微电机转子冲片模具设计文档格式.docx

1、第二章 零件的工艺性分析零件图如下所示：零件图1、 形状：微电机转子冲片由中心孔3.238mm、周围由12个冲槽一个R0.5mm的圆弧组成，而其零件总大小为15.98mm，厚度为0.2mm，因此知道其零件较为复杂。2、 尺寸：该零件尺寸最大直径为15.98mm，而其零件上的各孔、各槽的尺寸小，因此看其尺寸而言，尺寸精度要求高。所以按要求取其精度等级为IT9级。3、 冲孔、冲槽时工艺：零件图上中心孔直径为3.238mm，考虑到凸模强度限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度等有关。冲槽时，两个孔与孔之间的距离受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，宜取a2t。而零

2、件图上的冲槽之间距离为11.05mm,较合适其强度和质量要求。4、 表面质量： 共 33页 第 3 页做为微电机转子冲片，其平面度、同轴度要求高；从零件上所注的公差，则其质量要求高。5、 材料性能：本零件所给的材料为Ni50坡莫合金，其硬度很高，近似于高碳钢。则高碳钢的抗拉强度在300600Mpa之间。6、 制定冲压工艺方案：由零件图及零件图中的工艺要求，制定冲压工艺方案如下：本零件的冲压方案有一下几种：（1）、本零件可以设计为一套复合模，即冲孔冲槽落料复合模。（2）、本零件可以设计为一套连续模，即第一工位为冲中心孔和两个导正孔； 第二工位为冲槽工位；第三工位为空工位；第四工位为落料工位；第五

3、工位为空工位。在依据其零件工艺要求、材料的利用率以及模架的设计方案和加工要求而选用连续模。同时根据其精度分析如下： （1）、本零件采用高精度的滚动导向连续冲裁，且模架为四导柱模架。 （2）、本零件采用条料送进。 （3）、模具中的定位采用侧刃定距。 共 33 页 第 4 页第三章 冲压力计算及设备选择1、冲裁力的计算：各工位的主要工序是冲裁，利用式（13）计算冲裁力。Ni50坡莫合金的抗剪强度b=500Mpa。第一工位： F1=L1*t*b =3.14*（3.238/2）+3.14*4+8+2+17.98+7.5+（0.5+0.5）x0.2x500 =94.457*0.2*500 =9445.7

4、1N第二工位： F2=L2*t*b =12*3.14*（1.25/2）*（1.25/2）/2+3.14*（2.45/2）*（2.45/2）/2 +0.47*2+0.67+2*（12.92-8.3）/2*0.2*0.5 =12*（0.98+2.36+0.94+0.67+4.62）*0.2*500 =11484N 第三工位：空工位。 第四工位： F4=L4* t*b =3.14*（15.98/2）*（15.98/2）-1+0.5*0.5*3.14-12*0.67*0.2*500 =（200.46-1+0.79-8.04）*0.2*500 =19220N 第五工位：空工位因此总冲裁力为： F总=F1

5、+F2+F3+F4+F5 =40149.71068N2、卸料力的计算： F1=K1*F 查表17 卸料力系数 K1=2.32.5则 F1=K1*F =2.5*40149.7068 =100374.2767N参见冲压工艺与模具设计17111P25、26 共 33 页 第 5 页所以总冲压力： F0= F1+ F总 =40149.7+100374.28 =140523.9767N3、设备的选择： 根据零件高精度的要求，以及其多工位的要求，同时根据计算所得选定压力机为开式双柱可倾压力机。因 F0=38195.795N，所以选定压力机为J2310。其压力机的主要规格如下： 型号 J2310 公称压力/

6、KN 100 滑块行程/mm 45 滑块行程次数/（次/min） 145 最大闭合高度/mm 200 最大装模高度/mm 145 连杆调节长度/mm 35 模柄孔尺寸/mm 30x65 倾斜角 30 封闭高度调节量/mm 50 滑块中心到床身距离/mm 120 立柱间距离/mm 180 工作台板厚度/mm 50 工作台尺寸/mm（左右） 360 工作台尺寸/mm（前后） 240 工作台孔尺寸/mm（左右） 180 工作台孔尺寸/mm（前后） 90 工作台孔尺寸/mm（直径） 130第四章 压力中心计算1、 排样图如下：参考冲压设计手册压力机的选择 共 33 页 第 6 页 排样图2、 材料搭边

7、值： 查表210，取其最小工艺搭边值： a=1.8mm a1=2.0mm3 、 计算步距： S0=D+a=15.98+1.8=17.78mm4、 决定定距方式： 由于工位数较多，从节省材料考虑决定采用双侧刃定距，即：采用B型侧刃，其侧刃长度 L=17.78+（0.050.1）=17.83mm；宽度 b=8mm5、 确定首件定位线：首件定位线是指条料端头在第一工位应处的位置线。在冲孔工位确定首件位线，主要考虑条料送至落料工位时应有足够的搭边。在排样草图上容易做到这一点，如上图。确定初始定位线是为了确定入端侧刃型孔的位置。显然，入端侧刃型孔与冲中心孔、导正孔的中心线对齐。6、 计算压力中心：为了保

8、证压力机和模具平稳的工作，必须使冲模的压力中心一压力机滑块中心线相重合，对于使用模柄的中小型模具就是要使其压力中心与模柄轴线相重合，否则将使冲模和压力机滑块承受侧向力，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，甚至还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机精度。对与工件外行尺寸大、形状复杂、多凸模的冲裁模和级进模，正确确定其压力中心就显得更为重要。参考冷冲压工艺与模具设计P56 共 33 页 第 7 页根据以上的排样图计算如下：L1=8.23mm X1=0mm Y1=0mmL2=14.13mm X2=8.99mm Y2=0mmL3=126.396mm X3=17.98mm Y3=0mmL4=191.

9、8125mm X4=17.98x3=53.94mm Y4=0mmL5=17.98mm X5=0mm Y5=0mmL6=2mm X6=8.99mm Y6=10.99mmX=（X1*L1+X2*L2+X3*L3+X4*L4+X5*L5+X6*L6+）/（L1+L2+L3+L4+L5+L6） =（0*8.23+8.99*14.13+126.396*17.98+191.8125*53.94+0*17.98+2*8.99）/（8.23+14.13+126.396+191.8125+17.98+2） =35.40155 Y=（YI*L1+Y2*L2+Y3*L3+Y4*L4+Y5*L5+Y6*L6）/（L1

10、+L2+L3+L4+L5+L6） =（0*8.23+0*14.13+126.396*0+191.8125*0+17.98*0+2*8.99） =0.0498 经计算得压力中心的坐标为：X0=35.40155 Y0=0.0498。 可取 X0=35 Y0=2，作为设计模具的参数。第五章 模具结构草图 结构草图如下：P87239240 共 33 页 第 8 页第六章 凹模的外形尺寸确定1、如上排样图所示，从型孔边界画一矩形lxb初定为凹模有效面积。 凹模有效面积矩形的对称中心应与压力中心重合，以便使模柄的中心线通过压力中心。但压力中心对于矩形的宽度b处于对称位置，因此应将矩形的长度增大为l，使压力

11、中心对于l处于对称位置，即压力中心到矩形左边的距离为实际凹模有效面积矩形长度的一半。则修正后的凹模有效面积矩形长度l与宽度b分别为： L=2x（3x17.78+0.5）=107.68108mm B=2x（1.5+7.99+8+4+2）=46.9847mmP135 共 33页 第 9 页2、估算凹模的外行尺寸： 如上排样图所示，从凹模有效面积矩形lxb向四周扩大3040mm，即为凹模外行尺寸LxB的尺寸范围： L=108+2x（3040）mm=168188mm B=47+2x（3040）mm=107127mm 选用标准凹模：查表146得：LxB=165x200厚度的选择： 查表145得： h=2

12、228mm 根据要求厚度选择如下：h=25mm第七章 冲裁间隙的确定根据零件的材料和厚度 查表13 确定零件的冲裁间隙：材料厚度t 硬钢 Wc（0.5%0.6%） Z/t Zmin Z/t Zmax 0.2 7% 0.014 9% 0.018 第八章 毛坯尺寸1、条料宽度： 如下图所示：P13表13 共 33 页 第 10 页B=（D+2a1+nb1+2*2+1*1.5）0- =15.98+（2*2）+（1*1.5） 0-0.05 =22 0-0.05导料板的入端导料尺寸： B1=B+C1 查表 213 最小双面导料间隙C1： C1=0.1 即： B1=21.48+0.1=21.58mm 出端

13、导料尺寸： B2=D+2a1+C2+2*2 查表 214 出端导料间隙C2： C2=0.1 即； B2=15.98+（2x2）+0.1=20.08mmP136 共 33 页 第 11 页2、主要刃口尺寸计算： 从排样图看，不仅有冲孔、落料、冲槽，而且还有侧刃冲裁。如果按基本加工制度处理刃口尺寸，即冲孔以凸模为基准件，落料以凹模为基准件，则凹模即作配作件又作基准件。不如凹模只作配作件，可一次线切割加工出全部凹模型孔，容易保证所有冲裁间隙都比较均匀。这样只需计算刃口尺寸，凹模型孔按要求的冲裁间隙配作。凸模刃口尺寸共有五种类型，分别计算如下：（1）、冲孔凸模刃口尺寸： 各冲孔凸模的刃口尺寸均属于磨损

14、后减小的尺寸，应按式（234）计算，即：Bb=（bmin+x）0-/4 查公差为IT10级，则=+0.013mm，冲孔尺寸为： b1=3.2380+0.013 mm则按式（234）计算冲孔凸模刃口尺寸分别为： B1=3.238+（1x0.013）0-0.013/4 =3.2510-0.003 mm（2）冲槽凸模刃口尺寸： 各冲槽凸模的刃口尺寸属于磨损后减小的尺寸，应按式（234）计算，即： Bb=（bmin+x）0-/4 。零件图中所注的公差为IT10级，各槽的尺寸为：b1=0.670+0.007 mm b2=2.450+0.06 mm b3=1.250+0.06 mm b4=8.820+0.

15、022 mmP136137 共 33 页 第 12 页则按式（234）计算冲槽凸模刃口尺寸分别为： B1=0.67+（1x0.007）0-0.007/4 =0.6770-0.002 mm B2=2.45+（1x0.06）0-0.06/4 =2.510-0.015 mm B3=8.82+（1x0.022）0-0.022/4 =8.8420-0.005 mm（3）、落料凸模尺寸： 落料凸模尺寸均属于磨损后增大的尺寸，现以凹模为配作件，需计算落料凸模刃口尺寸，应按式（236）进行计算，即：Bp=（amax-x+/4-Zmin）0-/4 。工件落料尺寸为： b1=15.980-0.012 mm尺寸15

16、.98的公差为IT10级，取x=1；按板料厚度0.2mm，查表13其最小冲裁间隙Zmin=0.014mm。则按式（236）计算落料凸模刃口尺寸为： B1=（15.98-1x0.012+0.012/4-0.014）0-0.012/4 =15.9570-0.003 mm（4）、导正孔凸模尺寸： 导正孔凸模尺寸均属于磨损后减小的尺寸，应按式（234）计算，即： Bb=（bmin+x）0-/4 ，其公差要求为IT 10级，取x=1。冲孔尺寸为： b1=30+0.058 mm 共 33 页 第 13 页则按式（234）计算导正凸模刃口尺寸为： B1=3+（1x0.058）0-0.048/4 =3.048

17、0-0.012 mm（5）、侧刃尺寸： 侧刃工作尺寸应与步距尺寸协调，一般两者取相同的尺寸，当考虑草测刃冲切后在条料台阶处产生的毛刺影响送料精度时，可将侧刃工作尺寸增大0.020.05mm。本模具采用了B型侧刃，冲裁后产生的毛刺对送料步距的影响很小。因此侧刃工作尺寸可与步距相同。其公差按模具国标规定为0.02mm，并取负偏差，则侧刃工作尺寸及公差为： S=17.780-0.02 侧刃的其余尺寸可参照标准侧刃确定。凹模侧刃型孔则按侧刃实际尺寸配作。可见，以凹模为配作件是比较合理的。第九章 卸料装置的选用卸料装置的功用是在一次冲裁结束之后，将条料或工序件与落料凸模或冲孔凸模脱离，以便进行下一次冲裁

18、。因本模具零件精度要求较高，同时为防止零件的变形。因此采用弹性卸料，而因零件精度高，在采用弹性卸料的同时要采用导柱导向。所以初步选用橡胶块和卸料板。选用橡胶块的计算如下：其材料厚度t为0.2mm，经计算卸料力Fx为1644.8N，选用卸料橡胶块，其计算过程如下：1）、假设考虑模具结构，决定用4个厚壁筒形的聚氨脂弹性体。 共 33 页 第 14 页2）、计算每个弹性体的预压力Fy： Fy=1644.8N/4=411.2N 3）、考虑橡胶块的工作压缩量较小，取预压缩率y=10%，并由表227查得单位压力Fq=1.1Mpa。 4）、按式（249）计算弹性体的截面面积A： A=Fy/Fq=411.2/

19、1.1=373.8mm 5）、如果选用直径为8mm的卸料螺钉，选取弹性体穿卸料螺钉孔的直径 d=8.5mm。则弹性体的外径D可按下式求得： （D-d）/4=A 则 D =（4A/+d）1/2 =（4x373.8/+8.5）1/2 =22.8mm 验算外径D： Fy=AxFq =/4（22.8-8.5）x1.1 =355.3N 因此取 D =23mm 6）、橡胶块高度的确定： H=hg/j-y =0.2+1/35%-10% =15mm 所以经计算选取卸料橡胶块为： 橡胶块的高度为 H=15mm 总计块数为 n=8 橡胶块的材料为 邵氏7080A的聚氨脂橡胶第十章 材料利用率的计算一段条料能冲出的

20、工件的重量与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率。 由于板料冲裁时板厚是一定的，所以材料利用率可用面积之比，即一段条料的有效面积与这段条料的面积之比，来代替重量之比。P105107 共 33 页 第 15 页同一工件，排样不同时，材料利用率也会不同，材料利用率越高者越省料。因此，材料利用率是判断排样是否经济的重要参数。但材料利用率并不是选择排样的唯一标准。一般按下述原则选择：对于铜板等较贵重材料，特别是在生产量较大时，应尽量选择材料利用率较高的排样。如果某种排样不其它排样的材料利用率提高不到5%，且使模具复杂化时，那么这种排样是不可取的。而在生产量小时，应尽可能选择比较简单的排样，以便模具容

21、易制造。 按条料计算材料利用率来计算： =n*A/L*B A=*R =3.14*7.99 =200.458mm =4*200.458/71.92*22 =50.17% 式中说明： n一根条料能冲出的工件数； L条料的长度（mm）； A一个工件的实际面积（mm）第十一章 模具零件设计1、 工作零件设计：1）、工作凸、凹模设计： 凸模设计的三原则： 为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三原则： （1）、精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的位移，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成啃模。 （2）、防止拔出 回程时，卸

22、料力对凸模产生拉伸作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出来。P64 共 33 页 第 16 页（3）、防止转动 对于工作段截面为圆形的凸模，当然不存在防转问题。可是对于一些截面比较简单的凸模，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定段简化为圆形。这时就必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将啃模。工作凸、凹模的设计包括冲导正孔凸模、中心孔凸模、冲槽凸模、落料凸模及侧刃凸模。 （1）、导正孔凸模的设计及加工： 根据冲裁时凸模所受的力，为满足其需要，设计结构形式如下： 根据以前所取，各凸、凹模都以凸模为基准，凹模为配作件，则凸模的尺寸计算如下： 根据式（234）计算，即：Bp

23、=（bmin+x）0-/4 凸模根据其强度要求，选用Cr12MoV，而热处理后的硬度为5860HRC凸模的安装与固定方法如下：因所设计的凸模为圆凸模，所以其固定方式为凸模固定板上加工出台阶来固定。（示图如下： 共 33 页 第 17 页凸模与固定板的配合为过渡配合。 凸模的装配方法为压入法，其特点为连接牢固可靠，对配合孔的精度要求高。加工成本高，因以凹模为配作件，所以凹模以凸模为基准配作，保证单面间隙为0.014mm0.018mm。其结构图如下： 其加工方法采用钻、铰加工（精度高时精孔钻加工）。 凹模的固定采用销钉、螺钉紧固方法。 凸模的加工方法：冲压模具的凸模都需进行淬火等热处理工艺，获得高

24、硬度和高耐磨性，则可采取以下加工方案：（1）、粗车（留磨削余量）热处理磨削（2）、粗车热处理精车、抛光（3）、精车成行热处理抛光综合各种实际因素，则采用方案为（1）。凸模长度的确定：设计标准模具时，当选定了典型组合以后，凸模的长度就确定了。设计非标准模具时，凸模的长度一般根据结构上的需要，并考虑磨损量和安全因素来确定。因本模具采用的是标准模具，因此凸模的长度就可以通过公式来求，具体计算如下：弹性卸料方式的凸模长度按下式计算：（217） L=h1+h4+h5-0.2 =15+8+15-0.2 =37.8mm式中说明： h1凸模固定板厚度（mm） h2弹压卸料板厚度（mm）P70217 共 33页 第 18 页h5预压状态下卸料橡皮厚度（mm），h5=（0.850.9）H，H为自由状态下橡胶的皮厚。公式中的0.2mm是凸模端面缩进卸料板的距离。 （2）、中心孔凸模设计： 根据以前所取，各凸、凹模都以凸模为基准，凹模为配作件，则凸模的尺寸计算如下： 共 33 页 第 19 页 凸模的装配方