【文章內(nèi)容簡介】 業(yè)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，它嚴(yán)重影響了工業(yè)產(chǎn)品的品種、質(zhì)量和生產(chǎn)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(jìn)口幅度呈大幅度下降之勢，并有超億元出口額。大型、復(fù)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(shù)的多工位級進(jìn)模也越來越多，沖壓自動線、自動沖壓技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。我 國模具行技術(shù)水平迅速提高，模具國產(chǎn)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(jìn)作用。 1 沖裁件的工藝分析 工件名稱： 電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子片 工件簡圖： 如圖 、 圖 所示制件圖； 生產(chǎn)批量：大批量； 材料： 50W540； 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 2 頁 共 53 頁 圖 定子片 圖 轉(zhuǎn)子片 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 3 頁 共 53 頁 材料厚度： 。 本課題零件見圖 、 圖 所示電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子片 ，均是片狀零件，槽多孔多 是一大特點(diǎn)，形狀較復(fù)雜，外形尺寸較小，一般要求同軸度高，常由厚 、 mm 的硅鋼片制成。本 電機(jī)定子轉(zhuǎn)子鐵芯的材料為 50W540 硅鋼 ，鋼板厚度 ，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(jī)定、轉(zhuǎn)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(chǎn)效率。 尺寸精度：零件圖上的尺寸大部分尺寸都標(biāo)有偏差，按偏差來設(shè)計其尺寸精度，只有少部分定位尺寸和形狀尺寸未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按 IT10 級確定工件的公差。 工件結(jié)構(gòu)形狀：制件需要進(jìn)行落料、沖孔、兩道基本工序，尺寸較小。 對于沖外形最小尺寸 mm1 ，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 mmtb ?? ，因而小 孔符合工藝要求。最小孔邊距為 ?b tmm? 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(jié)論：該制件可以進(jìn)行沖裁。制件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證磨具的復(fù)雜程度和模具的壽命。 2 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)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(fù)合模沖壓； (4) 沖孔 ——落料；級進(jìn)模沖壓。 方案 （ 1）、（ 2）采用 單工序沖壓模沖裁 工序，是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)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(chǎn)生加工積累誤差，且此制件生產(chǎn)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(chǎn)效率較低，操作也不安全，勞動強(qiáng)度大，故不宜采用。 方案 （ 3） 屬于復(fù)合沖裁模， 采用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復(fù)雜，生產(chǎn)效率也很高，也降低了工人的勞動強(qiáng)度，所以初選此方案。 方案 （ 4） 屬于級 進(jìn)模， 是壓力機(jī)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(jī)的定子、轉(zhuǎn)子產(chǎn)量比較大，特別是小型電動機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子片，一般生產(chǎn)批量都非常大，雖然連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但若采用多工位級進(jìn)模 +自動送料裝置自動化沖壓加工，可以更大程度提高 生產(chǎn)效率，同時提高操作的安全性和降低工人的勞動強(qiáng)度。所以此 方案適宜采用。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 4 頁 共 53 頁 根據(jù)以上分析，采用 復(fù)合沖壓模和級進(jìn)沖壓模都合適該制件的產(chǎn)生，雖然連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但采用多工位級進(jìn)模沖壓成型，可以比復(fù)合沖壓模更大程度提高 生產(chǎn)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(qiáng)度。所以采用方案（ 4） 級進(jìn)模沖壓 為最佳 。 3 模具設(shè)計工藝計算 排樣的優(yōu)化設(shè)計 級進(jìn)模排樣的作用與重要性 級進(jìn)模的排樣比普通沖壓模排樣復(fù)雜，排樣不同，材料的利用率、制件的尺寸糖度、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與制造復(fù)雜程度、模具使用壽命長短都不同。所以排樣作為級進(jìn)模設(shè)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(jìn)模設(shè)計時的重要依據(jù)，是設(shè)計模具圖之前要做完的第一件大事。當(dāng)排樣確定之后，也就確定了如下內(nèi)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(zhì)是什么 ： 即每個工位的沖壓內(nèi)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(shè)定 ： 即是采用邊料載體、雙側(cè)載體、單側(cè)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(dǎo)料方式、浮頂器和導(dǎo)正銷的設(shè)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）工位間步距大小 ： 即相鄰兩工位之間的距離的基本尺寸。 （ 10）步距的定位方式 ： 如采用側(cè)刃和側(cè)刃擋塊定距、導(dǎo)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(guān)要求。 （ 12）模具基本結(jié)構(gòu)的組成與特點(diǎn) 級進(jìn)模的排樣是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計主要依據(jù)，排樣圖設(shè)計的好壞，直接關(guān)系到模具設(shè)計。排樣有誤，會導(dǎo)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(jìn)行多工位級進(jìn)模具設(shè)計時，一定要仔細(xì)、反復(fù)思考后，可以確定幾種不同方案，進(jìn)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。 排樣圖的設(shè)計與確定 微型電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子片在使用中所需的數(shù)量相等，批量都很大，轉(zhuǎn)子的外徑又比 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 5 頁 共 53 頁 定子內(nèi)徑小，尺寸精度要求較高，所以，為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)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(jìn)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 ，步距為 +（制件間搭邊值） =；若采用雙排樣，則料寬為 2+（搭邊值） =；若采用搭邊、雙排搭接式排樣，料寬為 ，步距為 ,材料利用率提高 %，而生產(chǎn)效率比單排級進(jìn)模提高一倍（相關(guān)計算見章節(jié) 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(zhuǎn)子片的的沖壓工步如下（排樣圖見圖 ）： 排樣圖上排沖壓工步： ① 沖引導(dǎo)孔； ② 沖轉(zhuǎn)子片槽形孔、軸孔； ③ 沖工藝孔、轉(zhuǎn)子落料； ④ 沖定子片槽形孔； ⑤ 定子外形切邊； ⑥ 空步； ⑦ 定子切斷落料。 排樣圖下排沖壓工步： ① 沖引導(dǎo)孔； ② 沖轉(zhuǎn)子片槽形孔、軸孔； ③ 沖工藝孔、轉(zhuǎn)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。 計算條料寬度及間距的確定 載體與搭口的確定 （ 1） 載體形式 在多工位級進(jìn)模的設(shè)計中把搭邊稱為載體。載體就是在排樣中用來運(yùn)載沖壓零件向前送進(jìn)的那一部分材料。因此它必須具有足夠的強(qiáng)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(jìn)模中主要用于運(yùn)載坯件不斷送進(jìn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)沖壓。因此要求它必須具有足夠的強(qiáng)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(jìn)模的排樣中很重要，它對材料的利用率高低影響最大，還關(guān)系到能否保證正常生產(chǎn)和保證沖制精度和效果，影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難易。 目前常用的載體有：邊料載體、雙側(cè)載體、單側(cè)載體、和中間載體等。載體的應(yīng)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(bǔ)償定位誤差使沖裁后制件外形完整而設(shè)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。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 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 6 頁 共 53 頁 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 7 頁 共 53 頁 位級進(jìn)模中是絕對不可缺少的，沒有載體便不能進(jìn)行多工位級進(jìn)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(jìn)到每一個工位，完成沖壓動作）。 多工位級進(jìn)模在排樣設(shè)計時，常常將用于精定位的導(dǎo)正銷設(shè)置在載體上，同時為了 保證載體的強(qiáng)度，載體的寬度尺寸遠(yuǎn)比普通沖壓 搭邊值大得多，有的大 2~4 倍。這樣材料的利用率相對低一些，因此在排樣設(shè)計時，應(yīng)在不影響載體強(qiáng)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(jìn)模的設(shè)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(qiáng)度，并且搭口的位置應(yīng)便于載體與工件最終分離。在各分段沖裁的連接部位應(yīng)平直或圓滑，以免出現(xiàn)毛刺、錯位、尖角等。因此應(yīng)考慮分?jǐn)嗲谐龝r的搭接方式。 根據(jù)制件的形狀、變形性質(zhì)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(dǎo)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(shè)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。 條料寬度與導(dǎo)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(jìn)而確定導(dǎo)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(cè)壓裝置時條料的寬度與導(dǎo)料板間距離的計算。 (2) 無側(cè)壓裝置時條料的寬度與導(dǎo)料板間距離的計算。 (3) 有定距側(cè)刃時條料的寬度與導(dǎo)料板間距離的計算。 由前一小節(jié) 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(dǎo)料板 +活 動導(dǎo)正銷 +自動送料裝置 ”的精確導(dǎo)向與定位，所以可以不采用側(cè)壓裝置也可實(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)向。 下面就以無側(cè)壓裝置時的情況來計算條料的寬度與導(dǎo)料板間距離。按下式計算： 條料寬度： 00 2 ?? ?? ??? ）（ CaDB 公式（ ） 導(dǎo)導(dǎo)料板間距離： 0. 2 )~( 0. 1??BA 公式（ ） 式中： maxD ——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a——側(cè)搭邊值；見表 33 沖裁模初始雙面間隙值 Z △——條料寬度偏差單向（負(fù)向）偏差，見表 31 條料寬度偏差； C——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，其最小值見表 32。 查 表 3—3 條料寬度偏差為 ， 根據(jù)（公式 ） 00 2 ?? ?? ??? ）（ CaDB = 0 2 5 .0 9 ???? ）（ = mm0 ? 根據(jù)（公式 ） 0 . 2 )~( 0 . 1??BA = ? = 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 8 頁 共 53 頁 表 31 條料剪切公差及條料與導(dǎo)料板間的間隙 ）（ mm 條料寬度 B 材料厚度 t ≤1 1～ 2 2～ 3 3~5 δ C δ C δ C δ C ≤50 50～ 100 100～ 150 150～ 220 220～ 300 注： 0??B 。 ，可取 mmC 3~1? 。 表 32 導(dǎo)料板與條料之間最小間隙 minC 材料厚度 t/mm 無 側(cè) 壓 裝 置 條 料 寬 度 B/mm 100 以下 100~200 200 以上 ~ 1 ~1 1