模块二电机定子冲裁模设计

模块二电机定子冲裁模设计 哈职院模具教研室

设计任务： 完成图示落料件的模具设计。

课题一冲裁模概述 一、冲裁的概念与应用 1. 概念冲裁是利用模具使板料沿一定轮廓形状产生分离的一种冲压工序。包括冲孔、落料等。 2. 分类普通冲裁（常见）和精密冲裁 3. 应用冲制零件或工序件

无压边装置 刃口锋利凸、凹模间隙产生弯矩四对力的大小和方向二、冲裁变形过程分析 1、冲裁变形时板料变形区受力情况分析

1).弹性变形阶段变形区内部应力小于屈服点，弹性回复。1).弹性变形阶段变形区内部应力小于屈服点，弹性回复。 2、冲裁时的板料变形过程 2).塑性变形阶段变形区内部应力大于屈服点，塑性剪切、弯曲、拉伸和侧向挤压变形，加工硬化，应力集中。 • 3).断裂分离阶段变形区内部应力达到抗剪强度。裂纹首先产生在凹模刃口侧面凸模刃口附近侧面上、下裂纹扩展相遇材料分离

冲裁变形过程

圆角带图a 刃口附近材料产生弯曲和伸长变形。光亮带图b光滑、明亮塑形剪切变形产生，断面质量最好。断裂带图c 粗糙、麻灰色裂纹扩展形成的撕裂面。毛刺图d 刃口侧面产生微裂纹。普通冲裁中毛刺不可避免。 3、冲裁件断面质量及其影响因素 • 断面特征

冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况 a）冲孔件 b）落料件

（1）材料力学性能的影响 塑性好，塌角、光亮带大，断裂带小。（2）模具间隙的影响（3）模具刃口状态对质量的影响凸模刃口磨钝时，落料件上端产生毛刺；凹模刃口磨钝时，冲孔件孔口下端产生毛刺；凸、凹模刃口同时磨钝时，冲件上、下端都产生毛刺。 • 切断面质量影响因素间隙过小间隙合理间隙过大

（1）冲模的制造精度（零件加工和装配） （2）材料的性质（弹性变形量）（3）冲裁间隙适当：纯剪切分离，落料件尺寸等于凹模尺寸，冲孔件尺寸等于凸模尺寸。过大：剪切、拉伸与弯曲变形，落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸。过小：剪切、挤压作用，落料件尺寸大于凹模尺寸，冲孔件尺寸小于凸模尺寸。 • 尺寸精度的影响因素

Z表示双面间隙 Z/2表示单面间隙三、冲裁间隙冲裁模中凸、凹模刃口横向尺寸的差值。

一、间隙对冲压力的影响 间隙增大，冲裁力减小，但继续增大下降缓慢。间隙增大，卸料力、推件力和顶件力减小。影响显著。二、间隙对模具寿命的影响刃磨寿命：用两次刃磨之间的合格冲件数表示。模具寿命总寿命：用模具失效为止的总的合格冲件数表示。崩刃：刃口的压缩疲劳破坏。模具的失效形式胀裂：小间隙，常见凹模。折断：小凸模。三、间隙值的确定掌握查表法。

a)间隙过小：上下裂纹向内错开，发生二次剪切中部出现夹层，两头呈光亮带 ，毛刺薄而高。 b)间隙合理：上下裂纹重合断面质量较好，平直光滑毛刺小 c)间隙过大：上下裂纹向外错开，产生二次拉裂，斜度大。

凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况 a）凹模磨钝b）凸模磨钝c）凸、凹模均磨钝

（1） 冲件在测量和装配中，以光面尺寸为基准。（2）凹模刃口挤切材料产生落料件的光面；凸模刃口挤切材料产生孔的光面。（3）落料模：先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模；冲孔模：先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。四、凸、凹模刃口尺寸计算 1.刃口尺寸计算原则

（4）落料模，凹模基本尺寸接近或等于零件最小极限尺寸；（4）落料模，凹模基本尺寸接近或等于零件最小极限尺寸；冲孔模，凸模基本尺寸接近或等于孔的最大极限尺寸；磨损系数在0.5~1之间，数值确定参考教材。（5）初始设计间隙采用最小间隙值（Zmin ）。（6）一般冲模精度较零件精度高3~4级。（7） “入体”原则：向材料实体方向单向标注零件尺寸公差。落料件上偏差为零，只标注下偏差；冲孔件下偏差为零，只标注上偏差。零件公差是双向偏差标注的，换算成单向标注，磨损后无变化的尺寸除外。凹模（内表面）刃口尺寸制造偏差取正值（）；凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取负值（）。磨损后不变化的刃口尺寸，制造偏差取双向偏差（、）。

特点： 适于圆形或简单刃口，具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，制造难度大。注意事项：需在图样上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。冲模的制造公差与冲裁间隙之间需满足条件： ≤ 或取 = 0. 6 = 0.4 冲裁模设计 2.刃口尺寸计算方法（1）凸模和凹模分开加工法

凸模和凹模刃口尺寸计算公式： 1）落料： 2）冲孔： 3）中心距：

一、冲裁件的工艺性 冲裁件的工艺性：指冲裁件在加工中的难易程度。 1. 材料分析：硬度不能过高，具有一定塑性，不能太脆。 2. 结构分析：形状尽量简单对称、有圆角过渡，防开裂磨损。局部凸出或凹入部分需检验宽度和深度是否合理。一般情况下，宽度B应不小于1.5δ；深度L≤5 B。课题二电机定子冲裁工艺

孔径不宜太小，防凸模折断或压弯。最小数值见参考表。孔径不宜太小，防凸模折断或压弯。最小数值见参考表。冲裁件的孔边距不应过小，孔边与冲件外形边缘不平行时，边距a应不小于δ，孔边缘与冲件外形边缘平行时，边距a不小于1. 5δ。

3. 精度分析： 精密级：冲压工艺在技术上所允许的最高精度。经济级：指模具达到最大许可磨损时，所完成的冲压加工在技术上可以实现而在经济上又最合理的精度。（常用）在对零件进行精度分析时，需检验所有标注公差的尺寸，从而判定其属于精密级还是经济级。一般来讲，普通冲裁的所能达到的精度等级为IT11~IT14 级。冲件上未注公差的尺寸按IT14级处理。

二、冲裁件的材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。

提高材料利用率的方法 （1）设计合理的排样方案（2）选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料）（3）利用废料作小零件

三、冲裁件的排样 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。 1．排样方法 (1) 有废料排样法 (2) 少废料排样法 (3) 无废料排样法

排样方式 a)有废料排样 b)少废料排样 c)、 d) 无废料排样

2.搭边 概念：排样中两相邻零件间或零件与条料边缘间的余料。作用：补偿定位误差，保持条料刚度，保证零件质量，送料方便。搭边值的确定：具体数值参考教材。

3.条料宽度的确定 （1）导料板间有侧压装置或用手将条料紧贴单边导料板（导料销）时条料宽度：导料板之间的距离：

（2）导料板之间无侧压装置时 条料宽度：导料板之间的距离：

（3）用侧刃定距时 条料宽度：导料板之间的距离：

4. 排样图 排样图

一、冲裁模简介 1.冲裁模分类 (1) 按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等； (2) 按工序组合方式可分为单工序模、复合模和级进模； (3) 按上、下模的导向方式可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。课题三、电机定子冲裁模结构设计

(4) 按凸、凹模的材料可分为硬质合金冲模、钢皮冲模、锌基合金冲模、聚氨脂冲模等； (5) 按凸、凹模的结构和布置方法可分为整体模和镶拼模，正装模和倒装模。 (6) 按自动化程度可分为手工操作模、半自动模、自动模。

2.单工序冲裁模结构 （1）无导向的敞开式落料模 1-上模座 2-凸模 3-卸料板 4-导料板 5-凹模 6-下模座 7-定位板

导板式落料模 1—下模座 2—销 3—导板 4—销 5—档料销 6—凸模 7—螺钉 8—上模座 9—销 10、垫板11—凸模固定板 12—螺钉 13—导料板 14—凹模 15—螺钉

导柱式单工序落料模 1—螺母 2—导料螺钉 3—挡料销 4—弹簧 5—凸模固定板 6—销钉 7—模柄 8—垫板9—止动销 10—卸料螺钉 11—上模座 12—凸模 13—导套 14—导柱 15—卸料板 16—凹模 17—内六角螺钉 18—下模座

单工序导柱式倒 装冲孔模 1—上模座 2—垫板3—支撑块4—凹模 5—导套 6—顶块 7—导柱8—卸料板 9、16—橡胶 10—凸模11—卸料螺钉12—下模座 13—凸模固定板 14—圆柱销15—内六角螺钉17—止动销

全长导向结构的小孔冲模1—下模座2、5—导套 3—凹模 4—导柱 6—弹压卸料板 7—凸模 8—托板 9—凸模护套10—扇形块11—扇形块固定板 12—凸模固定板 13—垫板 14—弹簧 15—阶梯螺钉16—上模座 17—模柄

1．模具零件的分类 二、模具零件设计

2．凸模与凸模组件的结构设计 圆形凸模的结构形式及其固定方式

非圆形凸模的结构形式及其固定方式

1—护套 2—凸模　3—芯轴 4—导板 5—上模导板 6—扇形块冲小孔凸模保护与导向结构

当采用固定卸料板和导料板时 当采用弹压卸料板时凸模长度的确定

凸模材料 形状简单且模具寿命要求不高的凸模可选用 T8A、T10A等材料；形状复杂且模具有较高寿命要求的凸模应选 Cr12、Ｃr12MoV、CrWMn等材料，

凸模的图纸技术规范

3.凹模的结构设计 • 凹模刃口形式一般复合模和上出件的冲裁模用 a、c型，下出件的用b或a型。d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小。

(2) 凹模外形结构及其固定方法 1—凹模 2—模板(座) 3—凹模固定板 4—垫板

(3) 凹模的外形尺寸 凹模厚度H： H＝Kb1（≥15mm) 垂直于送料方向的凹模宽度B： B＝b1+(2.5～4)H 送料方向的凹模长度L： L=L1+2C 凹模外形尺寸

4.凸凹模 凸凹模：复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。其壁厚应受最小值限制。

5.定位零件的设计 • 送料方向的定位零件如导料销、导料板、侧压板等导料板结构

(2) 送料步距的定位零件 如挡料销、导正销、侧刃等 ①挡料销固定挡料销

模块二 电机定子冲裁模设计