电抗器外壳冲压工艺及模具设计

电抗器外壳冲压工艺及模具设计内容摘要：

h=211mm+2mm=213mm （ 6）则材料利用率为：  AnaK 100%= %1002172133494 91  =% 2)冲裁件的排样 排样是指冲件在条料，带料或板料上布置的方法，冲件的合理布置 与冲件的外形有很大的关系。 根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型。 此冲 压 件可采用直排有废料排样 ，如图所示。 图 排样图 3)排样的注意事项 在冷冲压生产中，排样设计除了要考虑提高材料利用率外，还必须注意以下几点： （ 1） 有 的零件 公差要求较严 ，排样时 则 工步不宜太多，否则累积误差较 大，零件公差要求不易 得到 保证 ，并且 尽量在同一工步 或 相邻工步冲出 ； （ 2） 对 于 孔壁较小的冲裁件，其孔可 以 分步冲出，以保证凹模孔壁的 强 度； 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 17 页 共 60 页 （ 3） 当凹模壁厚太小时，应增设空步，以提高凹模孔壁的强度； （ 4） 对 于 冲裁 外形 复杂 的 零件，可分步冲出，以减小模具制造 的 难度； （ 5） 在零件 整体尺寸 较大的大 批 量生产中，可采用连续成形的排样法 ，以达到 缩短模具的长度 的目的 ； （ 6） 当零件 整体尺寸 小而 生产 批量大时，应尽 量 采用多工位级进模成形的排样法 排样 ； （ 7） 对于要求较高 而且 工步较多的冲件，排样时可在条料两侧设置工艺定位孔，用导正销定位 以 减小定位误差 ； （ 8） 如有切口翘脚、 翻边 、 起伏 成形等成形工步时，一般应安排 在 落料 时 完成； （ 9） 对于 塑性较差 的 材料 ，在弯曲工步的连续成形排样中， 应 使弯曲线与材料纹向成一定夹角。 4) 模具压力中心的确定 冲 裁力合力的作用点称为冲模压力中心，冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以便冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，提高模具及压力机的寿命。 冲模压力中心的求法， 可以 采用求平行力系合力作用点的方法。 由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。 该工件为 轴对称 圆 筒 形件，其压力中心在其 底部 类圆 孔 中 心。 5 )冲裁力的计算 冲裁孔的计算 由 [2]表 418 中公式得 平刃冲裁力计算公式 为： bLtF  其中 L— 冲裁件的周长 （ mm）； t— 材料的厚度 （ mm）； b 材料剪切强度 （ Mpa）； 由 介绍可得b =300Mpa 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 18 页 共 60 页 代人数据得， bLtF  = 61 3 300= 104N 根据公式 4 42 422得： 卸料力 FKF 卸卸  推件力 F 推 =K 推 F 顶件力 FKF 顶顶  式中： 卸K — 卸料力因数 ； 推K — 推料力因数 ； 顶K — 顶件力因数 ； 从 [2]表 422查知得： 卸K =~ 取 K 卸 = 推K = 顶K = 计算得 ： FKF 卸卸  = 104N = 103N FnKF 推推  = 104N = 103N FKF 顶顶  = 104N = 103N 工作部分计算 （ 1） 冲裁间隙： 冲裁间隙就是 冲裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差，用 Z表示，单面间隙为 Z/2。 间隙的最小值相当于最小合理间隙，而间隙的最大值 则是 凸模和凹模的制造公差。 由 [2]表 49 查 得， Z maxZ = 冲孔 尺寸决定于凸模刃口尺寸，落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸。 基于此，在 设计落料模中 取凹模作为 设计的基准件，先按落料件尺寸确定凹模 刃口尺寸，然后按照选定的间隙值确定凸模刃口尺寸。 凸、凹模工作部分尺寸计算有两种情况： 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 19 页 共 60 页 一是凸模凹模分开加工。 此时 应分别计算出凸模和凹模的尺寸。 二是凸模和凹模配制加工。 前者适合于简单零件的制造，因为他们的互换性好。 加工此圆形零件，选用第一种方法， 成本低，制造简单，同样能够满足零件制造的精度要求。 （ 2） 确定凸、凹模刃口尺寸的原则 1） 落料和冲孔的区别 ： 落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模应先取决于凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙，冲孔件的尺寸取决于凸模 ，因此冲孔模先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。 2） 刃口的磨损对冲件尺寸的影响 ： 刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸，刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于冲件的最大极限尺寸。 3） 冲件精度与模具精度间的关系 ： 在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值，一般冲模精度较冲件精度高2~3 级。 (3)落料 ： 由 [2]公式 43 ， 凹模   dxDDd  0ma x 由 [2]公式 44 ， 凸模  0mi n pZDD dP  从 [3]表 21 知，工件精度 IT12 ，模具精度 IT9 maxD 为落料件中最大极限尺寸，取 211mm X— 磨损 系数 ，查 [2]表 414， x= Δ — 工件公差， 从 [3]表 21 查得△ = p d 凸模、凹模的制造偏差 由上知， minmax ZZ  == 对于落料尺寸的凸、凹模的偏差查 [2]表 413得： p = d =+ 则，︳ p ︳ +︳ d ︳ =＞ minmax ZZ  因此，   dxDDd  0ma x =  mm 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 20 页 共 60 页  0min pZDD dP = 0  mm 首次拉深模工作部分计算 拉深模间隙 确定间隙的原则是：既要考虑板料公差的影响，又要考虑毛坯口部增厚的现象，故间隙值一般应比毛坯厚度略大些。 由 [2]表 629得到在有压料圈的情况下单边间隙为： Z= 式中： t— 材料厚度； 则 Z= 3= 拉深模凸模、凹模工作部分尺寸 拉深模的凸、凹模尺寸公差，只在最后一次拉深时考虑。 根据 [2]公式 641和 642拉深件尺寸标注在外形上时 凹模尺寸   dDD d  凸模尺寸  PCDD p  其中， D— 拉深件外形的基本尺寸 C— 拉深时凸、凹模单面间隙 取， D= △ = C= 从 [2]表 630查出， p = d = 计算得，   dDDd  =+  PCDD p = 拉深模凸模、凹模圆角半径 由 [2]公式 635可得 凹模圆角半径： 凹r =  tdD 其中 ： D— 毛坯直径 （ mm）； d— 本道工序的拉深直径 （ mm）； t— 材料厚度 （ mm）； 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 21 页 共 60 页 计算出， 凹 r =   =13mm 凸模圆角半径与凹模圆角及拉深件圆角有关，除末次外， 其余为：  凹凸 r1~r 计算得，  凹凸 r1~r =8mm 第二次拉深模工作部分计算 拉深模凸模、凹模工作部分尺寸 根据 [2]公式 641和 642拉深件尺寸标注在外形上时 凹模尺寸   dDD d  凸模尺 寸  PCDD p  其中， D— 拉深件外形的基本尺寸 C— 拉深时凸、凹模单面间隙 △ — 工件公差 由零件图中知 ， 040 104 D mm 因此 D=104mm △ =4mm 由 [2]表 629查出，末次拉深单边间隙值 C== 从 [2]表 630查出， p = d = 计算得，   dDDd  =101+  PCDD p = 拉深模凸模、凹模圆角半径 由 [2]公式 635可得凹模圆角半径： 凹r =  tdD 其中 ： D— 毛坯直径 （ mm）； d— 本道工序的拉深直径 （ mm）； t— 材料厚度 （ mm）； 第二此拉深 ，毛坯直径 D= 此次工序拉深直径 d=102mm 因此 计算出， 凹r =    = 凸模圆角半径与凹模圆角及拉深件圆角有关，除末次外， 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 22 页 共 60 页 由 [2]公式 636:其余为：  凹凸 r1~r 计算得，  凹凸 r1~r =6mm 冲孔模尺寸计算 设计冲孔模时，应以凸模作为设计的基准件，先确定凸模刃口尺寸，然后按所需间隙确定凹模刃口尺寸。 在冲模的 使用 过程中， 由于 凸模磨损 导致 冲孔尺寸 减小 ，而凹模的磨损则会增大落料件的尺寸，所以为了保证零件的尺寸精度，提高模具寿命，冲孔时凸模刃口尺寸应靠近孔的公差范围内取大尺寸，反之落料时凹模刃口尺寸应接近落料件的公差范围内取小尺寸。 从 [2]中公式 45 和 46 知，  0min pxdd p    dZddpd  0min 其中， mind 冲孔件的最小极限尺寸 X— 磨损 系数 ， 查 [2]表 414， x= △ — 工件公差， 由图中尺寸知△ = p d 凸模、凹模的制造偏差 由上知， minmax ZZ  == 对于落料尺寸的凸、凹模的偏差查 [2]表 413得： p = d =+ 则，︳ p ︳ +︳ d ︳ =＜ minmax ZZ  由零件图知 冲孔件的最小极限尺寸 为 20mm 因此，计算出  0min pxdd p = 0  mm   dZddpd  0min=  mm 水平切边模工作部分尺寸及公差计算 设计所 用切边模为分体固定式浮动切边模 ，其前后左右凹模导板是固定的，依靠凹模在四块导板间的运动完成冲裁 切边。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 23 页 共 60 页 其工作原理如下： 切边凹模在托板上，毛坯件放置在凹模中，由 顶板托住。 毛坯内安置一定位芯，定位芯尺寸与工件内径吻合，高度与切边高度相同。 上模下行时，限位柱移动凹模下行，在前后左右四块导板的作用下，凹模作水平移动，与凸模完成切边工序。 定位芯外形尺寸计算 （ 1）定位芯的作用有两个： 第一就是保证零件的剪切高度； 第二就是当上模下行时，压住零件使其贴合凹模，使零件和凹模一起做向下 和水平复合移动，完成剪切。 基于以上两个作用，定位芯必须具有一定的抗挤压变形强度以及它的高度必须符合要求。 （ 2） 由图纸可得零件内径为 96mm，所以定位芯的外径为 96mm，高度为 82mm，其壁厚为 13mm，材料为 45 钢。 工序模具热处理 模具的主要失效形式 模具失效主要有以下几种形式： （ 1）过载失效 由于模具材料本身承载能力不足 以抵抗工作载荷 的 作用 而 引起的失效。 在 材料韧性不足 的情况下容易产生脆断和开裂，在 强度 不足的情况下容 易产生变形和镦粗失效。 （ 2）磨损失效 模具工作部位与 被加工材料之间的摩擦损耗 过大 ， 从而 使工作部位形状和尺寸发生变化而引起 的 失效。 （ 3）咬合失效 模具工作部位与被加工材料在高压力摩擦下，润滑膜破裂发生咬合从而使被加工材料冷焊到模具表面，引起被加工产品表面出现划痕而 失效。 （ 4）多冲疲劳失效 模具承受的载荷都是以一定冲击速度和能量 反复作用，其工作状态与小能量多冲疲劳试验相似。 工序热处理。