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1、模块二 电机定子冲裁模本模块内容冲裁是冷冲压最基本的工序之一。冲裁件可以是成品，也可以是半成品。冲裁还可以对已成形的工件进行再加工，如切边、切舌、冲孔等。本模块介绍了电机定子的冲裁工艺和冲裁模设计。涵盖的冲裁工序的基本知识有：冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、冲裁间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。本模块重点 1冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素； 2刃口尺寸计算原则和方法； 3冲裁工艺性分析与工艺方案制定； 4冲裁模典型结构及特点； 5冲裁模结构设计及模具标准应用；
2、 6冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。 本模块难点 1冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素； 2刃口尺寸计算原则和方法； 3模具结构设计及模具标准应用； 4冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。 课题一 冲裁模基础 一 落料与冲孔冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。 包括落料、冲孔、切断、修边、切舌、剖切等。分类：普通冲裁、精密冲裁。落料:若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时 ，称为落料；落料工序中使用的模具叫落料模。工件的尺寸由冲裁凹模 尺寸决定。冲孔:若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以外的部分作为冲裁件时 ，则称为冲孔。 冲孔工序中使用的模具叫冲
3、孔模。工件的尺寸由冲孔凸 模尺寸决定。 落料冲孔件1.冲裁变形时板料变形区力态分析 四对力凸、凹模间隙存在 ，产生弯矩。1-凸模 2-板材 3-凹模二 冲裁变形过程 2.冲裁变形过程(1)弹性变形阶段(2)塑性变形阶段(3)断裂分离阶段二 冲裁变形过程 3.冲裁件质量及其影响因素指断面状况、尺寸精度和形状误差。垂直、 光洁、 毛刺小 图纸规定 的公差范 围内 外形满足图纸 要求；表面平 直，即拱弯小二 冲裁变形过程 3.冲裁件质量及其影响因素（1）冲裁件断面质量及其影响因素A.断面组成圆角带a：光亮带b：断裂带c：毛刺区d：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。塑性剪切变形。质量最好的区域。通常占
4、全断面1/3 1/2 。裂纹形成及扩展。间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。 此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺 。二 冲裁变形过程 B.模具间隙的影响B.模具间隙的影响间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度C.模具刃口状态的影响当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产 生毛刺。(2)冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度：指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。该差值包括两方面的偏差：一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差；二是模具本身的制造偏
5、差。 影响因素：（1）冲模的制造精度（零件加工和装配）（2）材料的性质（3）冲裁间隙 (3)冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误差： 指翘曲、扭曲、变形等缺陷。翘翘曲：冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。扭曲：冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。变变形：由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。Z=DAdT三 冲裁间隙1.冲裁间隙对冲裁工艺的影响(1)间隙对冲裁件质量的影响：间隙是影响冲裁件质量的 主要 因素。(2)间隙对冲裁力的影响：随间隙的
6、增大冲裁力有一定程 度的降低，但影响不是很大。 间隙对卸料力、推件力的影 响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。(3)间隙对模具寿命的影响：小间隙将使磨损增加，甚 至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂 、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。为了延长模具 寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较较大的间间隙值值是 十分必要的。2.冲裁模间隙值的确定主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因 素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的 磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 Zmin。（1）理论法确定法（2）表格法（表2.3）（3）经
7、验公式法刃口尺寸计算的作用：凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸大 小。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来 保证。 1.凸、凹模刃口尺寸计算原则()设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准， 间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取 得。设计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，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 四 凸模和凹模的刃口尺寸计算 ()由于凸模在使用中越磨越大，凹模在使用中则越磨越 小，因此在设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工 件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近 或等于工件孔的最大极限尺寸。 模具磨
8、损预留量与工件制造 精度有关。 ()冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin） 。()选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精 度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间 隙值。()工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应 按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺 寸，一般标注双向偏差。 2.凸、凹模刃口尺寸计算方法（1）分开加工具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加 工精度，增加制造难度。 （2）配合加工Zmin易保证，无互换性、制造周期长。 （3）凸模与凹模分开加工A.落料B.冲孔C.孔心距=L 为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，
9、即+ZminZmax，选取必须满足以下条件：凸、凹模的制造公差，可按级来选取 。但需校核。或取 例2-1如图所示零件，材料Q235钢，料厚 t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及 公差。 解：该零件属于无特殊要求的一般 冲孔、落料件。 外形由落料获得，和180.09由冲孔同时获得。查表2-4得 ，则例2-1（续）由公差表查得：为IT12级，取x = 0.75；为IT14级，取x = 0.5；设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则冲孔： 校核：0.008 + 0.012 0.06 - 0.040.02 = 0.02（满足间隙公差条件）例2-1（续）孔距尺寸：=L=180.12520.0
10、9 = (180.023)mm落料：校核：0.016 + 0.025 = 0.04 0.02（不能满足间隙公差条件）因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内， 由此可取： =0.40.02=0.008mm =0.60.02=0.012mm故：（4）凸模与凹模配合加工配合加工就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹 模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一 件。设计时，基准模的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配 制件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸技术要求上注明 :“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证双 面合理间隙值 ZminZmax”。特点：模具的
11、间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核 的条件，并且还可放大基准件的制造公差， 使制造容易。A.根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口尺 寸类型：即：磨损后变大，变小还是不变。B.根据尺寸类型，采用不同计算公式。 磨损后变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算 公式。 磨损后变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算 公式。 磨损后不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公 式。C.刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取 。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部 位公差值的1/8并冠以（）。例2-2 如图所示零件，材料10钢，料厚 t=1 mm。计算冲裁凸、凹
12、模刃口尺寸及制造公差。d = 220.14 mm解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算 落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸 按间隙要求配作。 由表2-4查得：例2-2（续）由公差表查得：尺寸80 mm，选x=0.5；尺寸15 mm，选x=1；其余尺寸均选x =0.75。 落料凹模的基本尺寸计算如下：第一类尺寸：磨损后增大的尺寸 例2-2（续）第二类尺寸：磨损后减小的尺寸第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.79 mm， 39.75 mm，34.75 mm，22.07 mm，14.94 mm，不必标注公差 ，但要在技术条件中
13、注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制 ，保证最小双面合理间隙值例2-2（续）1.冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：注:F冲裁力；L冲裁周边长度；t材料厚度；材料抗剪强度； K系数。一般取K1.3。 五 冲裁力计算和模具压力中心的确定2.辅助力的计算从凸模上卸下箍着 的料所需要的力。推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。顶件力：逆冲裁方向将料从凹模 内顶出所需要的力。 卸料力：卸料力推件力顶件力卸料力、推件力、顶件力系数。n同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。式中 h凹模洞口的直刃壁高度；t板料厚度。 上式中3.压力机公称压力的确定压力机的公称压力必须大于
14、或等于各种冲压工艺力的总和Fz采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：4.降低冲裁力的措施(1)阶梯凸模冲裁(2 )斜刃冲裁 （3）加热冲裁（红冲）5.确定模具压力中心模具的压力中心：冲压力合力的作用点。 为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与 压力机滑块的中心线相重合。 5.确定模具的压力中心（续） （1）简单几何图形压力中心的位置对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算： 5.确定模具的压力中心（续）（
15、2）复杂形状零件模具压力中心的确定用解析计算法 ， 求出冲 模压力中心。解析法的计 算依据是:合力对某轴之 力矩等于各分力对同轴力 矩之代 数和，则可得压 力中心坐标（ ）计 算公式。 5.确定模具的压力中心（续）（3）确定多凸模模具的压力中心确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。即冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求。工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在正常模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。 课
16、题二 电机定子冲裁工艺 一 冲裁件的工艺性（1）冲裁件的形状（2）冲裁件内形及外形的转角1.冲裁件的结构工艺性（3）冲裁件上凸出的悬臂和凹槽 （4）冲裁件的孔边距与孔间距（5）在弯曲件或拉深件上冲孔时1.冲裁件的结构工艺性（续）（6）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。用无导向凸模和有导向的凸模所能冲制的最小孔径，分别为无导向凸模最小尺寸d: 钢: d（1.01.5）t 铜、铝: d（0.80.9）t t冲裁件材料厚度 有导向的凸模最小尺寸d: 钢: d0.5t 铜、铝: d（0.30.35）t t冲裁件材料厚度 1.冲裁件的结构工艺性（续）冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。（1）冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT
