电机主极端板模具设计说明书完美版.doc

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目录
一、零件工艺性分析·············································1
1.零件说明·················································1
2.材料分析·················································1
3.零件结构分析·············································2
4.冲裁工艺方案析···········································2
二、主要工艺参数设计···········································2
1.搭边数值确定··············································2
2.条料宽度··················································2
3.排样方式··················································3
三、压力中心计算················································4
1.冲裁力及相关压力计算·······································4
2.确定压力中心···············································4
四、模具刃口尺寸计算·············································5
1.落料凹凸模及冲孔凸模刃口尺寸及公差计算·····················6
五、冲裁模结构及零部件设计·······································6
1.总体结构设计················································6
2. 主要零部件设计·············································7
3.其他零件设计···············································10
六、模具零件加工工艺·············································11
1.冲孔凸模加工工艺···········································11
七、模具零件图及装配图···········································11
一、冲裁零件的工艺分析
零件如下图所示：
1.零件图说明：
图所示为电机主机端板，材料为QBe2(铍青铜)，料厚为1.5mm，生产批量为大批量，设计该零件的冲压工艺与模具。

2.材料分析：
QBe2（铍青铜）为含有少量镍的铍青铜，是力学.物理.化学终合性能良好的一种合金。经淬火调质后，具有高的强度.硬度.弹性.耐磨性.疲劳极限和耐热性；QBe2铍铜产品特性：高性能铜合金，经固溶及时效硬化处理，具有高硬度，高耐磨性，高抗爆性，高屈服极限与疲劳极限，耐腐性能佳，高导电率及优异的散热性能。抗拉强度为660Mpa,抗剪强度为520Mpa易于加工，冷却效果优异。综上所述，材料可以冲压制件。

3.零件结构分析
（1）零件结构：Φ5mm的圆孔分布，两边为短边
（2）尺寸精度：零件图上没有标注公差的尺寸属于自由尺寸，可按IT14级确定尺寸的公差。经差公差表，各尺寸公差为：R0.5+0.25mm、R2+0.25mm
（3）冲孔时，对于Φ5mm孔，可以采用无导向凸模冲孔，但为了安全采用有导向凸模冲孔。

4.冲裁工艺方案分析
方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模加工。
方案二：落料和冲孔复合冲压，采用复合模加工。
方案三：冲孔和落料级进冲压，采用级进模加工。
方案一模具结构简单，但模具成本高而生产效率低；方案二工件的精度及生产效率都较高，但模具强度较差，制造难度大，且不方便操作；方案三生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求；考虑到零件的孔比较多，大批量生产，所以采用复合模比较合适。

二、主要工艺参数设计
1.搭边数值确定
影响搭边的因素：
（1）材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一点；软材料、脆材料的搭边值要大一些。
（2）材料厚度 材料越硬，搭边值越大。
（3）冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些。
（4）送料及挡料方式 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小些，用侧刃定距比用挡料定距搭边小一些。
（5）卸料方式 弹性卸载比刚性卸载的搭边小一些
搭边值的确定：
搭边值根据书P24表2-8确定最小搭边值，更具零件形状，两工件按矩形取搭边值a=3.5,侧边按矩形取搭边值a1=4.5。

2.条料宽度
有侧压装置时条料宽度及导板距离

条料宽度；B =(b+2a1)-T0 查表2-9 T=0.5
B=40.22+2x4.5=49.220-0.5
导板间的距离：B=b+2a1+C B=40.22+2X4.5+5=54.22

3.排样方式
根据搭边值及条料宽度，设计下面排样图样：

表（1）排样及搭边条料宽度及材料利用率计算

项目分类
项 目
公 式
结 果
备注

排样
冲裁件面积A0
CAD绘图计算
677mm2

条料宽度B
B=41+2x4.5式(2-18)
50mm

步距S

82mm
两个冲裁件
一个步距的材料利用率η
η=2*A0/B0*Lx100%
=2*677/50*82x100%
33%

三、压力中心计算
1. 冲裁力及相关压力计算
计算冲裁力的目的在于合理的选用压力机和设计模具。 冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抵抗力。它是随着凸模切入材料的深度而变化的，当材料达到了剪切强度时，便产生裂纹且材料相互分离，此时的冲裁力是最大值。选择压力机就是按冲裁力最大力计算。
冲裁后，由于板料的弹性恢复，使零件（或废料）仍梗塞在凹模洞口内，需要把零件（或废料）从凹模洞口推出或顶出。把从凹模洞口顺冲裁方向推出的力称推件力；把逆冲裁方向从凹模洞口顶出的力称顶件力。

表（3）冲裁力以及相关压力计算表

项目分类
项 目
公 式
结 果
备注

冲压力
冲裁件周长L
CAD绘图计算
146mm

冲裁力F
F=L·t·σb
144540 Mpa
σb=660Mpa
卸料力F卸
F卸=K1·F
14454 Mpa
K1取0.1
推件力F推
F推=n·K2·F
5782 Mpa
K2取0.04、n取1
顶件力F顶
F顶=K3·F
4336 Mpa
K3取0.03
冲压工艺
总力F
F=F+F卸+F推+F顶
169112 Mpa

2.确定压力中心
模具压力中心是指冲压时各个冲压部分冲压力合力的作用点。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定：
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。冲裁直线段时，其压力心位于直线段的中点。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
（3）冲裁形状复杂的零件或多凸模的零件时，其压力中心可以通过解析计算法求出。
利用CAD绘图工具查询出质点的中心为（0,10.0424），即为压力中心。

四、模具刃口尺寸计算

1. 落料凹凸模及冲孔凸模刃口尺寸及公差计算
在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对复杂，可以采用线切割机床加工，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算过程见表(2)
表（2）凹凸模及冲孔凸模刃口尺寸及公差计算
尺寸分类
尺寸
计算公式
结果
备注
落料
凹模
磨损后变大的尺寸

Ad=(A-XT)0+TD
46.80+0.075
查表得冲裁模双面间隙Zmax= 0.3，Zmin=0.18模按最小单边间隙配做。查表得磨损系数X=0.75

24.4 0+0.05
0-0.14
67.90+0.035
47.50-0.1
47.40+0.025
磨损变小的尺寸
R44.20-0.1
Bd=（B+XT）0-Td
44.30-0.025
X=0.75
磨损不变的尺寸
5.5
Cd=C=T/8
5.5
按IT14确定公差5.5
冲孔
Φ5 0+0.075
dp=(d+X·T)-Tp
Φ5.060-0.02
查表得X=0.75
孔心距

模具装配保证
圆角
R0.5、R2

修模时得到

五、冲裁模结构及零部件设计

1.总体结构设计
(1)模具类型设计
由冲压工艺分析可知，采用正装复合模，则模具类型为复合模。
(2)定位方式的选择
该模具采用的是条料，控制条料送进方向采用导料销，无测压装置，控制条料的送进步距采用挡料销定距。
(3)卸料，出件方式的选择
因为工件料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力也较小，故采用弹性卸料。又因为是复合模，故采用上出料。

2. 主要零部件设计
(1) 凹模外形尺寸的确定
凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。
凹模板高度H=K·b
b=41 查表2-10取k=0.5，H=41*0.5=20.5，取26mm.
垂直于送料方向的凹模宽度 B=b+（2.5~4.0）·H
B=41+2.5*18=86mm
送料方向的凹模长度 A=L1+2l1 查表2-11取l1=36
A=47+2*36=119 取120mm
得出总体凹模尺寸：120x86x26
结构如下图所示：

（2）冲孔凸模设计
因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式结构如图
凸模长度Lp的确定：

其中初定：凸模固定板厚度
凹模厚度
则：
结构图如下图所示：

（3）凸凹模设计
凹凸模长度计算
卸料板h3=18mm
卸料橡皮h4=22mm
凹凸模固定板h5=18mm
L=18+22+18=58mm
结构图如下图所示：

、

（4）定位零件的设计
挡料销和导料销的设计
挡料销喝导料销内侧与条料接触，安装在卸料板上，尺寸为Φ6材料为45，热处理为43~48HRC。
（5）卸料板的设计，
a.卸料板周界尺寸为凹模的周界尺寸，厚度为12MM，卸料板采用Q235钢制造。
b.卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12MM，卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸凹模端面1MM。

3.其他零件设计
先用冲床的公称压力应大于计算出的总压力 ；最大闭合高度应大于冲模闭合高度 ；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可称用J23-16开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。
双柱可倾压力机J23-16参数：
公称压力： 170Mpa
滑块行程：70
最大闭合高度： 220
连杆调节量： 60
工作台尺寸（前后 ×左右 ）：
垫板尺寸（厚度 ×孔径 ）：
模柄尺寸（直径 ×深度 ）：
最大倾斜角度：

六、模具零件加工工艺

1. 冲孔凸模加工工艺（附工艺过程卡）
工序号
工序名称
工序内容
设备
刀具
量具
1
下料
图样料Φ13×48mm
锯床
锯条
游标卡尺
2
热处理
退火

3
车端面
车两边端面达到尺寸Φ13×45mm
车床
车刀
游标卡尺
4
车外圆
车Φ9圆类尺寸至Φ9.5，车Φ5.06圆类尺寸至Φ6，倒圆角。
车床
车刀
游标卡尺
5
检验

6
热处理
保证表面热处理为58~62HRC

7
磨外圆
磨Φ9圆至尺寸，磨Φ5.06圆至Φ5.1，留研磨余量
磨床
砂轮
游标卡尺
8
研磨
研磨外圆Φ5.06至尺寸，抛光圆角
研具

千分尺
9
检验

七、模具零件图及装配图
附模具零件图及装配图。

八、参考文献
[1]翁其金 徐新成 冲压工艺及冲模设计[M] 北京：机械工业出版社，2008
[2]李学锋 模具设计与制造实例教程[M] 北京：化学工业出版社，2004 4
[3]马朝兴 冲压模具设计手册[M]北京：化学工业出版社，2009 9
[4]李小海 王晓霞 模具设计与制造 北京：电子工业出版社，2011.5
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