電機定轉子級進模說明書說明書畢業(yè)設計說明書.doc

編號： 畢業(yè)設計說明書題 目： 電機定子及轉子級進模設計 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設計 工程技術研究 軟件開發(fā)畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热?。作者簽名： 日 期： 摘 要模具是工業(yè)生產中重要的工藝裝備，是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一。級進模是冷沖模的一種，它是一種復雜、精密的沖壓模具，它具有高效率、高精度、高質量和高壽命等優(yōu)越性，適用于各種沖壓行業(yè)的自動化生產。級進模涉及沖壓成形理論、沖壓工藝、模具設計與制造以及模具材料中的許多關鍵技術。它的結構比較復雜，模具制造精度高，這對模具設計者來說需要考慮的內容很多，尤其是級進模條料排樣圖的設計，模具各部分結構的考慮等都是十分重要的。級進模，尤其是多工位級進模，配合高速沖床，實現(xiàn)高速自動化作業(yè)，能使沖壓生產料率大幅度提高。它在提高生產效率、降低成本、提高質量和實現(xiàn)沖壓自動化等方面有著非?，F(xiàn)實的意義。多工位級進?？梢詫τ谝恍┬螤钍謴碗s的沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深、成形加工。對大批量生產的沖壓零件尤其應當采用多工位級進模進行沖制。因此，從技術綜合方面對級進模進行研究與設計是十分有意義的。本文根據(jù)國內級進模研究現(xiàn)狀，級進模關鍵技術等問題，針對電機定子、轉子硬質合金級進模開展了綜合設計。從沖壓成形理論入手，探討了硬質合金多工位級進的使用條件與合理應用，包括沖壓工藝的分析、排樣的優(yōu)化設計、沖壓的相關工藝計算、級進模的結構設計與校核、級進模主要零件的材料與熱處理、級進模的制造與裝配等。關鍵詞：沖壓；多工位；級進模；模具設計；硬質合金AbstractThe mold & die is an important industrial production technology and equipment. It is one of the important basis for developing national economic sectors. Progressive Die is a complex, precision stamping dies, it has the advantages of high efficiency, high-precision, high-quality and high-life, applicable to the automated production of a variety of stamping industry. The progressive die involves stamping the theory, the stamping process, mold design and manufacturing, as well as mold material in many key technologies. Its structure is more complex, high precision mold making, mold designers need to consider the contents of a lot, especially progressive mold material nesting design, mold the structural considerations are very important.Progressive die, especially the multi-station progressive die with high-speed punch press, to achieve high-speed automated equipment, make stamping feed rate is greatly improved. It has a very real sense to increase productivity, reduce costs, improve quality and realization of press automation. Multi-station progressive die for some of the very complex shape stampings, blanking, bending, deep drawing and forming. Mass production of stamping parts, especially the multi-station progressive die for punching. Therefore, from the technology aspects of the study and design of progressive die is very meaningful.Progressive die research based on the domestic level. Progressive die key technology issues such as carrying out a comprehensive design for the stator and rotor carbide progressive die. Start from the theory of stamping explore carbide multi-station progressive conditions of use and reasonable application, including the analysis of the stamping process, layout optimization design, stamping process calculation, the structure of the progressive die design and checking material and heat treatment of progressive die parts, progressive die manufacturing and assembly. Key words: Stamping; Multi-stage; Progressive die; Die design; Hard alloy目 錄引言11 沖裁件的工藝分析12 確定工藝方案及模具的結構形式33 模具設計工藝計算43.1 排樣的優(yōu)化設計43.1.1 級進模排樣的作用與重要性43.1.2 排樣圖的設計與確定43.2 計算條料寬度及間距的確定53.2.1 載體與搭口的確定53.2.2 條料寬度與導料板間距離的計算73.2.3材料利用率的計算94 沖裁力的計算104.1 沖裁力的計算104.2 卸料力、推料力的計算134.2.1 卸料力的計算144.2.2 推料力的計算144.3 壓力機公稱壓力的確定154.4 沖壓模具壓力中心的計算155 沖裁模間隙的選擇166 刃口尺寸的計算196.1 凸、凹模刃口尺寸計算的基本原則196.2 凸、凹模刃口的尺寸的確定206.2.1 凸、凹模刃口的尺寸的計算方法206.2.2 凸、凹模刃口的尺寸的計算216.3 沖裁刃口高度327 模具總體結構設計337.1 模具類型的選擇337.2 定位方式的選擇337.3 卸料方式的選擇337.4 導向方式的選擇338 主要零部件的設計338.1模具主要材料選擇338.2 工作零件的結構設計338.2.1 凹模的設計348.2.2 凸模的設計368.3 卸料部分的設計388.3.1 卸料板的設計388.3.2 彈性元件的設計398.4 定位零件和導料的設計398.5 連接與固定零件的設計408.5.1 固定板408.5.2 墊板418.5.3 螺釘與銷釘428.6 模架及組成零件的設計438.6.1 模架438.6.2 導柱導套438.6.3 模柄449 壓力機的選擇449.1 模具的閉合高度449.2 壓力機的選擇4510 模具總裝圖4511 結論47謝辭48參考文獻49附錄50附錄1 落料凹模加工工藝規(guī)程50附錄2 沖壓工藝過程卡片51引言對沖壓生產而言，單工位模具結構單一，生產效率低，而且鈑金零件不能過于復雜，否則就需要多副單工位模具才能實現(xiàn)。如果采用級進模進行沖壓生產，就可以改變這些缺點。級進模的特點是生產效率高，生產周期短，占用的操作人員少，非常適合大批量生產。多工位級進模是冷沖模的一種。級進模又稱跳步模，它是在一副模具內，按所加工的零件分為若干個等距離工位，在每個工位上設置一定的沖壓工序，完成沖壓零件的某部分加工。被加工材料（一般為條料或帶料）在控制送進距離機構的控制下，經(jīng)逐個工位沖制后，便得到一個完整的沖壓零件（或半成品）。這樣，一個比較復雜的沖壓零件，用一副多工位級進模即可沖制完成。在一副多工位級進模中，可以連續(xù)完成沖裁、彎曲、拉深、成型等工序。一般地說，無論沖壓零件的形狀怎樣復雜，沖壓工序怎樣多，均可用一副多工位級進模沖制完成。多工位級進模的結構比較復雜，模具制造精度高，這對模具設計者來說需要考慮的內容很多，尤其是級進模條料排樣圖的設計，模具各部分結構的考慮等都是十分重要的。級進模，尤其是多工位級進模，配合高速沖床，實現(xiàn)高速自動化作業(yè)，能使沖壓生產料率大幅度提高。它在提高生產效率、降低成本、提高質量和實現(xiàn)沖壓自動化等方面有著非常現(xiàn)實的意義。多工位級進?？梢詫τ谝恍┬螤钍謴碗s的沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深、成形加工。對大批量生產的沖壓零件尤其應當采用多工位級進模進行沖制。由于種種歷史原因，我國模具工業(yè)與當前工業(yè)發(fā)展還很不適應，無論是在設計制造技術和生產能力方面，還是在管理水平方面，模具工業(yè)均遠遠不能滿足需求，它嚴重影響了工業(yè)產品的品種、質量和生產周期，削弱了其在國際市場上的競爭能力。近年來，我國模具進口幅度呈大幅度下降之勢，并有超億元出口額。大型、復雜、精密、高效和長壽命模具也逐年上新的臺階，體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模也越來越多，沖壓自動線、自動沖壓技術也得到了廣泛應用。我國模具行技術水平迅速提高，模具國產化已經(jīng)取得了十分可喜的成績，這將對我國在國際市場的競爭能力和綜合國力的提高起到有力的促進作用。1 沖裁件的工藝分析工件名稱：電機定子及轉子片工件簡圖：如圖1.1、圖1.2所示制件圖；生產批量：大批量；材料：50W540； 圖1.1 定子片 圖1.2 轉子片材料厚度：0.5mm。本課題零件見圖1.1、圖1.2所示電機的定子、轉子片，均是片狀零件，槽多孔多是一大特點，形狀較復雜，外形尺寸較小，一般要求同軸度高，常由厚0.35mm、0.5mm的硅鋼片制成。本電機定子轉子鐵芯的材料為50W540硅鋼，鋼板厚度0.50mm，具有良好的電磁性能和沖裁性能。其中，它優(yōu)越的電磁性能是選擇它作為電機定、轉子的主要原因，同時硅鋼片良好的沖裁性能和批量要求，適合選用沖壓模自動化加工，可以比其它加工方法具有更高的生產效率。尺寸精度：零件圖上的尺寸大部分尺寸都標有偏差，按偏差來設計其尺寸精度，只有少部分定位尺寸和形狀尺寸未標注公差，屬自由尺寸，可按IT10級確定工件的公差。工件結構形狀：制件需要進行落料、沖孔、兩道基本工序，尺寸較小。對于沖外形最小尺寸，沖小孔，按照沖壓手冊一般沖孔模對該材料可以沖壓的最小的孔徑為，因而小孔符合工藝要求。最小孔邊距為因而符合孔邊距工藝要求，以上分析均符合沖裁工藝要求。結論：該制件可以進行沖裁。制件為大批量生產，應重視模具材料和結構的選擇，保證磨具的復雜程度和模具的壽命。2 確定工藝方案及模具的結構形式根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有沖孔、落料二道基本工序，按其先后順序組合，可得如下幾種方案;(1) 落料沖孔；單工序模沖壓；(2) 沖孔落料；單工序模沖壓；(3) 沖孔落料；復合模沖壓；(4) 沖孔落料；級進模沖壓。 方案（1）、（2）采用單工序沖壓模沖裁工序，是在壓力機一次行程內完成一個沖壓工序的沖裁模。由于此制件尺寸精度較高，分開加工易產生加工積累誤差，且此制件生產批量大，使用方案（1）、（2）這兩種方案需要6副單工序沖壓模，生產效率較低，操作也不安全，勞動強度大，故不宜采用。方案（3）屬于復合沖裁模，采用復合模沖裁，其模具結構沒有連續(xù)模復雜，生產效率也很高，也降低了工人的勞動強度，所以初選此方案。方案（4）屬于級進模，是壓力機在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的模具。由于電動機的定子、轉子產量比較大，特別是小型電動機的定子、轉子片，一般生產批量都非常大，雖然連續(xù)模結構復雜，但若采用多工位級進模+自動送料裝置自動化沖壓加工，可以更大程度提高生產效率，同時提高操作的安全性和降低工人的勞動強度。所以此方案適宜采用。根據(jù)以上分析，采用復合沖壓模和級進沖壓模都合適該制件的產生，雖然連續(xù)模結構復雜，但采用多工位級進模沖壓成型，可以比復合沖壓模更大程度提高生產效率，特別是在雙排排樣和多排排樣時效率提高更明顯，同時提高了操作的安全性和降低工人的勞動強度。所以采用方案（4）級進模沖壓為最佳。3 模具設計工藝計算 3.1 排樣的優(yōu)化設計3.1.1 級進模排樣的作用與重要性級進模的排樣比普通沖壓模排樣復雜，排樣不同，材料的利用率、制件的尺寸糖度、生產率、模具結構與制造復雜程度、模具使用壽命長短都不同。所以排樣作為級進模設計的重要步驟，不僅必不可少，而且作用很大。這也是多工位級進模設計時的重要依據(jù)，是設計模具圖之前要做完的第一件大事。當排樣確定之后，也就確定了如下內容：（1）制件在模具中沖制的順序：即制件上和部分，哪些被先沖，哪些被后沖。（2）模具上共有幾個工位。（3）模具每個工位工序性質是什么：即每個工位的沖壓內容。（4）沖壓一次能出幾件：即制件的排樣排列形式是單排、雙排、和多排。（5）制件的排樣方式：即排樣的類別，直排、斜排、對排、混合排和沖搭邊等。 （6）排樣的載體形式與送料方向的設定：即是采用邊料載體、雙側載體、單側載體、和中間載體的哪一種載體形式，以及條料從哪個方向送料。（7）導料方式、浮頂器和導正銷的設置。（8）材料利用率的高低：不同的排樣，經(jīng)計算都可以了解到該排樣的材料利用率，而且不同的排樣材料利用率往往也不同。（9）工位間步距大?。杭聪噜弮晒の恢g的距離的基本尺寸。（10）步距的定位方式：如采用側刃和側刃擋塊定距、導正銷與自動送料裝置定距等步距定位方式 。（11）沖壓用材料的寬度、厚度、供料形式及有關要求。（12）模具基本結構的組成與特點 級進模的排樣是模具結構設計主要依據(jù)，排樣圖設計的好壞，直接關系到模具設計。排樣有誤，會導致制造出來的模具無法沖出合格的制件而裝飾整副報廢。所以，在進行多工位級進模具設計時，一定要仔細、反復思考后，可以確定幾種不同方案，進行分析比較，與有經(jīng)驗的模具工作者多研討，得出一個最優(yōu)化的方案才使用。3.1.2 排樣圖的設計與確定 微型電機的定、轉子片在使用中所需的數(shù)量相等，批量都很大，轉子的外徑又比定子內徑小，尺寸精度要求較高，所以，為了適應大批量生產時高速沖裁的要求，散片沖裁的方法是不適用的，故適合選用多工位級進模具連續(xù)沖裁方式。排樣時使沖裁周邊最長的工位放在沖模中心部位，使壓力中心不致偏移過大。綜合考慮以上各種因數(shù)，若采用制件間留搭邊的單排樣，則料寬為119.30mm，步距為114.04mm+1.5mm（制件間搭邊值）=115.54mm；若采用雙排樣，則料寬為119.30mm2+4.5mm（搭邊值）=243.10mm；若采用搭邊、雙排搭接式排樣，料寬為225.09mm，步距為114.04mm,材料利用率提高5.02%，而生產效率比單排級進模提高一倍（相關計算見章節(jié)4.3 材料利用率的計算）。因此，選擇搭邊、雙排搭接式排樣。初步安排該定子、轉子片的的沖壓工步如下（排樣圖見圖3.1）：排樣圖上排沖壓工步： 沖引導孔； 沖轉子片槽形孔、軸孔； 沖工藝孔、轉子落料； 沖定子片槽形孔； 定子外形切邊； 空步； 定子切斷落料。排樣圖下排沖壓工步：1 沖引導孔；2 沖轉子片槽形孔、軸孔；3 沖工藝孔、轉子落料；4 沖定子片槽形孔；5 定子外形切邊；6 空步；7 空步；8 定子切斷落料。3.2 計算條料寬度及間距的確定3.2.1 載體與搭口的確定（1）載體形式在多工位級進模的設計中把搭邊稱為載體。載體就是在排樣中用來運載沖壓零件向前送進的那一部分材料。因此它必須具有足夠的強度和剛度，保證送料過程中不因載體自身的變形或斷裂而影響送料，甚至損壞模具。載體在多工位級進模中主要用于運載坯件不斷送進，實現(xiàn)連續(xù)沖壓。因此要求它必須具有足夠的強度和剛度，送料過程中不變形等。載體形式的確定，在多工位級進模的排樣中很重要，它對材料的利用率高低影響最大，還關系到能否保證正常生產和保證沖制精度和效果，影響到模具結構的復雜程度和制造難易。目前常用的載體有：邊料載體、雙側載體、單側載體、和中間載體等。載體的應用比較靈活，但主要根據(jù)制件的幾何形狀、尺寸精度、排樣的排列方式確定最佳方案。載體與普通沖模排樣搭邊既相似又不同，搭邊主要是為了補償定位誤差使沖裁后制件外形完整而設置的，所以對于要求較高的制件常采用有搭邊的沖裁。搭邊值大小 以保證沖出合格的制作為原則，它與沖件形狀、大小 、厚度、送料方式和模具結構特點有關。普通沖裁的排樣有“無廢料排樣”，簡單地說就是無搭邊排樣。而載體在多工位級進模中是絕對不可缺少的，沒有載體便不能進行多工位級進模的自動化沖壓（一般情況下，都是利用條料的載體和連在其上的沖件，浮離凹模平面一定高度，平穩(wěn)地送進到每一個工位，完成沖壓動作）。多工位級進模在排樣設計時，常常將用于精定位的導正銷設置在載體上，同時為了保證載體的強度，載體的寬度尺寸遠比普通沖壓搭邊值大得多，有的大24倍。這樣材料的利用率相對低一些，因此在排樣設計時，應在不影響載體強度的前提下，心理減小載體的尺寸，提高材料的利用率，合理確定載體形式。（2） 搭口與搭接 在多工位級進模的設計中把搭邊稱為載體，而載體與坯件或者坯件與坯件的連接部分稱為搭口。搭口要有一定的強度，并且搭口的位置應便于載體與工件最終分離。在各分段沖裁的連接部位應平直或圓滑，以免出現(xiàn)毛刺、錯位、尖角等。因此應考慮分斷切除時的搭接方式。根據(jù)制件的形狀、變形性質和料厚等情況，本排樣選擇無搭邊、雙排搭口搭接式載體和增加導正孔數(shù)量的方式的排樣，可使條料步距精度提高一倍多，同時，由于把載體形式設置為定子片與定子片之間的搭口形式，提高了材料的利用率。3.2.2 條料寬度與導料板間距離的計算 在排樣方案和載體確定之后，就可以確定條料的寬度，進而確定導料板間的距離。計算條料寬度與料板間距離的計算時有三種情況需要考慮：(1) 有側壓裝置時條料的寬度與導料板間距離的計算。(2) 無側壓裝置時條料的寬度與導料板間距離的計算。(3) 有定距側刃時條料的寬度與導料板間距離的計算。由前一小節(jié)3.2.1知，本排樣宜采用無搭邊、雙排搭口搭接式載體排樣，而且采用“導料板+活動導正銷+自動送料裝置”的精確導向與定位，所以可以不采用側壓裝置也可實現(xiàn)精確導向。 下面就以無側壓裝置時的情況來計算條料的寬度與導料板間距離。按下式計算： 條料寬度： 公式（3.1） 導導料板間距離： 公式（3.2）式中：條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； 側搭邊值；見表3-3沖裁模初始雙面間隙值Z 條料寬度偏差單向（負向）偏差，見表3-1條料寬度偏差； 導料板與最寬條料之間的間隙，其最小值見表3-2。查表33條料寬度偏差為0.15，根據(jù)（公式3.1） =根據(jù)（公式3.2） = 表3-1 條料剪切公差及條料與導料板間的間隙 條料寬度B材料厚度t1122335CCCC 500.40.10.50.20.70.40.90.6501000.50.10.60.20.80.41.00.61001500.60.20.70.30.90.51.10.71502200.70.20.80.31.00.51.20.72203000.80.30.90.41.10.61.30.8 注：1.條料公關標準為。 2.有側壓裝置時，可取。 表3-2 導料板與條料之間最小間隙材料厚度t/mm無側壓裝置條料寬度B/mm100以下100200200以上0.50.50.510.510.50.51120.511230.511340.511450.511 表3-3 最小搭邊值 材料厚度t工件間沿邊工件間沿邊工件間沿邊0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.82.52.01.62.01.21.51.82.52.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.22.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.55.012 0.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t3.2.3材料利用率的計算用制件的面積與手忙腳亂板料面積的百分比，作為衡量排樣合理性的指標，稱為材料的利用率。用表示： （公式3.3）式中：制件面積 一個步距內制件數(shù)； 板料寬度； 排樣步距?？紤]到該定子、轉子片槽孔和定子外形比較復雜，所以定、轉子的面積通過CAD軟件Pro/E來測算，經(jīng)過測量得出定子、轉子片合起來的沖裁面積為： （1）若采用制件間留搭邊的單排樣，則板料料寬為： 送料步距為： 個步距內制件數(shù)為： 一個步距內的材料利用率為： （2）若采用雙排樣，則板料料寬為： 送料步距為： 一個步距內制件數(shù)為： 一個步距內的材料利用率為： （3）若采用搭邊、雙排搭接式排樣，則板料寬度為： 送料步距為： 一個步距內制件數(shù)為： 一個步距內的材料利用率為： = =通過對以上3種排樣計算可知，雙排搭接式排樣比雙排樣的材料利用率提高5.02%，而生產效率比單排級進模提高一倍，所以應選擇雙排搭接式排樣。 4 沖裁力的計算4.1 沖裁力的計算 計算沖裁力目的是為了合理選用沖壓設備、設計模具和檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計算： 公式（4.1） 式中 沖裁力； 材料抗剪強度； 沖裁周邊總長； 材料厚度； 修正系數(shù)。系數(shù)是考慮到實際生產中，沖裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均），潤滑情況，材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全系數(shù)K，一般取K=1.3。當查不到抗剪強度時，可以用抗拉強度代替，而取的近似計算法計算。由于在我國常用金屬沖壓材料中還沒制訂出硅鋼的力學性能，所以查不50W540硅鋼的力學性能，所以上網(wǎng)進入硅鋼的生產廠家查詢，經(jīng)查詢知，牌號為50W540硅鋼在厚度為時的平均抗拉強度（見表5-1）,根據(jù)經(jīng)驗鋼材的抗剪強度b強按抗拉強度的0.650.8倍選取，即 取其平均值，則。表4-1 太鋼無取向硅鋼帶（片）的典型磁性及機械性能牌號公稱厚度(mm)鐵損(W/kg)磁感(T)抗拉強度(Mpa)屈服極限(Mpa)伸長率(%)硬度(Hv)反復彎曲次數(shù)疊裝系數(shù)(%)50W4000.53.731.68480340381431497.4050W4704.21.7460325391401897.7150W5404.61.7440315401351898.1050W6005.41.73405260431102598.8050W7005.851.74395260471102598.80 根據(jù)定、轉子沖裁形狀和排樣步距先后順序，先分別計算各沖裁分力，然后得出其總沖裁力。各沖裁分力計算如下：（1） 導正孔沖裁力： （2） 轉子軸孔沖裁力： （3） 轉子槽孔沖裁力： （4） 小工藝孔沖裁力： （5） 轉子落料沖裁力： （6） 定子槽沖裁力： （7） 定子外形沖裁力1（“”）： （8） 定子外形沖裁力2（“”）： （9） 定子切斷沖裁力1： （10） 定子切斷沖裁力2： 根據(jù)定、轉子各沖裁分力，得出其總沖裁力FC為 4.2 卸料力、推料力的計算沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回復）及摩擦的存在，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力；將梗塞在凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需要的力稱頂件力，如圖4.2所示。 卸料力、推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的。所以在選擇設備的公稱壓力或設計沖模時，應分別予以考慮。影響這些力的因素較多，主要有材料的力學性能、材料的厚度、模具間隙、凹模洞口的結構、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等。所以要準確地計算這些力是困難的，生產中常用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力 公式（4.2） 推件力 公式（4.3） 頂件力 公式（4.4） 式中： 沖裁力； 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，見表4-2； 同時卡在凹模內的沖裁件(或廢料)數(shù) 式中： 凹模洞口的直刃壁高度； 板料厚度。圖4.1 卸料力、推件力、頂件力 表4-2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料 厚KXKTKD 鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金、純銅、黃銅0.0250.08 0.020.060.30.070.030.09 注：卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復雜說取上限值。4.2.1 卸料力的計算 由于該級進沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式，且只有沖孔、落料沖裁，因此，不需要設置頂件裝置，設置卸料裝置、推件裝置即可，由此，只需計算其卸料力與推件力。（1）根據(jù)卸料力公式（4.2）和表4-2，有 4.2.2 推料力的計算 （2）根據(jù)推件力公式（4.3）和表4-2，有 4.3 壓力機公稱壓力的確定壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和Fz。Fz的計算應根據(jù)不同的模具結構區(qū)別對待，由于該級進模采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模，只要計算其沖裁力、卸料力和推件力之和即可。即：采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時 公式(4.4) 根據(jù)總的沖壓力，所選壓力的公稱壓力約為，所以初選壓力機為：江蘇揚力集團的JFC21-200B開式液壓保險滾柱導軌高速精密壓力機，公稱壓力2000KN,工作臺板尺寸為7601400mm，最大閉合高度為350mm，模具沖速70100次/min。由于采用高速精密壓力機，故要求模具需要具備良好的風度、穩(wěn)定可靠的使用壽命和安全保護裝置齊全，還要便于維修和保養(yǎng)。4.4 沖壓模具壓力中心的計算模具壓力中心是指各沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。沖壓模具的壓力中心，一般按以下原則來確定： （1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （3）形狀復雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。 解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該坐標軸力矩。求出合力作用點的坐標位置(, ，即為所求模具的壓力中心(圖4.3)。計算公式為： 公式(4.5) 公式(4.6) （a）復雜零件沖壓壓力中心； （b）多凸模沖壓壓力中心 圖4.2 解析法求壓力中心為了簡化計算，通過對制件外形結構和條料排樣觀察，知道整個條料來說還是中心對稱的，也就是說對稱中心在條料長度方向的中心上，這樣可將合力作用點的坐標位置 的方向坐標的條料長度方向的中心上，即方向坐標值為0，這樣就可減少一部分計算。壓力中心圖如圖4.4所示。 根據(jù)公式公式(4-5)圖4.4，計算得： 即壓力中心坐標。5 沖裁模間隙的選擇沖裁間隙Z指凹模刃口橫向尺寸凸模橫向尺寸的差值，如圖5.1所示。Z表示雙面間隙，單面間隙用Z/2表示，如無特殊說明，本設計沖裁間隙就是指雙面間隙。沖裁間隙對沖裁件質量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響，設計模具時應選用合理間隙值。但分別符合這些要求的合理間隙值并不相同，只是彼此接近。生產中通常是選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙(Zmin)，最大值稱最大合理間隙(Zmax)?？紤]到生產過程中的磨損使間隙變大，故設計與制造模具時，通常采用最小合理間隙值Zmin。確定合理間隙值有兩種方法。一是理論確定法，主要是根據(jù)凸、凹刃口產生的裂紋相互重合的原則來計算；二是經(jīng)驗確定法，該方法是根據(jù)長期研究與實際生產經(jīng)驗總結出來的間隙數(shù)據(jù)，可以幫助設計人員和為新生設計人員快速計算沖裁模間隙，從而提高設計效率。沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命而，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。由于該硅鋼定、轉子片屬于電器行業(yè)產品，其值可按表5-1的沖裁模初始用間隙Z(電器、儀表行業(yè))進行選用。根據(jù)實用間隙表5-1查得厚度0.5mm的硅鋼片材料的最小雙面間Zmin=0.06mm，最大雙面間隙Zmax=0.08mm。 圖5.1 沖裁模間隙圖表5-1 沖裁模初始用間隙Z(mm)(電器、儀表行業(yè))材料名稱45T7，T8（退火）65Mm（退火）磷青銅（硬）鈹青銅（硬）10、15、20、30鋼板，冷軋鋼帶、H62、H65（硬）LY12硅鋼片Q215、Q235鋼板08、10、15鋼板、H62、H68（半硬）磷青銅（軟）鈹青銅（軟）H62、H68（軟）紫銅（軟）L21LF2硬鋁LY12（退火）力學性能HBS1901401907014070600400600300400300厚度 t()ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.30.040.060.030.050.020.040.010.030.50.080.100.060.080.040.060.0250.0450.80.120.160.100.130.070.100.0450.0751.00.170.200.130.160.100.130.0650.0951.20.210.240.160.190.130.160.0750.1051.50.270.310.210.250.150.190.100.141.80.340.380.270.310.200.240.130.172.00.380.420.300.340.220.260.140.182.50.490.550.390.450.290.350.180.243.00.620.650.490.550.360.420.230.293.50.730.810.580.660.430.510.270.354.00.860.940.680.760.500.580.320.404.51.001.080.780.860.580.660.370.455.01.131.230.901.000.650.750.420.526.01.401.501.001.200.820.920.530.638.02.002.121.601.721.171.290.760.886 刃口尺寸的計算6.1 凸、凹模刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則： （1）落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙去在凹模上：設計沖孔模時，以凸模尺寸為基準，間隙去在凹模上。 （2）考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計落料凹模時，凹?；境叽鐟〕叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔模時，凹?；境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶妮^大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，人能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。（3） 確定沖模刃口制造公差時，應考慮沖裁件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會使模具制造困能，增加成本，延長生產周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產出來的制件有可能不和格，會使模具的壽命降低。制件精度與模具制造精度的關系見表7-1。若工件沒有標注公差，則對于非圓形工件安國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形工件可按IT17IT9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“如體”原則標注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。沖模的制造精度對沖裁件的尺寸精度有直接影響，沖模的精度愈高，沖裁件的精度也越高。所以，當有合理的間隙與鋒利刃口時，就可以沖裁出沖裁件的高精度的制件。一般其模具制造精度與沖裁件精度的有關系按表6-1選擇。表 6-1 模具精度與沖裁件精度的關系沖模制造精度沖裁件精度材料厚度 t/mm0.50.811.623456810IT6 IT7IT8IT8IT9IT10IT10 IT7 IT8 IT9IT10IT10IT12IT12IT12 IT9 IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT146.2 凸、凹模刃口的尺寸的確定6.2.1 凸、凹模刃口的尺寸的計算方法 由于沖模加工方法不同，刃口尺寸的計算方法也不同，基本上可分為兩類。 （1）按凸模與凹模圖樣分別加工法 這種方法主要適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工，設計時，需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。 （2）凸模與凹模配作法 采用凸、凹模分開加工法時，為了保證凸、凹模間一定的間隙值，必須嚴格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。對于沖制薄材料（因與的差值很?。┑臎_模，或沖制復雜形狀工件的沖模，或單件生產的沖模，常常采用凸模與凹模配作的加工方法。 配作法這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，不必校核 的條件，并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。設計時，基準件的刃口尺寸及制造公差應詳細標注，而配作件上只標注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin”。鑒于本設計中定、轉子片厚度只有0.5mm，屬于薄板沖壓件，并且定子槽孔、定子外形的形狀復雜，為了保證沖裁凸、凹模精度和間隙值，所以采用配作法加工。采用配作法，計算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽?，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大，變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計算。 (1）凸模或凹模磨損后會增大的尺寸第一類尺寸A 落料凹?；驔_孔凸模磨損后將會增大的尺寸，相當于簡單形狀的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與分開加工法相同第一類尺寸： （公式6.1） (2）凸模或凹模磨損后會減小的尺寸第二類尺寸B 沖孔凸?；蚵淞习寄Ｄp后將會減小的尺寸，相當于簡單形狀的沖孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與分開加工法相同相同。第二類尺寸： （公式6.2） (3）凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸第三類尺寸C 凸模或凹模在磨損后基本不變的尺寸，不必考慮磨損的影響，相當于簡單形狀的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與分開加工法相同。第三類尺寸： （公式6.3） 式中： 模具基準件尺寸（mm）； 工件極限尺寸（mm）； 工件公差（mm）； 系數(shù)， 為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸（落料時偏向最小尺寸，沖孔時偏向最大尺寸），值在0.51之間，一般按下面關系選取。工件精度IT10以上 工件精度IT11IT13 工件精度IT146.2.2 凸、凹模刃口的尺寸的計算根據(jù)排樣圖可知，需要計算的刃口尺寸有導引孔凹凸模、轉子槽孔凹凸模、轉子落料凹凸模等。其中，轉子、定子外形沖裁為落料沖裁，選凹模為設計基準；其他的均屬沖孔沖裁，選凸模為設計基準。由標準公差表查得定、轉子零件圖的外形尺寸，在IT8范圍內，且根據(jù)表6-1模具精度與沖裁件精度的關系也可查得沖裁件精度為IT8級，制造精度為IT6級。下面分別對各個工位的