变压器冲压模具课程设计.docx

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变压器冲压模具课程设计

课程设计说明书

题目：

变压器铁芯级进模设计

专业年级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

理工大学荣成学院

课程设计任务书

学生姓名：

学号：

学院：

专业：

材料成型与控制工程（B方向）

任务起止时间：

2014年6月16日至2013年6月27日

课程设计题目：

变压器铁芯级进模设计

课程设计工作内容和计划：

1.工作内容

（1）绘制模具装配图一张（A0或A1图纸）；

（2）绘制模具零件图两张（A3图纸，手绘，由指导教师指定）；

（3）编制设计计算说明书，10～15页。

2.工作计划

2013.7.1—2013.7.3查阅资料，工艺分析与计算，确定模具总体方案；

2013.7.4-—2013.7.5结构设计，绘制草图；

2013.7.6—2013.7.8完成模具装配图；

2013.7.9—2013.7.10完成模具零件图，编写设计说明书，答辩；

参考资料：

1.冯炳尧，韩泰荣，蒋文森.．模具设计与制造简明手册．

2.李春峰．金属塑性成形工艺及模具设计．

3.刘建超，张宝忠．冲压模具设计与制造．

指导教师意见：

签名：

年月日

教研室主任意见：

签名：

年月日

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目录

第1章变压器铁芯的冲裁工艺性分析1

1.1设计任务1

1.2变压器铁芯的工艺性分析1

1.2.1变压器铁芯的原材料分析1

1.2.2变压器铁芯的尺寸精度分析1

1.2.3变压器铁芯结构工艺性分析2

1.3变压器铁芯冲裁的工艺方案的确定2

第2章变压器铁芯冲压模具总体结构设计3

2.1模具总体方案的确定3

2.2定位、送料方式4

2.3卸料出件方式5

2.4模具压力中心5

2.5凸凹模刃口尺寸设计6

2.6导向方式与模架类型7

2.6.1导向方式的确定7

2.6.2模架类型的选择8

第3章变压器铁芯冲压模具的零部件设计9

3.1凸模9

3.2凹模10

第4章模具的装配和校核11

4.1模具的总装图和工作过程11

4.2模具的装配12

4.3模具的安装12

4.4闭合高度和压力机相关参数校核13

4.4.1压力机的选择13

4.4.2装模高度的校核13

参考文献14

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第1章变压器铁芯的冲裁工艺性分析

1.1设计任务

设计任务如图1-1所示。

图1-1垫片零件图

已知技术参数：

变压器铁芯材料硅钢料厚0.35mm

1.2变压器铁芯的工艺性分析

冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。

冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。

良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。

此工件是标准的小容量变压器的芯片，生产批量大，材料是硅钢片，厚度0.35mm。

，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。

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。

1.2.1变压器铁芯的原材料分析

硅钢的强度硬度高，弹性好，塑性韧性较低，但零件尺寸要求不高，厚度小，具有一定的冲压性能。

孔边距远大于凸、凹模所允许的最小壁厚，如零件图所示，故可以考虑采用复合冲压工序；零件上的尺寸都是自由公差，按IT14级，一般冲裁均能满足。

1.2.2变压器铁芯的尺寸精度分析

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

1.2.3变压器铁芯结构工艺性分析

1．形状简单、对称、有利于材料的合理利用

2．内行转角处要尽量避免尖角，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>1.5t,经验算孔满足要求。

1.3变压器铁芯冲裁的工艺方案的确定

1．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。

第2章变压器铁芯冲压模具总体结构设计

2.1模具总体方案的确定

1．排样方案的确定

排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。

合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。

在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。

合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效益更为突出。

保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况，以选择较为合理的排样方案。

根据材料的合理利用情况，条料排样方法可以分为以下三种：

（一）有废料排样：

冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料，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。

（二）少废料排样：

只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凹模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。

（三）无废料排样：

冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。

冲件的质量较差，模具寿命较短，但材料利用率高。

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，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。

综上分析，考虑冲裁零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样。

排样图如图2-1。

图2-1排样图

2．搭边的选择

排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。

搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。

搭边值的大小与下列因素有关：

材料的力学性能。

硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。

工件的形状与尺寸。

尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。

材料厚度。

薄材料的搭边值应取的大一些。

送料方式及挡料方式。

用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。

根据零件形状两式件间按矩形取搭边值=2.5，侧边取搭边值=2.2。

3．材料利用率计算

利用率

式中s——步距；mm

B——条件宽度；mm

A——一个步距内冲裁件的实际面积。

mm2

——一个步距内的材料利用率

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%。

送料步距、条料宽度及板料间距计算

送料步距送料步距是指两次冲裁间板料在送料方向移动的距离，用S表示，其值等于冲裁件相应部分宽度加上工件间搭边值，即

=45.5+2.5=48

4．条料宽度及板料间距的计算

条料宽度按下式：

（2-1）

式中为冲裁件宽度方向的最大尺寸；

为导料板与最宽条料之间的间隙查表取。

2.2定位、送料方式

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，以保证冲制出合格的零件。

条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：

一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）。

1．导料装置的选择

属于送料导向的定位零件又导料销，导料板、侧压板等。

导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。

导料销则多用于复合模和单工序模中。

零件厚度为0.35，为了加工设计的方便的方便且不影响其工艺要求，采用导料板导料且与卸料板制成整体式。

2．挡料销的选择

属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等，导正销及侧刃多用于级进模和单工序模中。

挡料销则多用于复合模和单工序模中。

选取挡料销做定距定位零件。

在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料因选取活动式橡胶弹顶挡料销。

其挡料销的高度h查表得h=3

3．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。

导正销工作原理如2-2所示。

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

图2-2导正销工作方式图

2.3卸料出件方式

弹压卸料装置弹压卸料装置是由卸料板、弹性元件（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，以便顺利卸料。

2.4模具压力中心

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。

对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。

模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。

压力中心的计算选定坐标系XOY如图2-3所示:

图2-3压力中心

其计算方法为各个边的长度与其中点对应X、Y的坐标值积相加再除以各边长度之和：

X=L1×x1+L2×x2+L3×x3+…+L14×x14/