沖壓模具課程設(shè)計變壓器鐵芯片模具課程設(shè)計

目錄1緒論 1冷沖壓模具概述和發(fā)展 1當前模具的技術(shù)水平 11.3研究意義及當前國內(nèi)外發(fā)展狀況 12沖壓件工藝分析 32.1工件材料分析 32.2工件結(jié)構(gòu)形狀分析 42.3尺寸精度 43沖壓工藝方案確定 53.1沖裁工藝方案的確定 53.2沖裁工藝方法的選擇 54模具總體結(jié)構(gòu) 74.1模具類型的選擇 74.2定位方式的選擇 74.3送料方式的確定 75工藝參數(shù)計算 95.1排樣方式的選擇 95.2沖壓力的計算 126刃口尺寸的計算 176.1沖裁間隙的確定 176.2刃口尺寸的計算及依據(jù)與法則 187主要零部件設(shè)計 237.1凹模設(shè)計 237.2凸模的設(shè)計 257.3卸料裝置的設(shè)計 277.4凸模固定板的設(shè)計 287.5導向零件及模架的選用的設(shè)計 297.6模柄的選用 298沖壓設(shè)備的校核與選定 318.1沖壓設(shè)備的校核 318.2壓力機的選擇 319結(jié)論與展望 33結(jié)論 339.2展望 33參考文獻 35致謝 37附錄 391緒論冷沖壓模具概述和發(fā)展沖壓模具的定義是，沖壓加工過程中，對材料加工使其成為半成品（或零件）的一種特殊工藝裝備。這是種特殊的工藝裝備,與沖壓件有精密相連的關(guān)系,但兩者并沒有通用性，在沖壓生產(chǎn)的工藝裝備中是必不可少，其功能、作用、手法這種種的東西注定沖壓模具是技術(shù)密集、高附加值型產(chǎn)品。因此沖壓成形加工有著許多優(yōu)點，包括低耗、高效、低成本、質(zhì)量穩(wěn)定、高一致性，可加工薄壁、復雜零件，板材有良好的沖壓成形性能，但是模具成本高，所以沖壓成形適宜批量生產(chǎn)。沖壓加工在制造業(yè)中很常用，采用模具生產(chǎn)的制件生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和材料，成本底等等的優(yōu)點。模具成形已經(jīng)成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具潛力的發(fā)展方向。模具是機械、電子等行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)，它對國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展起著越來越大的作用。一個國家模具生產(chǎn)能力的強弱、水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品開發(fā)和舊產(chǎn)品更新，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。我國為了優(yōu)先發(fā)展模具工業(yè)，制定了一系列優(yōu)惠政策，并把它放在國民經(jīng)濟發(fā)展十分重要的戰(zhàn)略地位。當前模具的技術(shù)水平近年企業(yè)加大了在技術(shù)進步方面的投資力度，將其看做企業(yè)發(fā)展的重要動力。直至現(xiàn)在這些企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/E、SolidEdge、Solidworks、Optris和MAGMASOFT等軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。另外一方面，許多教育教研機構(gòu)在模具技術(shù)的研究和開發(fā)也大力支持。社會方方面面下的支持下，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面明顯有了極大的發(fā)展。研究意義及當前國內(nèi)外發(fā)展狀況變壓器鐵芯片的沖裁工藝應(yīng)用范圍十分廣泛，應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個部門中，幾乎都有沖壓加工產(chǎn)品。如汽車，飛機，拖拉機，電器，電機，儀表，鐵道，郵電，化工以及輕工日用產(chǎn)品中均占有相當大的比重。沖壓工藝具有：1）生產(chǎn)率高；2）精度高，質(zhì)量穩(wěn)定；3）材料利用率高；4）操作簡便等優(yōu)點。特別適宜于大批量生產(chǎn)和自動化。

我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型（形）。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展，2003年，我國模具總產(chǎn)值超過400億元人民幣。

現(xiàn)代模具制造的必然趨勢，就是機械加工盡可能地取代人工加工，這些設(shè)備大部分所用的程序基本上都是應(yīng)用CAD、CAE、CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的，操作人員工作按照規(guī)定的程序裝夾工作，配備刀具和操作，機臺就拿自動地完成加工任務(wù)，并將理想的模具零件制造出來或為下一加工工序完成規(guī)定的部分。隨著計算機軟件的發(fā)展和進步，CAD、CAE、CAM技術(shù)也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用將越來越廣泛?？梢灶A(yù)料不久的將來，模具制造業(yè)將從機械制造業(yè)中分離出來，而獨立成為國民經(jīng)濟中不可缺少的支柱產(chǎn)業(yè)，與此同時，也進一步促進了模具制造技術(shù)向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展2沖壓工件分析本設(shè)計主要完成變壓器鐵芯片的沖壓工藝及其模具設(shè)計，變壓器鐵芯片如圖2-1所示。圖2-1鐵芯片工件名稱：鐵芯片；工件簡圖：如圖2-1；生產(chǎn)批量：大量；材料：D310；材料厚度：0.3mm；精度等級：IT14。工件表面質(zhì)量：工件表面無毛刺、壓痕、拉裂、油污等不良現(xiàn)象2.1工件材料分析材料名稱：硅鋼；材料牌號：D310；材料狀態(tài)：已退火；2.2工件結(jié)構(gòu)形狀分析變壓器鐵芯片結(jié)構(gòu)相對簡單，其上有兩個直徑Φ3mm的孔，工件輪廓由直線和直線垂直，呈山字形，且孔與邊緣之間的最小距離也滿足符合沖裁時的要求。2.3尺寸精度該沖裁件屬結(jié)構(gòu)簡單的板狀制品，沖裁件在形狀上為對稱結(jié)構(gòu)，材料為D310。屬于電工用硅鋼，具有良好的沖壓性能。零件圖上所有的尺寸均未標注公差，可按IT14確定沖裁尺寸公差，查表可得各尺寸公差為48,6,12,36,30,3,24，?3，沖裁件的尺寸公差為3mm大于孔的最小沖孔尺寸。該沖裁件表面質(zhì)量要求較小，普通沖裁件斷面粗糙度如表2-1所示。表2-1常見零件公差等級表尺寸/mm/μm/mm≤3＞3~6＞6~10＞10~18＞18~30＞30~50＞50~80＞80~120＞120~18034456781012456891113151868991316192225101215182125303540141822273339465463253036435262748710040485870841001201401606075901101301601902202503沖壓工藝方案確定3.1沖裁工藝方案的確定沖裁工藝方案的影響因素可分為制件的尺寸精度、技術(shù)要求、外觀質(zhì)量要求、工件材料力學性能及生產(chǎn)批量方面，從上述分析，可見本制件的工藝方案有以下三種:方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。分析：方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單、但需兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二：只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度較高，生產(chǎn)率高。但材料利用率不高、沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作安全不能保證。方案三：也只需要一副模具，生產(chǎn)率較復合模高，操作方便，材料能合理利用，工件精度也能滿足要求。模具制造、安裝稍復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。3.2沖裁工藝方法的選擇本制件包含兩道工序：沖孔級落料。模具類型通常有三種常用的模具可供選擇，1）

采用兩套模具，分別是沖孔模與落料模具。這種單工工序

模制造方便，成本低，但無法達到本制件的精度要求。

（2）

級進模，把兩道工序合并在一副模具中完成，可以減少模

具和設(shè)備數(shù)量，提高生產(chǎn)效率并容易實現(xiàn)自動化。

（3）

復合模，能夠在一套模具中同時完成兩道工序，但是復合

模結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高。

根據(jù)上述條件可以采用級進模具或者復合模具進行成型。因為單工序模具無法達到產(chǎn)品的精度要求。本制件屬于小型制件，一采用成本較低，安全，自動化較高的級進模進行生產(chǎn)。4模具總體結(jié)構(gòu)4.1送料方式的確定由于零件尺寸較小，采用橫向手動送料方式，即由左向右送料。4.2模架結(jié)構(gòu)和導向裝置的選擇本模具采用導正銷精定位，擋料銷粗定位，導料板縱向定位。(1)導料板的選用選用分離式的導料板，外形尺寸縱向長度由凹模長度決定。(2)側(cè)刃的選擇由于制件兩道工序之間的距離相對較大，步距與兩個制件的距離一致，即為54mm.采用雙側(cè)刃，提高制件的精度。側(cè)刃的制造公差按h6確定，帶側(cè)刃的模具，一般都在側(cè)刃孔旁的導料板上裝有擋塊，以減輕導料板擋料臺階的磨損。(3)卸料裝置的選用對于本沖裁，落料級進模，已選用最簡單的卸料裝置，即彈壓卸料裝置，彈壓卸料板既起卸料作用也起壓料作用，所以沖件直平度較高，結(jié)構(gòu)簡便易于制造。節(jié)約成本。

在沖裁前將板料壓平，防止沖裁件翹曲。(4)模架的結(jié)構(gòu)形式模架是模具的主體結(jié)構(gòu)，他是連接冷沖模具工作零件的部件，所以選用模架相當重要，根據(jù)落料模的要求，搜作用的沖裁力較大，故選用導柱在兩側(cè)的中間導柱的模座結(jié)構(gòu)，次結(jié)構(gòu)比較平穩(wěn)。沖模的主要零件都是通過螺釘、銷釘連接到模架上，構(gòu)成一幅完整的沖模結(jié)構(gòu)方可使用。故本模具采用后側(cè)導柱導套式中精度的中小型模架。5工藝參數(shù)計算5.1排樣方式的選擇沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣可以使使用的材料化學用品更少、從根本上讓模具使用更長時間，排樣的對不對很重要，將反應(yīng)到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。排樣的方法有：直排、斜排、對直排、混合排，結(jié)合模具的各種物理方面性能及其不可改變的條件等全方位思考。因此考慮以下三種方案：方案一：有廢料排樣沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，使用的時間更長，但是其性價比低。見圖5-1所示。方案二：少廢料排樣因受剪切條料和定位誤差的反應(yīng)，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。見圖5-2所示。方案三：無廢料排樣沖件的物理性能和使用時間都更低，但性價比最高。見圖5-3所示。本模具采用少廢料直對排方式排樣：見圖5-3。5.1.1搭邊值的確定根據(jù)零件形狀和尺寸查表得，工件間的搭邊值按矩形取=2mm。制件間的搭邊值，制件與條料間搭邊值。5.1.2材料利用率的計算直排的材料利用率計算圖5-1直排排樣圖①

沖裁面積為：②

步距S=36③

條料寬度B=51④

材料利用率n=A÷÷36×5.1.2.2橫排的材料利用率計算圖5-2橫排排樣圖①

沖裁面積為：②

步距S=42③

條料寬度B=63④

材料利用率n=A÷÷5.1.2.3對排的材料利用率計算圖5-3隊排排樣圖①

沖裁面積為：②

步距S=48③

條料寬度B=45④

材料利用率n=A÷÷48×表5-1排樣比較方案對3種排樣方案比較：排樣方式?jīng)_裁件面積mm步距條料寬度一個步距材料利用率直排3651％橫排4263％對排4845％5.2沖壓力的計算5.2.1沖裁力的計算1沖孔與落料的沖裁力查附表知，τ=190Mpa，查表知Kx，KtF=KLtσb=1.3*（48*2+36*2+30*4+2*π*1.5*2）其中沖孔F=KLtσb=1.3*2*π落料沖裁力卸料力推件力總沖壓力5.2.2初選壓力機根據(jù)計算總壓力，查表可選用J23-160的壓力機表5-2壓力機參數(shù)公稱壓力（kN）160滑塊行程（mm）55行程次數(shù)（次/min）120最大封閉高度(mm)

220封閉高度調(diào)節(jié)量45滑塊中心到床身距離(mm)160立柱間距離（mm）220工作臺尺寸（mm）前后300左右450工作臺孔尺寸（mm前后160左右240直徑210墊板厚度（mm）40模柄尺寸（mm）直徑40深度60床身最大傾角（°）355.2.5壓力中心的確定本制件沖裁時，模具中位置如圖5-4圖壓力中心計算圖具體計算表如5-2-1所示。表5-2-1尺寸計算表線段序號線段長度L線段重心坐標L*XL*YXY136-240-864026-2118-126108330-183-54090412-12-12-144-144530-63-180906120180216730631809081212-12144-1449301835409010621181261081136240864012480-180-864133.14*312-15143.14*3-12-15合計0X0Y綜上表格可知道壓力中心為（。09）6模具刃口尺寸的計算6.1沖裁間隙的確定根據(jù)經(jīng)驗值法，查表得到該沖裁模初始雙面間隙

6.2刃口尺寸的計算本凹模按配制法進行計算，具體見圖6-1所示。（1）落料凹模刃口尺寸計算圖6-1落料凹模刃口尺寸計算圖查表確定所有尺寸的磨損系數(shù)為x=0.5.

即A36=(Amax-xΔ）=（）A48=(Amax-xΔ）=（）A6=(Amax-xΔ）=（）A24=(Amax-xΔ）=（）B12=(Bmin+xΔ）=（）B3=(Bmin+xΔ）=（）C30=C±δ=30±C3=C±δ=3±（2）落料凸模刃口尺寸計算圖6-2落料凸模計算圖A36=(Amax+xΔ）=（36+）=45A48=(Amax+xΔ）=（48+）=67A6=(Amax+xΔ）=（6+）=A24=(Amax+xΔ）=（24+）=B12=(Bmin-xΔ）=（-）=12B3=(Bmin-xΔ）=（-）=2.625C30=C±δ=30±C3=C±δ=3±(3)沖孔凸模的刃口尺寸計算圖6-3沖孔凸模計算圖A36A48A6A24B12B3C30=30±C3=3±7主要零部件設(shè)計7.1落料凹模外形的設(shè)計1.凹模長度L=1+s+2c=36+36+72=144mm3.凹模的高度Ha===164.凹模壁厚c=325.凹模的寬度B=b+2c=48+72=1206.外形尺寸為140*120*20圖7-1凹模零件圖7.2沖孔凸模的設(shè)計沖孔凸模：沖孔模直徑為3mm，固定方法采用臺階式固定。由于凸模要穿過凸模固定板、橡膠及卸料板，長度較大，易折斷，因此上部直徑取值較大，定為10mm進入卸料板的凸模直徑為3mm，用卸料板進行保護?？紤]到孔徑的大小和沖裁力的影響制造成臺階式的凸模保證其強度及剛性，裝配修磨方便，最大直徑的作用是形成臺肩，以便固定，保證工作時凸模不被拉出。與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n6）制造。如圖7-2所示。凸模長度L1=h1+h2+h3+h=16+10+4+24=54mm圖7-2沖孔凸模落料凸模：凸模斷面為48mm*36mm的矩形凸模制成長方體，其體積大小適中且卸料力小，宜采用壓入固定在凸模固定板上。凸模用線切割機床加工制造。尺寸67mm與mm相交處為直角，但為延長凸模壽命，在線切割時應(yīng)制成圓角mm，如圖7-3所示。。7-3落料凸模7.3卸料裝置的設(shè)計對于本沖裁，落料級進模，已選用最簡單的卸料裝置，即彈壓卸料裝置，彈壓卸料板既起卸料作用也起壓料作用，所以沖件直平度較高，結(jié)構(gòu)簡便易于制造。節(jié)約成本。

在沖裁前將板料壓平，防止沖裁件翹曲。卸料出件方式

彈壓卸料裝置彈壓卸料裝置是由卸料板、彈性元件（彈簧或橡膠）、卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈壓卸料既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較高。因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。彈壓卸料板與凸模的單邊間隙可根據(jù)沖裁板料厚度按下表選用。在級進模中，特別小的沖孔凸模與卸料板的單邊間隙可將表列數(shù)值適當加大。當卸料板起導向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹模間隙小。此時。凸模與固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口mm，以便順利卸料。7.4模架類型的選擇該模架選用對角導柱模架，導向裝置安裝在模具的對角線上，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠。由標準（）中選取,從而確定以下材和尺寸：模架材料選取鑄鐵HT200，模架上模板的長度為250mm、寬度160mm、厚度45mm。下模板的長度為250mm、寬度160mm、厚度50mm；最大高度為200mm、最小高度為160mm。模柄選取壓入式模柄，壓入模柄部位應(yīng)與安裝孔成H7/m6配合；材料選取45鋼，尺寸mm15030′j。螺釘選用標準件內(nèi)六角螺釘，規(guī)格為M10；導柱的直徑為25mm，長度170mm；導套的直徑為38mm，長度85mm；應(yīng)按H6/h5配合；柱間的距離150mm；材料為20鋼。8鐵芯片模具校核凹模強度校核圖8-1落料凹模①正壓力的校核dmin≥查參考文獻可知τ=300Mpaσ=1400Mpa即3≥因為尺寸大于，故滿足強度要求②彎曲應(yīng)力的校核Lmax≤95=95×=56mm裝模高度的校核為了保證模具和壓力機相適應(yīng)，沖模的閉合高度H應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間，其關(guān)系式為：Hmin-H1+10mm≤H≤Hmax-H1-5mm式中，H--沖模的閉模高度Hmax--最大閉模高度Hmin--最小閉模高度H1--墊板高度Hmax-H1--最大裝模高度Hmin-H1--最小裝模高度則Hmin-H1+10mm=130mm+10mm=140mmHmax-H1-5mm=190mm-5mm=185mmH=H下模座+H上模座+H墊板+H凸模+H凹凸模=45+40+8+42+28-16=179mm有此可知，Hmin≤H≤Hmax則所選則的壓力機符合要求9模具結(jié)構(gòu)設(shè)計模具的總裝圖和工作過程模具的裝配就是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)條件，以一定的裝配順序和方法，將符合圖紙技術(shù)要求的零件，經(jīng)協(xié)調(diào)加工，組裝成滿足使用要求的模具。在裝配過程中，既要保證配合零件的配合精度，又要保證零件之間的位置精度，對于具有相對運動的零（部）件，還必須保證它們之間的運動精度。因此，模具裝配是最后實現(xiàn)沖模設(shè)計和沖壓工藝意圖的過程，是模具制造過程中的關(guān)鍵工序。模具裝配的質(zhì)量直接影響制件的沖壓質(zhì)量、模具的使用和模具壽命。1.圓柱銷2.導套3.上模座4.卸料螺釘5.上墊板6.模柄7.螺釘8.螺釘9.圓柱銷10.凸模固定板11.彈性橡膠墊12.卸料板13.導尺14.承料板15.導柱16.下模座17.螺釘18.凹模19.側(cè)刃凸模20.沖孔凸模21.落料凸模22.導正銷23.切斷凸模24.固定擋板25.開槽沉頭螺釘26.硅鋼板料27.使用擋料銷28支撐臺階小結(jié)經(jīng)過最近一段時間的努力我的課程設(shè)計設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這一年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學知識