1、宁夏理工学院毕业设计- 1 -绪论近年我国模具技术发展迅速，模具的设计水平和质量有了很大的提高，已接近国际先进水平。特别是“十一五”以来，在汽车行业快速发展的引领下，极大地促进了模具技术的发展，使我国的模具技术由原来服务于低档小批量生产转向服务于高档轿车的新车型开发以及各类新产品开发。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低等一系列优点，使得模具的使用范围日益广泛，已成为现代工业生产的重要工艺装备和发展方向。我国模具企业多为中小企业，自我发展能力较弱，虽然在技术上接近国外先进水平，但在技术改造投入方面能力有限，还保证不了高档次产品的快速开发。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有
2、差距。今后，我国模具行业应在注重开发大型、精密、复杂模具；加强模具标准件的应用；推广 CAD、CAM、CAE 技术；重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期等方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。经过我国国民经济长期持续高速发展，机械行业在信息社会和经济全球化进程中也在不断发展，模具将向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方向发展；向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方向发展；向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具对国民经济和社会发展将起越来越大的作用，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。冲压加工一般不需要加热毛坯，也
3、不像切削加工那样大量切除金属，不但节能而且节约金属。冲压加工的制件是靠冲模完成，制件一致性好，尺寸稳定，互换性好，完全适应现代化大生产量的需要。冲压是在常温下利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离、成型或接合，从而获得所需要制件的一种压力加工方法，是机械制造中先进的加工方法之一。冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料。冲压生产过程依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率高，操作简便。冲压大多数采用薄板加工，冲压成型的制件质量轻，刚性好，可加工形状非常复杂的制件。冲压工艺在电子、汽车、电器、仪表、航空、电机及日常生活用品的生产中占据十分重要的地位。宁夏理工学院
4、毕业设计- 2 -第 1 章冲裁工艺设计冲裁工艺设计包含冲裁件的工艺分析、冲裁模刃口尺寸计算、冲裁工艺方案的确定等内容。良好的工艺性和合理的工艺方案，可以用最少的材料，最少的工序数量和工时，并使模具结构简单，模具寿命高，最终获得稳定的合格工件。1.1 设计的课题及原始数据1.1.1 设计题目设计题目：一落二分割模具设计1.1.2 原始数据零件名称：YBC 750G 电机定子冲片冲压件材料：硅钢片冲压件厚度：t=0.5mm电机定子冲片如图 1.1:宁夏理工学院毕业设计- 3 -0.5720+0.15+0.08180+0.0630图 1.1YBC750G 电机定子冲片1.2 零件的工艺性分析冲裁件
5、的工艺性是指冲裁件对冲压加工工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位偏差与尺寸基准等是否符合冲裁加工的工艺要求。因此冲裁件的工艺性是否合理对冲件的质量、模具寿命和生产效率都有很大影响。电机定子冲片外形结构、形状简单、对称，完全适合于冲裁加工工艺。1.3 确定工艺方案电机定子冲片包括落料、冲孔两道基本工序，可采用下述四种方案。方案 1 用两道工序进行冲制。工序 1）落料模落外形。工序 2）冲孔模冲孔。方案 2 用两道工序进行冲制。工序 1）冲孔模在条料上冲孔。工序 2）落料模落外形。宁夏理工学院毕业设计- 4 -方案 3：用两工位级进模一次冲孔和落料完成两道工序。方案 4：用复
6、合模在一个工位上完成两道工序冲孔和落料。比较分析各种方案：方案 1 用两副模具，模具简单，但冲压时需两台压力机，冲孔模生产率低。方案 2 用两副模具，模具简单，但冲压时同样需两台压力机，生产率高于方案 1。方案 3 模具结构比方案 4 简单，制造周期短，制造成本低，生产率高。但冲裁件质量没方案 4 高。方案 4 冲裁件质量高，精度好，制造成本高，模具结构复杂。经过上述分析，因此采用方案 4 冲孔落料复合模。1.4 排样图设计制件在条料、带料上的布置方法叫排样。排样的正确与否将影响到材料的合理利用、制件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作安全等。1.4.1 材料利用率材料利用率是指制件的实际面
7、积与所用材料面积的百分比。材料利用率通常以一个步距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分比表示，查1 P25 式（2-35）有材料利用率计算公式：=0100=100（ 1.1） 式中 A 为 1 个步距内制件的实际面积（m m2）；A0 为 1 个步距内所需的材料面积（m m2）；B 为条料宽度（m m）；S 为步距（ mm）。1.4.2 搭边排样时，制件与制件之间及制件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边和侧搭边。搭边虽然是废料，但在冲裁工艺中却有很大的作用。它补偿了条料的剪切误差、送料步距误差、定位误差，确保冲出合格的制件。搭边值的大小通常由经验确定，可查 1P2627 表 2.11 和表
8、2.12。宁夏理工学院毕业设计- 5 -a1 a1aa图 1.2 圆形及矩形制件表 1.1 弹性卸料搭边与侧搭边圆形或类似圆形制件 矩形或类似矩形制件长度50 矩形或类似矩形制件长度50材料厚度 ta a1 a a1 a a10.25 1.0 1.2 1.2 1.5 1.52.5 1.82.60.250.5 0.8 1.0 1.0 1.2 1.22.2 1.52.50.51.0 0.8 1.0 1.0 1.2 1.52.5 1.82.61.01.5 1.0 1.3 1.2 1.5 1.82.8 2.23.21.52.0 1.2 1.5 1.5 1.8 2.03.0 2.43.42.02.5 1
9、.5 1.9 1.8 2.2 2.23.2 2.73.72.53.0 1.8 2.2 2.0 2.4 2.53.5 3.04.0注：1.矩形制件，其长度 L 在 50100mm，a、a 1 取下限值；L 在 100200mm，取中间值；L200mm，取上限值。2.对硬纸板、硬橡皮、布胶板、纸胶板应乘系数 1.3。3.a、a 1 如图 1.2。表 1.2 固定卸料搭边与侧搭边圆形或类似圆形制件 矩形或类似矩形制件长度50 矩形或类似矩形制件长度50材料厚度 ta a1 a a1 a 与 a10.25 1.2 1.5 1.5 2.2 2.23.20.250.5 1.0 1.2 1.5 2.0 2.
10、03.00.51.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.52.51.01.5 1.0 1.2 1.2 1.8 1.82.81.52.0 1.2 1.5 1.5 2.0 2.03.02.02.5 1.5 1.8 1.8 2.2 2.23.22.53.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.53.5注：说明同表 1.1。1.4.3 条料宽度查1P32 式（2-37）有条料宽度计算公式：0=（ +21） 0 宁夏理工学院毕业设计- 6 -（1.2）式中 为条料宽度方向制件最大尺寸（m m）；为侧搭边（m m）；1为条料宽度偏差（m m），查 1 P33 表 2.14；B 为条料宽度偏差（m m）；
11、表 1.3 条料宽度偏差（ mm）材料厚度 t条料宽度 B0.5 0.51 1220 0.05 0.08 0.102030 0.08 0.10 0.152030 0.10 0.15 0.201.4.4 排样图条料宽度由式（1.2）计算： 0=（ +21） 0=（ 720.15+21.0） 00.10=722.15 00.10步距为：S=720+a=720+0.8=720.8mm材料利用率按式（1.1）计算：=0100=100=3.14（3602902）722.15720.8100=70.3排 样 图 如 图 1.3；0.81图 1.3 排 样 图宁夏理工学院毕业设计- 7 -1.5 工艺设计计
12、算工艺设计计算包括冲裁力的计算、压力中心的计算，通过冲裁力的计算结果选择冲压设备，并进行冲模闭合高度和压力机有关参数的校核。1.5.1 冲裁力计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入板料的深度（凸模行程）而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它选择压力机的主要依据，也是设计模具所必需的数据。查1P21 式（2-22）有冲裁力的计算公式为：F=KLt （1.3）式中 F 为冲裁力（ N） ；L 为冲裁件周长（mm） ；t 为材料厚度（mm） ；为抗剪强度（MPa） ；K 为系数。经查淬火的硅钢片的抗剪强度 =450MPa。系数 K 是考虑到实际冲压中，凸、凹模刃口钝化、间
13、隙不均、材料力学性能和厚度的波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取 K=1.3。F=KLt =1.3（3.147203.14180）0.5450=826.605kN1.5.2 冲压设备的选择我国目前规定的吨位为冲床的额定吨位。额定吨位的大小，反映冲床的冲裁能力。在我国，偏心冲床和曲轴冲床都已经成系列生产，共有 11 级，即16、25、40、63、80、100、125、160、200、250、400t 。选择冲床时，冲床的公称压力必须大于工件所需要的冲裁力。在冲压生产中，为了适应不同的冲压工作需要，采用各种不同类型的压力机。压力机的类型很多，按传动方式的不同，主要有机械压力机和液压压力机两大类
14、。其中机械宁夏理工学院毕业设计- 8 -压力机分为曲柄压力机和偏心压力机。 压力机的主要技术参数是反映一台压力机的工艺能力、所能加工制件尺寸的范围以及有关生产率的指标，也是模具设计中选用冲压设备、确定模具结构的重要依据。选择冲床时，冲床的公称压力必须大于工件所需要的冲裁力；压力机的工作台面尺寸应大于冲模下模座的尺寸，一般每边最小应大于 5070mm，便于安装固定模具用的压板和螺钉。根据计算的冲裁力 F=826.605kN，则要选择公称压力大于 826.605kN 的压力机，为了提高压力机的利用率和节约经济成本。故选用 JA31400 压力机。JA31400 闭式单点压力机技术参数如表 1.4：
15、表 1.4 JA31 400 闭式单点压力机参数序 号 项 目 数 值 单 位1 公 称 压 力 400 t2 公 称 压 力 离 下 死 点 距 离 13 mm3 滑 块 行 程 230 mm4 滑 块 每 分 钟 行 程 次 数 25 次5 滑 块 (连 杆 )调 整 距 离 160 mm最 大 660 mm6 封 闭 高 度 (滑 块 在 下 死 点 时 至台 面 的 距 离 ) 最 小 500 mm 7 工 作 板 尺 寸 前 后 1060 mm宁夏理工学院毕业设计- 9 -左 右 990 mm8 工 作 板 厚 度 150 mm9 工 作 台 通 口 尺 寸 620620 mm10
16、滑 块 底 面 尺 寸 前 后 810 mm11 滑 块 中 推 料 孔 尺 寸 110 mm12 立 柱 间 距 离 1010 mm13 导 轨 间 距 离 850 mm表 1.4（续）14 工 作 台 至 导 轨 底 面 的 距 离 670 mm型 号 JHD3-200M-615 主 传 动 件 电 动 机功 率 30 kW型 号 JD3-1125-6-T216 调 正 滑 块 (连 杆 )长 度 用 电 动机 功 率 3 kW前 后 2276 mm左 右 2250 mm17 外 形 尺 寸地 面 上 高 5480 mm18 机 床 重 量 约 33.000 kg1.5.3 压力中心的确定
17、冲压力合力的作用点为模具的压力中心。模具的压力中心必须通过打料杆轴线且与压力机滑块的中心线相重合。否则滑块会受到偏心载荷，导致滑块导轨和模具的不正常磨损，还会使合理的间隙得不到保证，从而降低冲裁件质量和模具寿命，甚至损坏模具。该工件是简单冲裁件，其压力中心就是它的几何中心。1.5.4 冲模闭合高度模具的闭合高度应与压力机的装模高度相适应，模具的闭合高度 H 是指模具在最低工作位置时，上模座的上平面与下模座的下平面之间的距离。压力机的装模高度是指压力机滑块在最低工作位置时，滑块的底平面与压力机工作台上的垫板上平面之间的距离。宁夏理工学院毕业设计- 10 -模具的闭合高度必须在压力机的最大装模高度
18、与最小装模高度之间，查1P21 式（2-79）有其关系式为：（ -H1） -5mm H （ -H1） +（ 510mm） （ 1.4） 式中 为 压 力 机 最 大 装 模 高 度 (mm)；为压 力 机 最 小 装 模 高 度 (mm)；H1 为压 力 机 工 作 台 上 垫 板 厚 度 ；H 为冲 模 闭 合 高 度 (mm)。我所设计的一落二分割模的闭合高度为：H=上模座+ 上模垫板+上模+下模座+下模垫板+下模即：H=105+55+45+100+55+45=405mm查表 1.4 可有 =660mm =660-160=500mm H=150mm则有（ - H1） - 5mm=660-150-5=505mm（ - H1） +（ 510mm） =500-150+（ 510） =355360mm有 505mm 405mm 355360mm即满足式（ 1.4） ， 所 以 所 选 的 JA31400 闭式单点压力机满足要求。第 2 章冲裁模工作部分设计计算冲裁模工作部分设计计算包括冲裁模间隙的确定及凸模与凹模刃口尺寸计算。2.1 冲裁模间隙冲裁模间隙是指凹模工作部分尺寸与凸模工作部分尺寸之差，查1P11 式（2-1）有
