转子片级进模设计说明书.doc

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1、 专业课程设计说明书设计题目： 转子片级进模设计 设计编号： 学 院： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 082班 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 年 月 日 答辩日期： 年 月 日摘 要本文主要介绍了转子片冲压模具的设计，包括制件冲压工艺性分析和确定；包括冲压模设计计算，主要有相关工艺计算，凸、凹模零件以及主要零部件结构的设计，还有模具总体设计等方面。通过对转子片的工艺分析，最终确定为3工位级进模。较为详细地叙述了冲压模具工作零件的设计、定位零件的设计、卸料装置的设计和模架选择等。关键词：级进模；转子片；模具设计Abstractthe piece rotor

2、stamping die design is introduced in this paper including stamping die design and calculation, technology-related terms, the structure design of the punch、cavity and the main components. Through the analysis of rotor-chip technology the three-position progressive die is ultimately adopted , and the

3、design of working parts, positioning parts, discharging device and the choice of mold is Described.Key words：Progressive Die; rotor plate; die design目 录摘要、关键词Abstract、Key words目 录1. 引言 62确定工艺方案及模具结构型式 72.1分析制件的冲压工艺性72.2分析比较和确定工艺方案73工艺计算 83.1计算料条宽度、确定步距、排样设计 83.2计算冲压力93.3确定压力中心93.4材料利用率的计算94凸、凹模零件设计9

4、4.1冲裁刃口尺寸公差的计算94.1.1冲孔10mm凸、凹模刃口尺寸的计算104.1.2冲12个嵌线槽凸、凹模刃口尺寸计算104.1.3外形落料凸、凹模刃口尺寸计算114.2确定凸、凹模零件结构尺寸124.2.1冲孔、落料凹模结构、尺寸确定124.2.2凹模固定板外形结构和尺寸确定 134.2.3凸模尺寸确定 135模具主要零部件的结构设计 135.1工作部分零件 135.1.1冲10mm孔的凸模设计 135.1.2冲12个嵌线槽凸模设计 145.1.3落料凸模设计 145.2定位零件 145.2.1送进导向零件145.2.2送料定距零件141）导正销152）定距侧刃153）侧刃挡块155.3

5、卸料和推件装置165.3.1卸料弹簧的设计165.3.2卸料螺钉的设计175.3.3卸料板孔和凸凹模间隙175.4模架及其零件175.4.1滑动导向模架和滚动导向模架175.4.2导向零件175.5支承及夹持零件、紧固零件的设计185.5.1模柄185.5.2紧固件185.5.3垫板尺寸确定195.5.4固定板尺寸确定196. 模具的总体设计196.1模架的选择206.2模架参数的确定206.3凸模强度校核216.3.1压应力校核216.3.2弯曲应力校核217. 选定冲压设备228. 绘制模具总图229. 设计总结23参考文献25谢辞241.引 言模具是制造业的基础工业设备，被广泛用于制造业

6、的各个领域。无论是工业制品，还是新产品的开发，都离不开模具。现代工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业发展的水平。许多新技术和新设备的产生与应用往往源于模具工业。从某种意义上说，模具制造技术代表了一个国家的工业制造技术的发展水平。近年来，随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展的时期。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提供更为大量、更为迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水平。模具是现代工业生产的主要工艺设备之一。其中冲裁模更是占有十分重要的地位。冲压技术应用范围十分广泛，在国民经济各

7、个部门中，几乎都有冲压加工产品。它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相关。由于它具有生产效率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点，在我国现代化建设中有着很好的发展前景。我们这次课程设计的任务就是设计一套冲裁模具，即就老师所给的零件、生产要求以及精度要求，设计出一套符合要求的冲裁模。由于时间紧迫、经验不足，在设计过程中走了不少弯路，犯了不少错误。总之，在设计中难免有疏漏和不当之处，恳请谅解。相信在今后的实践工作中能一步一步弥补以上不足。在这次设计过程中，对冲裁模具有了深一步的了解，获得了一定的设计经验，为将要到来的毕业设计打下了基础。在这期间得到了郑少梅老师和同学们的热心

8、帮助，在此一并表示感谢。2.确定工艺方案及模具结构型式21分析制件的冲压工艺性（1）冲压材料件材料分析：硅钢的抗剪强度为186Mpa，抗拉强度为225Mpa，伸长率为26%，此种材料有足够的强度，适宜于冲压生产。（2）工件结构及尺寸精度分析：该零件形状复杂，由圆弧和直线组成。为大批量生产，制件厚度为0.35mm。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT13，该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注，生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。根据以上分析，此产品冲压工艺性较好，故选择冲压方法进行加工。工件简图如图1所示：图1 工件简图22分析比较和确定工艺方案由于转子冲件的精度要求较高，

9、形状也比较复杂，适宜采用多工位级进模进行冲压，冲件的冲压工序为冲孔和落料。冲件的异形孔较多，在级进模的结构设计和加工制造上都有一定的难度。3.工艺计算31计算条料宽度、确定步距、排样设计查最小工艺搭边值表，确定搭边值，两侧搭边值各取a1=1.5mm，两工件间的搭边值a=3.2mm, 步距S=D+a47.2+3.2mm=50.4mm。条料宽度B=(Dmax+2aC) 0 -, 查送料最小间隙Cmin表得：C=0.5mm，查条料宽度偏差表得=0.5mm，则得B=(47.221.5+0.52） 0 -0.5 mm=51.2 0 -0.5mm。转子片为大批量生产，选用整卷料硅钢片带料，采用冲压设备附设

10、的自动送料装置送料，其送料精度可达0.05mm。为了进一步提高送料精度，在模具中使用导正销作精定位。综合以上工艺分析，整带料即为该冲件本体的载体形式，为保证冲件的关键尺寸及相对位置精度，在冲制导正钉孔的同时应考虑把转子片的12个线槽孔一起冲出。确定的排样图如图2所示：工位1为冲导正钉孔，转子片各槽孔，工位2为冲转子片中间孔，工位3为转子片外形落料，共三个工位。导正钉孔直径2.5mm。 图2 排样图32计算冲压力冲压力等于冲孔时的冲压力和落料时的冲压力之和。查钢铁材料的力学性能表,得硅钢的抗剪强度=186 MPa。K的取值依据冲裁刃口而定，平刃口，K=11.3；斜刃口，K=0.20.6。考虑刃口

11、的磨损，生产批量和材料厚度等因素的影响，一般取K=1.3。根据公式F=KLt计算，L为冲裁周边长度，t为材料厚度。落料力 F落=KLt=47.20.351.3186N=12.54KN冲孔力 F冲= KLt=（150/3603+9.442+92/36045.2+2+12/36047.2）12+100.351.3186N=40.07KN落料时的卸料力 F卸=K卸F落 查表取K卸=0.06故F卸=K卸F落0.0612.54KN=0.75KNF总= F落+F冲+F卸=12.54+40.07+0.75=53.36KN为了保证冲裁力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲压力大30%左右，即F 总=1.3F

12、 总=1.353.36KN=69.368KN33确定压力中心因该工件为中心对称，故压力中心为该冲裁件轮廓图形的几何中心上。34材料利用率的计算根据一般的市场供应情况，选用原材料。一个步距的材料利用率为S1S0100%=970.18mm2 (51.2mm50.4mm) 100%=40.33%。4.凸、凹模零件设计41冲裁刃口尺寸公差的计算查较大间隙的冲裁模具初始双面间隙表得：间隙值Zmin=0.021mm，Zmax=0.028mm。4.1.1冲孔10mm凸、凹模刃口尺寸的计算查简单形状冲裁件冲裁时的凸、凹值表得：凸=0.020mm，凹=0.020mm。因为，Zmax-Zmin凸+凹，所以选用配作

13、法制造模具刃口。=0.007-(-0.034)=0.027mm,查表得，磨损系数x=0.75冲孔时，应以凸模为基准来配作凹模。当以凸模为基准时，凸模磨损后，冲裁件尺寸变小，因此属于B类尺寸。B凸=（B+x） 0 -凸=（10+0.750.027） 0 -0.02=10.02 0 -0.02mmB凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（10+0.750.027+0.021）+0.02 0=10.04+0.02 0mm4.1.2冲12个嵌线槽凸、凹模刃口尺寸计算由于形状较复杂，故采用配作法，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要求。工件图中未标注公差的尺寸，查相关文献得出其极限

14、偏差：R1.5 0 -0.14，9.44 0 -0.22，5 0 -0.18，1 0 -0.14，1.51 0 -0.14，45.20 -0.39 ，47.20 -0.39,2.5 0 -0.14。凸、凹取1/4。其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：1）凸模磨损后，冲裁件尺寸变大。1凸=（A- x）+凸 0=(1-0.750.14)+0.035 0=0.89+0.035 0mm1凹=（A- x- Zmin） 0 -凹=(1-0.750.14-0.021) 0 -0.035=0.87 0 -0.035mm47.2凸=（A- x）+凸 0=(47.2-0.750.39) +0.098 0 =46.91

15、 +0.098 0mm47.2凹=（A- x- Zmin） 0 -凹=(47.2-0.750.39-0.021) 0 -0.098 =46.89 0 -0.098mm2）凸模磨损后，冲裁件尺寸变小。R1.5凸=（B+x） 0 -凸=（1.5+0.750.14）0 -0.035=R1.60 0 -0.035mmR1.5凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（1.5+0.750.14+0.021）+0.035 0=R1.63+0.035 0mm9.44凸=（B+x） 0 -凸=（9.44+0.750.22） 0 -0.055=9.60 0 -0.055 mm9.44凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（

16、1.5+0.750.22+0.021）+0.055 0=9.63 +0.055 0mm5凸=（B+x） 0 -凸=（5+0.750.18） 0 -0.045=5.14 0 -0.045 mm5凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（1.5+0.750.18+0.021）+0.045 0=5.16 +0.045 0mm45.2凸=（B+x） 0 -凸=（45.2+0.750.39）0 -0.098=45.49 0 -0.098mm45.2凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（45.2+0.750.39+0.021）+0.098 0=45.51 +0.098 0mm2.5凸=（B+x） 0 -凸=（2.

17、5+0.750.14）0 -0.035=2.60 0 -0.035mm2.5凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（2.5+0.750.14+0.021）+0.035 0=2.63+0.035 0mm3）凸模磨损后，冲裁件尺寸不变。1.51凸=1.51凹=C凸=1.510.035mm4.1.3外形落料凸、凹模刃口尺寸计算查简单形状冲裁件冲裁时的凸、凹值表得：凸=0.020mm，凹=0.030mm因为，Zmax-Zmin弹簧的实际总压缩量L 总。，此弹簧的具体参数是：弹簧外径D= 20mm，材料直径d= 3mm，自由高度H= 45mm，节距t= 5.5mm，F 1=330 N，极限载荷时弹簧的高度H

18、 1=30.2 mm。弹簧的最大许可压缩量Lmax=（45-30.2）mm =19.8mm弹簧预压缩量L= F 0F 1Lmax=187.533019.8=11.25mm校核：卸料板工作行程t+h 1+h 2=（0.35+0.6+0.5）mm =1.45 mm 凸凹模刃口修磨量h 3=6 mm 弹簧的实际总压缩量L 总= L+ t+h 1+h 2+ h 3=18.7 mm由于19.818.7，即LmaxL 总，所以所选弹簧是合适的。所选弹簧的规格为：外 径：D=20mm钢丝直径：d= 3mm自由高度：H= 45mm装配高度：H 2= H- L=（45-11.25）mm=33.75 mm弹簧的窝

19、座深度：h= H-Lmax+ h 卸料板+ t+1- h 凸模+h 修模=（45-19.8+14+0.35+1-33.5+6）mm=13.05mm弹簧外露高度H 3= 19.5mm，弹簧安装在卸料螺钉里面。5.3.2卸料螺钉的设计查表选用L=70mm。直径d=8 mm ，L70的圆柱头卸料螺钉，其标记为： 卸料螺钉M870，材料为45钢，热处理硬度为3545HRC。5.3.3卸料板孔和凸模间隙查表得弹性卸料板孔与凸模之间的单边间隙值为0.05 mm。级进模中特别小的冲孔凸模与卸料板孔的单边间隙值应比查表所得值略大，故弹性卸料板与冲导正销孔凸模之间的单边间隙值取0.1mm。54模架及其零件5.4

20、.1滑动导向模架和滚动导向模架模架是上模座、下模座、导柱和导套的组合体。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架可分为滚动导向模架和滑动导向模架两大类。滚珠导向装置是一种无间隙导向的结构，其精度要比光滑圆柱导向装置高，且其寿命也长。故本模具采用滚珠导向装置。5.4.2导向零件导向零件用于提高模具精度、减少冲床对模具精度的不良影响，同时还可以节省模具的调整时间，以及提高冲件的精度和模具寿命。在选择导柱长度时，应保证模具在闭合位置时，导柱的上端面与上模座顶面的距离不小于10-15mm，以保证凸、凹模经多次刃磨而使模具闭合高度变小后，导柱也不会影响模具正常工作；而下模座的下平面与导柱压入端的端面

21、之间的距离不小于5mm。以保证下模座在压力机工作台上的安装固定；导套的上断面与上模座上平面之间的距离应大于2-3mm，以便排气和出油。导柱下断面用螺钉固定，螺钉规格为M2028，同时需要设置一个平垫圈。55支承及夹持零件、紧固零件的设计5.5.1模柄模柄的作用是把上模部分与压力机的滑块相连接,并将作用力由压力机传给模具。设计模具时，选择模柄的类型要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块模柄孔的直径相一致。综合考虑，选用压入式模柄，它与上模座孔采用H7/m6过渡配合，并加销钉防转。选择凸缘模柄JB/T7646.1-94A型，材料为Q275。模柄：50mm120mm。

22、5.5.2紧固件冲模中用到的紧固件主要是螺钉和销钉，其中螺钉起联结固定作用，销钉起定位作用。本模具使用4个内六角螺钉，紧固牢靠，螺钉头不外露，且模具外形美观。销钉选用4个圆柱销。螺钉选用M12的规格，销钉选用10。螺钉之间，螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距凹模刃口及外缘的距离，均不应过小，以防降低模具的强度。各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。销钉和销孔之间采用H7/n6配合。其位置如图4所示：图4 螺钉、销钉之间的距离图5.5.3垫板尺寸确定垫板的作用是直接承受和扩散凸、凹模传递的压力，以降低模板所受的单位压力，防止冲裁过程中凸模在上模座上压出凹坑，使模具在轴线方向上产生松动从而导

23、致模具寿命的降低。冲模中最常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板与模板之间。同时本模具也需要设置凹模垫板。垫板材料为45钢，淬火硬度为38-42HRC。垫板上、下表面应磨平，以保证平行度要求。垫板尺寸为： 250mm160mm10mm。5.5.4固定板尺寸确定固定板的凸、凹模安装孔与凸、凹模采用过渡配合H7/m6，压装后将凸、凹模端面与固定板磨平。凸模固定板外形尺寸： 250mm160mm36mm。凸模固定板材料选用45钢，调质处理，硬度为38-42HRC。6.模具的总体设计在上述分析计算的基础上，进行模具结构的总体设计（此时一般只需勾画出草图即可），并初步计算模具的闭合高度,并确定模具的外形尺

24、寸。61模架的选择标准模架中，应用最广泛的是导柱、导套作为导向装置的模架，根据导柱、导套配置的不同。选用四导柱模架，其导向的精度与刚度都较好。故选用四导柱滚珠模架。62模架参数的确定依据凸、凹模周界尺寸选择模架为250mm160mm（GB/T2852.3），技术条件按JB/T8050-1999的规定。模架各零件标记如下：L=250B=160上模座：250mm160mm50 mm下模座：250mm160mm60mm导柱：C32mm195mm 导套：C32mm120 mm48 mm 模柄：A50mm120 mm上固定板厚度：36mm下固定板厚度：22 mm垫板厚度：10 mm卸料板厚度：14 mm

25、模具的闭合螺钉 上模座：M1279 GB/T70.1-2000下模座：M1279 GB/T70.1-2000模柄防转销钉：846 GB/T119.2-2000圆柱销：1082 GB/T119.2-2000 1090 GB/T119.2-2000高度：H 闭=h 上模座+h 上垫板+h 凸模+h 凹模+ h 下垫板+h 下模座- h 凸模进入凹模深度 =（50+10+74+22+10+60-0.5）mm =225.5 mm63凸模强度校核6.3.1压应力校核查表得凸模材料的许用压应力y=1800Mpa,被冲材料的抗剪强度=425 Mpa对于圆形凸模，dmin4t/y对于非圆形凸模，要使AminF

26、/y其中，dmin凸模最小直径t料厚抗剪强度Amin凸模最狭窄处的截面积F冲裁力y凸模材料的许用应力。对于冲嵌线槽凸模，Amin=0.835.14=4.28 mm2 2862.1N/1800Mpa=1.59 mm2 ，满足，所以合格。对于冲孔凸模，d=10.02mm40.35mm425Mpa/1800Mpa=0.33mm,满足，故也合格。6.3.2弯曲应力校核对于圆形凸模，Lmax90 d2 /对于非圆形凸模，Lmax425/式中，Lmax许可的凸模最大自由长度d凸模的最小直径F冲裁力J凸模最小断面的惯性距对于圆形凸模，Lmax=38mm9010.0210.02/=40.96mm, 满足，所以

27、合格。对于冲嵌线槽凸模，Lmax=38mm425/=51.55mm, 满足，所以也合格。7.选定冲压设备冲裁件尺寸为47.2mm，板厚为0.35mm，查压力机规格表，选择型号为JH23-40型开式双柱可倾式压力机。其主要参数如下：公称压力：400KN滑块行程：80 mm最大闭合高度：330 mm工作台尺寸（前后左右）：460 mm 700mm垫板尺寸：65mm模柄孔尺寸：50mm70 mm最大倾斜角度：308.绘制模具总图模具总图(包括零件图)的绘制应严格按照制图标准(GB/T4457T4460和GU/T131-1993)。同时，在实际生产中，结合模具的工作特点和安装、调试的需要，其图画的布局

28、已形成一定的习惯。如图5所示：图5 模具总图模具工作过程：本套模具合模时弹簧压缩，第一工位冲12个嵌线槽孔，第二工位冲中心孔，第三工位落料。用侧刃作粗定位，最后落料用导正销作精定位。开模时，弹簧伸长，凸模上行，至卸料板时条料被卸下，已完成下一次冲裁动作。当弹簧完全复原，卸料板被抬起，模具回到原来高度。参考文献1刘守勇.机械制造工艺与机床夹具M.北京：机械工业出版社，2000.5.2张铮.模具制造技术M .北京：电子工业出版社，2002.1.3潘宝权.模具制造工艺M.北京：机械工业出版社，2004.9.4王伯平.互换性与测量技术M.北京：机械工业出版社，2002.5李益民.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1993.6.6李云程.模具制造技术M.北京：机械工业出版社，2002.2.7陈孝康，周兴隆.实用模具技术手册M.北京：中国轻工业出版社，2001.1.8李志刚，夏巨谌.中国模具设计大典M.中国机械工程学会，2003.5.9彭建生.模具设计与加工速查手册M.北京：机械工业出版社，2005.6.10张毅.现代冲压技术M.北京：国防工业出版社，1994.11张春水，祝俊昶.高效精密冲模设计与制造M.西安：电子科技大学出版社，1989.12陈孝康，陈炎嗣，周兴隆.实用模具技术手册M.北京：中国轻工业出版社，2001.13赵昌盛.实用