机械毕业设计论文微型电机转子冲片复合冲压模具设计说明书+CAD+PROE.docx
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机械毕业设计论文微型电机转子冲片复合冲压模具设计说明书+CAD+PROE
题目:
微型电机转子冲片复合冲压模具设计
摘要
本文为微型电机转子冲片复合冲压模设计。
设计中运用冲压模具设计与制造的知识及CAD应用的知识，包括工艺分析、冲压方案确实定、模具结构的设计、参数的计算、也包含了冲裁力计算，定距方法，冲裁间隙选择，压力中心计算的设计要点以及运用CAD画零件图和装配图。
本文介绍的模具实例简单实用,使用方便可靠,根据零件的几何形状要求和尺寸的分析，采用复合模冲压，这样有利于提高效率，模具设计和制造也相对简单。
关键词：
复合冲压模,工艺分析,冲裁方案,效率
全套设计，请加12401814
第一章绪论
冲压是塑性加工的根本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。
冲压加工时在板料模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。
当内力的作用到达一定程度时，板料的某一局部就会产生与内力性质相应的变形，从而获得一定的形状尺寸和性状的零件。
冲压工艺的材料利用率高，便于自动化生产，适应新时代的需要，因而具有很强大的生命力。
冲压的特点及应用与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济的方面都具有许多独特的优点。
主要表现如下。
（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。
这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。
〔2〕冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的外表质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样〞的特征。
〔3〕冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
〔4〕冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的本钱较低。
但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。
所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分表达，从而获得较好的经济效益。
冲压模在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。
相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。
在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少那么60%以上，多那么90%以上。
不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。
因此可以说，
如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产本钱、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。
模具材料是模具加工业的根底。
随着我国国民经济开展和人民生活水平的提高，人们对产品的审美观、价值观也不断提高，从而对各类模具产品，无论是内在质量还是外表美观等方面均要求日益精臻，因此势必对工模具材料在数量上、系列上和质量上提出更高的要求。
中国的模具材料从无到有，从小到大，从少到多，直到现在，无论是从钢种还是从规格、标准化、系列化等方面，都是伴随着模具制造开展而开展的。
改革开放以来，我国的工业和经济蓬勃开展，以前的手工作坊和落后的生产方式已经不能满足现代工业的要求，迫切需要寻找另一种更有效率的方式来适应现代工业。
而在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向开展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量、高效率生产的方向开展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。
于是模具技术及模具工业应运而生。
在现代工业生产中，60%～90%的工业生产需要使用模具来加工。
作为一种高效率的生产工具，模具是工业生产中使用极为广泛、地位极其重要的工艺装备。
采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再次加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比拟复杂的零件制品；容易实现生产自动化的特点。
这是一个端盖落料冲孔复合冲压生产的一个典型零件，在生活中有很强的实用性，其模具设计有一定的实用价值。
对于该制件我们利用先进的模具生产提高生产效益、保证产品质量、节约本钱，从而取得很高的经济效益。
第二章工艺分析
图2-1零件简图
生产批量：
中批量；
材料：
08F；
材料厚度：
mm；
表2-1局部碳素钢抗剪性能
材料名称
材料状态
抗剪强度〔Mpa〕
抗拉强度〔Mpa〕
屈服点〔Mpa〕
伸长率〔%〕
Ni50
未退火
175
295
175
35
由上表2-1可知：
Ni为坡莫合金，强度低和硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接，适合钢板用作深冲压和深拉延的容器，如搪瓷制品、仪表板、汽车驾驶室盖板等。
圆钢用作心部强度要求不高的渗碳或氰化零件。
零件结构形状相对简单，整体是一个圆柱形，直径∮15.98，厚度0.2mm,零件上面有∮∮1.25的腰孔均布，中间有一个∮3.24的孔等，根据该零件形状来分析，该零件的结构满足冲裁要求。
由于该图纸未标注尺寸公差，所以此次设计分度圆公差等级取8级，其余的尺寸公差等级全部取12级。
由公差等级表查得：
零件外形:
。
零件内孔:
、
、
分度圆尺寸:
、
2-2常见零件公差等级表
公差等级
IT4
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
根本尺寸/mm
/μm
/mm
≤3
＞3~6
＞6~10
＞10~18
＞18~30
＞30~50
＞50~80
＞80~120
＞120~180
＞180~250
＞250~315
＞315~400
＞400~500
3
4
4
5
6
7
8
10
12
14
16
18
20
4
5
6
8
9
11
13
15
18
20
23
25
27
6
8
9
9
13
16
19
22
25
29
32
36
40
10
12
15
18
21
25
30
35
40
46
52
57
63
14
18
22
27
33
39
46
54
63
72
81
89
97
25
30
36
43
52
62
74
87
100
115
130
140
155
40
48
58
70
84
100
120
140
160
185
210
230
250
60
75
90
110
130
160
190
220
250
290
320
360
400
工件厚度为0.2mm，适于冲裁。
结论：
该产品用冲压工艺完全可以得到。
第三章冲压工艺方案确实定
在冲裁工艺分析和技术经济分析的根底上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。
工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。
冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。
单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。
复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。
级进冲裁是把冲裁件的假设干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。
其三种工序的性能见表3-1。
表3-1单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能
比拟工程
单工序模
复合模
级进模
生产批量
小批量
中批量和大批量
中批量和大批量
冲压精度
较低
较高
较高
冲压生产率
低，压力机一次行程内只能完成一个工序
较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序
高，压力机在一次行程内能完成多个工序
实现操作机械化自动化的可能性
较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化
制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现局部机械操作
容易，尤其适应于单机上实现自动化
生产通用性
通用性好，适合于中小批量生产及大型零件的大量生产
通用性较差，仅适合于大批量生产
通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产
冲模制造的复杂性和价格
结构简单，制造周期短，价格低
冲裁较复杂零件时，比级进模低
冲裁较简单零件时低于复合模
复合模的特点是生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。
由于零件的生产要求的是大批量生产、零件的尺寸较小，制造相比照拟难，为提高生产率，根据上述方案分
析、比拟，宜采用复合模冲裁。
按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表3-2。
通过对正装式复合模和倒装式复合模两种优点、缺点及适用范围的分析比拟，正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。
综上所述，宜采用微型电机转子冲片复合模。
表3-2正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围
比拟工程
正装（微型电机转子冲片）式复合模
倒装式复合模
结构
凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模
凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模
优点
冲出的冲件平直度较高
结构较简单
缺点
结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作
不宜冲制孔边距离较小的冲裁件
适用范围
冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件
不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛
第四章冲压模具总体结构设计
4.1模具类型
根据该零件的工艺分析，采用复合模。
模具类型为微型电机转子冲片式复合模。
零件中批量生产，安排生产可采用手工送料方式能到达批量生产，且能降低模具本钱，因此采用手工进料方式;零件尺寸较小，保证冲孔落料的精度采用固定挡料销和活动导料销.
4.3卸料与出件方式
卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。
冲孔废料从凸凹模顶出,成品从凹模推出
4.4模架类型及精度
因为零件材料厚度较小，尺寸较小，所以采用导向精度较高的后侧导柱标准模架，考虑零件精度要求不是很高，采用I级模架精度。
第五章工艺参数计算
5.1排样方式
冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。
排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。
排样的方法有：
直排、斜排、对直排、混合排，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。
因此有以下三种方案：
方案一：
有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。
冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。
方案二：
少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。
方案三：
无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。
采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，故应采用方案一。
分析零件形状，零件可能的排样方式如图：
图5-1排样图
5.1.1搭边值确实定
排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。
搭边是
废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。
但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切外表质量。
一般来说，搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表取得。
表5-1搭边a和a1数值〔低碳钢〕
材料厚度t
外圆直径长L≤50mm的工件
工件间a1
沿边a
以下
2.2
~
2.0
~
1.5
~
1.2
1.5
~
1.5
~
2.5
~
2.0
2.2
~
2.2
2.5
如表5-1所示：
根据此表和工件外形可知L﹥50mm，得:
a=1.5mm，a1=1.2mm。
宽度确实定：
根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具，侧压装置的作用是用于压紧送进模具的条料〔从料带侧面压紧〕，使条料不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。
本套模具无导料板为无侧压装置。
故按下式计算：
B
=〔Dmax+2a1+C〕
（5-1）
式中:
B-条料宽度；
Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；
a1-侧搭边值，可参考表5-1；
-△-条料宽度的单向〔负向〕偏差，见表5-2；
表5-2剪料公差及条料与导料板之间隙
条料宽度
B/mm
材料厚度t/mm
0~1
1~2
2~3
3~5
~50
50~100
100~150
150~220
220~300
条料宽度:
B
=〔Dmax+2a1〕
=（34+2×1.5）
=
mm
5.1.2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就叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。
步距为：
S=D+a=32+1.2=3mm
一个步距材料利用率η为：
A-一个步距内冲裁件的实际面；
B-条料宽度；
S-步距。
经过计算，选择1600mmx800mm的板料。
每张可裁剪为〔40X800〕规格的40张条料，每条可冲24个工件，总料为960个，那么η总为：
η总=
=
此处删减NNNNNNNN字
需全套设计请联系12401814
表7-1系数K值
材料料宽s/mm
材料厚度t/mm
≤1
>1～3
>3～6
≤50
～
～
～
>50～100
～
～
～
>100～200
～
～
～
>200
～
～
～
查表7-1得：
K=0.4。
根据公式〔7-1〕可计算落料凹模板的尺寸。
凹模厚度：
H=Kb1=0.4x37=mm
根据公式〔7-4〕计算凹模宽：
B=b2+2c=37+2x30=97mm
取标准模板，凹模板的外形为160x140〔mm〕
表7-2矩形和圆形凹模外形尺寸
矩形凹模的长度和宽度L×B
矩形和圆形凹模厚度
圆形凹模直径d
63×50、63×63
10、12、14、16、18、20
63
80×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×80
12、14、16、18、20、22
80、100
125×100、125×125、〔140〕×80、〔140〕×100
14、16、18、20、22、25
125
〔140〕×125、〔140〕×〔140〕、160×100、160×125、160×〔140〕、200×100、200×125
16、18、20、22、25、28
〔140〕
160×160、200×〔140〕、200×160、200×125、
250×〔140〕
16、20、22、25、28、32
160
200×200、250×160、250×200、〔280〕×160
18、22、25、28、32、35
200
250×250、〔280〕×200、〔280〕×250、
20、25、28、32、35、40
250
315×250
20、28、32、35、40、45
〔280〕、315
根据公式〔7-2〕可计算凹模边壁厚：
～2）H
～2）x
=（～）mm实取c=50mm
取凹模边壁厚为50mm。
根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。
根据公式〔7-3〕可计算凹模长：
L=b+2c=+2X50=1mm，取标准模板长度=160mm。
凸模设计
7.2.1凸模结构确实定
因为该制件形状不复杂，圆凸模冲模，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。
7.2.2凸模高度确实定
根据圆凸模冲模小圆孔其长度L1为凸模固定板厚度、空心垫板厚度、凹模厚度、料厚以及凸模伸入凹凸模内部的深度之和，所以L=20+25+1.2+3.8=50mm，再考虑到凸模刃口的修模量，凸模进入凹模的深度〔0.5—1mm〕，根据[1]取L1=55.5mm，工件工作孔也取其长度L2=52mm
7.2.3凸模材料确实定
该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选Cr12，热处理50～54HRC。
7.2.4凸模精度确实定
根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT7级，外表粗糙度为，同轴度为。
凸凹模设计
7.3.1凸凹模外形尺寸确实定
凸凹模的外形由本套模具所设计的零件图样外形确定。
凸凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量，一般根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，与落料凹模配合确定，其内孔尺寸与冲孔凸模配合确定。
7.3.2凸凹模壁厚确实定
凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。
它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。
从强度方面考虑，其壁厚应受最小值限制。
凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：
当模具为正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，假设内孔为直筒型刃口形式，且采用下出料方式，那么内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大一些。
凸凹模的最小壁厚值，目前一般按经验数据确定。
凸凹模内外刃口间壁厚校核：
根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为，故该凸凹模的侧壁强度要求足够。
7.3.4凸凹模尺寸的设计
凸凹模的长度为凸模固定板、弹簧厚度、卸料板之和L凸凹=30+40+20=90mm考虑到平安卸料板起压料作用，选取凸凹模长度为L凸凹=85mm
7.3.5凸凹模材料的选取
由于冲模为复合模，所以材料要有良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性、热处理工艺性等。
Cr12刚具有较好的淬透性，很高的耐磨性，有较高的冲击韧度和承载强度，且淬火变形小。
为满足以上要求，在该模具中凸凹模材料选用Cr12钢。
卸料版设计
7.4.1卸料板外型设计
在冲压工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，采用卸料板进行卸料。
卸料板不仅有卸料作用，还具有用凸凹模导向，对凸凹模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相等。
卸料板与凸凹模的间隙值由表7-4确定，取0.15mm。
表7-4卸料板与凸凹模间隙值
材料厚度t/mm
＜
～1
＞1
单边间隙Z/mm
卸料板的厚度查表7-5，卸料板与凹模的外形尺寸相同。
根据凹模的尺寸160x140x20〔mm〕，从而可以确定卸料板的尺寸。
所以，卸料板的厚度取20mm。
7.4.2卸料板材料的选择
卸料板主要是起卸料的作用，对它的强度和硬度要求较高，所以材料选择是45钢。
45钢是优质碳素结构钢，它的质量较好，含碳量〔0.45%〕波动小，性能较稳定。
经过热处理〔调质〕后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性。
7.4.3卸料板整体精度确实定
内轮廓的精度要求比外轮廓的要求稍高，所以选取IT11级，粗糙度为，卸料板外轮廓的精度要求不高，。
固定板设计
7.5.1凸模固定板的设计
凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。
凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。
凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的～倍。
那么凸模固定板的厚度：
H凸固=〔～〕H凹〔7-5〕
式中：
H凸固-凸模固定板厚度；
H凹-凹模厚度。
根据公式得凸模固定板厚度为：
H凸固=〔～〕H凹
=〔～〕H凹
7.5.2凸凹模固定板的设计
凸凹模固定板主要是固定凸凹模，保证凸凹模有足够的强度，使凸凹模与卸料版，下模座，垫板更好的定位。
凸凹模与凸凹模固定板的配合按H7/m6。
凸凹模固定板的厚度一般取凹模厚度的～倍。
那么凸凹模固定板的厚度为：
H凸凹固=〔～〕H凹〔7-6〕
式中：
H凸凹固-凸凹模固定板厚度；
H凹-凹模厚度。
根据公式得凸凹模固定板厚度为：
H凸凹固=〔～〕H凹
=〔～〕H凹
=〔～〕×25
=15～20〔mm〕
根据实际使用要求，因凹凸模具尺寸较大，所以为了加强固定强度，故凸模固定板厚度取30mm。
卸料弹簧设计
在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑模具的结构，该模具采用的弹性元件为弹簧。
弹簧允许承受的负载较大，占据空间尺寸较小，安装调整较方便灵活，而且本钱低，是中小型冲模中弹性卸料、顶件及压边装置常用的弹性元件。
卸料弹簧的选用原那么与计算步骤：
1弹簧的选择原那么：
所选择的弹簧必须满足压力要求，即
式中
--每个弹簧在预压状态下的预压力，N;
--卸料力,N；
n--弹簧数目
所选弹簧必须满足压缩量的要求，即
式中
--弹簧允许的最大压缩量；
--弹簧的预压缩量；
--卸料板的工作行程；
--凸模的总修磨量
所选弹簧必须满足模具结构空间要求
2弹簧选择的一般步骤
根据模具结构空间尺寸和卸料力
的大小，初步确定弹簧的数目，计算每个弹簧应承当的卸料力
。
根据
的压力要求，选择弹簧规格，使得所选弹簧的允许最大工作负荷
.
根据弹簧压力与其压缩量成正比的特性，可以按照下面公式求得弹簧的预压缩量。
检查弹簧的允许最大压缩量是否满足下公式要求，即
如果满足，说明所选择的弹簧适宜。
所以根据前面所计算的顶料力
所以弹簧的总卸料力
=3431.62N,此次设计2个弹簧，每个弹簧的卸料力为
，根据模具结构可以知道此次工作行程为10mm，压缩状态下弹簧高度为30mm。
设计取预压5mm，
综上所述，此次选择的弹簧要求如下：
自由高度45mm，压缩15mm时弹力要求1715.81N以上。
推件块、垫板、推板和推杆的设计
7.7.1推件杆的设计
推件的目的是将制件从凹模中推出。
推件杆结构形式分为：
〔1〕弹性推件装置：
一般装在下模，具有压料作用，冲裁件质量好；但推件力较小。
常用于正装式复合模或冲裁薄板料的落料模中。
〔2〕刚性推件装置：
一般装在上模，利用压力机的力推件，因此推件力大，推件可靠；但不具有压料作用。
常用于倒装式复合模中。
工件的顶出在实际生产中根据模具的顶件力选用适当的橡胶圈规格及可，冲孔废料是从凸凹模中用顶料杆顶出。
7.7.2垫板的设计
它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，如果凸模的端部对材料的压力超过材料的许用压力，需在凸模端部与上模座之间加上垫板防止模具损坏。
垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其
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