1、 專業課程設計說明書設計題目： 轉子片級進模設計 設計編號： 學 院： 機械工程學院 專 業： 材料成型及控制工程 班 級： 082班 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 年 月 日 答辯日期： 年 月 日摘 要本文主要介紹了轉子片沖壓模具的設計，包括制件沖壓工藝性分析和確定；包括沖壓模設計計算，主要有相關工藝計算，凸、凹模零件以及主要零部件結構的設計，還有模具總體設計等方面。通過對轉子片的工藝分析，最終確定為3工位級進模。較為詳細地敘述了沖壓模具工作零件的設計、定位零件的設計、卸料裝置的設計和模架選擇等。關鍵詞：級進模；轉子片；模具設計Abstractthe piece rotor

2、stamping die design is introduced in this paper including stamping die design and calculation, technology-related terms, the structure design of the punch、cavity and the main components. Through the analysis of rotor-chip technology the three-position progressive die is ultimately adopted , and the

3、design of working parts, positioning parts, discharging device and the choice of mold is Described.Key words：Progressive Die; rotor plate; die design目 錄摘要、關鍵詞Abstract、Key words目 錄1. 引言 62確定工藝方案及模具結構型式 72.1分析制件的沖壓工藝性72.2分析比較和確定工藝方案73工藝計算 83.1計算料條寬度、確定步距、排樣設計 83.2計算沖壓力93.3確定壓力中心93.4材料利用率的計算94凸、凹模零件設計9

4、4.1沖裁刃口尺寸公差的計算94.1.1沖孔10mm凸、凹模刃口尺寸的計算104.1.2沖12個嵌線槽凸、凹模刃口尺寸計算104.1.3外形落料凸、凹模刃口尺寸計算114.2確定凸、凹模零件結構尺寸124.2.1沖孔、落料凹模結構、尺寸確定124.2.2凹模固定板外形結構和尺寸確定 134.2.3凸模尺寸確定 135模具主要零部件的結構設計 135.1工作部分零件 135.1.1沖10mm孔的凸模設計 135.1.2沖12個嵌線槽凸模設計 145.1.3落料凸模設計 145.2定位零件 145.2.1送進導向零件145.2.2送料定距零件141）導正銷152）定距側刃153）側刃擋塊155.3

5、卸料和推件裝置165.3.1卸料彈簧的設計165.3.2卸料螺釘的設計175.3.3卸料板孔和凸凹模間隙175.4模架及其零件175.4.1滑動導向模架和滾動導向模架175.4.2導向零件175.5支承及夾持零件、緊固零件的設計185.5.1模柄185.5.2緊固件185.5.3墊板尺寸確定195.5.4固定板尺寸確定196. 模具的總體設計196.1模架的選擇206.2模架參數的確定206.3凸模強度校核216.3.1壓應力校核216.3.2彎曲應力校核217. 選定沖壓設備228. 繪制模具總圖229. 設計總結23參考文獻25謝辭241.引 言模具是制造業的基礎工業設備，被廣泛用于制造業

6、的各個領域。無論是工業制品，還是新產品的開發，都離不開模具。現代工業的發展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業發展的水平。許多新技術和新設備的產生與應用往往源于模具工業。從某種意義上說，模具制造技術代表了一個國家的工業制造技術的發展水平。近年來，隨著我國經濟的騰飛和產品制造業的蓬勃發展，模具制造業也相應進入了高速發展的時期。可以預見，我國經濟的高速發展將對模具提供更為大量、更為迫切的需求，特別需要發展大型、精密、復雜、長壽命的模具。同時要求模具設計、制造和生產周期達到全新的水平。模具是現代工業生產的主要工藝設備之一。其中沖裁模更是占有十分重要的地位。沖壓技術應用范圍十分廣泛，在國民經濟各

7、個部門中，幾乎都有沖壓加工產品。它不僅與整個機械行業密切相關，而且與人們的生活緊密相關。由于它具有生產效率高、生產成本低、操作簡單、適合大批量生產等優點，在我國現代化建設中有著很好的發展前景。我們這次課程設計的任務就是設計一套沖裁模具，即就老師所給的零件、生產要求以及精度要求，設計出一套符合要求的沖裁模。由于時間緊迫、經驗不足，在設計過程中走了不少彎路，犯了不少錯誤。總之，在設計中難免有疏漏和不當之處，懇請諒解。相信在今后的實踐工作中能一步一步彌補以上不足。在這次設計過程中，對沖裁模具有了深一步的了解，獲得了一定的設計經驗，為將要到來的畢業設計打下了基礎。在這期間得到了鄭少梅老師和同學們的熱心

8、幫助，在此一并表示感謝。2.確定工藝方案及模具結構型式21分析制件的沖壓工藝性（1）沖壓材料件材料分析：硅鋼的抗剪強度為186Mpa，抗拉強度為225Mpa，伸長率為26%，此種材料有足夠的強度，適宜于沖壓生產。（2）工件結構及尺寸精度分析：該零件形狀復雜，由圓弧和直線組成。為大批量生產，制件厚度為0.35mm。沖裁件內外形所能達到的經濟精度為IT13，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注，生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求。根據以上分析，此產品沖壓工藝性較好，故選擇沖壓方法進行加工。工件簡圖如圖1所示：圖1 工件簡圖22分析比較和確定工藝方案由于轉子沖件的精度要求較高，

9、形狀也比較復雜，適宜采用多工位級進模進行沖壓，沖件的沖壓工序為沖孔和落料。沖件的異形孔較多，在級進模的結構設計和加工制造上都有一定的難度。3.工藝計算31計算條料寬度、確定步距、排樣設計查最小工藝搭邊值表，確定搭邊值，兩側搭邊值各取a1=1.5mm，兩工件間的搭邊值a=3.2mm, 步距S=D+a47.2+3.2mm=50.4mm。條料寬度B=(Dmax+2aC) 0 -, 查送料最小間隙Cmin表得：C=0.5mm，查條料寬度偏差表得=0.5mm，則得B=(47.221.5+0.52） 0 -0.5 mm=51.2 0 -0.5mm。轉子片為大批量生產，選用整卷料硅鋼片帶料，采用沖壓設備附設

10、的自動送料裝置送料，其送料精度可達0.05mm。為了進一步提高送料精度，在模具中使用導正銷作精定位。綜合以上工藝分析，整帶料即為該沖件本體的載體形式，為保證沖件的關鍵尺寸及相對位置精度，在沖制導正釘孔的同時應考慮把轉子片的12個線槽孔一起沖出。確定的排樣圖如圖2所示：工位1為沖導正釘孔，轉子片各槽孔，工位2為沖轉子片中間孔，工位3為轉子片外形落料，共三個工位。導正釘孔直徑2.5mm。 圖2 排樣圖32計算沖壓力沖壓力等于沖孔時的沖壓力和落料時的沖壓力之和。查鋼鐵材料的力學性能表,得硅鋼的抗剪強度=186 MPa。K的取值依據沖裁刃口而定，平刃口，K=11.3；斜刃口，K=0.20.6。考慮刃口

11、的磨損，生產批量和材料厚度等因素的影響，一般取K=1.3。根據公式F=KLt計算，L為沖裁周邊長度，t為材料厚度。落料力 F落=KLt=47.20.351.3186N=12.54KN沖孔力 F沖= KLt=（150/3603+9.442+92/36045.2+2+12/36047.2）12+100.351.3186N=40.07KN落料時的卸料力 F卸=K卸F落 查表取K卸=0.06故F卸=K卸F落0.0612.54KN=0.75KNF總= F落+F沖+F卸=12.54+40.07+0.75=53.36KN為了保證沖裁力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖壓力大30%左右，即F 總=1.3F

12、 總=1.353.36KN=69.368KN33確定壓力中心因該工件為中心對稱，故壓力中心為該沖裁件輪廓圖形的幾何中心上。34材料利用率的計算根據一般的市場供應情況，選用原材料。一個步距的材料利用率為S1S0100%=970.18mm2 (51.2mm50.4mm) 100%=40.33%。4.凸、凹模零件設計41沖裁刃口尺寸公差的計算查較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙表得：間隙值Zmin=0.021mm，Zmax=0.028mm。4.1.1沖孔10mm凸、凹模刃口尺寸的計算查簡單形狀沖裁件沖裁時的凸、凹值表得：凸=0.020mm，凹=0.020mm。因為，Zmax-Zmin凸+凹，所以選用配作

13、法制造模具刃口。=0.007-(-0.034)=0.027mm,查表得，磨損系數x=0.75沖孔時，應以凸模為基準來配作凹模。當以凸模為基準時，凸模磨損后，沖裁件尺寸變小，因此屬于B類尺寸。B凸=（B+x） 0 -凸=（10+0.750.027） 0 -0.02=10.02 0 -0.02mmB凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（10+0.750.027+0.021）+0.02 0=10.04+0.02 0mm4.1.2沖12個嵌線槽凸、凹模刃口尺寸計算由于形狀較復雜，故采用配作法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設備的精度要求。工件圖中未標注公差的尺寸，查相關文獻得出其極限

14、偏差：R1.5 0 -0.14，9.44 0 -0.22，5 0 -0.18，1 0 -0.14，1.51 0 -0.14，45.20 -0.39 ，47.20 -0.39,2.5 0 -0.14。凸、凹取1/4。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：1）凸模磨損后，沖裁件尺寸變大。1凸=（A- x）+凸 0=(1-0.750.14)+0.035 0=0.89+0.035 0mm1凹=（A- x- Zmin） 0 -凹=(1-0.750.14-0.021) 0 -0.035=0.87 0 -0.035mm47.2凸=（A- x）+凸 0=(47.2-0.750.39) +0.098 0 =46.91

15、 +0.098 0mm47.2凹=（A- x- Zmin） 0 -凹=(47.2-0.750.39-0.021) 0 -0.098 =46.89 0 -0.098mm2）凸模磨損后，沖裁件尺寸變小。R1.5凸=（B+x） 0 -凸=（1.5+0.750.14）0 -0.035=R1.60 0 -0.035mmR1.5凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（1.5+0.750.14+0.021）+0.035 0=R1.63+0.035 0mm9.44凸=（B+x） 0 -凸=（9.44+0.750.22） 0 -0.055=9.60 0 -0.055 mm9.44凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（

16、1.5+0.750.22+0.021）+0.055 0=9.63 +0.055 0mm5凸=（B+x） 0 -凸=（5+0.750.18） 0 -0.045=5.14 0 -0.045 mm5凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（1.5+0.750.18+0.021）+0.045 0=5.16 +0.045 0mm45.2凸=（B+x） 0 -凸=（45.2+0.750.39）0 -0.098=45.49 0 -0.098mm45.2凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（45.2+0.750.39+0.021）+0.098 0=45.51 +0.098 0mm2.5凸=（B+x） 0 -凸=（2.

17、5+0.750.14）0 -0.035=2.60 0 -0.035mm2.5凹=（B+x+Zmin）+凹 0=（2.5+0.750.14+0.021）+0.035 0=2.63+0.035 0mm3）凸模磨損后，沖裁件尺寸不變。1.51凸=1.51凹=C凸=1.510.035mm4.1.3外形落料凸、凹模刃口尺寸計算查簡單形狀沖裁件沖裁時的凸、凹值表得：凸=0.020mm，凹=0.030mm因為，Zmax-Zmin彈簧的實際總壓縮量L 總。，此彈簧的具體參數是：彈簧外徑D= 20mm，材料直徑d= 3mm，自由高度H= 45mm，節距t= 5.5mm，F 1=330 N，極限載荷時彈簧的高度H

18、 1=30.2 mm。彈簧的最大許可壓縮量Lmax=（45-30.2）mm =19.8mm彈簧預壓縮量L= F 0F 1Lmax=187.533019.8=11.25mm校核：卸料板工作行程t+h 1+h 2=（0.35+0.6+0.5）mm =1.45 mm 凸凹模刃口修磨量h 3=6 mm 彈簧的實際總壓縮量L 總= L+ t+h 1+h 2+ h 3=18.7 mm由于19.818.7，即LmaxL 總，所以所選彈簧是合適的。所選彈簧的規格為：外 徑：D=20mm鋼絲直徑：d= 3mm自由高度：H= 45mm裝配高度：H 2= H- L=（45-11.25）mm=33.75 mm彈簧的窩

19、座深度：h= H-Lmax+ h 卸料板+ t+1- h 凸模+h 修模=（45-19.8+14+0.35+1-33.5+6）mm=13.05mm彈簧外露高度H 3= 19.5mm，彈簧安裝在卸料螺釘里面。5.3.2卸料螺釘的設計查表選用L=70mm。直徑d=8 mm ，L70的圓柱頭卸料螺釘，其標記為： 卸料螺釘M870，材料為45鋼，熱處理硬度為3545HRC。5.3.3卸料板孔和凸模間隙查表得彈性卸料板孔與凸模之間的單邊間隙值為0.05 mm。級進模中特別小的沖孔凸模與卸料板孔的單邊間隙值應比查表所得值略大，故彈性卸料板與沖導正銷孔凸模之間的單邊間隙值取0.1mm。54模架及其零件5.4

20、.1滑動導向模架和滾動導向模架模架是上模座、下模座、導柱和導套的組合體。根據模架導向用的導柱和導套間的配合性質，模架可分為滾動導向模架和滑動導向模架兩大類。滾珠導向裝置是一種無間隙導向的結構，其精度要比光滑圓柱導向裝置高，且其壽命也長。故本模具采用滾珠導向裝置。5.4.2導向零件導向零件用于提高模具精度、減少沖床對模具精度的不良影響，同時還可以節省模具的調整時間，以及提高沖件的精度和模具壽命。在選擇導柱長度時，應保證模具在閉合位置時，導柱的上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，以保證凸、凹模經多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導柱也不會影響模具正常工作；而下模座的下平面與導柱壓入端的端面

21、之間的距離不小于5mm。以保證下模座在壓力機工作臺上的安裝固定；導套的上斷面與上模座上平面之間的距離應大于2-3mm，以便排氣和出油。導柱下斷面用螺釘固定，螺釘規格為M2028，同時需要設置一個平墊圈。55支承及夾持零件、緊固零件的設計5.5.1模柄模柄的作用是把上模部分與壓力機的滑塊相連接,并將作用力由壓力機傳給模具。設計模具時，選擇模柄的類型要考慮模具結構的特點和使用要求，模柄工作段的直徑應與所選定的壓力機滑塊模柄孔的直徑相一致。綜合考慮，選用壓入式模柄，它與上模座孔采用H7/m6過渡配合，并加銷釘防轉。選擇凸緣模柄JB/T7646.1-94A型，材料為Q275。模柄：50mm120mm。

22、5.5.2緊固件沖模中用到的緊固件主要是螺釘和銷釘，其中螺釘起聯結固定作用，銷釘起定位作用。本模具使用4個內六角螺釘，緊固牢靠，螺釘頭不外露，且模具外形美觀。銷釘選用4個圓柱銷。螺釘選用M12的規格，銷釘選用10。螺釘之間，螺釘與銷釘之間的距離，螺釘、銷釘距凹模刃口及外緣的距離，均不應過小，以防降低模具的強度。各被聯接件的銷孔應配合加工，以保證位置精度。銷釘和銷孔之間采用H7/n6配合。其位置如圖4所示：圖4 螺釘、銷釘之間的距離圖5.5.3墊板尺寸確定墊板的作用是直接承受和擴散凸、凹模傳遞的壓力，以降低模板所受的單位壓力，防止沖裁過程中凸模在上模座上壓出凹坑，使模具在軸線方向上產生松動從而導

23、致模具壽命的降低。沖模中最常見的是凸模墊板，它被裝于凸模固定板與模板之間。同時本模具也需要設置凹模墊板。墊板材料為45鋼，淬火硬度為38-42HRC。墊板上、下表面應磨平，以保證平行度要求。墊板尺寸為： 250mm160mm10mm。5.5.4固定板尺寸確定固定板的凸、凹模安裝孔與凸、凹模采用過渡配合H7/m6，壓裝后將凸、凹模端面與固定板磨平。凸模固定板外形尺寸： 250mm160mm36mm。凸模固定板材料選用45鋼，調質處理，硬度為38-42HRC。6.模具的總體設計在上述分析計算的基礎上，進行模具結構的總體設計（此時一般只需勾畫出草圖即可），并初步計算模具的閉合高度,并確定模具的外形尺

24、寸。61模架的選擇標準模架中，應用最廣泛的是導柱、導套作為導向裝置的模架，根據導柱、導套配置的不同。選用四導柱模架，其導向的精度與剛度都較好。故選用四導柱滾珠模架。62模架參數的確定依據凸、凹模周界尺寸選擇模架為250mm160mm（GB/T2852.3），技術條件按JB/T8050-1999的規定。模架各零件標記如下：L=250B=160上模座：250mm160mm50 mm下模座：250mm160mm60mm導柱：C32mm195mm 導套：C32mm120 mm48 mm 模柄：A50mm120 mm上固定板厚度：36mm下固定板厚度：22 mm墊板厚度：10 mm卸料板厚度：14 mm

25、模具的閉合螺釘 上模座：M1279 GB/T70.1-2000下模座：M1279 GB/T70.1-2000模柄防轉銷釘：846 GB/T119.2-2000圓柱銷：1082 GB/T119.2-2000 1090 GB/T119.2-2000高度：H 閉=h 上模座+h 上墊板+h 凸模+h 凹模+ h 下墊板+h 下模座- h 凸模進入凹模深度 =（50+10+74+22+10+60-0.5）mm =225.5 mm63凸模強度校核6.3.1壓應力校核查表得凸模材料的許用壓應力y=1800Mpa,被沖材料的抗剪強度=425 Mpa對于圓形凸模，dmin4t/y對于非圓形凸模，要使AminF

26、/y其中，dmin凸模最小直徑t料厚抗剪強度Amin凸模最狹窄處的截面積F沖裁力y凸模材料的許用應力。對于沖嵌線槽凸模，Amin=0.835.14=4.28 mm2 2862.1N/1800Mpa=1.59 mm2 ，滿足，所以合格。對于沖孔凸模，d=10.02mm40.35mm425Mpa/1800Mpa=0.33mm,滿足，故也合格。6.3.2彎曲應力校核對于圓形凸模，Lmax90 d2 /對于非圓形凸模，Lmax425/式中，Lmax許可的凸模最大自由長度d凸模的最小直徑F沖裁力J凸模最小斷面的慣性距對于圓形凸模，Lmax=38mm9010.0210.02/=40.96mm, 滿足，所以合格。對于沖嵌線槽凸模，Lmax=38mm425/=51.55mm, 滿足，所以也合格。7.選定沖壓設備沖裁件尺寸為47.2mm，板厚為0.35mm，查壓力機規格表，選擇型號為JH23-40型開式雙柱可傾式壓力機。其主要參數如下：公稱壓力：400KN滑塊行程：80 mm最大閉合高度：330 mm工作臺尺寸（前后左右）：460 mm 700mm墊板尺寸：65mm模柄孔尺寸：50mm70 mm最大傾斜角度：308.繪制模具總圖模具總圖(包括零件圖)的繪制應嚴格按照制圖標準(GB/T4457T4460和GU/T131-1993)。同時，在實際生產中，結合模具的工作特點和安裝、調試