毕业论文--_变压器铁心级进模设计

1、兰州工业高等专科学校 变压器铁心级进模设计 4绪 论1 模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003

2、年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。2 冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的

3、成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工

4、。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。3 冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是

5、几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研

6、制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 4 冲压行业阻力和障碍与突破 阻力一：机械化、自动化程度低美国6

7、80条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的510倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。突破点：加速技术改造要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压

8、生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。阻力二：生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。突破点：走专业化道路迅速改变目前“大而全”、

9、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。突破点：所用的材料应与行业协调发展汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。阻力四：科技成果转化慢

10、先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。突破点：走产、学、研联合之路我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技

11、术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。阻力五：大、精模具依赖进口当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%45%，而国际上一般在70%左右。突破点：提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。 阻力六：专业人才缺乏业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行

12、业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。突破点：提高行业人员素质这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。1 冲压件的工艺分析工件名称：变压器铁心生产批量：大批大量 材 料：硅钢片，厚度0.3mm图1.1 零件图 此工件是标准的小容量变压器的心片，生产批量大，材料是硅钢

13、片，厚度0.3mm。使用时由“山”字片和“一”字片组合为一层，在变压器线圈上插装时，相邻的一层倒叠装，直到所需的铁心厚度。因而，“一”字铁和“山”字铁使用数量相等。鉴于生产批量大，应重点考虑节省材料、提高材料利用率的问题。1.1 工件形状分析1）形状简单、对称、有利于材料的合理利用2） 内行转角处要紧量避免尖角，应以圆弧过渡以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。圆角半径R取。3）冲裁件的凸、凹长度不宜过长，宽度不宜过小；经计算满足条件。4）孔边距6mm>1.5t 5） 冲孔时因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小,用无导向凸模和有导向凸模所能冲制的最小尺寸>

14、;1.5t,经验算mm孔满足要求。1.2 工件的精度和断面粗糙度1）冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。零件上所有未注工差的尺寸，属自由尺寸可按照IT11级确定工件的工差，零件外形：内部形状： 孔心距2）冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度一般可达。1.3 确定冲压工艺方案该零件包括冲孔、落料两个基本工序，可有以下三种工艺方案：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

15、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。 2 排样设计及工艺参数的计算2.1 排样2.1.1 合理排样并绘制排样图根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种图2.1.1 排样分类图1有废料排样

16、 如图a所示。沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。 2少废料排样 如图b所示。沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。3无废料排样 如图c所示。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。另外，如图c所示，当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有

17、利于提高劳动生产率。采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾、全面考虑。综上所述该工件的排样图如下： 通过分析利用工件窗口宽度和两侧的宽度相等的特点均为12mm，而且无搭边，采用废料也是成品的排样方法，可有效利用废料。图中A、B、N、M区均为废料，送料的步距为一个工件长加上一个废料宽度。材料利用率为89%，而一般的排样方法，仅铁心窗口废料的损失就达20.86%。冲裁

18、板材采用条料，条料宽度为81.5mm，误差取。分为两个工位，第一工位冲出8个的孔和用侧刃切出A、B两区的废料切口，第二工位冲裁C区的“山”字铁。这个冲裁动作同时有三个作用，其一是完成C区的“山”字铁冲裁，并从凹模中漏出；其二为完成E区“一”字铁的落料，并从凹模侧面滑出；其三是完成H区“山”字铁左半部的冲裁成形。为完成D区的落料，设置侧刃凸模完成D区的落料，在第二工位冲裁出两个“山”字铁和两个“一”字铁的工作，其中H区的“山”字铁被留在凹模上，为此上模设置吹料管，在滑块回程时将E、H、D区的工件吹出凹模板，以免影响后续的冲裁动作。 图2.1.2 排样图 载体形式边料载体边料载体是利用材料搭边或余

19、料冲出导正孔而形成的载体, 此种载体送料刚性较好，省料，简单。使用该载体时，在弯曲或成形部位，往往先切出展开形状，再进行成形，后工位落料以整体落料为主。 可采用多件排列，提高了材料的利用率。2.1.2 材料利用率的计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。一个步距内的材料利用率可用下式表示=A/BS×100% （2.1） 式中：A一个步距内冲裁件的实际面积； B条料宽度； S步距   若考虑到料头、料尾和边余料的材料消耗，则一张板料(或带料、条料)上总的材料利用率总为：总=nA1/LB×100% （2.2）式中：n一

20、张板料上（或条料、带料）上冲裁件的总数目； A一个冲裁件的实际面积； L板料长度； B板料宽度图2.1.3 步距图具体计算如下：一个步距内的材料利用率 =A/BS×100% =1-24×19×2+822/67+9×81.5×100%=1-17% =83%查硅钢板材标准，宜选1000mm2000mm的钢板，每张钢板可裁剪即12张，每张条料有个步距，则：即每张板材的利用率为79%。2.1.2 提高材料利用率的方法冲裁所产生的废料可分为两类：一类是结构废料，是由冲件的形状特点产生的；另一类是由于冲件之间和冲件与条料侧边之间的搭边，以及料头、料尾和边余

21、料而产生的废料，称为工艺废料。要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手。减少工艺废料的有力措施是：设计合理的排样方案，选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料），或利用废料作小零件等。2.2 工艺参数的计算2.2.1 冲裁力、卸料力的计算 1） 冲裁力的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算： （2.3）式中 F-冲裁力； L-冲裁周边长度； t-材料厚度；-材料抗剪强度； K-系数。系数K是考虑到实际生

22、产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取K1.3。按照上式计算。铁心材料是电工硅钢片，取，材料厚度t=0.3mm，L值由全部冲裁线组成：1）排样图中8个孔的周长；2）A、B区冲裁线；3）C区的冲裁线是“山”字形的外边周长总和，但应减去三小段不参加冲裁的长度；4）D区的切断线。则冲裁力为：F=1.3×617.5mm×0.3mm×190MPa =45.8kN2）卸料力的计算根据公式Fx=KxF (2.4)及系数Kx=0.048代入得则压力机的压力应大于45.8+2.56=48.36kN。2.2.2 压力中心

23、的确定模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。1简单几何图形压力中心的位置(1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。  (2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。&

24、#160; (3)冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，2、确定多凸模模具的压力中心   确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。计算其压力中心的步骤如下：   (1）按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置。  (2）在任意位置画出坐标轴线x，y。坐标轴位置选择适当可使计算简化。在选择坐标轴位置时，应尽量把坐标原点取在某一刃口轮廓的压力中心，或使坐标轴线尽量多的通过凸模刃口轮廓的压力中心，坐标原点最好是几个凸模刃口轮廓压力中心的对称中心。从排样图可以看出，冲裁线在y方向基本是对称的，因而认为y方向

25、的压力中心在模具的水平中心线上。故只需计算x方向的压力中心。为使计算简化，将坐标原点设在C区的中心线上，这样可以减少C区和E区的冲裁力的计算。具体如下图所示：图2.2.1 压力中心图根据力学定理，合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之代数和，则可得压力中心坐标计算公式： 因为冲裁力与周边长度成正比，所以式中个冲裁力F1、F2、F3、Fn可分别用冲裁周边长度L1、L2、L3、Ln。即： 负号表示压力中心位于坐标原点的左侧。2.2.3 工作零件刃口尺寸的计算冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，确定凸、凹模刃口尺寸应

26、区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则：1设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。2根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。用x、表示，其中为工件的公差值，x为磨损系数，其值在0.5-1之间，根据工件制造精度进行选取：工件精度IT10以上 X=1工

27、件精度IT11IT13 X=0.75工件精度IT14 X=0.53不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。该模具的凸凹模按配作法制作落料部分以落料凹模为基准计算 ,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。Zmin=0.021,Zmax=0.027Zmax-Zmin=0.027-0.021=0.006制造精度为：IT11级，故x=0.75（1）落料凹模根据零件图凹模磨损后变大的尺寸有Ad1（670-0.19）、Ad2(45.50-0.16)、Ad3(33.50-0.16)、Ad4(120-0

28、.11)、Ad5(190-0.13)。其中Ad3(33.50-0.16)为半磨损尺寸，制造偏差=0.25/2。刃口尺寸计算公式:Aj=（Amax-x）0+0.25 (2.5)Ad1=(67-0.75×0.19+00.25×0.19=66.8600.047mmAd2=(45.5-0.75×0.16)+00.25×0.16 =45.3800.04mmAd3=(33.5-0.75×0.16)+00.25×0.16/2=33.3800.02mmAd4=(12-0.75×0.11)+00.25×0.11=11.9200.02

29、7mmAd5=(19-0.75×0.13)+00.25×0.13=18.9000.03mm (2)冲孔凸模（40+0.075）Dp=(dmin+x)0-p =(4+0.75×0.075)0-0.019mm=4.060-0.019mm(3)孔心距（55±0.085）Ld=(Lmin+0.5)1/8=1/8×0.085=0.01Ld=55±0.01mm（4）孔边距（60-0.075）Lp=（Lmin+x）0-4/=5.980-0.019mm相应的落料凸模和冲孔凹模的尺寸按落料凹模和冲孔凸模的尺寸配作，保证双面间隙在0.0210.027之间

30、。3 工作零件结构设计及固定3.1 凸模的设计及固定1.A、B两区的侧刃凸模 凸模断面为19mm×24mm的矩形凸模制成长方体，其体积大小适中且卸料力小，宜采用螺钉吊装固定在垫板上，固定选用内六角M10螺钉。凸模用线切割机床加工制造。尺寸24mm与19mm相交处为直角，但为延长凸模寿命，在线切割时应制成圆角2.冲孔凸模 冲孔模直径为4mm，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，用卸料板进行保护。 图3.1.1 冲孔凸模3、落料凸模 C区的“山”字铁落料凸模采用直壁形结构，固定方式采用

31、3个M8螺钉吊装在垫板上。“山”字铁左、右两侧的直线刃口，是两次相接而成的。这种两次冲裁一个直边的情况称为平接，在级进模中本应避免使用平接，因为容易产生毛刺和相接痕迹。为此采取两条措施，第一是增加定位精度，在凸模上安装到正销，第二是凸模上的尺寸33.5mm适当加大一点，在取冲裁间隙时，采用加大凹模的方法形成间隙。C区一A区的相接方法属于搭接，所以凸模在C区中间的尺寸比33.5mm大2.5t,即0.8mm取1mm。C区凸模底面在对应两个4mm孔安装到正销。冲裁时，各凸模同时落下进入冲裁状态，此时大凸模的冲裁会造成材料微小的移动，若此时小凸模也处于冲裁状态，会造成小凸模的折断，C区是大凸模，使其长

32、度大于其它凸模，也就是在C区大凸模完成冲裁之后，其它小凸模再进入冲裁工作状态，可起到保护小凸模的作用。4、D区的凸模 D区的切断属于单面切断，H区在冲裁时已由卸料板压紧，而此时D区处于悬臂状态，切断凸模冲裁时有两种不利的趋势，其一是悬臂的工件有侧倾的趋势，其二是凸模单边受力被挤而使冲裁间隙有扩大的趋势。为阻止其转动和侧倾，在下模部位设计出支撑台阶，如下图所示，凸模穿过卸料板，与卸料板配合选为，则卸料板对凸模起到后支撑的作用，在一定程度上可消除以上两种不利因素。5、凸模的结构形式及其固定方法由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多。

33、其截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等；结构有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式等。凸模的固定方法有台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法固定等。冲孔凸模  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。其它凸模的固定考虑到加工的难易程度，均加工成直通式的并用M10螺钉吊装在垫板上。图3.1.2 凸模固定图3.2 凸模长度的计算及强度校核 (1）本模具采用弹性卸料方式卸料，凸模长度包括：凸模固定板、橡胶弹性体

34、、导尺及增加长度（一般1020）其它凸模是螺钉固定在凸模固定板上，所以长度为 (2）凸模的强度校核在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，无须进行强度校核。但对特别细长的凸模或凸模的截面尺寸很小而冲裁的板料厚度较厚时，则必须进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。其目的是检查其凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和折断。这里只对冲孔凸模进行效核。冲孔凸模是圆形凸模则按：的强度效核计算公式计算，经简化整理后得式中、剪切强度-圆形凸模的直径（mm）、t-板料厚度（mm）、-凸模材料的许用应力（Mpa）。经带入计算得该冲孔凸模能承受冲裁时的载荷要求3.3 整体式凹模的设计及强度校核

35、冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式个固定方法不同，受力情况又比较复杂，目前还不能理论方法确定凹模轮廓尺寸。在生产中，通常根据冲裁的板料厚度和冲件的轮廓尺寸，或凹模孔口刃壁间距离，按经验公式来确定。凹模厚度（高） H=kb (15mm) （3.1）凹模壁厚 C=(1.52)H (3040mm) （3.2）式中：b凹模刃口的最大尺寸（mm） K系数，考虑板料厚度的影响 对于多孔凹模，刃口与刃口之间的距离，应满足强度要求，可按复合模的凸凹模最小壁厚进行设计。凹模多采用镶拼式结构，近年来由于线切割机床的普及，采用整体凹模结构，具有制造简单、制作周期短的特点，并且由于凸模固定板、卸

36、料板、凹模可以用同一程序定位、切割，因而可以保证相对位置的精度，便于装配。另一个原因，本模具是纯冲裁模，凹模是一个平面，磨损后便于刃磨。考虑以上因素，将凹模设计为整体凹模，选用作为模具材料，这种材料淬透性好，利于刃磨。凹模各区均有废料漏出，漏料孔处的刃口厚度为4mm。强度校核：凹模内部的两个矩形区，冲裁是处于悬臂状态，因而凹模应有足够的厚度，否则由于受弯截面过小，会使此处凹模折断，故此处应进行强度计算，由材料力学可知，将其简化为悬臂梁，其载荷是作用在头部宽度为12mm的冲裁力；是作用在长边冲裁力的总和，其作用点位于中部。（式中剪切强度极限，板料厚度t为0.35mm）图3.3.1 凹模悬臂部位的

37、强度示意图 根部的弯矩为： 矩形截面的抗弯截面模量由材料力学可知：其中模板厚度尺寸H是所求数值。由材料力学可知弯曲强度条件是极限（Mpa）。材料取其，则抗弯截面模量为：， (3.3)由计算可知，凹模板厚度不容忽视，厚度应大于16.4mm，再考虑安全系数，凹模板厚度取30mm。图3.3.2 凹模图E区的材料冲裁宽度定为5mm，外侧制成斜面，如图在上模上安装气管，接通压缩空气，将E区的成品件从侧面吹出。如下图所示图3.3.3 “山”字工件落料图3.4 定位零件的选用冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位： 1）是在与条料方向垂直的方向上

38、的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向； 2）是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。对于块料或工序件的定位，基本也是在两个方向上的限位，只是定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。本模具采用导料板（导尺）和导正销做为定位机构    一）导正销、导尺    导正销 使用导正销的目的是消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。冲裁中，导正销先进入已冲孔中，导正条料位置，保证孔与外形相对位置公差的要求。导正销主要用于级进模，导正销通常与挡料销配合使用，也可以与侧刃配合使用。为了使导正销工作可

39、靠，避免折断，导正销的直径一般应大于2mm。孔径小于2mm的孔不宜用导正销导正，但可另冲直径大于2mm的工艺孔进行导正。导正销的头部由圆锥形的导入部分和圆柱形的导正部分组成。导正部分的直径和高度尺寸及公差很重要。导正销的基本尺寸可按下式计算：d =dr-a (3.4)式中:d 导正销的基本尺寸；dr冲孔凸模直径；a 导正销与冲孔凸模直径的差值   图3.4.1 导正销注：    1导正销与落料凸模的配合为H7/r6，其连接应保证在修磨凸模时的装拆方便，导正销导正部分的直径d与导正孔之间的配合一般取H7/h6或H7/h7。 &

40、#160;  2导正销导正部分的高度h与料厚t及导正孔有关，一般取h=()t，料薄时取大值，导正孔大时取大值，也可查有关冲压资料. 导尺 导尺的作用是对条料进行导向，安装在凹模工作部位的两侧，并与模具中心线平行。本模具各工序均为冲裁，冲压过程中材料没有上、下运动，故导尺工作侧面制成直壁形，导尺与条料之间应有微小间隙，其一般取。过小会由于剪板机剪切条件，精度差出现送料困难的情况；而过大将会影响E区和D区成品件的尺寸，将其取为0.15mm。导尺厚度选为5mm。在J区设置侧刃挡块侧刃挡块处导尺已不起作用，故导尺的长度也在侧刃处终止。导尺用45钢制作，其硬度为5055HRC。导尺用螺钉和销钉

41、固定在凹模板上。 图3.4.2 导尺二）、始用挡料装置条料进行第一次冲裁时，假如没有初始档料装置，条料将被J区的侧刃挡块挡住，由于条料的M、N区尚未冲裁，所以E区和D区的“一”字铁冲裁后不能脱离，而使后续的冲裁无法进行。因此，必须利用始用档料销确定条料第一次冲裁的正确位置。条料第一次送料时，用手按下始用档料销，条料被挡在N区的前方。第一次冲裁的是A、B两个废料区和8个的孔。第二次送料时，始用档料销由于弹簧的作用已隐在模具中不起作用了，条料由J区侧刃挡块定位。第二次冲裁时E、C区形成产品工件，H和D区由于工件不完整而形成废料。第三次送料时即进入正常定位方式，直至将条料冲完。  

42、0;  右图为标准结构的始用挡料装置。始用挡料销一般用于以导料板送料导向的级进模和单工序模中。一副模具用几个始用挡料销，取决于冲裁排样方法及工位数。采用始用挡料销，可提高材料利用率三）、螺钉与销钉    螺钉和销钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺钉用于固定模具零件，一般选用内六角螺钉；销钉起定位作用，常用圆柱销钉。螺钉、销钉规格应根据冲压力大小、凹模厚度等确定。图3.4.3 初始挡料销3.5 卸料装置的设计弹压卸料装置弹压卸料装置是由卸料板、弹性组件（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

43、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0.30.5mm，以便顺利卸料。4 模架及组成零件的选择4.1 模架的选择标准模座一般分为上、下模座，其形状基本相似。上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。因此，必须十分重

44、视上、下模座的强度和刚度。模座因强度不足会产生破坏；如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具的工作零件和导向零件迅速磨损，这是常见的却又往往不为人们所重视的现象。在选用和设计时应注意如下几点：(1）尽量选用标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格。保证有足够的强度和刚度。(2）所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。比如，下模座的最小轮廓尺寸，应比压力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大(3）模座材料一般选用HT200、HT250，也可选用Q235、Q255结构钢，对于大型精密模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45。(4）

45、模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。(5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在±0.02mm以下；模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。(6）模座的上、下表面粗糙度为Ra1.60.8mm，在保证平行度的前提下，可允许降低为。4.2 导向装置的选择采用导柱导套光滑的圆柱导向型式导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动。对生产批量较大、零件公差要求较高、寿命要求较长的模具，一般都采用导向装置。模具中应用最广泛的是导柱和导套。导柱、导套与模座的装配方式及要求按标准规定。但要注意，在选

46、定导向装置及零件标准之后，根据所设计模具的实际闭合高度  导柱和导套一般采用过盈配合H7/r6分别压入下模座和上模座的安装孔中。导柱、导套之间采用间隙配合，其配合尺寸必须小于冲裁间隙。  导柱、导套一般选用20钢制造。为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为。上下模的导向在凸凹模与凹模开始作用前或压料板接触到制件前就应该充分合上，以确保导向在冲压工作开始时即以发挥正常的作用，导柱的长度应保证冲模在最低位置时导柱的上端面与上模座顶面的距离不小于1015mm；而下模座顶面与导柱底面的距离不小于5mm。图4.2.1 导柱和导套的配合4.3 连接与

47、固定零件的选择模具的连接与固定零件有模柄、固定板、垫板、螺钉、销钉等。这些零件大多有标准，设计时可按标准选用1模柄2固定板 将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上。模具中最常见的是凸模固定板，固定板分为圆形固定板和矩型固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。固定板材料一般采用Q235或45钢3、自动送料装置 级进模中使用自动送料装置的目的

48、，是将原材料（钢带或线材）按所需要的步距，将材料正确地送入模具工作位置，在各个不同的冲压工位完成预先设定的冲压工序。级进模中常用的自动送料装置有：钩式送料装置、辊式送料装置、夹持式送料装置等。目前辊式送料装置和夹持式送料装置已经形成了一种标准化的冲压自动化周边设备。钩式送料装置是一种结构简单、制造方便、低制造成本的自动送料装置。各种钩式送料装置的共同特点是靠拉料钩拉动工艺搭边，实现自动送料。这种送料装置只能使用在有搭边且搭边具有一定的强度的冲压生产中，在拉料钩没有钩住搭边时，需靠手工送进。在级进冲压中，钩式送料通常与侧刃、导正销配合使用才能保证准确的送料步距。该类装置送进误差约在±0

49、.15mm，送进速度一般小于15米/分。5 制造与装配5.1 模具的制造冷冲模是由工艺零件和结构零件组成的能实现指定功能一个有机装配体，不同的零件在模具中的功能和作用不同，其材料和热处理、精度（尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等）、装配等技术要求必然不同。有关冲模零件技术要求详情可查阅JB/T146621993（冲模技术条件）和JB/T80501999（模架零件技术条件）等标准。显然，零件形状结构和技术要求不同，其制造方法必然不同。从制造观点看，按照模具零件结构和加工工艺过程的相似性，可将各种模具零件大致分为工作型面零件、板类零件、轴类零件、套类零件等。在制定模具零件加工工艺方案时，必须根据具体

50、加工对象，结合企业实际生产条件进行制定，以保证技术上先进和经济上合理。冲裁属于分离工序，冲裁模凸、凹模带有锋利刃口，凸、凹模之间的间隙较小，其加工具有如下特点：（1）凸、凹模材质一般是工具钢或合金工具钢，热处理后的硬度为5862HRC，凹模比凸模稍硬一些；（2）凸、凹模精度主要根据冲裁件精度决定，一般尺寸精度在IT6IT9，工作表面粗糙度在Ra=1.60.4m；（3）凸、凹模工作端带有锋利刃口，刃口平直（斜刃除外），安装固定部分要符合配合要求；（4）凸、凹模装配后应保证均匀的最小合理间隙。（5）凸模的加工主要是外形加工，凹模的加工主要是孔（系）加工。凹模型孔加工和直通式凸模加工常用线切割方法。

51、注：表中加工方法应根据工厂设备情况和模具要求具体选用。凸、凹模加工的典型工艺路线主要有以下几种形式：（1）下料锻造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）划线刃口轮廓粗加工刃口轮廓精加工螺孔、销孔加工淬火与回火研磨或抛光。此工艺路线钳工工作量大，技术要求高，适用于形状简单、热处理变形小的零件。（2）下料锻造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）划线刃口轮廓粗加工螺孔、销孔加工淬火与回火采用成形磨削进行刃口轮廓精加工研磨或抛光。此工艺路线能消除热处理变形对模具精度的影响，使凸、凹模的加工精度容易保证，可用于热处理变形大的零件。（3）下料锻造退火毛坯外形加工螺孔、销孔、穿

52、丝孔加工淬火与回火磨削加工上下面及基准面线切割加工钳工修整。此工艺路线主要用于以线切割加工为主要工艺的凸、凹模加工，尤其适用形状复杂、热处理变形大的直通式凸模、凹模零件。5.2 模具的装配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。装配技术

53、要求：冲裁模装配后，应达到下述主要技术要求：（1）模架精度应符合国家标准（JB/T80501999冲模模架技术条件、JB/T80711995冲模模架精度检查）规定。模具的闭合高度应符合图纸的规定要求。（2）装配好的冲模，上模沿导柱上、下滑动应平稳、可靠。（3）凸、凹模间的间隙应符合图纸规定的要求，分布均匀。凸模或凹模的工作行程符合技术条件的规定。（4）定位和挡料装置的相对位置应符合图纸要求。冲裁模导料板间距离需与图纸规定一致；导料面应与凹模进料方向的中心线平行；带侧压装置的导料板，其侧压板应滑动灵活，工作可靠。（5）卸料和顶件装置的相对位置应符合设计要求，超高量在许用规定范围内，工作面不允许有倾斜或单边偏摆，以保证制件或废料能及时卸下和顺利顶出。（6）紧固件装配应可靠，螺栓螺纹旋入长度在钢件连接时应不小于螺栓的直径，铸件连接时应不小于1.5倍