变压器铁心冲片的冲裁模
姓 名
[ 摘 要 ]
模具属于精密机械产品,为提高模具的质量、性能、精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件多由标准零、部件组成。金属板料冲压是模具在工业生产中应用广泛的加工形式之一,冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，它包括落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修、精密冲裁等。冲裁工序是利用凸模与凹模组成上、下刃口，将材料置于凹模上，凸模下降使材料变形，直至全部分离，因凸模与凹模之间存在间隙Z，故凸模与凹模作用于材料的力量不均匀分布，主要集中在凸、凹模刃口。冲裁变形过程包括弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。冲裁所得到的工件可以直接作为零件使用或用于装配部件或可以作为弯曲、拉深、成形、冷挤压等其它工序毛坏。通过了解冲裁机理以及工作原理，对铁心冲片进行工艺分析，确定合理的冲压方案，设计出结构合理、经济实用的冲裁模。
[ 关键词 ] 冲裁 工艺分析 结构设计 计算 绘图
正文
一、冲裁变形的机理
模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件有（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推（顶）料（件）机构，检测与安全机构等。为提高模具的质量、性能、精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（以称模具组合），多由标准零、部件组成。所以，模具应属于标准化程度较高的产品。金属板料冲压是模具在工业生产中应用广泛的加工形式之一，随着市场竞争日趋加剧，产品质量不断提高，对生产的安全性，操作的方便性等要求也日益提高。模具作为冲压生产的基本要素，其设计制造技术受到普遍重视。
冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，它包括落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修、精密冲裁等。冲裁所得到的工件可以直接作为零件使用或用于装配部件或可以作为弯曲、拉深、成形、冷挤压等其它工序毛坏。
为了提高冲裁件的尺寸精度与断面质量，必须研究冲裁过程，变形时材料的应力状态以裂纹形成机理。
冲裁工序是利用凸模与凹模组成上、下刃口，将材料置于凹模上，凸模下降使材料变形，直至全部分离，因凸模与凹模之间存在间隙Z，故凸模与凹模作用于材料的力量不均匀分布，
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主要集中在凸、凹模刃口。
冲裁既然是分离工序，必然从弹性变形、塑性变形开始，随着刃口压入材料深度的增加，塑性变形向材料内层发展，直到材料的整个厚度方向，使材料的一部分相对于另一部分移动，当塑性变形达到一定值时，刃口附近的材料就产生裂纹，裂纹先从凹模刃口侧面处的材料开始，继而凸模刃口侧面处也产生裂纹，在上下裂纹汇合后，材料就完全分离。
我们可以将冲裁变形过程分为三个阶段：第一阶段：弹性变形阶段（图1-1中，图a）凸模开始对凹模加压，由于弯矩M的作用，材料不仅产生弹性压缩变形，而且有穹弯，并稍有压入凹模型腔，此阶段材料内的应力状态未满足塑性变形条件，处于弹性变形阶段。
图d图e图a图b图c图1-1 冲裁变形过程
第二阶段：塑性变形阶段（图1-1中，图b）
因毛坏的弯曲，凸模沿环形带b继续对材料加压，当材料内的应力状态满足塑性变形条件时，便产生塑性变形，在塑性变形的同时，还伴有纤维的弯曲与拉伸，随着变形的增加，刃口附近产生应力集中，直到应力达最大值（相当于材料的抗剪强度）。
第三阶段：断裂阶段（图1-1中，图c、 d、 e）
当刃口附近应力达到破坏应力时，先后凸、凹模刃口侧面产生裂纹。裂纹产生后，沿最大剪应力方向，向材料内层发展，使材料分离。
二、工艺分析
图2-1变压器铁心冲片
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变压器铁心冲片如图2-1所示，材料为D21硅钢板，料厚0.5mm，制件尺寸精度为IT9，年产量100万件。
变压器铁心冲片形状比较复杂，尺寸较小，厚度较薄，中批生产，属于普通冲压件，但是应该注意以下几点：
1、孔壁边距最小为3.5mm。 2、一侧有15°的斜角。
3、制件较小，从安全角度考虑，要采取适当的取件方式。
4、有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。
三、确定合理的冲压方案
根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔同时进行完成，按其先后顺序组合，可得如下四种方案：
（1）冲孔—落料，单工序冲压。 （2）落料—冲孔，单工序冲压。 （3）冲孔—落料，单件级进冲压。 （4）落料、冲孔，单件复合冲压。
方案（1）、（2）属于单工序冲压，需要两套模具来完成，大大提高了模具的成本，由于此制件生产批量比较大（中批），尺寸又比较小，工序分步进行，定位不准确，这两种方案制件精度不好保证，生产效率比较低，操作也不安全，故不宜采用。
方案（3）属于单件级进冲压，虽然解决了精度保证问题，但是工序分步进行，模具结构变得复杂，外形尺寸也增大了，生产效率还是很低，故也不宜采用。
方案（4）属于单件复合冲压，能够保证零件的精度稳定问题，落料、冲孔同时进行，大大提高了生产效率，采用复合冲裁模使得模具结构紧凑，外形尺寸变小，降低了模具成本，故此方案最为合适。
四、模具结构形式的确定
因制件材料较薄仅0.5mm，为保证制件平整、精度稳定，采用弹压卸料装置，它还可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用，为了方便取件和排放废料，应采用倒装式复合模，冲孔废料直接由下模部分漏出，操作既方便又安全；选用可倾式压力机弹压卸料横向送料典型组合结构形式，滑动导向后侧导柱模架。因制件薄而窄，故采用侧刃定位生产率高，材料消耗也不大。
五、进行工艺计算
（一）计算毛坏尺寸 1. 计算毛坯尺寸
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AB图5-1变压器铁心冲片尺寸图
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