冲压模具课程设计变压器铁芯片模具课程设计.docx

Xinyu University课程设计(说明书)题目:变压器铁芯片模具课程设计学生姓名:学 号:专 业:材料成型及控制工程指导教师:黄小英 学 院:机电工程学院江西·新余3任务书学 号专业材料成形及控制工程课程设计题目铁芯片的冲压模具设计(9号)研究主要内容及基本要求一、设计内容：1、设计一幅冲裁模完成下图（铁芯片，材料为D310 厚度，大批量生产,其未注公差尺寸精度等级为IT14）的冲裁。2模具整体方案设计：包括零件的工艺分析、模具类型的确定、压力中心计算、刃口尺寸计算、压力机选择等。 3模具整装配图和模具重要零件选用与设计。4撰写此模具设计的说明书二、技术要求：1、要求每位学生完成模具整体装配图1 张，2、主要零件（凸模、凹模、凸凹模等）图35张3、详细的设计计算过程4、有关零件的选用依据及过程5、课程设计说明书（不少于5千字）主要参考资料1、 学校图书馆的中文电子期刊 2、冷冲模设计，丁松聚主编 3、冷冲压工艺与冲模设计，杨关全、匡余华主编 4、模具制造工艺，黄毅宏、李明辉主编5、 相关网站资料查寻进程计划课程设计时间2016年12月24日2016年12月28日第一阶段（2016年12月24日）完成课题的初步规划，查找相差资料；第二阶段（2016年12月25日）完成模具的总体结构设计；第三阶段（2016年12月26日）完成模具的有关计算及相关零部件的选择设计；第四阶段（2016年12月27日）完成模具的总装配图绘制；第五阶段（2013年12月28日）完成模具设计说明书，并进行答辩。毕业设计(论文)工作指导小组(或教研室)审核意见毕业设计（论文）工作指导小组组长（或教研室主任）签名： 年 月 日签名学生签名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日目 录1 绪论1冷冲压模具概述和发展1当前模具的技术水平11.3研究意义及当前国内外发展状况12 冲压件工艺分析32.1 工件材料分析32.2 工件结构形状分析42.3 尺寸精度43 冲压工艺方案确定53.1 冲裁工艺方案的确定53.2 冲裁工艺方法的选择54 模具总体结构74.1 模具类型的选择74.2 定位方式的选择74.3 送料方式的确定75 工艺参数计算95.1 排样方式的选择95.2 冲压力的计算126 刃口尺寸的计算176.1 冲裁间隙的确定176.2 刃口尺寸的计算及依据与法则187 主要零部件设计237.1 凹模设计237.2 凸模的设计257.3 卸料装置的设计277.4 凸模固定板的设计287.5 导向零件及模架的选用的设计297.6 模柄的选用298 冲压设备的校核与选定318.1 冲压设备的校核318.2 压力机的选择319结论与展望33结论339.2 展望3328参考文献35致 谢37附 录391 绪论冷冲压模具概述和发展冲压模具的定义是，冲压加工过程中，对材料加工使其成为半成品（或零件）的一种特殊工艺装备。这是种特殊的工艺装备,与冲压件有精密相连的关系,但两者并没有通用性，在冲压生产的工艺装备中是必不可少，其功能、作用、手法这种种的东西注定冲压模具是技术密集、高附加值型产品。因此冲压成形加工有着许多优点，包括低耗、高效、低成本、质量稳定、高一致性，可加工薄壁、复杂零件，板材有良好的冲压成形性能，但是模具成本高，所以冲压成形适宜批量生产。冲压加工在制造业中很常用，采用模具生产的制件生产效率高，质量好，切削少，节约能源和材料，成本底等等的优点。模具成形已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。模具是机械、电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。 一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和旧产品更新，影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业，制定了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。当前模具的技术水平 近年企业加大了在技术进步方面的投资力度，将其看做企业发展的重要动力。直至现在这些企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/E、Solid Edge、Solid works、Optris 和MAGMASOFT 等软件，并成功应用于冲压模的设计中。另外一方面，许多教育教研机构在模具技术的研究和开发也大力支持。社会方方面面下的支持下，模具CAD/CAE/CAM 技术方面明显有了极大的发展。研究意义及当前国内外发展状况变压器铁芯片的冲裁工艺应用范围十分广泛，应用于国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。如汽车，飞机，拖拉机，电器，电机，仪表，铁道，邮电，化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。冲压工艺具有：1）生产率高；2）精度高，质量稳定；3）材料利用率高；4）操作简便等优点。特别适宜于大批量生产和自动化。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型（形）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代耗率，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。 现代模具制造的必然趋势，就是机械加工尽可能地取代人工加工，这些设备大部分所用的程序基本上都是应用CAD、CAE、CAM系统产生的，操作人员工作按照规定的程序装夹工作，配备刀具和操作，机台就拿自动地完成加工任务，并将理想的模具零件制造出来或为下一加工工序完成规定的部分。随着计算机软件的发展和进步，CAD、CAE、CAM技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展2冲压工件分析本设计主要完成变压器铁芯片的冲压工艺及其模具设计，变压器铁芯片如图2-1所示。图2-1 铁芯片工件名称：铁芯片； 工件简图：如图2-1；生产批量：大量；材料：D310；材料厚度：0.3mm；精度等级：IT14。工件表面质量：工件表面无毛刺、压痕、拉裂、油污等不良现象2.1 工件材料分析材料名称：硅钢；材料牌号：D310；材料状态：已退火；2.2 工件结构形状分析变压器铁芯片结构相对简单，其上有两个直径3mm的孔，工件轮廓由直线和直线垂直，呈山字形，且孔与边缘之间的最小距离也满足符合冲裁时的要求。2.3 尺寸精度该冲裁件属结构简单的板状制品，冲裁件在形状上为对称结构，材料为D310。属于电工用硅钢，具有良好的冲压性能。零件图上所有的尺寸均未标注公差，可按IT14确定冲裁尺寸公差，查表可得各尺寸公差为48,6,12,36,30,3,24，Ø3，冲裁件的尺寸公差为3mm大于孔的最小冲孔尺寸。该冲裁件表面质量要求较小，普通冲裁件断面粗糙度如表2-1所示。表2-1 常见零件公差等级表尺寸/mm/m/mm33661010181830305050808012012018034456781012456891113151868991316192225101215182125303540141822273339465463253036435262748710040485870841001201401606075901101301601902202503冲压工艺方案确定3.1 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的影响因素可分为制件的尺寸精度、技术要求、外观质量要求、工件材料力学性能及生产批量方面，从上述分析，可见本制件的工艺方案有以下三种:方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。分析：方案一：模具结构简单、但需两道工序两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二：只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度较高，生产率高。但材料利用率不高、冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作安全不能保证。方案三：也只需要一副模具，生产率较复合模高，操作方便，材料能合理利用，工件精度也能满足要求。模具制造、安装稍复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。3.2 冲裁工艺方法的选择本制件包含两道工序：冲孔级落料。模具类型通常有三种常用的模具可供选择 ，1） 采用两套模具，分别是冲孔模与落料模具。这种单工工序 模制造方便，成本低，但无法达到本制件的精度要求。 （2） 级进模，把两道工序合并在一副模具中完成，可以减少模 具和设备数量，提高生产效率并容易实现自动化。 （3） 复合模，能够在一套模具中同时完成两道工序，但是复合 模结构复杂，制造成本高。  根据上述条件可以采用级进模具或者复合模具进行成型。 因为单工序模具无法达到产品的精度要求。本制件属于小型制件，一采用成本较低，安全，自动化较高的级进模进行生产。 4 模具总体结构4.1 送料方式的确定 由于零件尺寸较小，采用横向手动送料方式，即由左向右送料。4.2模架结构和导向装置的选择本模具采用导正销精定位，挡料销粗定位，导料板纵向定位。(1)导料板的选用 选用分离式的导料板，外形尺寸纵向长度由凹模长度决定。(2)侧刃的选择 由于制件两道工序之间的距离相对较大，步距与两个制件的距离一致，即为54mm.采用双侧刃，提高制件的精度。侧刃的制造公差按h6确定，带侧刃的模具，一般都在侧刃孔旁的导料板上装有挡块，以减轻导料板挡料台阶的磨损。 (3)卸料装置的选用 对于本冲裁，落料级进模，已选用最简单的卸料装置，即弹压卸料装置，弹压卸料板既起卸料作用也起压料作用，所以冲件直平度较高，结构简便易于制造。节约成本。 在冲裁前将板料压平，防止冲裁件翘曲。 (4)模架的结构形式 模架是模具的主体结构，他是连接冷冲模具工作零件的部件，所以选用模架相当重要，根据落料模的要求，搜作用的冲裁力较大，故选用导柱在两侧的中间导柱的模座结构，次结构比较平稳。冲模的主要零件都是通过螺钉、销钉连接到模架上，构成一幅完整的冲模结构方可使用。故本模具采用后侧导柱导套式中精度的中小型模架。5工艺参数计算5.1 排样方式的选择冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样可以使使用的材料化学用品更少、从根本上让模具使用更长时间，排样的对不对很重要，将反应到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排 ，结合模具的各种物理方面性能及其不可改变的条件等全方位思考。因此考虑以下三种方案：方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，使用的时间更长，但是其性价比低。见图5-1所示。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的反应，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。见图5-2所示。方案三：无废料排样 冲件的物理性能和使用时间都更低，但性价比最高。见图5-3所示。本模具采用少废料直对排方式排样：见图5-3。5.1.1 搭边值的确定根据零件形状和尺寸查表得，工件间的搭边值按矩形取=2mm。制件间的搭边值，制件与条料间搭边值。 5.1.2 材料利用率的计算直排的材料利用率计算图5-1 直排排样图 冲裁面积为：  步距 S=36 条料宽度 B=51 材料利用率 n=A÷÷36×5.1.2.2 横排的材料利用率计算图5-2横排排样图 冲裁面积为： 步距 S=42 条料宽度 B=63 材料利用率 n=A÷÷5.1.2.3 对排的材料利用率计算 图5-3队排排样图 冲裁面积为： 步距 S=48 条料宽度 B=45 材料利用率 n=A÷÷48×表5-1 排样比较方案对3种排样方案比较： 排样方式冲裁件面积mm步距条料宽度一个步距材料利用率直排3651横排4263对排48455.2 冲压力的计算5.2.1 冲裁力的计算1冲孔与落料的冲裁力 查附表知，=190Mpa，查表知Kx，KtF=KLtb=1.3*（48*2+36*2+30*4+2*1.5*2）其中冲孔F=KLtb=1.3*2*落料冲裁力卸料力推件力总冲压力5.2.2 初选压力机 根据计算总压力，查表可选用J23-160的压力机表5-2 压力机参数公称压力（kN） 160滑块行程（mm） 55行程次数（次/min） 120最大封闭高度(mm)  220封闭高度调节量 45滑块中心到床身距离(mm) 160立柱间距离（mm） 220工作台尺寸（mm） 前后300左右450工作台孔尺寸（mm 前后160左右240直径210垫板厚度（mm） 40模柄尺寸（mm） 直径40深度60床身最大倾角（°） 355.2.5 压力中心的确定本制件冲裁时，模具中位置如图5-4图压力中心计算图具体计算表如5-2-1所示。 表5-2-1尺寸计算表线段序号线段长度L线段重心坐标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合计0X0Y综上表格可知道压力中心为（。09）6模具刃口尺寸的计算6.1 冲裁间隙的确定 根据经验值法，查表得到该冲裁模初始双面间隙 6.2 刃口尺寸的计算本凹模按配制法进行计算，具体见图6-1所示。（1）落料凹模刃口尺寸计算图6-1落料凹模刃口尺寸计算图查表确定所有尺寸的磨损系数为x=0.5. 即 A36=(Amax-x）=（）A48=(Amax-x）=（）A6=(Amax-x）=（）A24=(Amax-x）=（）B12=(Bmin+x）=（）B3=(Bmin+x）=（）C30=C±=30±C3=C±=3±（2）落料凸模刃口尺寸计算图6-2落料凸模计算图 A36=(Amax+x）=（36+）=45A48=(Amax+x）=（48+）=67A6=(Amax+x）=（6+）=A24=(Amax+x）=（24+）=B12=(Bmin-x）=（-）=12B3=(Bmin-x）=（-）=2.625C30=C±=30±C3=C±=3±(3)冲孔凸模的刃口尺寸计算图6-3 冲孔凸模计算图A36A48A6A24B12B3C30=30±C3=3±7 主要零部件设计7.1 落料凹模外形的设计1.凹模长度L=1+s+2c=36+36+72=144mm3.凹模的高度 Ha=164.凹模壁厚 c=325.凹模的宽度 B=b+2c=48+72=1206.外形尺寸为140*120*20 图7-1 凹模零件图7.2 冲孔凸模的设计 冲孔凸模：冲孔模直径为3mm，固定方法采用台阶式固定。由于凸模要穿过凸模固定板、橡胶及卸料板，长度较大，易折断，因此上部直径取值较大，定为10mm进入卸料板的凸模直径为3mm，用卸料板进行保护。考虑到孔径的大小和冲裁力的影响制造成台阶式的凸模保证其强度及刚性，装配修磨方便，最大直径的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出。与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n6）制造。如图7-2所示。凸模长度L1=h1+h2+h3+h=16+10+4+24=54mm图7-2冲孔凸模 落料凸模：凸模断面为48mm*36mm的矩形凸模制成长方体，其体积大小适中且卸料力小，宜采用压入固定在凸模固定板上。凸模用线切割机床加工制造。尺寸67mm与mm相交处为直角，但为延长凸模寿命，在线切割时应制成圆角mm，如图7-3所示。 7-3落料凸模7.3 卸料装置的设计 对于本冲裁，落料级进模，已选用最简单的卸料装置，即弹压卸料装置，弹压卸料板既起卸料作用也起压料作用，所以冲件直平度较高，结构简便易于制造。节约成本。 在冲裁前将板料压平，防止冲裁件翘曲。卸料出件方式  弹压卸料装置弹压卸料装置是由卸料板、弹性元件（弹簧或橡胶）、卸料螺钉等零件组成。弹压卸料既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平直度较高。因此，质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹压卸料装置。弹压卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁板料厚度按下表选用。在级进模中，特别小的冲孔凸模与卸料板的单边间隙可将表列数值适当加大。当卸料板起导向作用时，卸料板与凸模按H7/h6配合制造，但其间隙应比凸、凹模间隙小。此时。凸模与固定板以H7/h6或H8/h7配合。此外，在模具开启状态，卸料板应高出模具工作零件刃口mm，以便顺利卸料。7.4 模架类型的选择 该模架选用对角导柱模架，导向装置安装在模具的对角线上，滑动平稳，导向准确可靠。由标准（）中选取,从而确定以下材和尺寸：模架材料选取铸铁HT200，模架上模板的长度为250mm、宽度160mm、厚度45mm。下模板的长度为250mm、宽度160mm、厚度50mm；最大高度为200mm、最小高度为160mm。模柄选取压入式模柄，压入模柄部位应与安装孔成H7/m6配合；材料选取45钢，尺寸mm15030´j。螺钉选用标准件内六角螺钉，规格为M10；导柱的直径为25mm，长度170mm；导套的直径为38mm，长度85mm；应按H6/h5配合；柱间的距离150mm；材料为20钢。8铁芯片模具校核 凹模强度校核 图8-1 落料凹模正压力的校核dmin查参考文献可知=300Mpa=1400Mpa即 3因为尺寸大于，故满足强度要求弯曲应力的校核Lmax95=95×=56mm装模高度的校核 为了保证模具和压力机相适应，冲模的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，其关系式为： Hmin-H1+10mmHHmax-H1-5mm式中，H-冲模的闭模高度 Hmax-最大闭模高度 Hmin-最小闭模高度 H1-垫板高度 Hmax-H1-最大装模高度 Hmin-H1-最小装模高度 则Hmin-H1+10mm=130mm+10mm=140mm Hmax-H1-5mm=190mm-5mm=185mm H=H下模座+H上模座+H垫板+H凸模+H凹凸模=45+40+8+42+28-16=179mm 有此可知 ，HminHHmax则所选则的压力机符合要求 9模具结构设计模具的总装图和工作过程 模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图纸技术要求的零件，经协调加工，组装成满足使用要求的模具。在装配过程中，既要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度，对于具有相对运动的零（部）件，还必须保证它们之间的运动精度。因此，模具装配是最后实现冲模设计和冲压工艺意图的过程，是模具制造过程中的关键工序。模具装配的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用和模具寿命。 1.圆柱销2.导套3.上模座4.卸料螺钉5.上垫板6.模柄7.螺钉8.螺钉9.圆柱销10.凸模固定板11.弹性橡胶垫12.卸料板13.导尺14.承料板15.导柱16.下模座17.螺钉18.凹模19.侧刃凸模20.冲孔凸模21.落料凸模22.导正销23.切断凸模24.固定挡板25.开槽沉头螺钉26.硅钢板料27.使用挡料销28支撑台阶小结 经过最近一段时间的努力我的课程设计设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这一年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。 刚拿到课题的时候，自己完全不知道从哪里入手，在老师的耐心指导下,总算了解了设计的流程,怎么样去完成任务书和在设计中要注意的问题与解决方案,比如,成型零件的结构设计中,凹模采用组合式可以简化复杂的机加工艺,有利于模具成型零件的热处理和模具的修复；图纸的明细表中应有零件的材料、规格、数量、备注等一些内容；开模次序的确定,并采用相应机构来确保这种开模次序的实现。 在进行毕业设计的过程中，我还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢老师对我悉心的指导，感谢老师给我提出了许多不足。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并通过网络和学习设计辅助软件等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献1 王鹏驹.冲压模具设计师手册M.北京：机械工业出版社，20102 徐政坤.冲压模具设计与制造M.北京：化工业出版社，20093 万站胜.冲压模具设计M.北京：中国铁道出版社，20104 顾京.数控加工编程及操作M.北京：高等教育出版社，20115 吕思科.机械制图M.北京：北京理工大学出版社，20096 王海明.机械制造技术M.北京：中国农业出版社，20127 李正风.机械设计基础M.上海：上海交通大学出版社，20128 许发樾.模具设计应用实例M.北京：机械工业出版社，20119Jiasike, introduction to progressive dieD, progressive die, 200610Aolisi order, stamping mold analysis and die designD, stamping die, 2002附录项目数量模具整体装配图1冲孔凸模1落料凸模1落料凹模1