定子與轉(zhuǎn)子片沖壓模具設(shè)計與制造

1、CHANGSHAUNIVERSITY畢業(yè)設(shè)計（論文）資料,計（論文）題目：定子與轉(zhuǎn)子片級進模設(shè)計系部：機電工程系專業(yè)：材料成型及控制工程學(xué)生姓名：班級：學(xué)號指導(dǎo)教師姓名：職稱口終評定成績xx教務(wù)處年二月制第一部分設(shè)計說明書一、設(shè)計說明書第二部分過程管理資料1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)書2、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告3、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告4、 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱表5、 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱表6、 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯評審表2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）資料第一部分設(shè)計說明書（2012屆）本科生畢業(yè)設(shè)計說明書定子與轉(zhuǎn)子片級進模設(shè)計系部：機電工程系專業(yè)：材料成型

2、及控制工程學(xué)生姓名：xx班級：二班學(xué)號2008012220指導(dǎo)教師姓名：4X職稱副教授最終評定成績2012年5月xx本科生畢業(yè)設(shè)計定子與轉(zhuǎn)子片的沖壓模具設(shè)計與制造系（部）：機電工程系專業(yè)：材料成型及控制工程學(xué)號2008012220學(xué)生姓名：xx指導(dǎo)教師：xx（副教授）2012年5月本次設(shè)計生產(chǎn)的是電動機定子片和轉(zhuǎn)子片，精度要求較高，形狀比較復(fù)雜，生產(chǎn)批量大，通過工藝性分析，工序均為落料和沖孔。采用級進模制造，能很好的解決這些問題，并且能同時完成兩個工件的沖裁，提高材料利用率。原料選用硅鋼片卷料，采用自動送料器和自動送料裝置送料。模架采用四導(dǎo)柱滾珠導(dǎo)向鋼板模架和彈性卸料板，并在卸料板和固定板之間

3、設(shè)置輔助導(dǎo)向機構(gòu)一一小導(dǎo)柱和小導(dǎo)套，保證卸料板有足夠的運動精度。設(shè)計說明書中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢。然后對工件進行了詳細工藝性分析以及沖壓方案的確定。按照沖壓模具設(shè)計的一般步驟，計算并設(shè)計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、等，選用了合適的沖壓設(shè)備。關(guān)鍵詞：定子片，轉(zhuǎn)子片，落料，沖孔，級進模ABSTRACTWhatthisdesignproducesisanelectricmotortosettleasonsliceandturnasonslice,theaccuracyhashigherrequest,theshapei

4、smorecomplicated,producebatchquantitybig,passcraftanalysis,workprefaceallforblankingandpunching.Adoptingtheclassentersamoldmanufacturing,canbegoodtoresolvetheseproblems,andcancompletetwoworkpieceinthemeantimeofbluntcut,raisematerialutilization.Therawmaterialselectsthesiliconsteelplatevolumematerial,

5、theadoptionsendstoanticipateamachineautomaticallyandsendstoanticipatedevicetosendtoanticipateautomatically.Themoldadoptsfourleadpillartorollandflexibilityofthebeaddirectionsteelplatemoldtounloadtoanticipateplank,andbeunloadingtoanticipateplankandfixplankoftheconstitutionlendsupporttodirectionorganiz

6、ation-smallleadpillarwithsmallleadaset,assuranceunloadstoanticipatetheplankcontainenoughsportaccuracy.Thedesignoverviewthecurrentdevelopmentstatusanddevelopmenttrendsofstampingdiebriefly.ThenIconductadetailedanalysisoftheworkpieceanddeterminethestampingprogram.Afterfinishingthestampingdiedesigninacc

7、ordancewiththegeneralsteps,Ialsodesignandcalculationsthemainpartsofthismold,forexample,punch,die,diepunch,punchplate,plate,dieplateanddumpplates,blockinformation,marketingpiecesofboards,blocksandothertoppieces.AtlastIchoicethesuitablestampingequipment.Keywords:Statorpiece,Rotorpiece,Blanking,Punchin

8、g,Progressivedie摘要L.ABSTRACTII第1章緒論11.1 沖壓加工與模具設(shè)計簡介1.1.2 冷沖壓與模具技術(shù)現(xiàn)狀1.1.3 沖壓加工自動化與柔性化2.1.4 沖模CAD/CAM2第2章零件工藝性分析和工藝方案的確定22.1 工藝性的含義及材料性能分析2.2.2 制件的沖壓工藝性分析3.2.3 工藝方案的確定4.2.3.1 工藝方案：4.2.3.2 工藝方案分析和確定4.第3章排樣搭邊及材料利用率的計算43.1 沖裁件排樣5.3.1.1 排樣方法5.3.1.2 排樣圖設(shè)計6.3.2 搭邊和料寬7.3.3 材料利用率：9.第4章沖裁工藝104.1 沖裁力的計算104.2 壓力

9、中心的計算134.3 卸料力及推件力的計算1.44.4 沖裁間隙1.54.4.1 沖裁間隙的含義1.54.4.2 間隙對沖裁的影響1.54.4.3 沖裁方向的確定原則1.64.5 凸、凹模刃口尺寸的計算1.64.5.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸計算164.5.2 落料凸、凹模刃口尺寸計算174.5.3 其它凸、凹模刃口尺寸計算174.6 沖壓設(shè)備的選擇204.6.1 設(shè)備類型的選擇214.6.2 設(shè)備規(guī)格的選擇22第5章模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計235.1 凸模、凹模的設(shè)計以及模架的選擇235.1.1 主要零、部件設(shè)計235.1.2 模架的選擇.335.2 定位零件的設(shè)計335.3 卸料和推件、頂件零件的設(shè)

10、計365.4 固定與緊固零件375.5 導(dǎo)向零件38第6章工作零件的加工工藝編制416.1 沖壓模具零件材料的選用416.2 模具零件加工制造41結(jié)論45參考文獻45致謝47第1章緒論1.1 沖壓加工與模具設(shè)計簡介沖壓是通過模具對板材施加壓力或拉力，使板材塑性成形，有時對板料施加剪切力而使板材分離，從而獲得一定尺寸、形狀和性能的一種零件加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進行，因此也稱為冷沖壓。沖壓加工的原材料一般為板材或帶料，故也稱板材沖壓。沖壓加工需要研究沖壓工藝與模具兩個方面的問題。查文獻得知沖壓工藝可以分為分離工序和成形工序1。分離工序又有落料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序；成型工

11、序又包括卷圓、彎曲、拉深、薄拉深、翻孔、翻邊、拉彎、脹形、起伏、擴口、縮口、旋壓、校形等。沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經(jīng)濟的加工業(yè)中占有非常重要的地位。沖壓件在各個行業(yè)中均占相當大的比重，尤其在汽車、電機、儀表、軍工、家用電器等方面所占的比重非常大。沖壓的應(yīng)用很廣，從很少的電子元件、儀表指針到重型汽車的覆蓋件和高壓容器封頭以及航天器的蒙皮、機身等均需沖壓加工來完成20沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，一般情況下，可以直接滿足裝配和使用要求。止匕外，在沖壓過程中由于材料經(jīng)過塑性變形，金屬內(nèi)部組織得到改善，機械強度有所提高，所以，沖壓件具有質(zhì)量輕、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點3。沖壓

12、加工是一種套高生產(chǎn)率的加工方法，如汽車等大型零件每分鐘可生產(chǎn)幾件，而小零件的高速沖壓則每分鐘可生產(chǎn)千件以上。由于沖壓加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷狀態(tài)下加工，因此輕易實現(xiàn)機械化和自動化，比較適宜配置機械人而實現(xiàn)無人化生產(chǎn)。特別是適用于定型產(chǎn)品的中大批生產(chǎn)40沖壓要發(fā)展，模具是關(guān)鍵”，提高模具的效率需從沖模設(shè)計和制造開始。得知沖壓加工的材料利用率較高，一般可達70%85%,沖壓加工的能耗低，由于沖壓生產(chǎn)具有節(jié)材、節(jié)能和高生產(chǎn)率等特點，所以沖壓件呈批量生產(chǎn)時，其成本比較低，經(jīng)濟效益較高。當然，沖壓加工與其他加工方法一樣，也有其自身的局限性，例如，查文獻網(wǎng)得知沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具價格偏高。因

13、此，對小批量、多品種生產(chǎn)時采用昂貴的沖模，經(jīng)濟上不合算，目前為了解決這方面的問題，正在努力發(fā)展某些簡易沖模，如聚氨脂橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時也在進行沖壓加工中心等新型設(shè)備與工藝的研究5。1.2 冷沖壓與模具技術(shù)現(xiàn)狀我國考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長6。近年來，我國模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(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，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江

14、寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng)廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家70大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到12nhi,壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra三1.5的精沖模，大尺寸（小呈300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平8。但許多方面與工業(yè)發(fā)達國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。1.3 沖壓加工自動化與柔性化為了適應(yīng)大

15、批量、高效率生產(chǎn)的需要，在沖壓模具和設(shè)備上廣泛采用了各種自動化的進、出料機構(gòu)。對于大型沖壓件，汽車覆蓋件，專門配置了機械手或機器人，這不僅大大提高了沖壓件的生產(chǎn)品質(zhì)和生產(chǎn)率，而且也增加了沖壓工作和沖壓工人的安全性9。1.4 沖模CAD/CAM沖模CAD/CAM技術(shù)已成為沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向之一。我國在沖壓模具的CAD/CAM方面也取得了重大的發(fā)展。上海交通大學(xué)在80年代初期開展了打規(guī)模的CAD/CAM研究開發(fā)工作，采用交互設(shè)計方法進行條料排樣，模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計方面采用了典型結(jié)構(gòu)及標準零件的自動調(diào)用和交互設(shè)計相結(jié)合的方法，開發(fā)了智能化數(shù)據(jù)庫，貯存了各種沖模的典型結(jié)構(gòu)、標準零件、設(shè)計經(jīng)驗

16、、設(shè)計方法和步驟，并向用戶開放10。第2章零件工藝性分析和工藝方案的確定2.1 工藝性的含義及材料性能分析沖壓件的工藝性系指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性對沖裁件質(zhì)量、材料經(jīng)濟利用、生產(chǎn)率、模具制造及使用壽命等都有很大影響。硅鋼片一種含碳極低的硅鐵軟磁合金，一般含硅量為0.54.5%。加入硅可提高鐵的電阻率和最大磁導(dǎo)率，降低矯頑力、鐵芯損耗(鐵損)和磁時效。2.2 制件的沖壓工藝性分析查表2.1可知硅鋼片的工藝參數(shù)。表2.1工藝參數(shù)2H料機械性能不銹鋼硅鋼片低碳鋼抗拉強度c(N/mm2)490490255324抗剪強度(N/mm2)451422216275延伸率9(%)404244圖

17、2.1工件圖如上圖2.1所示，微電機轉(zhuǎn)子、定子片特點尺寸小、精度高、材料薄而強度高。因此沖裁工藝與模具設(shè)計存在以下問題：a)、工藝方案和模具結(jié)構(gòu)應(yīng)保證能達到?jīng)_件所需要的高精度；b)、沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)能沖出復(fù)雜的外形；c)、沖裁模的制造精度和導(dǎo)向精度應(yīng)適應(yīng)沖件的厚薄度；d)、沖裁模的強度和耐磨性應(yīng)適應(yīng)沖壓材料強度高的特點。由定子片轉(zhuǎn)子片的外形形狀，沖孔落料為基本工序，且工件異形孔多，零件的精度要求較高，形狀也比較復(fù)雜。同時在微型電動機的使用中定子片和轉(zhuǎn)子片所需數(shù)量相同，轉(zhuǎn)子的外徑比定子的內(nèi)徑小1mm,且具備套沖條件。2.3 工藝方案的確定工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的

18、組合和工序順序的安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制訂幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個較為合理的方案。2.3.1 工藝方案：方案一：用4道工序進行沖壓。工序1為先用復(fù)合模沖成墊圈半成品；工序2為用裝有分度裝置的沖槽模進行單槽沖壓，每沖好一槽就將工件轉(zhuǎn)過30度，依次沖出所需槽形，落料。工序3用復(fù)合模沖出定子片4端的小孔，工序4用沖槽沖出異形槽孔，再沖48.2mm內(nèi)孔，落料成型。方案二：用級進模在一次工序中將轉(zhuǎn)子片和定子片套沖。第一工步?jīng)_出導(dǎo)正銷孔；轉(zhuǎn)子槽孔和中心軸孔；沖定子片兩端4個小孔的左側(cè)2孔，第二工步?jīng)_出全部槽形，定子片兩端中間兩孔，右側(cè)兩

19、孔，角部兩工藝孔，轉(zhuǎn)子片和10mm孔校平。第三工步轉(zhuǎn)子片落料。第4工步?jīng)_定子片異形槽孔，第五工步?jīng)_48.2mm內(nèi)孔，落料。壓力機一次行程生產(chǎn)一個完整的定子片和轉(zhuǎn)子片制件。2.3.2 工藝方案分析和確定方案一特點就是化整為零，將原先很復(fù)雜的制件形狀分解成形狀較為簡單的單元，從而可以簡化模具刃口形狀，便于模具制造。但該方案的缺點是，需要4道沖壓工序，且第二道工序又是單槽沖出，生產(chǎn)效率低；在沖槽過程中要進行多次分度定位，操作不便。由于多次分度定位，轉(zhuǎn)子片精度難以達到要求。因此，該方案可在小批量生產(chǎn)，復(fù)合模制造存在一定困難，精度要求不嚴時采用。方案二缺點是工件的異形孔多，在級進模的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工制造上

20、都有難度，而且為了沖工藝孔，加寬了帶料寬度，降低了材料的利用率。但是由于制件和槽孔廢料都可由壓力機臺下排出，且套沖，生產(chǎn)效率高；適合大批量生產(chǎn)。采用多工位級進模制造，適合該零件精度要求較高，形狀也比較復(fù)雜的工件。因此，宜采用方案二來進行生產(chǎn)。第3章排樣搭邊及材料利用率的計算3.1沖裁件排樣3.1.1排樣方法沖裁件在板、條上等材料上的布置方法稱為排樣.排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計中一項很重要的工作10。排樣的目的就在于合理利用原材料，在不影響工件精度情況下，盡量提高材料利用率。根據(jù)材料的利用情況

21、，排樣的方法可分為三種：（一）有廢料排樣沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖3.1a所示。（二）少廢料排樣沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間有搭邊存在，如圖3.1b所示。（三）無廢料排樣工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得到工作，如圖3.1所示。（Q）圖3.1廢料排樣有廢料排樣（見圖3.1a）制件，在板料上沖栽輪廓四周都有搭邊。沖裁后搭邊成為廢料。有廢料排樣的材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于制件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。少廢料排樣（見圖3.1b）沿制件的

22、部分外部輪廊切斷或沖裁，即制件與條料的側(cè)邊，或制件與制件之間有部分搭邊的排樣。這種排樣方法，材料的利用率較高，常用于制件某些尺寸要求不高的排樣。無廢料排樣（見圖3.1c）是無廢料的排樣方法，沖裁過程制件與制件之間沿不同的線段分開。這種排樣方法，材料的利用率最高，但對制件形狀結(jié)構(gòu)要求更嚴格，所以其應(yīng)用范圍有一定的局限性，制件設(shè)計時要考慮這方面的工藝性能。采用少廢料和無廢料排樣可以簡化沖模結(jié)構(gòu)，減少沖裁力，但應(yīng)用中要受制件結(jié)構(gòu)的限制，主要用于精度要求較低的制件。止匕外，它對沖模的工作條件也有一定的影響.會降低沖模壽命和制件質(zhì)量。對于簡單形狀的制件，可以用計算方法選擇合理的排樣；而對于形狀復(fù)雜的制件

23、，常采用放樣的方法進行比較排樣，找出比較合理的排樣方案。3.1.2排樣圖設(shè)計微型電動機的定子片和轉(zhuǎn)子片在使用中所需的數(shù)量相等，轉(zhuǎn)子的外徑比定子的內(nèi)徑小1mm。轉(zhuǎn)子片與定子片具備套沖的條件，由工藝方案的確定選擇多工位級進模制造。工件的工序均為沖孔和落料。電動機的定子、轉(zhuǎn)子片是大批量生產(chǎn)，故選用硅鋼片卷料，采用自動送料器和自動選料裝置送料，具送料精度可達W.05mm。采用自動送料裝置，由于其送料精度比較高，故在模具中只使用導(dǎo)正釘作精準定位。排樣圖如圖3.2所示，排卞¥圖分為8個工位，各個工位的工序內(nèi)容如下：第1工位：沖2個8mm的導(dǎo)正銷孔；沖轉(zhuǎn)子片各槽孔和中心軸孔；沖定子片兩端4個小孔的

24、左側(cè)2孔。第2工位：沖定子片右側(cè)2孔；沖定子片兩端中間2孔；沖定子片角部2個工藝孔；轉(zhuǎn)子片槽和10mm孔校平。第3工位：轉(zhuǎn)子片47.200.05omm落料。第4工位：沖定子片兩端異形槽孔。第5工位：空工位。第6工位：沖定子片48.200.050mm內(nèi)孔；定子片兩端圓弧余料切除。第7工位：空工位。第8工位：定子片切斷。如圖3.2所示而b中心擊牛牛冷曾臺華中希圖3.2排樣圖6守生轉(zhuǎn)子片中間10mm的孔有較高的精度要求，12個線槽孔沖裁后不再加工，直接下線（裝入漆包線線圈），線徑細，絕緣層薄，因此不允許有明顯的毛刺，為此在第2工位設(shè)置對10mm孔和12個線槽孔的整形工序。第3工位47mm外圓落料，則

25、轉(zhuǎn)子片工件完成。定子片上下的兩個長形孔與48.2mm孔：若先沖中48.2mm,再沖兩個長形孔時，可能引起48.2mm孔的變形，難以保證其X.05mm的尺寸公差，。故在第4工位先沖兩個長形孔；第6工位再沖48.2mm孔，同時將3個孔打通，完成內(nèi)部沖裁。為了保證模具的強度，在排樣中的第5和第7工位還加入了一個空工位，以提高模具的使用壽命。第8工位的切斷可有兩種方法。若采用單邊切斷，應(yīng)注意左右兩個斷面形狀必將是不同的，右邊留在凹模上的工件毛刺向下，而左邊沖掉的工件毛刺向上。如果采用中間切去一條的方法，則可以保證兩邊的毛刺方向相同，但是要多消耗一個廢料條?？紤]到所切的邊是轉(zhuǎn)子外側(cè)非工作部位，所以應(yīng)采用

26、單邊切斷的方法。3.2搭邊和料寬（一）搭邊排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的產(chǎn)品。止匕外，還應(yīng)保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。影響搭邊值大小的因素主要有：1 .材料的力學(xué)性能塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強度大的材料，搭邊值可小.些。2 .材料的厚度材料越厚，搭邊值也越大。3 .工件的形狀和尺寸工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。4 .排樣的形式對排的

27、指邊值大于直排的搭邊。5 .送料及擋料方式用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。查表3.1所知，搭邊a為1.2,側(cè)搭邊ai為1.5。表3.1搭邊和數(shù)值1（mm）r舞力及的,總提片怦邊收照席件通氏或到Mr<ZtY1_飛1hl%7±mr,24IfI1*>3J_F.十nryr一VLTIIJ用*1E£ibIvmi14一1工件同圖曲山T杵間赭曲A工作網(wǎng)。an犍卜252t安i.21.&2.0工之0.5-0.aL.th5LtIEi.ci.sbo1.21.5b$_J.aL2-1.6110h21518】&占001?)5is*02.tJ.O'-tShiI

28、Sto2.22.22.12.$7。bi2.23.5i.iit35?5t-l*354CJ52.a百1F3.2r5-（二）料寬排樣方案和搭邊數(shù)值確定后，即可確定條料或帶料的寬度及進距。排樣方案無側(cè)壓裝置，條料寬度按下式計算：B0=D2a1bo匚一：（3.1）3式中B-條料標稱寬度（mm）;D-工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）;a1-側(cè)搭邊（mm）；-條料寬度的公差（mm）,；bo-條料與導(dǎo)料板間的間隙（mm）,查表3.2和3.3可得：B0=D2ai：b0=84+2(1.5+0.5)+0.5匕.5-0.5=880型表3.2剪切條料寬度公差2條料寬度B材料厚度t1122335500.40.50.7

29、0.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.1.1502200.70.81.01.22203000.80.91.11.3表3.3條料與導(dǎo)料板之間的間隙2條料厚度無側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置條料!商度&100>100200>200300&100>100<10.50.5158>150.511583.3材料利用率：材料利用率是衡量經(jīng)濟性、合理性的指標。其計算公式為：一個進距內(nèi)的材料利用率”為：甲M100%（3.3）3Bh2式中：A-/中裁件面積（包括/中出的小孔在內(nèi)）（mm）；n-一個進距內(nèi)沖件數(shù)目；2、B-條料范度（mm）;h-進

30、品1（mm）。一張板料上總的材料利用率”為:(3.4)3NAC,4=X100%BL83558858.6100%28415160100%式中：N-一張板料上沖件總數(shù)目;L-板材長度(mm)。第4章沖裁工藝2.1 沖裁力的計算壓力機的噸位必須大于所計算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機和設(shè)計模具,計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。(一)沖裁力的行程曲線在沖裁過程中，沖裁力的大小是不斷變化的，如圖4.1為沖裁時沖裁力.凸模行程曲線。圖中AB段相當于沖裁的彈性變形階段，凸模接觸材料后，載荷急劇上升，但當凸模刃口一旦擠入材料，即進入塑性變形階段后，載荷的上升就緩慢下來，如BC段所示。雖然由于凸模擠入材料使

31、承受沖裁力的材料面積減小，但只要材料加工硬化的影響超過受剪面積減小的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當兩者達到相等影響的瞬間，沖裁力達最大值，即圖中C點。此后，受剪面積的減少超過加工硬化的影響，于是沖裁力下降。凸模再繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴張，沖裁力急劇下降，如圖4.1中CD段所示,此為沖裁的斷裂階段。此后所用的力僅是克服摩擦阻力，推出已分離的料。曲模健圖4.1沖裁力.凸模行程曲線以上討論的沖裁力.凸模行程曲線，是指塑性好的材料，對于塑性差的材料則在沖裁力上升階段就發(fā)生裂紋，甚至斷裂。(二)沖裁力的計算公式?jīng)_裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關(guān)。用平刃口模具沖裁時，沖

32、裁力F(N)可按下式進行計算F=KLtr(4.1)3式中L-沖裁件的周邊長度(mm);t-材料厚度(mm)；e材料抗剪強度(MPa);K-系數(shù)，考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3;一般情況下，材料的(6=1.3支為計算方便，也可用下式計算沖裁力F(N)F=Ltb式中面-材料的抗拉強度。由表4.1查出電工硅鋼片的剪切強度極限=190MPa,*=1.3i=247MPa。表4.1材料參數(shù)2材料名際牌號材將狀態(tài)抗弱強度r(MPa)抗拉強度(MPa)延伸率擊單尿服強度典電工用鈍鐵C<0,025已退火白23026,/電工硅蝌nn.Di2hm

33、i>31,D32D41-48.D310340已退火190230'26/未退火56。650/由F=Ltb得出各個工位的沖裁力，結(jié)果列出如下：第1工位：F1=L1tb=(47.23.14+2103.1412)0.35247=31226N第2工位：F2=L2tb=(2X3.14X6+2X4X3.14X12)X0.35X247=9192N,第3工位：F3=L3tb=47.23.140.35247=9861N,第4工位：F4=L4tb-1一c、一八=2(3.14-3323.14)0.35247=100548N第6工位：F6=L6tb=48.23.140.35247=19859N第8工位：F

34、8=L8tb=440.35247=3791N共計174477N2.2 壓力中心的計算為了保證壓力機和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線相重合。否則在沖壓時會使沖模與壓力機滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會引起壓力機導(dǎo)軌磨損，影響壓力機精度。本設(shè)計中，采用解析法計算壓力中心。計算壓力中心的坐標定在第一工位的中心。從排樣圖可看出，圖中圖形以x軸為對稱軸，所以y方向壓力中心坐標為零。查文獻1可得：多凸模的壓力中心，按下述程序進行計算：A:按比例畫出凸模工作部分剖面的輪廓圖；B:在任意距離處作x-x軸和y-y軸；C:計算各凸模重心到

35、x-x軸的距離yi、y2、y3和至Uy-y軸的距離xi、X2、X3。D:沖模壓力中心到坐標軸的距離由下式確定：至ijx-x軸的距離：.、，一、3y0=(Liyi+L2y2+L3y3+.)/(Li+L2+L3+.)(4.2)至y-y軸的距離：3xo=(Lixi+L2x2+L3x3+.)/(Li+L2+L3+.)(4.3)式中Li、L2、L3.一各凸模工作部分剖面輪廓的周長。各凸模的周長以及到y(tǒng)-y軸的距離為：2個8mm的導(dǎo)正銷孔沖模：Li=兀X325.i3mm；xi=-3i;L2=兀X325.i3mm；x2=3imm。轉(zhuǎn)子片沖槽模：由前計算L3=336.24mm；妁=0。中心軸孔沖模：L4=兀X

36、103i.42;x4=0。定子片左側(cè)兩孔沖模：L5=兀i2.57mm；k=26;L6=兀i2.57mm；改=26。定子片右側(cè)兩孔沖模：L7=兀i2.57mm；x7=36;L8=兀i2.57mm；&=36。定子片兩端中間兩孔沖模：L9=兀X325.i3mm；x9=62;Lio=兀X325.i3mm；xio=62o定子片角部兩工藝孔沖模：Lii=兀X4i2.57mm；xii=93;Li2=兀X4i2.57mm；xi2=93。轉(zhuǎn)子片落料沖模：Li3=兀X47i47.65mm；x13=i24。定子片兩端異形孔沖模：由前計算Li4=94.03mm；xi4=i86;Li5=94.03mm；xi5=

37、i86。定子片內(nèi)孔并與異形孔切通沖模：由前計算Li6=i76.i0mm；x16=248。定子片兩端圓弧余料切除沖模：由前計算Li7=i55.04mm；x17=248;Li8=i55.04mm；xi8=248o定子片切斷凸模：由前計算Li9=54.79mm；刈9=279。將以上數(shù)據(jù)代入式X0=(Lixi+L2X2+L3X3+.)/(Li+L2+L3+.)得:X0=137.02mm。4.3 卸料力及推件力的計算無論采用何種刃口沖模，當沖裁工作完成后，由于彈性變形，在板材上沖裁出的廢料（或工件）孔徑沿著徑向發(fā)生彈性收縮，會緊箍在凸模上。而沖裁下來的工作（或廢料）徑向會擴張，并因要力圖恢復(fù)彈性穹彎，所

38、以會卡在凹模孔內(nèi)。為了使沖裁過程連續(xù)，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹?？變?nèi)的沖件或廢料推出。從凸模上將零件或廢料卸下來所需的力稱卸料力F卸，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱推件力F推,逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔頂出的力稱頂件力F頂F卸、F推、F頂是由壓力機和模具的卸料、頂件裝置獲得的。實際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算：F卸=K卸F（4.4）3F推=K推F（4.5）3F頂=K頂F（4.6）3式中F.沖裁力（N）K卸、K推、K頂.分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值見表4.2。表4.2卸料力、推件力、頂件力系數(shù)2料厚（mm）K卸、K推、K頂鋼<1>0.1

39、0.5>0.52.5>2.56.5>6.50.0650.0750.0450.550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁鋁合金紫銅黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09在各工位的沖裁力中，第8工位的切斷力在回程時沒有卸料力，其余沖裁力的總和作為計算卸料力的沖裁力，其值為：Fo=174477N.3791N=170686N由查文獻取得：K卸=0.04,則卸料力為：F卸=K卸F0=0.04170686N=6827N由查文獻取得：K推=0.055,則推件力為

40、：F推=K推Fo=0.055x170686N=93878N4.4 沖裁間隙4.4.1 沖裁間隙的含義沖裁模的凸模橫斷面，一般小于凹模孔。凹模與凸模刃口部分，在垂直于外栽力方向的投影尺寸之差，稱為沖栽間隙。間隙有兩種含義：第一種指凹模與凸模間每側(cè)空隙的數(shù)值，稱為單面間隙；另一種指凹模與凸模間兩側(cè)空隙之和，稱為雙面間隙。對于圓形刃口的凸、凹模來說，雙面問隙就是兩者直徑之差。習慣上常說的多少間隙，是指雙面間隙，用符號z表示。單面用Z/2表示。4.4.2 間隙對沖裁的影響生產(chǎn)實踐證明，間隙值的大小、分布是否均勻等，對沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、沖裁力和模具形命等均有直接影響。凸、凹模之間的間隙大小可分

41、三種基本情況，即間隙合理、間隙過大和間隙過小。1）沖裁件的斷面質(zhì)量間隙合理，材料在分離時，凸、凹模刃口處的裂紋重合，沖裁斷面比較平直、光滑,塌角和毛刺均較小，制件質(zhì)量較好。但合理的沖裁間隙并非是一個絕對值，而是某一個數(shù)值范圍，沖裁間隙在此范圍內(nèi)都可得到?jīng)_裁斷面好的制件。間隙過大，凸、凹模刃口處的裂紋不重合，凸模刃口附近的裂紋在凹模刃口附近裂紋的里邊，材料受很大的拉伸，光亮帶小，毛刺、塌角及斜度都較大。間隙過小，裂紋也不重合，凸模刃口附近的裂紋在凹模刃口附近裂紋的外邊，兩條剪裂紋之間的一部分材料隨沖裁的繼續(xù)又被二次剪切和擠壓，在斷面上形成第二次光亮帶，并在其間出現(xiàn)夾層和毛刺102）尺寸精度落料或

42、沖孔后，因發(fā)生彈性恢復(fù)，會影響尺寸精度。間隙小到一定界限，由于壓縮變形彈性恢復(fù)，落料件尺寸會大于凹模尺寸，而使沖出的孔小于凸模。間隙大到一定界限，由于拉伸變形彈性恢復(fù)，落料件尺寸會小于凹模，而使沖出的孔大于凸模。間隙對于沖孔和落料精度的影響規(guī)律是不同的，且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。3）沖裁力和模具壽命間隙值大時，沖栽力有一定程度的減小，卸料力和推件力也隨之降低。沖裁時，坯料對凸模與凹模刃口產(chǎn)生側(cè)壓力，并在凸模與被沖孔之間以及凹模與落料件之間均有摩擦力。間隙越小，側(cè)壓力和摩擦力隨之增大。止匕外，在實際生產(chǎn)中，模具因受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而間隙分布也不可能十分

43、均勻所以，過小的間隙會使凸、凹模刃口磨損加劇，壽命下降。而較大的問隙則可使凸、凹模側(cè)面與材料問摩擦減小，并減緩間隙不勻的不利影響，從而提高模具壽命；但間隙過大，坯料彎曲相應(yīng)增大，使凸模與凹模刃口端面上的壓應(yīng)力分布不均勻，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形，因而對模具壽命也不利1。4.4.3 沖裁方向的確定原則沖裁時，由于凸、凹模之間存在間隙，因此落下的料或沖出的孔均帶有錐度，其大端尺寸基本等于凹棋尺寸，小端尺寸基本等于凸模尺寸。測量時，也是按沖孔的小端和落料的大端作為基準量取尺寸的。又由于在生產(chǎn)中，凸、凹模都要與沖件或廢料發(fā)生摩擦，凸核愈磨愈小，凹模愈磨愈大，使間隙隨之增大?；谶@一分析，確定沖裁間隙

44、值的原則是：落料時因制件尺寸隨凹模尺寸而定，故間隙應(yīng)在減小凸模尺寸的方向上取得；沖孔時因孔尺寸隨凸模尺寸而定，故間隙應(yīng)在增大凹模尺寸的方向上取得?？紤]到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、凸、凹模的磨損，在設(shè)計與制造新模具時，取最小合理間隙。根據(jù)材料厚度t=0.35mm,查參考文獻1表2.7:Zmin=0.04mm,Zmax=0.06mm。4.5 凸、凹模刃口尺寸的計算沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。所以正確地確定刃口部分尺寸是相當重要的。4.5.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸計算在第1、2、6工位有日產(chǎn)18mm、小燒022mm、小100

45、.034、448°.05mm四種內(nèi)型的孔。沖孔時應(yīng)首先確定凸模刃口尺寸。由于基準件凸模的刃口尺寸在磨損后會減小，因此應(yīng)使凸模的基本尺寸接近工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸的制造取負偏差，凹模取正偏差。其計算式為：d凸=(d+xz)-s凸0(4.7)3凹=(d凸+Zmin)0+'凹=(d+xA+Zmin)0+凹(4.8)網(wǎng)式中d凸、d凹沖孔凸、凹?；境叽?mm)；工件制造公差(mm)；x因數(shù)對于小4)+0.018的孔，查文獻表2-12、表2-13可知：6凸=0.020mm；6凹=0.020mm；x=0.75o將其數(shù)據(jù)帶入式中得：人=(4+0.

46、758.018)0n.020=4撥1凹=(4+0.758.018+0.04)04W.054對于小額+0.022mm的孔，查文獻表2-12、表2-13可知：6凸=0.020mm；6凹=0.020mm；x=0.75。將其數(shù)據(jù)帶入式中得：八=(8+0.758.022)機=8懿31凹=(8+0.758.022+0.04)+0.020=8梵57對于小1端.004mm的孔，查文獻表2-12、表2-13可知：6凸=0.020mm；§凹=0.020mm；x=0.75;=-0.007-(-0.034)=0.027mm。將其數(shù)據(jù)帶入式中得：1凸=(10+0.758.027)%6。=10+°.&

47、#176;20d凹=(10+0.75右.027+0.04)+0.020=10甯080對于小48+0.05mm的孔，查文獻表2-12、表2-13可知：6凸=0.020mm；6凹=0.030mm；x=0.75。將其數(shù)據(jù)代入式中得：凸=(48+0.758.05).0.020=48書.020凹=(48+0.758.05+0.04)00.030=4884.5.2 落料凸、凹模刃口尺寸計算在第3工位，轉(zhuǎn)子片小4%.05mm落料。落料時應(yīng)首先確定凹模刃口尺寸。由于基準件凹模的刃口尺寸在磨損后會增大，因此應(yīng)使凹模的基本尺寸接近工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙Zmino仍然是凸模取負偏差

48、，凹模取正偏差。其計算式為：D凹=(D-xA)0+凹(4.9)3D凸=(D凹一Zmin)-6凸=(DxZZmin)-6凸(4.10)''查文獻可知：6凸=0.020mm；6凹=0.030mm；x=0.75。將其數(shù)據(jù)代入式中得：D凹=(470.758.05)苫30=47黑28D凸=(470.758.050.04)0n.020=47黑；4.5.3 其它凸、凹模刃口尺寸計算在第1、4、6、8工位其凸、凹模形狀復(fù)雜，故不能采用上述方法計算刃口尺寸。對于落料件，應(yīng)以凹模為基準件，凹模的磨損情況分為三類：第一類是凹模磨損后增大的尺寸(A類)；第二類是凹模磨損后減小的尺寸(B類)；第三類是凹

49、模磨損后沒有增減的尺寸(C類)。而對于沖孔件，則以凸模為基準件，可根據(jù)凸模的磨損情況，將尺寸分為A、B、C三類。其計算式為：A類：B類：A/A人、+/4Aj(Amax-xA)0(4.(11) 3(4.(12) 3Bj=(Bmin+xA)-/4C類：Cj=(Cmin+0.5A)田/8(4.13)3式中Aj、Bj、Cj-基準件尺寸(mm);Amax、Bmin、Cmin-工件極限尺寸(mm)；-工件公差(mm)。沖槽凸模刃口尺寸計算(如圖4.2所示)。圖4.2沖槽凸模刃口a：對于4.10+0.018這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式，查文獻表2-13可知，x=0.75。將數(shù)據(jù)代入得

50、：Bj=(4.1+0.75)0.018)O0.018/4b:對于4.490+0.018這個尺寸，當凸模磨損后,=4.1煞：其尺寸會減小，用B類計算公式，查文獻2表2-13可知，x=0.75。將數(shù)據(jù)代入得：Bj=(4.49+0.75)0.018)-18/4=4.49黑：c：對于R10+O.014這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會增大，用A類計算公式，查文獻表2-13可知，x=1。將數(shù)據(jù)代入得：A=(1.0141X0.014)”014/4=1產(chǎn)4d:對于R0.50+0.014這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會增大，用A類計算公式，查文獻表2-13可知，x=1。將數(shù)據(jù)代入得：(0.5141X0.014)

51、014/4：0.5，.004e：對于1.520+0.014這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式，查文獻表2-13可知，x=1。將數(shù)據(jù)代入得：Bj=(1.52+1>0.014)00.014/4=1.52t014f:對于3.350+0.018這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式，查文獻表2-13可知，x=0.75。將數(shù)據(jù)代入得:Bj=(3.35+0.75對.018)_0.018/43.35書.009沖定子片兩端異形槽孔凸模刃口計算(如圖4.3所示)。圖4.3異形槽孔凸模刃口對于1、3尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式。由前計算可知L1=L3=(2

52、5/360)65.84.3,取=0.05,查文獻表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)帶入公式得：Bj=(14.3+1X0.05)-05/4=14.3筐5對于4、6尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會增大，用A類計算公式。由前計算可知L4=L6=(兀X)6/2=9.4,取:。.。?。查文獻表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)帶入公式得：Aj=(9.421X0.02)苫2/4=9.4苫05對于2尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會增大，用A類計算公式。由前計算可知L2=(130/360)XX42I3.6,取;。查文獻2表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)帶入公式得：Aj=(13.61X0.01)/01/4=13.6,7對于5尺寸，當凸模

53、磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式。由前計算可知L5=(70/360)XX53.82.8,取=0.06。查文獻表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)帶入公式得：Bj=(32.8+1X0.06)工6/4=32.8您6定子片兩端圓弧余料切除凸模刃口尺寸計算(如圖4.4所示)。060-0.05圖4.4余料切除凸模刃口對于600-0.05這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式。查文獻2表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)帶入公式得：Bj=(59.95+1迅05)00.05/4=6000.01對于15.60-0.05這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式。查文獻2表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)

54、帶入公式得：Bj=(15.55+1M.05):百=15.6，。1對于圖中圓弧段尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會增大，用A類計算公式。由圖中數(shù)據(jù)計算L=(91/360)X兀X866.7,取=0.01。查文獻表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)帶入公式得：Aj=(66.71X0.01)0001/4=66.7霏0定子片切斷凸模刃口尺寸計算。切斷圖模截面為矩形，其尺寸為L1=900+0.05;L2=200.05。對于L1這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式。查文獻2表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)帶入公式得：Bj=(90+1X0.05)工5/4=90暮5對于L2這個尺寸，當凸模磨損后，其尺寸會減小，用B類計算公式。查文獻2表2-13,取x=1,將數(shù)據(jù)帶入公式得：Bj=(2+1>0.05)A4=2筑4.6沖壓設(shè)備的選擇設(shè)