =0.040表8 規(guī)則形狀（圓形、方形件）沖裁時凸模，凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差180.0200.0201502000.0300.040由于zmaxzmin=0.02mm +不滿足條件，不可

11、采用分開加工凸模和凹模，故采用凸模和凹模配合加工方法，以凹模為基準件。查表 9 的因數x=0.75表9 因數x材料厚度t/mm非圓形x值圓形x值10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16落料凹模刃口尺寸計算如下：150 ： bj=（bmin+x）150=（150+0.750.1）=150.075 mm沖孔凸模刃口尺寸計算如下：5 ：d=（d+x）=（5+0.50.24）=5.12 mmd按凸模尺寸配制其雙面間隙為0.090.11mm對于沖孔80，零件形狀比較復雜，且為薄材料為了保證凸、凹模之間的間隙值，必須采用凸模和凹模配合加工方法，以凸模為

12、基準件根據凸模磨損后的尺寸變化情況將零件圖中各尺寸進行分類a類：、r4b類： 、c類： 、沖孔凸模刃口尺寸計算如下：aj=（amaxx）5=（5-0.750.1）=4.925mm4=（4-0.50.2）=3.9mmbj=（bmin+x）110=（110+0.50.87）=110.435mmcj=（cmin+x）2=（2+0.750.1）=2.0750.0125mm5=（5+0.50.2）=5.10.025mm=（+0.5）= mm凸模的刃口尺寸按凹模實際尺寸配制并保證雙面間隙0.090.11mm八、沖裁的部件及零件設計模具的零部件，有很大一部分已實現了標準化，這對于簡化設計工作、穩(wěn)定模具質量、

13、簡化模具的制造維修等，都具有重大意義。在設計模具時，對于標準化的零部件，只需在標準化的資料中正確的選擇，大量的設計工作是對非標準件的設計。 根據在模具中的功能和特點，可以分成兩類：工藝零件：這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用。結構零件：這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和毛坯直接發(fā)生作用。沖模零件的詳細分類見表10表10 沖模零件分類工藝零件結構零件工作零件定位零件卸料和壓料零件導向零件支撐零件緊固零件其他零件凸模凹模凸凹模擋料銷始用擋料銷導正銷定位銷、定位板導料銷、導料板側刃、側刃擋塊承料板卸料裝置壓料裝置頂件裝置推件裝置廢料裝置導柱導套導板導筒上、下模座模柄凸、凹模固定板墊

14、板限位支撐裝置螺釘銷釘鍵彈性件傳動零件1、工作零件凸模凸模形式 沖孔：圓形凸模，設計成直柱形式 圖樣見下圖落料：異形凸模 圖樣見下圖注：按0.090.11mm間隙與落料凹模配制凹模凹模的刃口形式，考慮到生產批量較大，所采用刃口強度較高，即柱形刃口筒形凹模的外形尺寸 厚度h=kb=0.15150=22.5mm 查表11 k=0.15表11 因數k的數值b/mm料厚t/mm0.511002000.150.18壁厚 c=1.5h=33.75mm 當t=0.5mm時 取h=3mm 尺寸：217.5217.522.5 標注如下圖落料凹模按以上計算的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不用

15、進行強度校核。凸凹模復合模的結構特點是一定有一個凸凹模。凸凹模的內、外緣均為刃口，為保證強度，內外緣之間壁厚應有一定厚度，取決于沖裁件尺寸。該凸凹模的最小壁厚為3.5mm。通過表12 校核，可知凸凹模壁厚有足夠的強度。根據彈性卸料板厚度及模具結構可選取凸凹模的高度為80mm。表12復合模最小壁厚沖裁材料材料厚度0.50.60.81硅鋼，中碳鋼1.21.51.52.0（2.02.5）t其結構如下圖沖孔凹模、落料凹模、凸凹模的材料選用：根據沖裁零件電工硅鋼片加工強度，變形抗力大，模具承受載荷增加，刃口部位磨損加快，且生產批量為105 件，則考慮選用合金含量高，耐磨性好的cr12mov材料。cr12

16、mov鋼有高淬透性，可用來制造斷面較大，形狀復雜，經受較大沖擊負載的各種模具，熱處理硬度為hrc6163。2、定位零件為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為條料橫向定位或送進導向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距），稱為條料縱向定位或送料定距。對于塊料或工序件的定位，基本上也是在兩個方向上的限位。 毛坯的定位條料橫向定位裝置在復合沖裁模上，通常采用導料銷進行導料。兩個導料銷的中心距盡可能取大一些，以便于

17、送料。并有利于防止條料偏斜。條料縱向定位裝置在復合模中，縱向定位的主要作用是保證縱向搭邊值。擋料銷確保條料送進時有準確的送進距。活動擋料銷常用于倒裝復合模，裝在卸料板上，由彈性元件支撐，可以伸縮的擋料銷。設計中選取橡膠彈性擋料銷。國家標準結構如下圖3、卸料、出件零件卸料裝置卸料是指把沖件或廢料從凸模中卸下來。可分為剛性和彈性卸料裝置兩種形式，視模具的結構選擇。設計中為倒裝復合模，易采用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置卸料力較小，所得質量較好，平直度較高。彈性元件選用橡膠，其結構如下圖推件裝置設計中模柄中心位置有沖孔凸模，采用簡單的剛性推件裝置，由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。結構如下圖4、橡膠的

18、選用橡膠允許承受的負荷比彈簧大，且安裝調整方便，價錢又不貴，是模具中廣泛使用的彈性元件。冷沖模中所用橡膠一般為聚氨脂橡膠（pur）。橡膠的高度h與直徑d應有適當的比例，一般應保持h=（0.51.5）d5、模架及零件模架是由上模座、下模座、模柄及導向裝置組成對模架的基本要求：應有足夠的強度與剛度應有足夠的精度上下模之間的導向應精確。一般模架型號規(guī)格均已列入標準，設計時可選用模架選用適用中等精度，中、小尺寸沖壓件的后側導柱模架從右向左送料，操作方便。上模座：l/mm b/mm h/mm=25025045下模座：l/mm b/mm h/mm=25025055導柱： d/mm l/mm=35180導套

19、： d/mm l/mmd/mm=3511543模架的閉合高度：190230模柄中小型模具都是通過模柄固定在壓力機滑塊上。設計中采用凸緣式模柄形式見下圖模柄的長度不得大于沖床滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔一致。連接零件的選取墊板厚度?。?0mm 材料：45 硬度：4348hrc凸模固定板厚度?。?2mm 材料：45卸料板厚度取：15mm 材料：q235橡膠厚度?。?0mm6、模具的閉合高度模具的閉合高度h模 是指模具在最低工作位置時，上、下模之間的距離。為使模具正常工作，模具閉合高度必須與沖床的閉合高度相適應。應介于沖床最大和最小閉合高度之間: h最大-5h模h最小+10 h模 =45+

20、10+12+22.5+0.5+80+55-2=223九、沖壓設備的選擇為安全起見，防止設備的超載，參照沖壓手冊可選取公稱壓力為63kn的開式雙柱可傾壓力機j2316該壓力機與模具設計的有關參數為：公稱壓力： 160kn 滑塊行程： 55mm最大閉合高度： 220mm 最大裝模高度： 180mm連桿調節(jié)量： 45mm 工作臺尺寸： 200310墊板尺寸： 30140 模柄孔尺寸： 3050十、模具經濟和技術上的分析模具的經濟性涉及到成本的高低供應是否充分，加工過程是否復雜、成品率的高低以及同一產品中使用金屬或鋼材型號的多少等。在我國當前情況下，考慮以鐵代鋼和以鑄代鍛還是符合經濟性要求的，故選擇一般彈鋼和鑄鐵能滿足要求的，就不要選用合金鋼。對一些只要求表面性能高的零件，可選用廉價鋼種，然后進行表面強化處理來達到。另外，在考慮材料經濟性時，切記不宜單純以單價來比較材料的好壞，而應以綜合效益來評價材料的經濟性高低。模具的技術分析，包括模具的結構、形狀以及尺寸等方面的分析。模具的結構、形狀和尺寸設計計算完畢之后，要對模具的加工質量、使用條件提出基本要