变压器铁芯片冲裁模设计

1、模具设计综合实践设计任务及产品图零件名称：变压器铁芯片材料：硅钢片t=0.5mm生产批量：大批量、序言冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本

2、和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldf随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益模具设计综合实践加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer等国际通用软件。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。三、制件工艺性分

3、析：冲裁件的形状简单，左右对称，没有复杂的曲线，比较容易加工；冲裁件的直线连接处有直角，但是冲裁件板料浇薄，最小圆角半径比较小，且不是冲裁件的必要工艺，适合冲裁；冲裁件的孔与边缘之间的距离a=8t,适合冲裁；冲裁件的孔的尺寸67适合冲裁；冲裁件凸出悬臂和凹槽宽度b=25mm,适合冲裁；四、冲裁工艺方案的制定：（一）方案种类该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，后落料，采用单工序生产；方案二：冲孔一落料级进冲压，采用级进模生产；方案三：采用冲孔一落料同时进行的复合模生产。1 .方案的比较各方案的特点及比较如下：方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两

4、副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成以后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需要求，难以满足生产需要。故不选此方案；方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大平整度要求较高，采用此方案，势必会增大模具尺寸，工件还需平整加工，使加工难度提高，因而也排除此方案；方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小、模具的制造成本不高。故选择复合模具。模具设计综合实践2 .方案的确定综上所述，本套模具采用冲孔一落料复合模。五、模具结构形式的论

5、证及确定复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。分析该工件成形后脱模方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只需在上模装一副推件装置，故采用倒装式复合模。六、排样图设计及材料利用率计算排样设计（一）排样方法的确定根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法是不可能做到的，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样设计决定采用直对排法，初画排样图如图1所示：图11 .确定搭边值查表2-15取最小搭边值：工件间a1=2.2,侧面a=2.5。2 .确定条料步距步距：105+5+25+5=140mm,宽度：76+2.5+16+2.5父

6、2=99.5mm。模具设计综合实践3 .条料的利用率八12八八八入八八八八2A=10576-105-二5-22560=4969.27mm2S工2A=100%71.3%一S总14099.54 .画出排样图图2七、模具工具零件刃口尺寸及公差的计算（一）加工方法的确定。结合模具及工件的形状特点，此模具制造适宜采用配作法，落料时，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸安要求配作；冲孔时，则只需计算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是需要在配作时保证最小双面合理间隙值Zmin=0.040mm（查表2-8）。凸凹模刃口尺寸由凸模

7、配作尺寸和凹模配作尺寸结合完成。模具设计综合实践（二）尺寸的分类采用配作法，先判断模具各个尺寸在模具磨损后的变化情况，分三种情况，分别统计如下:第一种尺寸（增大）：105,15,25,76,68,R5第二种尺寸（减小）：25,47第三种尺寸（不变）：60,90（三）尺寸的计算按入体原则查表2-3确定冲裁件内形与内形尺寸公差，工件零件刃口尺寸计算见表1.尺寸分类尺寸转换计算公式结果备注10510512104.85渭05第1515°q14.9产一2525°q14.9产类尺A-，、号AAj=(AmaxXA)0系数X的取值查表7676工.1475.86000352-11非圆形工件公

8、差寸6868k467.86?035<0.16,取x=1；R5505,0,.084.920.020.17MAM0.35,取x=0.75;第2525/1025.1_0.0250.36,取x=0.5圆形工件公差Bj=(Bmin+xA)0i尺访7-0.05/04.7.05_0,01250<0.16,取x=0.75;寸之0.16,取x=0.5第6060+0.1460±0.0175三一一，1,.1,尺寸9090±0.15Cj=(Cmin+一A)±A2890±0.01875模具设计综合实践表1工作零件刃口尺寸的计算(四)画出落料凹模、凸凹模和凸模尺寸，如图

9、3(a)凹模(b)凹凸模(c)凸模模具设计综合实践八、工序压力计算及压力中心确定（一）冲裁力的计算1 .冲裁力F查得硅钢片抗拉强度c-b=230MPa由F=KLtb：Lt；bL=105（76-5）2604（105-52）225二=644.832mm则：F=Lt；=b=644.8320.5230=74.156kN2 .卸料力Fx由Fx=KxF,已知Kx=0.055（查表2-17）贝UFx=KxF=0.05574.156=4.079kN3 .推件力Fth由FT=nKTF,n=；,已知h=4mm,KT=0.063（查表2-17）r,h4八贝U：n=8t0.5FT=nKTF=80.06374.156=

10、37.375kN4.顶件力Fd由FD=KDF,已知KD=0.08（查表2-17）则：FD=KDF=0.0874.156=5.932kN模具设计综合实践（二）压力机公称压力的确定本模具采用弹性卸料装置和上出料的方式，所以FZ=FFXFD=74.1564.0795.932=84.167kN（三）冲裁压力中心的确定1 .按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置，并确定坐标系，标注各段压力中心坐标点，如图3所示。2 .画出坐标轴x、V。3 .分别计算出各段压力中点及各段压力中点的坐标值，并标注如图4所示。冲裁直线段时，其压力中心位于各段的直线段的中心。冲裁圆弧段时，其压力中心的位置见图5所示，按下式计算:V

11、=(180Rsin：-)/("：)=RS/b模具设计综合实践k4 .分别计算出凸模刃口轮廓的周长冲裁压力中心计算数据见表2:各段基本要系长度L/mm各基本要素压力中心的坐标值备注1900027152.540.5315457646027.546525251666012.546725076切21.99458R57.8550.681.82871-52.540.5915-45761060-27.5461125-25161260-12.5461325076防21.99-458R5'7.85-50.681.82模具设计综合实践表2压力中心数据表5.压力中心的计算根据力学原理，分力对某轴的

12、力矩等于各力对同轴力矩的代数和，则可求得压力中心坐标(Xo,Y0)X0=°1V。=900(7140.51576604625166046257621.998-25：.：1.82)2,，"C1c、C90(71156025602521.99-25二)2=36.35综上所述，冲裁件的压力中心坐标为(0,36.35)九、冲压设备的选择及校核根据以上计算结果，冲压设备拟选JA23-10。由工称压力PP(1.11.3)F；=(1.11.3)84.167=92.58109.42kN查表得：公称压力100kN、滑块行程45mm、滑块形成次数145次/分钟、最大闭合高度180mm、闭合高度调节

13、量35mm、模柄孔尺寸：直径30mm、深度55mm、床身最大可倾角35'。十、模具零件的选用、设计及必要的计算(一)卸料弹簧的选取：模具采用弹性卸料装置，已知冲裁件厚t=0.5mm,冲裁卸料力Fx=4.079kN。根据模具安装位置拟选4根弹簧，每个弹簧的预压力为F预=FX/n=1.019kN。查表9-32选取圆柱螺旋压缩弹簧，初选弹簧规格为d=6mm,D=30mm,h0=60mm,Fj=1700,hj=13.1mm,n=7,f=1.88mm,t=7.8mm第10页模具设计综合实践其中，d为材料直径，D为弹簧大径，Fj为工作极限负荷，h0为自由高度，加为工作极限负荷下变形量，n为有效圈数

14、，t为节距。检查弹簧的最大允许压缩量，如果满足下列条件，则弹簧选的合适。即hj之h预+h工+h修模h预一弹簧预压缩量，mm;式中h工一卸料板工作行程，mm,一般取料厚+1mm;,豺莫一凸凹模修磨量，mm,一般取410mm。Fj1019170013.1=7.85mmh预+h工+h修模=7.85+1+0.5+4=13.35mm>Fj则此弹簧不合适选取规格为d=6mm,D=30mm,h0=70mm,Fj=1700,hj=15.4mm,n=8.2,f=1.88mm,t=7.8mm,F1019卜预=儿=17.9=9.23mmFjj1700h预+h工+h修模=10.73+1+0.5+4=14.73m

15、mEFj则此弹簧可选。查表得此弹簧的最大心轴直径DXmax=21mm,最小套筒直径DTmin=39mm。(二)凹模凹模的厚度：由H=kb,(查表2-22,取k=0.15)H=kb=0.15105=15.75mm凹模的壁厚：由C=(1.52)H,C=(1.52)H=1.5215.75=23.6531.5mm取凹模厚度H=20mm,壁厚C取30mm凹模宽度B=b2c=76230-136mm200mm,宽度为凹模长度L-105230-165mm根据工件图样，在分析受力情况及保证壁厚强度的前提下，取凹模长度为200mm,所以凹模轮廓尺寸为200mmM200mmM20mm。第11页模具设计综合实践（三）

16、凸模凸模长度L:由凸模固定板和凹模高度决定，1=凸模固定板高度+凹模高度L=16+20=36mm凸模采用B型圆凸模d=7.15mm,D=10或005mm,D1=13,h=5,L=40型号为圆凸模Bn7.15X40,JB/T8057.2-1995,T10A（四）凸模固定板根据凹模的形状选择矩形固定板长度L=200mm,宽度B=160mm,厚度H=16mm,材料45钢的矩形固定板：固定板200X200X16、45钢、JB/T7643.200（五）凸凹模凸凹模的高度：当采用倒装复合模时，凸凹模尺寸计算如下H=h1h2th=16280.516-60.5mm式中，几为卸料板厚度，取16mm,h2为凸凹模

17、固定板厚度，取28mm,t为材料厚度t=0.5,h为卸料板与固定板之间的安全高度，取16mm。因为凸凹模为模具设计中的配作件，所以应当保证与冲孔凸模和落料凹模的双边合理间隙Zmin。（六）卸料板卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸大体相同，保证与凸凹模的周界间隙为0.1mm,厚度为16mm,材料为45钢，淬火硬度为4045HRC。（七）卸料螺钉的选用卸料板采用4个M12的螺钉固定，长度L>h1=61mm,几为弹簧的安装高度。查表选卸料螺钉M12,L=80mm。圆柱头内六角螺钉：M12X80,JB/T7650.6。（八）凸凹模固定板选用矩形固定板，固定板200X200X28,45钢，JB/T76

18、43.3第12页模具设计综合实践（九）模座该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，查表9-48选择模架规格如下：闭合高度H=200240,上模座200X200X45,下模座200X200X50,导柱B32h6X190X50GB/T2861.2-90,B35h6X190X50GB/T2861.2-90,导套B32H7X105X43GB/T2861.7-90,B35H7X105X43GB/T2861.7-90。模座的闭合高度为H1=H凸+H凸凹+H垫+H上+H下-1mm=36+60.5+10+45+501=200.5其中H凸为凸模高度，H凸凹为凸凹模高度，H垫为垫板高度，H上和H下分别是上、下模座的高度。（十）顶出装置1 .顶板顶出工件应选择长顶板，顶板A50,JB/T7650.4-94.2 .顶杆3根顶杆，顶杆选择：顶杆10X40,JB/T7650.33 .橡胶半径40,高度304 .模柄及配件浮动模柄，凹球面模柄40X93GB2862.6-1981凸球面垫块95X12.5锥面压圈140X22螺钉M10X30（十一）凸凹模垫板矩形垫板：固定板200X200X10,45钢，JB/T7643.3第13页模具设计综合实践（十二）定位销凹凸模定位销：