中间继电器BPM3衔铁冷冲模设计
摘要
继电器是电气控制装置，其是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时引起电输出电路中的受控输出量的预定步进变化的电气装置。我们可以把继电器在电路中的作用看作是一个小开关，当继电器接收到一个小的电流时，它就会产生动作，从而去操作下一级的电路通断，那么这样就能起到用一个安全的小电流，去开关一个大功率电流的作用了。继电器一般会用于自动控制电路当中，在电路中自动调节电流，并能起到安全保护大电流引发的过载和控制转换电路的作用。固定电磁铁被吸引，运动和电磁铁构成闭合磁路后，移动的铁磁体称为“衔铁”，衔铁被吸起并由电磁继电器中的电磁铁吸入，并在运动后关闭工作电路。不一定是磁铁，一般是软铁。冷冲压具有生产率高，材料利用率高，生产零件精度高，复杂度高，一致性高的特点。在大批量生产冲压件的情况下，可以充分体现冲压成形的优点，取得较好的加工成果和经济效益。因此，采用冷冲压方法制作继电器衔铁，具有良好的质量和经济效益。
关键词：继电器；衔铁；冷冲压；模具设计
Abstract
An electrical relay is an electrical control device that is an electrical device that causes a predetermined step change in the amount of controlled output in the electrical output circuit when a change in the amount of input (excitation amount) reaches a specified requirement. We can think of the role of the relay in the circuit as a small switch, its on-off is used to operate the next high current, the relay is generally used in the automatic control circuit, the current is automatically adjusted in the circuit, and can To protect the high current caused by overload and control the conversion circuit. After the fixed electromagnet is attracted, the moving magnet and the electromagnet constitute a closed magnetic circuit, the moving ferromagnetic body is called "armature", the armature is sucked up and sucked by the electromagnet in the electromagnetic relay, and the working circuit is turned off after the movement. Not necessarily a magnet, usually a soft iron. Cold stamping has the characteristics of high productivity, high material utilization rate, high precision of production parts, high complexity and high consistency. In the case of mass production of stamping parts, the advantages of stamping forming can be fully realized, and better processing results and economic benefits can be obtained. Therefore, the cold armor method is used to make the relay armature, which has good quality and economic benefits.
Keyword:electric relay; armature; cold stamping; mould design
目 录
摘 要 I
Abstract II
1 前言 1
2 绪论 2
2.1 冲压的概念及应用 2
2.2 冲压的基本工序及模具 3
2.3 冲压技术的现状及发展方向 3
2.4 冲压成形理论及冲压工艺方面 3
2.5 冲模是实现冲压生产的基本条件。 4
2.6 冲压设备和冲压生产自动化方面 5
2.7 冲压标准化及专业化生产方面 6
3 零件工艺分析 6
3.1 零件工艺性分析 6
3.2 冲压工艺方案的确定 7
3.3 排样设计 9
3.3.1 排样方式的确定 9
3.3.2 搭边值、送料步距、条料宽度的确定 9
3.3.3 材料利用率 9
3.4 冲裁工艺力及压力中心的计算 10
3.4.1 冲裁力的计算 10
3.4.2 推件力、卸料力计算 11
3.4.3 总冲压力计算 11
3.4.4 冲模压力中心计算 12
3.5 刃口尺寸设计 14
3.6 凹模设计计算 16
3.7 凸模强度的校核 16
3.8 冲裁模结构设计 16
3.9 冲裁模结构组成 17
3.10 进料的定位 21
3.11 落料凹模板 22
4 总结 23
5 鸣谢 24
6 参考文献 25
7 附 录 26
第一章 前言
模具作为一种重要的工艺生产装备，在锻造，冲压，粉末冶金，陶瓷制品等工业生产领域占据着重要地位。由于模具所具备的低成本、节能减材、高生产效率、高质量等优点，故可用于日常生活用品的生产以及飞机、汽车等零部件的生产加工。在经济和科学技术快速发展的社会，工业产品的种类及需求量也随之增长，各类工业产品更新换代的速度也随之加快，产品的质量和外观是产品是否能够快速占据市场、收获利益的重要因素，故为了能让产品能够迅速的占据市场份额并获得预期收益，这就要求模具的质量有更大的改善。低质量、设计不合理的模具将导致产品的质量缺陷以及加大产品制造的周期、成本，使产品在开放的市场竞争中失去竞争力，极大程度上影响产品的收益。综上，模具的合理设计及精确制造对产品的竞争里起着决定性的作用，模具的设计制造技术也是国民经济的重要支撑。
冲压又叫作冷冲压，是在常温下进行的压力施加。冷冲压由于其技术上的优越性在工业生产上的应用非常广泛。其优越性主要有以下几点：其操作方法简单易学、操作人员上手容易，可实现自动化减少操作人员的工作量且其加工效率较高；冷冲压在冲压时，冲压材料在压力的作用下发生冷作硬化效应，极大程度上提高了冲压件的强度和刚度；冷冲压可根据需要生产加工出形状较为复杂的产品，可适应市场不断变化的需求，其所生产的零件尺寸范围较广，小到水杯上的零件环，大到汽车的纵梁和覆盖件均可用冷冲压技术进行生产；冷冲压由于其在常温下进行，故不需额外的加热设备，节约能源，且冲压过程中无废料产生，故材料成本较低；冷冲时，冲压件的表面不会受到破坏，故其表面质量较好、质量较为稳定，可延长产品的使用寿命。但冲压技术由于其专用性以及技术要求较高，属于技术密集型产业，其优势只有在大批量生产的情况下才能得以显示。
在技术经济全球化的影响下，伴随着市场上各种产品对冲压工艺及冲压模具的技术要求逐渐提高，近代制造业生产业的发展水平日益提高，模具行业发展的速度也在中国制造2025的号召下走上了正轨，积极跟上了国家制造业发展的步伐。中国制造业在近现代的发展过程中，在全国劳动人民的共同努力下，创新能力不断得到增强，信息化和工业化的结合更为深入，且我国重点行业在减少物耗及污染物排放等方面的技术水平达到世界先进水平。
第二章 绪论
2.1冲压的概念及应用
冲压隶属于材料成形工艺的范畴，其主要原理是使用冲压动力装备带动压力机上的模具对材料施加一定方向一定大小的压力，是材料依据模具的形状发生分离或塑性变形，以此来达到零件生产的目的。冲压主要有两个特点，其一是在常温条件下进行的操作，其二是用于冲压的材料为板料，故冲压也被称为冷冲压或者板料冲压。冲模，即冲压时所需的模具，它的作用是是将未加工的原材料根据设计要求集中加工成后续加工所需要各种形状的冲件。如若冲模没有达到后续加工所需要的形状、尺寸和精度要求，则先进的冲压工艺就无法发挥作用，无法生产出符合要求的冲压产品，故冲模的设计制造是冲压过程中至关重要的一环。模具（Mold）、冲压设备（Stamping equipment）和冲压材料（Stamping material）是冲压工艺的三个基本要素，只有模具、冲压设备和冲压材料这三个基本要素相互配合，才能生产出符合生产精度、形状、尺寸等要求的冲压件。冲压加工工艺在技术、经济方面的优越性是其他加工工艺无法代替的。主要表现如下：
（1）生产效率高，操作易于上手学习，可实现自动化，极大程度上减少操作人员的工作量。冲压工艺的主要装备为冲压动力设备以及冲模，由于压力机的运行速度每分钟可达几十次行程，一次形成可生产出一个冲压件，冲压动力设备以及冲模之间的相互配合，使得冲压工艺的生产效率得到了显著的提高。
（2）冷冲压时，冲压件的表面不会受到破坏，故其表面质量较好、质量较为稳定，可延长产品的使用寿命。
（3）冷冲压可根据需要生产加工出形状较为复杂的产品，可适应市场不断变化的需求，其所生产的零件尺寸范围较广。冲压材料在压力的作用下发生冷作硬化效应，极大程度上提高了冲压件的强度和刚度
（4）冷冲压由于其在常温下进行，故不需额外的耗能加热设备，节约能源，且冲压过程中无废料产生，故材料成本较低
但是，冲压技术由于其专用性以及技术要求较高，对于复杂的零件，需要多种模具进行嵌套才能完成对其形状的加工，故其属于高技术型加工方式，不适合于产品试制或者是小量生产，只有在产量达到一定规模的情况下，冲压加工的优势才能得到体现。而正是因为冲压工艺的上述优点，其在大批量生产中的表现卓越，受到广泛的应用。在现代生产工艺中，很多工业部门选择采用冲压技术来进行零部件的生产，原先一些采用锻造、铸造等制造方法生产的零件被冲压代替，故冲压件在行业中所占的份额相当大。可以说，想要有效提高产品的生产效率以及产品质量，同时尽量降低生产成本，以及在新的产业趋势下实现不断开发出新的产品都与冲压工艺的是否有效使用密切相关。
2.2冲压的基本工序及模具
由于冲压件有很多种，而冲压工艺方法的选择将依据零件的几何外形，尺寸以及在不同工作条件下不同的精度等级要求来综合考虑选择。一般来说，冲压工序有成型工序和分离工序两种。用于通过坯料的塑性变形且不破坏原始坯料，并且按照所要求加工的尺寸和形状获得冲压件的过程称为成形工序。用设备将坯料沿着工艺设定的轮廓线分离出来，得到的不同单个过几何形状，尺寸和横截面质量都满足设计要求的冲压件的过程称为分离工序。
在实际生产过程中，采用单一的冲压工艺进行大规模生产，不仅造成了成本的提高，由于工艺的原因甚至无法加工精度较高的产品。如果尽可能采用集中式方案，则可以在单个管芯中完成两个或更多个单个过程。冲压可以分为三种方式：复合冲压方式，渐进冲压方式以及复合 - 渐进冲压方式。复合冲压是在冲模的一个冲程中在模具的相同位置处的两个或更多个不同的单个过程的组合。渐进式冲压是在压力机上的工作冲程期间在相同模具的不同位置处以特定顺序的两个或更多个不同单个过程的组合。复合冲压是在冲模的一个冲程中在模具的相同位置处的两个或更多个不同的单个过程的组合。渐进式冲压是在压力机上的工作冲程期间在相同模具的不同位置处以特定顺序的两个或更多个不同单个过程的组合。此时，如果尽可能采用集中式方案模具的排出和排出装置将在上模的提升过程中从凸模或凹模中推出，弹出或卸载冲头或废料，那么推出的模具便可以在下一个冲压循环中继续使用，将比采用单一工艺式冲压节约很多的成本。
2.3冲压技术的瓶颈与新机遇
工业化生产技术也在科技的推动下高速发展，在世界范围内源源不断地出现很多的新的原材料、技术、冲压工艺和设备，这极大地促进了以冲压为基础的行业发展和迭代更新。改革开放以来，伴随着国内冲压成型行业的最大用户市场，也就是汽车行业的持续高速发展，国内的冲压生产行业在未来会碰到一个告诉飞跃的发展期，但是我们如果想要抓住这段时期从而获得更高速的新的提升，须要突破、解决很多绊脚石与“大山”。比如说我国的一些生产行业不能够集中生产；同时机械化、自动化程度也非常低；由于国内科技整体发展速度慢的影响，造成研究成果向实际生产转化应用速度慢，研究出的先进工艺普及速度低；冲压板材种类和规格不一致，不能很好的实现自我供给；高精度的大模具大部分靠从国外引进购买以及相关专业的优秀人员不多等情况。
2.4冲压工艺与理论的综合探究
冲压成形的理论知识的不仅为冲压行业的发展提供了原动力，更是为整个模具行业指明了新的发展道路。目前，工业界开始充分强调冲压成形的理论探究，在冲压成形过程中的实时分析、性能研究、坯料模具相互作用研究等不同层次均取得了明显的进步。AI的水平的提高结合和塑性变形理论促进了近年来正在进行CAE辅助塑性成型技术，就是有限单元法（FEM）等离散元思想结合仿真软件进行塑性成型过程的仿真。这样既节省了高昂的试模费用，又缩短了单个模具制作时长。冲压技术的另一发展趋势便是积极研究各种与需求同步的冲压新工艺。
目前，国内外都研究出了很多效率、精度、经济性较以往都有突破性提高的的冲压成型新工艺。其中，精密冲裁在冲模结构上与普通冲裁相比有着刃口位置的特殊设计,使得精密冲裁时分离工序是以加工发生剪切变形的形式来进行.精密冲裁生产的零件精度和表面质量都相比普通冲裁更好。而用高分子聚合物或液体等基体作柔性凸凹模，可以利用材料的高塑性来加工处形状复杂的产品。这种用特殊材料加工的生产工艺，在一些有高级需求的客户需求下具有明显的经济效益；爆炸加工则可以用于加工小批量高精度要求的零件；
2.5冲压生产的两极化发展
在现代化工业生产中，由于产品更新换代的节奏越来越快，在投入大批量生产之前，肯定会有简单样品试制或者小批量生产以考察市场的需求，这就导致了冲模工艺开始沿着两个不同方向发展：首先为了满足大批量工业化生产市场，冲模工艺开始追求更高的效率及精度，冲压模具使用寿命同样会大幅度影响大批量生产的成本，成本决定效益，这是冲模发展的第一个方向，也是目前大多数模具厂家所追求的方向。其次，由于传统冲模的特殊性质，导致了小批量生产的成本无法降低，而工业化时代各种领域的零件更新换代的速率越来越快，样品试制是无法避免的，所以为了降低小批量生产成本，开发出了如薄板冲模、钢带冲模等的简单冲模。汽车行业最为模具产业的头号使用者，它对于零件的精度或表面质量要求都较高，当前汽车的覆盖件冲模是冲模技术的风向标，它代表了现代冲模的技术最高点。目前，我国的一些汽车模具生产商，在很多方面已经能媲美国际标准，且能独立自主生产一整套的轿车覆盖件模具，但是产品的质量和精度方面仍然有很大的提升空间。
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