凸、凹模刃口尺寸計算-參

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1、模塊二 電機定子沖裁模,本模塊內容,,,沖裁是冷沖壓,最基本,的工序之一。沖裁件可以是成品，也可以是半成品。沖裁還可以對已成形的工件進行再加工，如切邊、切舌、沖孔等。,,本模塊介紹了電機定子的沖裁工藝和沖裁模設計。涵蓋的沖裁工序的基本知識有：沖裁變形過程分析、沖裁件質量及影響因素、沖裁間隙確定、刃口尺寸計算原則和方法、排樣設計、沖裁力與壓力中心計算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結構、零部件設計及模具標準應用、沖裁模設計方法與步驟等。,本模塊重點,,1,．,沖裁變形規律及沖裁件質量影響因素；,,2,．,刃口尺寸計算原則和方法；,,3,．,沖裁工藝性分析與工藝方案制定；,,4,．,沖裁

2、模典型結構及特點；,,5,．,沖裁模結構設計及模具標準應用；,,6,．,沖裁工藝與沖裁模設計的方法和步驟。,,本模塊難點,,1,．沖裁變形規律及沖裁件質量影響因素；,,2,．刃口尺寸計算原則和方法；,,3,．模具結構設計及模具標準應用；,,4,．沖裁工藝與沖裁模設計的方法和步驟。,,課題一,沖裁?；A,,,一 落料與沖孔,,沖裁：,利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產生分離的一種沖壓工序。包括落料、沖孔、切斷、修邊、切舌、剖切等。,,分類：普通沖裁、精密沖裁。,,,落料,:,若使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以內的部分作為沖裁件時，稱為落料,；,落料工序中使用的模具叫落料模。工件的尺寸由沖裁

3、凹模尺寸決定。,,沖孔,:,若使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以外的部分作為沖裁件時，則稱為沖孔。,,沖孔工序中使用的模具叫沖孔模。工件的尺寸由沖孔凸模尺寸決定。,,,落料沖孔件,,1.,沖裁變形時板料變形區力態分析,,,四對力,,凸、凹模間隙存在，產生,彎矩,。,,,,1-,凸模,,2-,板材,,3-,凹模,二,沖裁變形過程,,,2.,沖裁變形過程,,(1),彈性變形階段,,(2),塑性變形階段,,(3),斷裂分離階段,二,沖裁變形過程,,,3.,沖裁件質量及其影響因素,,指,斷面狀況,、,尺寸精度,和,形狀誤差,。,垂直、光潔、毛刺小,圖紙規定的公差范圍內,外形滿足圖紙要求；表面平直，即

4、拱彎小,二,沖裁變形過程,,,3.,沖裁件質量及其影響因素,,（,1,）沖裁件斷面質量及其影響因素,,A.,斷面組成,圓角帶,a,：,光亮帶,b,：,斷裂帶,c,：,毛刺區,d,：,刃口附近的材料產生彎曲和伸長變形。,塑性剪切變形。質量最好的區域。,,通常占全斷面,1/3─ 1/2,。,裂紋形成及擴展。,間隙存在，裂紋產生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，間隙不正常、刃口不鋒利，還會加大,毛刺,。,二,沖裁變形過程,,,B.,模具間隙的影響,,,B.,模具間隙的影響,,間隙小，出現二次,剪裂，產生第二,光亮帶,間隙大，出現二次,拉裂，產生二個斜度,C.,模具刃口狀態的影響,當凸模刃口磨鈍時，則會在

5、落料件上端產生毛刺；,當凹模刃口磨鈍時，則會在沖孔件的孔口下端產生毛刺；,,當凸、凹模刃口同時磨鈍時，則沖裁件上、下端都會產生毛刺。,(,2),沖裁件尺寸精度及其影響因素,,沖裁件的尺寸精度,：,,,指沖裁件的實際尺寸與圖紙上基本尺寸之差。,該,差值包括兩方面的偏差,：,,一是沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差,；,,,二是模具本身的制造偏差。,,影響因素：,（,1,）沖模的制造精度（零件加工和裝配）,,（,2,）材料的性質,,（,3,）,沖裁間隙,,(3),沖裁件形狀誤差及其影響因素,沖裁件的形狀誤差,：,指翹曲、扭曲、變形等缺陷。,翹曲,：,沖裁件呈曲面不平現象。它是由于間隙過大、彎矩增大、

6、變形拉伸和彎曲成分增多而造成的，另外材料的各向異性和卷料未矯正也會產生翹曲。,扭曲,：,沖裁件呈扭歪現象。它是由于材料的不平、間隙不均勻、凹模后角對材料摩擦不均勻等造成的。,變形,：,由于坯料的邊緣沖孔或孔距太小等原因，因脹形而產生的。,,Z,=,D,A,—,d,T,三,沖裁間隙,,1.,沖裁間隙對沖裁工藝的影響,(1),間隙對沖裁件質量的影響：,間隙是影響沖裁件質量的主要 因素。,,,(2),間隙對沖裁力的影響：,隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但影響不是很大。,間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。,,,(3),間隙對模具壽命的影響：,小間隙將使磨損增

7、加,，,甚至使模具與材料之間產生粘結現象,，并,引起崩刃,、,凹模脹裂,、,小凸模折斷,、,凸凹模相互啃刃等異常損壞。,為了延長模具壽命，在保證沖裁件質量的前提下適當采用,較大的間隙值,是十分必要的。,,2.,沖裁模間隙值的確定,,主要根據沖裁件斷面質量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規定一個范圍值?？紤]到在生產過程中的磨損使間隙變大，故設計與制造新模具時應采用最小合理間隙,Z,min,。,（,1,）理論法確定法,（,2,）表格法,（表,2.3,）,,（,3,）經驗公式法,,刃口尺寸計算的作用,：,,凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸大小。模具的合理間隙值也靠凸、凹

8、模刃口尺寸及其公差來保證。,,1.,凸、凹模刃口尺寸計算原則,(,１,),設計落料模先確定凹模刃口尺寸。,以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。,,設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。,四 凸模和凹模的刃口尺寸計算,,,(,２,),由于凸模在使用中越磨越大，凹模在使用中則越磨越小，因此在設計落料模時，凹?；境叽鐟〗咏虻扔诠ぜ淖钚O限尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。 模具磨損預留量與工件制造精度有關。,,,(,３,),沖裁（設計）間隙一般選用最小合理間隙值（,

9、Z,min,）。,,,(,４,),選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。,,,(,５,),工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按,“,入體,”,原則標注為單向公差。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。,,,2.,凸、凹模刃口尺寸計算方法,（,1,）分開加工,,具有互換性、制造周期短，但,Z,min,不易保證，需提高加工精度，增加制造難度。,,,,（,2,）配合加工,,,Z,min,易保證，無互換性、制造周期長。,,,（,3,）,凸模與凹模分開加工,A.,落料,B.,沖孔,C.,孔心距,=,L,±,,,為了保證可

10、能的初始間隙不超過,Z,max,，即,+,Z,min,≤,Z,max,，選取必須滿足以下條件：,≤,,凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選取。但需校核?；蛉?,≤,≤,,例,2-,1,,如圖所示零件，材料,Q235,鋼，料厚,t=0.5mm,。計算沖裁凸、凹模刃口尺寸及公差。,,解：該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料件。,,外形,由落料獲得，,和,18,±,0.09,由沖孔同時獲得。查表,2-4,得，,，則,,例,2-,1,（續）,由公差表查得：,為,IT12,級，取,x = 0.75,；,為,IT14,級，取,x = 0.5,；,設凸、凹模分別按,IT6,和,IT7,級加工制造，則

11、,,沖孔：,,校核：,≤,0.008 + 0.012 ≤ 0.06 - 0.04,,0.02 = 0.02,（滿足間隙公差條件）,例,2-,1,（續）,孔距尺寸：,=L,±,=18,±,0.125,×,2,×,0.09 = (18,±,0.023)mm,落料：,校核：,0.016 + 0.025 = 0.04 > 0.02,（不能滿足間隙公差條件）,,因此，只有縮小，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，由此可?。?≤,=0.4,×,0.02=0.008mm,≤,=0.6,×,0.02=0.012mm,故：,（,4,）,凸模與凹模配合加工,,配合加工就是先按設計尺寸制出一個基準件（凸?；虬寄?/p>

12、），然后根據基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。,,設計時，基準模的刃口尺寸及制造公差應詳細標注，而配制件上只標注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙技術要求上注明,:,“,凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配制，保證雙面合理間隙值,Z,min,～,Z,max,”,。,,特點：,,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。,,A.,根據磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口,尺寸類型,：即：磨損后變大，變小還是不變。,,,B.,根據尺寸類型，采用不同計算公式。,,磨損后變大的尺寸，采用分開加工時的落料凹模尺寸計算

13、公式。,,磨損后變小的尺寸，采用分開加工時的沖孔凸模尺寸計算公式。,,磨損后不變的尺寸，采用分開加工時的孔心距尺寸計算公式。,C.,刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的,1/4,來選取。對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應部位公差值的,1/8,并冠以（,±,）。,,例,2-2,,如圖所示零件，材料,10,鋼，料厚,t,=1 mm,。,計算沖裁凸、凹模刃口尺寸及制造公差。,d = 22,±,0.14 mm,,解：該沖裁件屬落料件，選凹模為設計基準件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按間隙要求配作。,,由表,2-4,查得：,,例,2-2,（續）,由公差表

14、查得：,,尺寸,80 mm,，選,x,=0.5,；尺寸,15 mm,，選,x,=1,；其余尺寸均選,x,=0.75,。,落料凹模的基本尺寸計算如下：,,第一類尺寸：磨損后增大的尺寸,,,例,2-2,（續）,第二類尺寸：磨損后減小的尺寸,第三類尺寸：磨損后基本不變的尺寸,,,落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是,79.79 mm,，,39.75 mm,，,34.75 mm,，,22.07 mm,，,14.94 mm,，不必標注公差，但要在技術條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值,,例,2-2,（續）,,1.,沖裁力的計算,用普通平刃口模具沖裁時，,沖裁力,F,一般按

15、下式計算：,注,:,F,——,沖裁力；,,,L,——,沖裁周邊長度；,,,t,——,材料厚度；,——,材料抗剪強度；,,K,——,系數。一般取,K,＝,1.3,。,五 沖裁力計算和模具壓力中心的確定,2.,輔助力的計算,從凸模上卸下箍著,,的料所需要的力。,推件力：,將梗塞在凹模內的料順,,沖裁方向推出所需要的力。,頂件力,：,逆沖裁方向將料從凹模 內頂出所需要的力。,,,,卸料力：,,卸料力,推件力,頂件力,,——,卸料力、推件力、頂件力系數。,,,n,——,同時卡在凹模內的沖裁件,(,或廢料,),數。,式中,,h,——,凹模洞口的直刃壁高度；,,,,t,——,板料厚度。,,上式中,,3

16、.,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,采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時：,采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時：,采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時：,,4.,降低沖裁力的措施,(,1,),階梯凸模沖裁,(,2,),斜刃沖裁,,（,3,）,加熱沖裁（紅沖）,,5.,確定模具壓力中心,模具的壓力中心,：,沖壓力合力的作用點。,,,為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相,重合,。,,5.,確定模具的壓力中心（續,）,（,1,）,簡單幾何圖形壓力中心的位置,,①,對稱沖件的壓力中心，位于沖件輪廓圖形的幾何中心

17、上。,,②,沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中心。,,③,沖裁圓弧線段時，其壓力中心的位置，按下式計算：,,5.,確定模具的壓力中心（續）,（,2,）,復雜形狀零件模具壓力中心的確定,用解析計算法,，,求出沖模壓力中心。解析法的計算依據是,:,合力對某軸之力矩等于各分力對同軸力矩之代,,數和，則可得壓力中心坐標（,,）計算公式。,,,,5.,確定模具的壓力中心（續）,（,3,）確定多凸模模具的壓力中心,,確定多凸模模具的壓力中心，是將各凸模的壓力中心確定后，再計算模具的壓力中心。,,,沖裁件的工藝性是指沖裁件,對沖裁工藝的適應性,。,,即沖裁件的結構、形狀、尺寸及公差等技術要求是否符合沖裁

18、加工的工藝要求。工藝性是否合理，對沖裁件的質量、模具壽命和生產率有很大的影響。,,沖裁工藝性好,是指能用普通沖裁方法，在正常模具壽命和生產率較高、成本較低的條件下得到質量合格的沖裁件。,課題二 電機定子沖裁工藝,一,沖裁件的工藝性,,（,1,）沖裁件的形狀,,（,2,）沖裁件內形及外形的轉角,1.,沖裁件的結構工藝性,,（,3,）沖裁件上凸出的懸臂和凹槽,,（,4,）沖裁件的孔邊距與孔間距,（,5,）在彎曲件或拉深件上沖孔時,1.,沖裁件的結構工藝性（續）,,,（,6,）沖孔時，因受凸模強度的限制，孔的尺寸不應太小，否則凸模易折斷或壓彎。,,用無導向凸模和有導向的凸模所能沖制的最小孔

19、徑，分別為,,無導向凸模最小尺寸,d,:,,,,鋼,:,d,≥,（,1.0,～,1.5,）,t,,銅、鋁,:,d,≥,（,0.8,～,0.9,）,t,,,,t,—,沖裁件材料厚度,,有導向的凸模最小尺寸,d,:,,,,鋼,:,d,≥0.5,t,,銅、鋁,:,d,≥,（,0.3,～,0.35,）,t,,,,t,—,沖裁件材料厚度,1.,沖裁件的結構工藝性（續）,,沖裁件的精度一般可分為精密級與,經濟級,兩類。,（,1,）沖裁件的經濟公差等級不高于,IT11,級，一般要求落料件公差等級最好低于,IT10,級，沖孔件最好低于,IT9,級。,（,2,）沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁模間隙

20、、刃口銳鈍以及沖模結構等有關。當沖裁厚度為,2 mm,以下的金屬板料時，其斷面粗糙度,Ra,一般可達,12.5,～,3.2,μ,m,。,2,．沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度,,,沖裁件尺寸的基準應盡可能與其沖壓時定位,基準重合,，并選擇在沖裁過程中基本上下,不變動的面或線上,。,3.,沖裁件尺寸標注,,1,．材料利用率,材料利用率：,沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比，它是衡量合理利用材料的經濟性指標。,一個步距內的材料利用率,2.2.2,沖裁件的材料利用率,,一張板料,(,或帶料、條料,),上總的材料利用率,,1,．材料利用率（續）,,一張板料,(,或帶料、條料,),上總的材料利用率,,1

21、,．材料利用率（續）,,沖裁所產生的廢料：一類是,結構廢料,；另一類是,工藝廢料,。,,2,．提高材料利用率的方法,,減少工藝廢料,的措施有：,設計,合理的排樣方案,；,,選擇合適的板料規格和合理的裁板法,,（減少料頭、料尾和邊余料）；,,利用廢料作小零件（如表,2-7,中的混合排樣）等。,利用結構廢料,的措施有：,,當材料和厚度相同時，在尺寸允許的情況下，較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。,,在使用條件許可下，也可以改變零件的結構形狀，提高材料利用率。,2,．提高材料利用率的方法（續）,,根據材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：,（,1,）,有,廢料排樣（圖,a,）,（

22、,2,）,少,廢料排樣（圖,b,）,（,3,）,無,廢料排樣（圖,c,）,三 沖裁件的排樣,,1,．排樣方法,,搭邊,：,,排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料。,,搭邊的作用：,,,一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；,,二是增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產率；,,搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙，從而提高模具壽命。,2,．搭邊,,（,1,）影響搭邊值的因素,①,材料的力學性能,,硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。,,②,材料厚度,,材料越厚，搭邊值也越大。,,,③,沖裁件的形狀與尺寸,,零件外形越復雜，圓角半徑越小，

23、搭邊值取大些。,,④,送料及擋料方式,,用手工送料，有側壓裝置的搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。,,⑤,卸料方式,彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。,2,．搭邊（續）,（,2,）搭邊值的確定,表,2-8,為最小搭邊值的經驗數據之一，供設計時參考。,,（,1,）,有側壓裝置時條料的寬度,條料寬度,：,B,=,（,D,+2,a,+,δ,）,-,δ,B,—,條料寬度的基本尺寸,,mm;,,D,—,條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸,,,mm;,,a,—,側面搭邊，查表,2-8,,,mm;,,δ,—,條料下料剪切公差，查表,,2-9,,,mm,。,,3,．條料寬度的確定,（,2,）,

24、無側壓裝置時條料的寬度,條料寬度,：,B,=,［,D,+2,（,a,+,δ,+,c,）］,-δ,c,—,條料與導料板,,之間的間隙（即,,條料的可能擺動量），查表,2-9,,,mm,。,,3,．條料寬度的確定（續）,,（,3,）有定距側刃時條料的寬度,條料寬度,：,B,=,（,B,2,+,nb,）,=,（,D,+2,a,+,nb,）,-,δ,b,—,側刃余料，金屬材料取,1,～,2.5 mm,，非金屬材料取,1.5,～,4 mm,(,薄材料取小值，,,厚料取大值,),;,,n,—,側刃個數。,,3,．條料寬度的確定（續）,（,3,）有定距側刃時條料的寬度,導料板之間的距離為,,,B,01,=,

25、B,+,c,,,,B,02,=,B,2,+,y,=,D,+2,a,+,y,,,上式中：,y,—,側刃沖切后條料與導料板之間的間隙，常取,0.1,～,0.2 mm,。薄料取小值，厚料,,取大值。,,3,．條料寬度的確定（續）,,,、條料長度,L,、板料厚度,t,,、端距,l,、步距,S,、工件間搭邊和側搭邊,a,。并習慣以剖面線表示沖壓位置。,,,一張完整的排樣圖應標注條料寬度尺寸,4,．排樣圖,電機定子排樣圖,,（,1,）按工序性質可分為落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等,;,,（,2,）按工序組合方式可分為單工序模、復合模和級進模,;,（,3,）按上、下模的導向方式可分為無導向

26、的開式模和有導向的導板模、導柱模、導筒模 等,（,4,）按凸、凹模的材料可分為硬質合金沖模、鋼皮沖模、鋅基合金沖模、聚氨酯沖模等,;,,（,5,）按凸、凹模的結構和布置方法可分為整體模和鑲拼模，正裝模和倒裝模,;,（,6,）按自動化程度可分為手工操作模、半自動模和自動模。,課題三 電機定子沖裁模結構設計,,一沖裁模簡介,1.,沖裁模分類,,單工序沖裁模：,,在壓力機一次行程內只完成一個沖壓工序的沖裁模。,,（,1,）落料模,,①,無導向單工序落料模,,②,導板式單工序落料模,,③,導柱式單工序落料模,,（,2,）沖孔模,,導柱式沖孔模,(3),小孔沖模,,全長導向結構的小孔沖模,2.,單工

27、序沖裁模,,,2.,單工序沖裁模,,（,1,）落料模,①,無導向單工序落料模,,2.,單工序沖裁模,,（,1,）落料模,②,導板式單工序落料模,,2.,單工序沖裁模,,（,1,）落料模,③,導柱式單工序落料模,,,2.,單工序沖裁模,（,2,）沖孔模,①,導柱式沖孔模,,,②,小孔沖模,,全長導向結構的小孔沖模,,,級進模,,(,又稱連續模、跳步模,),：,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沖模。,,1,．用導正銷定位的級進模,,2,．側刃定距的級進模（雙側刃定距的沖孔落料級進模）,,優點,：,級進模比單工序模生產率高，減少了模具和設備的數量，工件精度較高，便

28、于操作和實現生產自動化。,缺點,：,級進模輪廓尺寸較大，制造較復雜，成本較高。,適用,：,大批量生產小型沖壓件。,,3.,級進模,,,3.,級進模,,（,1,）用導正銷定位的級進模,,3.,級進模,,（,2,）,雙側刃定距的沖孔落料級進模,,復合模：,只有一個工位，并在壓力機的一次行程中，同時完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。,,設計難點,：,如何在同一工作位置上合理地布置好幾對凸、凹模,結構上的,主要特征,：,有一個既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模,優點,：,生產率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進模低，沖模的輪廓尺寸較小。,缺點,：,結構復雜，制造精度要求高

29、，成本高,缺點,：,生產批量大、精度要求高的沖裁件,4.,復合模,,,（,1,）,正裝式復合模,（又稱順裝式復合模）,優點,：,沖出的沖件平直度較高,缺點,：,結構復雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作。,適用,：,沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，,可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。,（,2,）,倒裝式復合模,優點,：,結構簡單,缺點,：,不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件,4.,復合模,,,（,1,）,正裝式復合模,（又稱順裝式復合模）,,（,2,）,倒裝式復合模,,1.,沖裁模零部件的分類,沖裁模零部件,工藝零件,結構零件,,工作零件,定位零件,卸料與推件,零部件,,,模架,連接與固定零

30、件,,課題三 電機定子沖裁模結構設計,,二 模具零件設計,（,1,）凸模的結構形式及其固定方法,①,圓形凸模：,階梯式,、,快換式,,臺肩固定,、,螺釘壓緊,②,非圓形凸模：,階梯式、,直通式,,臺肩固定、,鉚接,、,,粘結劑澆注法固定,二,模具零件設計,,2.,凸模及凸模組件設計,,小孔：,d,＜,t,或,d,＜,1 mm,的圓孔和面積,A,＜,1 mm,2,的異形孔。,,提高其強度和剛度的措施：,①,沖小孔凸模加保護與導向,:,,加保護套,②,采用短凸模的沖孔模,③,在沖模的其它結構設計與制造上采取保護小凸模措施,提高模架剛度和精度；,采用較大的沖裁間隙；,保證凸、凹模間隙的均勻

31、性并減小工作表面粗糙度等；,采用,斜刃壁凹模,以減小沖裁力。,③,沖小孔凸模,,沖小孔凸模（續）,,當,采用固定卸料板和導料板,時，其凸模長度按下式計算：,,當,采用彈壓卸料板,時，其凸模長度按下式計算：,④,凸模長度尺寸計算,,凸模長度尺寸計算（續）,,凸模刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當的韌性。,,形狀簡單且模具壽命要求不高的凸?？蛇x用,T8A,、,T10A,等材料,;,形狀復雜且模具有較高壽命要求的凸模應選,Cr12,、,Cr12MoV,、,CrWMn,等制造，,HRC,取,58,～,62;,要求高壽命、高耐磨性的凸模，可選硬質合金材料。,,⑤,凸模

32、技術要求,,,凸模的圖紙技術規范,,凸模承載能力校核,:,,,σ,=,F,/,A,min,≤,［,σ,］,,F,—,凸模縱向總壓力，,N;,,A,min,—,凸模最小斷面面積，,mm,2,,圓形凸模,d,min,≥4,tτ,/,［,σ,］,,非圓凸模,A,min,≥,F,/,［,σ,］,,d,min,—,凸模最小直徑，,mm;,,t,—,沖裁材料厚度，,mm;,,τ,—,沖裁材料抗剪強度，,MPa,。,⑥,凸模強度和剛度,,,凸模抗失穩彎曲能力校核,:,,凸模沖裁時穩定性校核采用桿件受軸向壓力的歐拉公式。,,凸模分類：無導向裝置和有導向裝置的凸模,,無導向裝置凸模,有導向裝置凸模,,,對于其他

33、各種斷面的凸模,：,,max —,凸模不失穩彎曲的最大自由長度，,mm;,,d,—,凸模的最小直徑，,mm;,,F,—,沖裁力，,N;,,,—,凸模最小斷面的慣性矩，,mm,4,,，直徑為,,d,的圓凸模,,,I,=,π,d,4,/64,I,凸模無導向裝置,,,,對于其他各種斷面的凸模,：,,,,l,max,—,凸模不失穩彎曲的最大自由長度，,mm;,,d,—,凸模的最小直徑，,mm;,,F,—,沖裁力，,N;,,I,—,凸模最小斷面的慣性矩，,mm,4,,，直徑為,,d,的圓凸模,,,I,=,π,d,4,/64,,凸模有導向裝置,,（,1,）凹模刃口形式：,直筒形、錐形,3.,凹模結構設計

34、,外形,：,圓形、矩形,1—,凹模,;2—,模板（座）,;3—,凹模固定板,;4—,墊板,,（,2,）,凹模外形結構及其固定方法,（,3,）,凹模外形尺寸,,凹模厚度,,H :,H,=,Kb,1,,（≥,15 mm,）,,,垂直于送料方向的凹模寬度,,B,:,B,=,b,1,+,（,2.5,～,4,）,H,,送料方向的凹模長度,,L,:,L,=,L,1,+2,C,,,b,1,—,垂直于送料方向的凹?？妆陂g最大距離,,,mm;,,K,—,系數，考慮板料厚度的影響，查表,2-10;,,L,1,—,送料方向的凹模孔壁間最大距離,,,mm;,,,C,—,送料方向的凹?？妆谂c凹模邊緣的最小距,,,mm,

35、，查表,2-11,。,,①,凹模材料選擇一般與凸模一樣，但熱處理后的硬度應略高于凸模，,HRC,取,60,～,64,。,,②,凹模洞孔軸線應與凹模頂面保持垂直，上下平面應保持平行。,,③,?？椎谋砻嬗写植诙鹊囊?,Ra,=0.8,～,0.4,μ,m,。,,（,4,）凹模技術要求,,4.,凸凹模,,凸凹模：復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。,凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經驗數據確定，倒裝復合模的凸凹模最小壁厚見表,2-12,。,,條料兩個方向的限位,:,送進導向,,送料定距,（,1,）送料方向的定位零件,:,導料銷、導料板、側壓板等 。,5.,定位零件的設計,,導料板結構,,

36、側壓裝置,,,分類：,擋料銷、導正銷、側刃,,①,擋料銷,：,國標中常見的擋料銷有三種形式,:,固定擋料銷（圖,2-50,）、活動擋料銷（圖,2-51,）和始用,,擋料銷（圖,2-52,）。,,,（,2,）送料步距的定位零件,,,固定擋料銷,,,活動擋料銷,,始用擋料銷,,分類：,定位銷、定位板,。,,定位方式：,外緣定位和內孔定位,,（,2,）毛坯定位零件,,外緣定位,,內孔定位,,（,1,）卸料零件,與卸料方式：,,①剛性卸料,,,,,,,②彈壓卸料,,③廢料切刀,,6.,卸料與推件零件的設計,,,1—,凸模,;,,2—,卸料螺釘,;,,3—,彈性元件,;,,4—,卸料板,;,,5—,凹模

37、,;,,6—,推件塊,;,,7—,推桿,,②,彈壓卸料,,③,廢料切刀,,,（,2,）推件、頂件裝置,：,,向下推出的機構稱為推件，一般裝在上模內。,,向上頂出的機構稱為頂件，一般裝在下模內。,,,6.,卸料與推件零件的設計,,1—,滑塊,;,,2—,擋鐵,;,,3—,橫梁,;,,4—,推桿,,推件裝置,,1—,頂件塊,;,,2—,凹模,;,,3—,托桿,;,,4—,橡膠,;,,5—,托板,;,,6—,支承板,;,,7—,拉桿,,彈性頂件裝置,,彈簧屬標準件，在模具中應用最多的是圓柱螺旋壓縮彈簧、矩形螺旋壓縮彈簧和碟形彈簧。,,彈簧選擇原則,:,,,①,所選彈簧必須滿足預壓力,,F,,0,,的

38、要求,；,,②所選彈簧必須滿足最大許可壓縮量,Δ,H,,2,的要求,Δ,H,2,,≥Δ,H,；,,③所選彈簧必須滿足模具結構空間的要求,。,7.,彈簧和橡膠的選用,,（,1,）彈簧的選用,,,卸料和頂出裝置：選用較硬的橡膠；,,拉深壓邊：選用較軟的橡膠。,,模具上安裝橡膠的塊數、大小一般憑經驗。在模具裝配、試模時可根據試模情況，可增減橡膠。聚氨酯橡膠的總壓縮量一般取小于,,35%,，對于沖裁模，其預壓縮量一般取,10%,～,15%,。,,7.,彈簧和橡膠的選用,,（,2,）橡膠的選用,,,主要指模架及組成零件選用。,1.,模架,:,,(1),導柱式模架是由上模座、下模座、導柱及導套組成。,,(

39、2),模架形式：,,（,a,）對角導柱模架 ；（,b,）后側導柱模架,,（,c,）中間導柱模架 ；（,d,）四導柱模架,,課題三 電機定子沖裁模結構設計,,三,模具總體設計,,,1.,模架,,分類：上模座和下模座。,,在選用和設計時應 注意事項,:,,（,1,）盡量選用標準模架 ；,,（,2,）與所選壓力機的工作臺和滑塊的有關尺寸相適應 ；,,（,3,）模座材料要合理。,2.,模座,,,后側導柱上模座,上模座,,后側導柱下模座,下模座,,導向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動。對生產批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長的模具，一般都采用導柱、導套導向裝置。,,分：滑動導向（

40、圖,2-61,）和滾動導向（圖,2-62,）。,,3.,導柱和導套,,,滑動導向裝置,,滾動式導向裝置,,模柄的結構形式,；,1—,模柄,;2—,墊塊,;3—,接頭,,4.,模柄,,四 沖裁模其他組成零件,1.,墊板,,內容：墊板的作用；外形尺寸；厚度確定；材料；固定等,,2.,凸模固定板,,與墊板類似。,,3.,緊固件,,主要是選用?？紤]大小,、,長度,、,固定等。,5.,冷沖模的組合結構,,根據國標,、,部標,、,以及企業標準選用。,一 意義：,,二 考慮因素：凹模周界,、閉合高度等,固定卸料之縱向送料典型組合,,彈壓卸料之橫向送料典型組合,復合模之矩形厚凹模典型組合,,導板模之縱

41、向送料典型組合,,1.,沖裁模具設計一般步驟,；,,2.,沖裁件的工藝性分析,；,,3.,沖裁工藝方案的確定,；,,4.,選擇模具的結構形式,；,,5.,進行必要的工藝計算,；,,6.,模具的主要零部件設計,；,,7.,校核模具閉合高度及壓力機有關參數；,,8.,繪制模具總裝圖和零件圖,。,,課題三 電機定子沖裁模結構設計,,六 沖裁模具設計步驟,,,模具閉合高度與裝模高度的關系,,1—,床身,;2—,滑塊,,六,沖裁模具設計步驟,,,模具總裝圖的一般布置情況,,六,沖裁模具設計步驟,,,工件名稱,:,電機定子；生產批量,:,大批量,；,課題四 電機定子,沖裁模設計,,方案一：

42、落料,課題四 電機定子,沖裁模設計,1.,沖壓工藝方案的確定,,,沖孔,（采用單工序模具）,,方案二：落料,,沖孔,（采用復合模具）,,方案三：沖孔落料級進沖壓，采用級進模具,,分析：方案一需兩道工序兩副模具，生產成本高，操作不便；方案二只需一副模具，,,工件的精度及生產效率都較高，操作方便。方案三需一副模具，但模具制造成本高，對設備以及維修保養技術要求高。,結論：綜合比較，,采用方案二最佳,。,1.,沖壓工藝方案的確定,,,（,1,）排樣方式的確定及其計算,,2.,主要設計計算,,排樣圖,,（,2,）沖壓力的計算,,沖裁力,：,F,=,tL,σ,b,=963,,kN,卸料力,:,F,

43、Q,=,KF,=0.05,×,963=48,,kN,推件力,：,F,Q1,= n,K,1,F,=8,×,0.04,×,963=308,,kN,根據計算結果，沖壓設備擬選,J23-160A,。,,零件為規則幾何體，壓力中心在幾何中心。,,（,4,）工作零件刃口尺寸計算,,落料凹模的基本尺寸：,,,,對應凹模尺寸為,,,,對應凹模尺寸為,,,,對應凹模尺寸為,,,落料凸模的基本尺寸與凹模相同，同時在技術條件中注明：凸模刃口尺寸與落料凹模刃口實際尺寸配制，保證間隙在,,0.07,～,0.09mm,之間。,（,3,）壓力中心的確定,,,沖孔凸模的基本尺寸：,,,對應凸模尺寸為,,對應凸模尺寸為,,對應

44、凸模尺寸為,,對應凸模尺寸為,,,其中,x=0.5,及,1,由表,2-5,查得。,,沖孔凹模的基本尺寸與凸模相同，同時在技術條件中注明：凹模刃口尺寸與沖孔凸模刃口實際尺寸配制，保證間隙在,,0.07,～,0.09mm,之間。,,（,4,）工作零件刃口尺寸計算,,,（,1,）模具類型的選擇,：,采用倒裝復合模,。,,（,2,）定位方式的選擇,：,控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置?？刂茥l料的進給步距采用擋料銷。,,（,3,）卸料、出件方式的選擇 ：采用彈性卸料。采用倒裝復合模，須采用上出件。,,（,4,）導向方式的選擇 ：為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該模采用中間導柱的導向方式

45、。,,3.,模具總體設計,,,①,凸凹模,,4.,主要零部件設計,,（,1,）工作零件結構設計,,②,沖孔凸模,,③,凹模,,,①,卸料板的設計,：,卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為,10 mm,。卸料板采用,45,號鋼制造，淬火硬度為,40,～,45HRC,。,,,②卸料螺釘的選用,：,卸料板上設置,4,個卸料螺釘，公稱直徑為,12 mm,，螺紋部分為,M10,×,10 mm,。,,③頂件塊的設計,：,（,2,）卸料、頂料部件的設計,,,采用中間導柱模架,。,,導柱,,d,/mm,×,,L,/mm,分別為,,35,×,160,，,,40,×,160;,導套,,d,/mm,×,,L

46、,/mm,×,D,/mm,分別為,35,×,115,×,48,，,,40,×,115,×,50,。上模座厚度,,H,（,上模）,,取,40mm,，上模墊板厚度,,H,,墊,,取,20 mm,，凸模固定板厚度,H,（,固,）,取,20 mm,，凸模固定墊板厚度,20 mm,，下模座厚度,,H,,（,下模）取,55 mm,。,該模具的閉合高度,:,,,H,,閉,,=,（,40+20+20+20+50+80+55-1,）,mm=284 mm,,凸模沖裁后進入凹模的深度為,1 mm,。,,（,3,）模架及其他零部件設計,,,6.,模具總裝圖,,1,—,打桿,,2,—,模柄,,3,—,上模板,,4,—,螺釘,,5,—,推板,,6,—,推桿,,7,—,墊板（一）,,8,—,導套,9,—,墊板（二）,,10,—,凸模固定板,,11,—,落料凹模,,12,—,凸模,,13,—,推塊,,14,—,導柱,,15,—,彈簧,,16,—,凸凹模,17,—,下模板,,18,—,擋料銷,,19,—,導料銷,,20,—,卸料螺釘,,21,—,定位銷,