电机炭刷架冷冲压模具设计论文【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 i 摘要 冷冲模是冲压加工工艺的装备之一，被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国防工业中。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件，适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。但同时，冲压技术的推广受到投入成本低，模具成本高，不适应中小生产规模的特点。但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强，模具行业，包括冷压模一定会得到更普及地应用 冷冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等 模具的设计。冷冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。 电机碳刷架的加工包括了冲孔、落料、和弯曲的加工。通过对冲孔模、落料模、弯曲模的学习，分析和比较了各加工工艺方案，完成了模具总体的结构分析，进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算。绘制了装配草图并进行零部件初步选用设计 ,然后确定外形尺寸 ,选择冲压设备 ,绘制总的装配图和非标准的零件图。 在冲压模的设计过程中，还必须考虑到模具的成本，因此在进行选材，结构设计 时，必须尽量不去设计形状复杂的结构，同时采用镶嵌式代替整体式的结构。针对模具的定位要求高的特点，在零件的设计中必须要有比较高的加工精度要求。总的一句话，必须在有高的模具寿命和满足加工精度要求的基础上，尽量降低模具材料的成本，简化模具的结构，这样才能有利于这个行业在我国的发展。 关键词 :冲孔模、落料模、弯曲模、尺寸、冲裁模、装配图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of is of is in It is is is of of in of at of of up of in of on of of of on in to of of of on of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 目录 1 前言 I 选题研究意义 I 1 2,1 长度方向的计算 2 度方向的计算 2 设计 2 裁件的工艺性 2 裁间隙 凹模工作尺寸制造公差的确定 . 凹模尺寸计算应遵循如下原则： 3 凹模的工作尺寸的计算 : 4 裁力、卸料力和推件力的计算 : 裁力的计算 计算推件力 F 推 ： 5 计算卸料力 F 卸 ： 6 定压力中心 排样、搭边与料宽 样 7 边 7 料宽度的确定 8 、凹模的设计 模的设计 9 凸模强度 10 弯凸模的设计 模的设计 11 11 12 凹模的固定方法 12 12 位零件的设计与选用 料板的选用 12 刃的选择 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 架的尺寸和结构形式 架的结构形式 12 架的尺寸 12 料零件 料板的选择 13 料螺钉 13 压装置的选用 13 力机的选择 力机的公称压力 13 力机的各参数选择 13 向零件 . 13 料模的说明 14 4 冲孔模的设计 裁件的工艺性 14 冲裁件的工艺性 14 冲裁体的尺寸精度和断面粗糙度 14 冲裁间隙 14 凸凹模工作部分尺寸与公差 15 冲孔部分刃口计算 15 用配合加工法的尺寸计算 15 裁工艺力的确定 15 模的压力中心的确定 16 位装置 16 料装置 16 弹压卸料板的设计 16 料螺钉的结构形式 卸料螺钉的设计 17 料板弹簧安装方法与有关尺寸 17 料孔 18 架的结构形式和有关尺寸 18 架的有关尺寸 18 向零件 . 18 柱、导套的尺寸结构 19 料销的选择 19 螺钉及销钉的选择 19 力机的选择与模具的安装 19 用在模柄上的冲裁力必须不小于 P 20 压力机的各参数选择 20 具的安装 20 明 5 第一道弯曲模设计 21 曲件的工艺性 21 小弯曲半径 弯曲件的直边高度 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 弯曲件孔边距离 21 曲件的精度 21 曲件的回弹 影响回弹的因素 21 弹角的大小 21 少回弹角的措施 21 曲力的计算 曲力的大小 22 曲时压力机公称压力的确定 22 曲模的间隙 曲模工作部分尺寸计算 23 模圆角半径 23 模圆角半径 23 、凹模工作部分的尺寸与公差 23 力机的选择 力机的公称压力 23 力机各参数 23 架的设计与有关尺寸 架的结构形式 24 架的有关尺寸 24 向零件 柱、导套的尺寸 、结构 14 出机构 板与凹模的配合 顶板的尺寸 25 具的安装 具安装的注意事项 26 具安装的一般次序 26 6 最后一道弯曲模设计 曲件的工艺性 27 曲件如图所示： 27 小弯曲半径 27 曲件直边高度 27 曲件的精度 27 曲件的回弹 . 响回弹的因素 28 弹角的大小 28 小回 弹的措施 28 曲力的计算 曲力的大小通常采用经验公式 28 件力或压料力 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 弯曲时压力机公称压力的确定 29 曲模的间隙 曲模工作部分尺寸计算 . 模圆角半径 29 模圆角半径 凹模深度 L 29 、凹模工作部分的尺寸公差 29 力机的选择 30 架的设计与有关尺寸 30 出机构 . 30 具的安装 31 具安装的注意事项 31 具安装的一般次 序 31 7. 结论 与展望 32 8. 致谢 33 9. 参考文献 34 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 确定件的工序方案 根据工件的形状 厚度及实际加工的需要 ,生产工件的工序过程如下 : 1. 从板料上冲出落料件 (该落料件即为弯曲体的展开图的外轮廓形体。根据弯曲体的展开尺寸 ,设计出 冲模 ,将所需工件冲下。所冲工件如图所示： 2第一次冲孔，冲五个间距要求不太高的圆孔。（这五个圆孔如上图所示的五处分布）。 3第二次冲孔，冲方孔。 4第一次弯曲，选弯曲复杂部分，即如上图所示的 a. b 部分。 5第二次弯曲，弯曲两边，即 U 形弯曲。弯折线如上图中虚线所示。 6第三次弯曲，弯曲中间，弯折线如上图红线所示。 . 第三次冲孔，此乃最后一道工序，因为此两孔间距要求较高，如果放在其它工序中冲，则可能影响定位要求 ，故最后工序冲此两孔比较合适。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 弯曲件的展开尺寸 度方向上的计算 ： 表 r/t 据 r/t=表 9 得此中性层系数 k= L 圆弧 =2P/360 =（ r+ =90（ ） =L 直线 =+342 =102( 长度方向上展开总长度为： 4L 圆弧 +L 直线 =402=109(度方向上的计算 ： 根据 r/t=表 9 得中性层系数 k= L 圆弧 =（ r+ =90（ 1+） =L 直线 =11+10=21( L 直线 + L 圆弧 =21+另一边 : L 直线 =11+31=42( 直线 +L 圆弧 =42+买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 3 落料模的设计 裁件的工 艺性 裁体的精度应该在经济范围内进行选择 ,在本冲裁中 ,属于一般性常见的普通冲裁 ,因此精度应选择在 9 （ 41 ）。 刺 毛刺的高度与冲裁方式，材料，厚度有关，正常冲裁中的毛刺高度为 : a 试模时 b 生产时 裁间隙 确定冲裁间隙的原则是：落料时，因制件尺寸随凹 模尺寸而定，故间隙应在减小凸模尺寸上取得；冲孔时，因孔的尺寸随凸模尺寸而定，故间隙应在增大凹模尺寸的方向上取得。 根据经验公式确定合理冲裁间隙： c= 9 冲裁间隙系数 m=20% c=20%2 =0.4(凹模工作尺寸制造公差的确定 凹模尺寸计算应遵循如下原则 ： 落料时，先确定凹模刃口尺寸，其大小应取接近或等于制件的最 小极限尺寸 ,以保证凹模在磨损到一定的尺寸范围内也能冲出合格制件。凸模刃口的基本尺寸应比凹模刃口基本尺寸小一个最小合理间隙。 凹模的工作尺寸的计算 : 弯曲体的展开图的形状比较复杂 ,材料厚度不太厚 ,因此 ,凸凹模的工作尺寸应配合加工法进行计算。 冲裁凸凹模间隙如下 : 注公差的按 计算 当尺寸为 ,公差为 x=当尺寸为 12 ,公差为 x=当尺寸为 ,公差为 x=当尺寸为 ,公差为 x=当尺寸为 ,公差为 x=当尺寸为 ,公差为 x=当尺寸为 109 ,公差为 x=当尺寸为 12 ,公差为 x=买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 其余 x=配合加工法时 ,应当以凹模为基准 ,凹模尺寸的计算公式如下表 : 尺寸分类 凹模魔损后 尺寸变化 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落 料 增 大 按凹模尺寸 配合加工保 证双面间隙 D 凹 =(凹0 减 小 D 凹 =(d+凹 不 变 L/2 L 凹 =L 凹 /2 注 :取 凹 =/4 参照上表 ,本设计落料凹模的计算结果如下表 : 凹模磨损 后尺寸变化 制件按入体原 则变化后尺寸 计算 公式 计 算 凹模尺寸 增 大 凹 = (D 凹 =(4/ 凹 =（ 4/ 凹 =（ 4/ 凹 =（ 4/ 凹 =（ 4/D 凹 =（ 4/ 凹 =（ 4/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 凹 =（ 4/ 凹 =（ 4/ 变 凹 =L 凹 /2 L 凹 = =8 凹 =18=188料凸模的基本尺寸与凹模相同 ,但不必标注公差。 注明 :以 隙配制。 裁力、卸料力和推件力的计算 : 裁力的计算 由于该冲模采用的是弹性卸料装置和下出件方式，故总的冲压力 2 为 ： 切+推（ 1） 平刃口模具冲裁时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大， 所以： F 冲 = 1 （ 2） 式中： L 裁件周长， t 料厚度， 料抗剪强度， 根据 =260 360 9 ,取 =300。 L 为工件的周长 L= F 冲 =00 =) L 为冲孔件的周长： L=5d=5= F 冲 =00 =N） 切断板材所用力： （ 3） F 切 = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 =10 +5 +92+10)00 =55879(N) 计算推件力 F 推 ： 由 F 推 =K 推 F 冲 9 （ 4） 查表 2 9 取 K 推 = F 推 =K 推 F 冲 =) 计算卸料力 F 卸 ： 由 F 卸 =K 卸 F 冲 9 （ 5） 查表 2 9 K 卸 = F 卸 =K 卸 F 冲 =) 所以总的冲压力为： F 总 =F 冲 +F 切 +F 推 +F 卸 =5879+N） 表 2 面间隙 卸料力系数 推件力系数对应 表 双面间隙 卸推（） t （） t （） t F 卸 =K 卸 F 冲 9 查表 9 K 卸 = F 卸 =K 卸 F 冲 =) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 确定压力中心 要使冲压模具正常地工作，必须使压力中心与模柄的中心线重合，从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。否则在冲压时将会产生弯矩，使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和模具的导 向机构产生不均匀没磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 2 由于各个圆孔的压力中心在各自的圆心 ,所以总压力中心通过几何作图法即为该规则图形的几何中心。每三个圆心组成一个三角形，找出其重心，这样可以找出三个重心，再由这三个重心组成一个三角形，最后一个重心即为总的压力中心。 F 冲 = 1 =260 360 9 （19） ,取 =300。 L 为工件的周长 L= 冲裁力 F 冲 =00 =) 样、搭边与料宽 样 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样是否合理 ,影响到材料的利用率、冲模结构、冲裁件的质量和生产率，同时，合理的排样和选择适当的搭边指，是降低成本、保证工件质量和延长模具寿命的有效措施。 根据所冲的落料件的形状采用搭边排样中的平行排。其排样图如图排样所示： 图 3排样图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 边 搭边是指排样时工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料。其作用是补偿定位误差 ,保证冲出合格的工件；保持条料有一定的刚度，便于送料。 搭边值的大小与下列因素有关： 1）材料的力学性能； 2）工件的形状与尺寸； 3）材料厚度； 4）手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些。 根据材料的厚度 t=2 由 9查得工件与工件之间的搭边值 a=2件与料边的搭边值为 a= 料宽度的确定 ： B=22130(由于两边是采用侧刃控制送料步距，所以适当放宽，条料的宽度采用 、凹模的设计 模的设计 由于所冲工件形状较复杂，并且要求具有防转要求，所以固定部分根据要求，设计成如图所示的形式，这样，不仅解决了防转问题，而且还节约了材料。 起防止凸模被拉下的作用，即承受卸料力的作用，其尺寸在此固定部分长 23右。 工作部分的尺寸 前面已标注。由于其形状复杂，加工时采用仿形刨。 L=h1+h2+h3+h 其中： L 为凸模长度 凸模固定板厚度，取 25卸料板厚度，取 15买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 导料板厚度，取 5h 为附加长度，一般取 10 20里取 12 凸模总长 L=h1+h2+h3+h =25+15+5+12=57 选取的凸模长度为 8048合要求 图 5 冲孔凸模 表 3冲孔凸模的各项数据 图中标注字母 数据（ 图中标注字母 数据（ d 5 d 12 D 8 D 16 11 19 I 15 I 18 h 3 h 3 L 80 L 80 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 6 凸模固定形式 凸模强度的校核 (1）一般情况下，凸模的强度是足够的，没有必要作强度校核。但对于特别细长的凸模或小凸模冲厚而硬的材料时，必须进行凸模承压能力和抗纵向弯曲能力的校验。 (2）承压能力的校核。冲裁时，凸模承受压应力 ，必须小于凸模材料的许用压应力 c： c= c （ 12） 对圆形凸模，由上式可得： d d ）（ 推K （ 13） 式子 d 凸模最小直径（ T 料厚（ 材料抗剪强度（ F 冲裁力（ N）； 凸模最小截面积（ N 积聚在凹模型孔内的零件数。 按式（ 23）： d ）（ 推K = ）（ 最小凸模直径 满足强度要求。 弯凸模的设计 由于压弯凸模的截面为非标准截面，所以其外形及尺寸应根据经验自行设计；设计图形如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 7 压弯凸模 选用材料 热处理： 8 62，尾部回火 0 50； 压弯凸模的各项数据如图 7 所示。 模的设计 考虑到工件的出件方式，采用如图 8 的凹模刃口形式。该刃口的特点是：刃口无斜度，有一定的高度， 刃磨后刃口的尺寸不变，但刃口后端漏料部分设计成带有一定斜度，凹模工作部分强度较好，冲裁出来的工件精度较好。 凹模的外形尺寸，主要是指它的长、宽（或直径）和厚度。外形尺寸是否合理，将直接影响到凹模的强度、刚度和模具的耐用度。外形尺寸主要根据被冲材料厚度和制件外形尺寸确定。凹模厚度可以用下列公式求得： 3H K P凹 （ 14） 式中： 凹模 最小厚度（ P为冲裁力（ N）， K 为系数，与制件周长有关，见表 7。 图 8 凹模刃口形式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 表 3系数 K 值 制件周长 500 K 1 计算的制件周长为 以 K 取 裁力为 所以， 3H K P凹 =模图形如图 12。材料选用 9热 处理： 8 62;凹模部分尺寸如表 8。 表 3模尺寸 of 中标注字母 数据（ L 175 B 140 H 40 续表 1 图中标注字母 数据（ S 28 A 42 b 55 t 据工件的形状、大小以及一模冲两件的特点来选择凹模的形状，由于中小型凹模常采用整体式凹模，只有大型凹模通常选用镶拼式，本落料模系中小型，所以选取整体式凹模。 采用下图所示的凹 模刃口形式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 这种刃口的凹模，刃口无斜度，有一定的高度，刃磨后，刃口尺由于刃口后 端扩大，因此凹模工作部分强度差些。它满足使制件顺冲压方向推下的要求，因此能够选用此刃口形式的凹模。 其洞口到边缘壁厚为 c=40右。 其外形尺寸为（长 宽 厚）为 LBH=25020032 凹模的固定方法 这里选用机械固定法中的台肩固定方法。 采用螺钉将凹模直接固定在下模 座上。 位零件的设计与选用 料板的选用 选用分离式的导料板，其外形尺寸纵向长度由凹模长度决定， B=200用横向长度 A=60高度选取 5下图所示： 刃的选择 步距 A=（ 2+12+2+=40（ 由于侧刃的断面长度应等于送料步距 S 侧刃长 =40架的尺寸和结构形式 架的结构形式 因为模架是模具的主体结构，它是连接 冷冲模工作零件的部件，所以选用模买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 架相当重要。根据落料模的要求，所作用的冲裁力较大，故选用导柱在两侧的中间导柱模座结构。此结构比较平稳。 架的尺寸 根据凹模的外形尺寸 LB=250200 由 10第九章有关表格得各零件的尺寸。 料零件 料板的选择 为了在冲压开始时先起压料的作用，冲压结束时又起卸料的作用，所以选择弹压卸料装置，同时为了冲压开始前就将料压紧，弹压卸料板位于两侧的导料板的上部分应加工成台阶的形式。（依据 9的三章第七、八节） 料螺钉 卸料螺钉选用 弹压装置的选用 选用橡皮。冷冲模中选用橡皮一般为聚氨脂橡胶（ 橡胶允许承受的载荷较弹簧大，且安装方便，所以在冲裁模中应用很广。 力机的选择 力机的公称压力 冲模为一模冲两件 P=2F 冲 = 根据 P 的大小，选用公称压力为 630压力机。 力机的各参数选择如下 发生公称压力时滑块离下死点距离为 块行程 9 （37） a. 固定行程 S=120mm b. 调节行程 202大闭合高度 H=360合高度调节量 H=90作台尺寸 左右 L=710后 B=480柱间距 A=340向零件 由模具架中的上下模座上的导柱孔知，两侧的导柱为形状相同而尺寸不同、分别为 32、 35用不同的尺寸，目的是为了防止安装时装反，不至于损坏模具，起到安全保 护模具的作用。 料模的说明 本落料模具是一套用侧刃定距的导柱导向的落料模。侧刃断面的长度等于送料步距。在压力机的每次行程中，侧刃在条料的边缘冲下一块长度等于送料步距的料边。用侧刃定距，其应用不受冲裁结构限制，并且操作方便安全，送料速度高，便于实现自动化。适用于大批量生产。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 凹模直接固定在模架上，凹模内所积压的料最多为两件。所落料和侧刃冲裁的废料烟凸凹模和下模座的出料口落下。 工作原理： 第一步落下一个料；第二步落下两个料，以后每步是落两个料。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 4 冲孔模的设计 裁件的工艺性 本工件所冲孔的直径为 3据有关标准 dt， 3于允许的最小冲孔直径，所以能够用冲孔模冲孔。 裁体的尺寸精度和断面粗糙度 。（依据 9第三章第一节） 断面）的粗糙度 材料为厚度 t=2 冲裁件断面的粗糙度为 表 10 材料厚（ 粗糙度 Ra( 裁间隙 由于材料为 08 钢，料厚 t=2此查冷冲模设计表 3： 于模具使用过程中会使间隙增大，所以在设计与制造模具时要选用最小合理间隙即 凹模工作部分尺寸与公差 孔凸、凹模尺寸计算的原则 此应该以冲孔凸模为设计基准。 寸。 模的合理间隙对于冲孔件凸模是设计基准，间隙应由增大凹模尺寸取得。 配合加工法的尺寸计算 由 1第 44 页可知，这里 x 取 冷冲模设计表 3得凸、凹模的制造偏差 : 凸 = 凹 =+ 凸 + 凹 =实际弯曲的弯曲件高度为34大于 4此弯曲件直边高度也符合弯曲要求。 曲件孔边距离 当需要冲孔之后再弯曲时，孔的位置处于弯曲变形区之外，孔壁到弯边的最小距离由 st+r=2+ 10 弯曲件的孔边距离实际上为 于 s=以 弯曲时孔的精度是不受影响的。 曲件的精度 弯曲件的精度要求应合理 ,弯曲件角度公差为 2。 弯曲件的直线尺寸公差精度为 。 曲件的回弹 影响回弹的因素 (1) 材料的力学性能与材料屈服点 成正比 ,与弹性模数 成反比。 （ 2）相同弯曲半径， r/t 愈大，则 愈大。 （ 3）弯曲中心角 ， 愈大，则回弹角愈大。 （ 4）弯曲方式，本模具采用自由弯曲，因此回弹角较大。 (5) 制件形状 ,这一道工序结构形状较简单 ,回弹量也稍大。 弹 角的大小 回弹角的大小通常按实验总结的数据修正或经试冲后再修正。 单角 90自由弯曲时可由冷冲压及塑料成型工艺与模具设计资料中表1得回弹角 =2。 少回弹角的措施 由于弯曲件已经设计好，所以只有在以下两个方