电机定子冲片论文11924.doc

装订线摘 要本文是以设计制造tfw-2500-6电机定子冲片的冲压模具为主要思路，从应用的角度出发，简单地说明了电机及其冲片的基本知识，系统介绍了冲压与模具技术的相关内容，冲压模具的设计方法，冲压模具的制造过程以及冲压模具的装配与调试等。本文采用文字叙述介绍冲压模具技术以及冲压模具的设计与制造的基本知识和基本理论，且配有相关的图片和表格来进一步说明文章的内容，并插入模具阴模和阳模的完整的数控线切割加工程序，同时将设计好的冲压模具的总装图及模具阴模和阳模的零件图详细给出。全文思路清晰，通俗易懂，实用性较强。关键词：电机、冲片、模具、设计、制造、线切割25 第 页 第一章 三相异步电动机及冲片概述1.1 三相异步电动机的结构1.1.1 三相异步电动机的结构接线盒定子铁心定子绕组转轴转子风扇罩壳轴承机座端盖轴承盖图1-1 三相异步电动机内部结构示意图三相异步电动机是由静止部分和旋转部分两个重要部分组成，静止的部分被称为定子，旋转的部分被称为转子，定子和转子之间由气隙分开。图1-1为三相异步电动机内部结构示意图。1.1.2 定子的结构定子是由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等部分组成。定子铁心定子绕组机座图1-2 三相异步电动机定子结构示意图机座常用铸铁制成，有足够的机械强度和刚度来支撑电机的各个部件。定子铁心常用0.5 mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲叠而成。铁心内圆周上有许多均匀分布的槽，定子绕组分布在定子铁心的槽内。图1-2为三相异步电动机定子结构示意图。1.1.3 转子的结构转子是由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等部分组成。转子铁心也用0.5 mm厚硅钢片冲叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽，槽内嵌放转子绕组。风扇的主要作用是为了降低电机的工作温度。1.2 三相异步电动机冲片的结构1.2.1 冲片的结构图1-3 电动机定、转子冲片定子铁心和转子铁心均由许许多多的0.5 mm厚的硅钢片冲叠而成，其中每一片硅钢片即被称为电动机冲片。冲片的结构多为圆形薄片，其上均匀的分布着各种各样的孔槽，冲片的槽型由电动机的性能所决定。图1-3为几种电动机定子冲片和转子冲片的形状。1.2.2 冲片的加工方法电机冲片基本都是由相应的模具，利用冲压成形原理加工出来的。本文即设计tfw-2500-6电机定子冲片冲压模具的阴模和阳模。图1-4 tfw-2500-6电机定子冲片的cad图样图1-4为tfw-2500-6电机定子冲片的cad图样。第二章 冲压与模具技术概述2.1 冲压与冲模概述2.1.1 冲压与冷冲模的概念冲压，是指在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法，称为冷冲压加工。冲压模具，是指在冷冲压加工中，将金属或非金属材料加工成零件或半成品的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具，俗称冷冲模。1下模板2卸料螺钉3导柱4固定板5橡胶6导料销7落料凹模8推件块9固定板10导套11垫板12销钉13上模板14模柄15打杆16螺钉17冲孔凸模18凸凹模19卸料板20销钉21螺钉22挡料销图2-1 落料冲孔复合模示意图 图2-1为冷冲压模具示意图。2.1.2 冲压加工的特点冲压加工具有以下特点：a) 生产效率高和材料利用率高；b) 生产的零件精度高、复杂程度高、一致性高；c) 模具的加工精度高、技术要求高、生产成本高。另外，冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（约占产品成本的10%30%）等特点。因此，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。冲压成形加工在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。2.1.3 冲压零件的影响因素在冲压零件的生产中，影响冲压零件的因素有很多，最主要的是：合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备等。图2-2 冲压零件的影响因素图2-2为冲压零件的影响因素示意图。2.1.4 冲压工序的分类冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根据材料的变形特点，可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两大类。分离工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限b以后，使坯料发生断裂并分离的加工工序。分离工序主要包括切断、切口、落料、切边、冲孔和剖切等。成形工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限s，但未达到强度极限b，使坯料产生塑性变形成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要包括弯曲、拉深、翻边、旋压、卷边、压花等。2.1.5 冲压模具的分类冲压模具是冷冲压加工中必不可少的工艺装备，冲压模具的形式有很多，一般可按以下几个主要特征分类。、按工艺性质可分为：冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等；、按工序组合程度可分为：单工序模、复合模、连续模等；2.2 冲裁工艺概述2.2.1 冲裁的概念所谓冲裁，就是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。它有两个基本工序：冲孔在板料上冲出孔洞，被分离的部分为废料，而周边是带孔的成品。落料被分离的部分为成品，周边是废料。2.2.2 冲裁模的概念及特点冲裁所使用的模具叫做冲裁模，它是冲裁过程中必不可少的工艺加工设备。具有凸、凹模刃口锋利，间隙小等特点。其分为普通冲裁、精密冲裁两类。2.2.3 冲裁的变形过程由于冲裁力的作用，在间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：. 变形区内部材料应力小于屈服应力的弹性变形阶段；. 变形区内部材料应力大于屈服应力的塑性变形阶段；. 变形区内部材料应力大于强度极限的断裂分离阶段。冲裁的变形过程大致可以总结为：裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面，其次产生于凸模刃口附近的侧面，然后上、下裂纹扩展相遇，最后使材料分离。第三章 冲压模具的设计3.1 冲压模具设计概述3.1.1 冲压模具设计的基本内容依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定位、出件、废料排除等问题以及模具的制造维修方便、操作安全可靠等因素后，设计计算并构思出与冲压设备相适应的模具总体结构，然后绘制出模具总装图和所有非标准零件图，要能保证冲压工艺的实施。3.1.2 冲压模具设计的基本要求（1）模具结构及其尺寸参数应保证能冲压出形状、尺寸、精度均符合图样要求的零件；（2）模具结构应尽可能简单，加工精度合理，制造维修方便，成本低廉。（3）模具要坚固耐用，能满足生产批量的要求。（4）模具要操作方便，工作安全可靠，工人劳动强度要低。（5）生产准备周期要短。3.2 冲压模具设计的一般步骤3.2.1 选择模具的结构形式在选定模具类型之前，应先对冲裁件进行工艺性分析，并确定冲裁工艺方案。而后就可以确定模具阴模、阳模以及模架及导向方式、毛坯定位方式、卸料、压料、出件方式等各个部分的具体结构。在进行模具结构设计时，还应考虑模具维修、保养和吊装的方便，同时要在各个细小的环节尽可能考虑到操作者的安全等。3.2.2 进行必要的工艺计算在设计模具时，必要的工艺计算是保证模具结构准确的重要依据。其主要包括：a. 排样设计与计算；b. 计算冲压力，初步选取压力机的吨位；c. 计算模具压力中心；d. 计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差；e. 弹性元件的选取与计算；f. 必要时，还应对模具的主要零件进行强度的验算。3.2.3 模具主要零部件的设计模具的阳模、阴模及卸料板是模具结构中最重要的组成部分。模具的主要零部件还包括上下模座、底座、导柱、导套、上下垫板、定位盘等。模具主要零部件的结构设计，就是确定模具的工作零件、定位零件、卸料和出件零件、导向零件以及连接与固定零件的结构形式和固定方法。在设计时，往往要考虑到零部件的加工工艺性和装配工艺性3.2.4 校核模具工艺及压力机的有关参数完成了对模具的设计之后，还要选择合适的压力机，并仔细校核模具工艺及压力机的有关参数，使模具与压力机相适应： 模具的总体平面尺寸应与压力机工作台或垫板和滑块下平面尺寸相适应； 模具的闭合高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应； 模具外形平面尺寸与压力机的滑块底面及工作台面尺寸相适应； 模具的模柄与滑块的模柄孔尺寸相适应； 模具下弹顶装置的平面尺寸与压力机工作台面孔的尺寸相适应。3.3 绘制模具总装图和零件图3.3.1 绘制模具的总装图模具的总装图应清楚地表达各零件之间的装配关系以及固定连接方式。模具的总装图应包含模具的主视图、俯视图、冲裁零件图、技术要求以及标题栏和明细表等。必要时还要绘出模具的侧视图、局部视图、仰视图和排样图。图3-1为加工tfw-2500-6电机定子冲片的复式冲槽模的总装图。3.3.2 绘制模具的零件图模具零件图是模具加工的重要依据。绘制模具零件图时应符合以下几个要求：1）视图要完整，且宜少勿多；2）尺寸标注要齐全、合理、符合国家标准；3）制造公差、形位公差、表面粗糙度选用要适当；4）注明所用材料牌号、热处理要求以及其他技术要求等。根据以上设计思路，对tfw-2500-6电机定子冲片进行模具设计。图3-1为复式冲槽模的总装图。图3-2为复式冲槽模的阴模零件图。图3-3为复式冲槽模的槽冲头零件图。图3-4为复式冲槽模的键冲头零件图。图3-1 复式冲槽模的总装图图3-2 复式冲槽模的阴模零件图图3-3 复式冲槽模的槽冲头零件图图3-3 复式冲槽模的键冲头零件图第四章 冲压模具的加工制造4.1 冲压模具制造概述4.1.1 冲压模具制造的基本内容根据模具结构、模具材料、尺寸精度、形位精度、工作特性和使用寿命等要求，综合考虑各方面的特点，并充分发挥现有设备的一切特长，正确选择加工方法和装配方法，选出最佳加工方案，制订出合理的冲模加工工艺规程。4.1.2 冲压模具制造的基本要求（1）为了生产合格的产品和发挥模具的效能，制造的模具必须具有较高得精度；（2）一般要求模具应具有较长的使用寿命；（3）较短的模具制造周期；（4）较低的模具制造成本。4.1.3 冲压模具制造的特点现代工业产品的生产对模具制造的要求越来越高,模具结构日趋复杂，制造难度亦日益增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠工人的手工技巧及采用传统机械设备的机械加工时代转变为现在的技术密集和更多地依靠数控切削机床、电加工机床等各种高效率高精度设备的机、电结合加工以及其它特殊加工时代，模具制造的钳工工序量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华，体现了先进的制造技术，已成为技术密集型的综合加工技术。冲压模具是专用的工艺装备，尽管采取了一些如模架标准化、毛坯专用化、零件商品化等措施，并适当集中模具制造中的部分内容，使其带有批量生产的某些特点，但对整个模具制造过程，尤其对工作零件的制造仍然属于单件生产。其制造具有以下特点：a) 形状复杂，加工精度高，因此需应用如数控铣、数控电加工、成形磨等各种先进的加工方法，才能保证加工质量；b) 模具材料性能优异，硬度高，加工难度大，需要先进加工设备和合理安排加工工艺；c) 模具生产批量小，大多具有单件生产的特点，应采用少工序、多工步的工序集中加工方案，不用或少用专用工具加工；d) 模具制造完成后均需调整和试模，只有试模成形出合格制件后，模具制造方算合格。4.2 冲压模具的制造阳模和阴模是冲压模具的主要部件，在模具的制造过程中也是最重要的。了解了模具制造的特点，依据复式冲槽模的阴模零件图（图3-2）、槽冲头零件图（图3-3）和键冲头零件图（图3-4）对该模具的阴模和冲头进行加工制造。4.2.1 编制加工工艺规程加工工艺规程是模具制造过程中的重要技术文件。编制工艺规程则是生产准备工作的重要内容，是一项技术性和实践性都十分强的工作，它将直接影响模具加工的质量、周期和成本。工艺规程必须针对加工对象，并结合企业实际生产条件进行制定，技术上要先进、经济上要合理。由于模具零件的加工多属于单件生产，一般应以工序为单位，编制简单明了的工艺规程。编制步骤一般包括工艺性分析，确定毛坯制造方法，拟定工艺路线，确定加工余量，确定机床和工具，确定主要工序的技术要求和检验方法以及填写工艺文件和工艺卡片。4.2.2 制定加工工艺卡片制定加工工艺卡片是对加工工艺规程的总结与概括，加工工艺卡片是加工制造过程中的重要凭据。表4-1为复式冲槽模的阴模的机械加工工艺卡片。表4-2为复式冲槽模的槽冲头的机械加工工艺卡片。表4-3为复式冲槽模的键冲头的机械加工工艺卡片。表4-1 复式冲槽模的阴模的机械加工工艺卡片职业学院机 械 加 工 工 艺 卡 片工装编号104-220共18页工装名称复式冲槽模第3页零件编号104-220-2零件名称阴模件数1材料cr12毛重工序号工序名称工 序 内 容设 备工序简图（示意图）1料备料，将毛坯锻压成尺寸为350mm40mm的圆柱体2退将毛坯进行球化退火处理3车30mm内孔车至25mm，32mm内孔车至尺寸，平面留磨量2mm，外圆留磨量0.8mmck61404磨磨上下平面平行,磨起即可m71305钳钳工划线，用高度尺划出各穿丝孔、螺栓孔的中心位置6标打各穿丝孔的中心孔t42807钳钻、铰各穿丝孔并修整及钻、铰、攻各螺栓孔并修整8热淬火（淬火前要将各类丝孔及定位孔用石棉绳堵好）9磨磨上下平面平行,磨起即可m713010检检查工件的硬度11热回火,若硬度超过设计要求，则采用相应回火温度,若硬度符合设计要求,则采用180+30低温回火12磨磨上下平面平行磨起即可m713013磨磨外圆（内圆磨起即可）m144014热热套15磨磨平面到尺寸m713016钳钳工划线(全划)17切线切割内孔，再以内孔为基准线切割各冲头孔（槽）线切割18切线切割铝片线切割19钳腐蚀空刀成形20磨磨腐蚀平面m713021钳配修刃口表4-2 复式冲槽模的槽冲头的机械加工工艺卡片职业学院机 械 加 工 工 艺 卡 片工装编号104-220共18页工装名称复式冲槽模第3页零件编号104-220-6零件名称槽冲头件数34材料cr12毛重工序号工序名称工 序 内 容设 备工序简图（示意图）1料备料，将毛坯锻压成75mm60mm20mm的长方体2退将毛坯进行球化退火处理3铣铣平面至尺寸69mm54mm16mm，平面留磨量2mmxk71504磨磨六平面,互相垂直m71305热淬火6检检查工件的硬度7热回火,将零件硬度与设计要求比较，采用相应回火温度8磨磨六平面至尺寸65mm50mm12mm,互相垂直m71309钳钳工划线(全划)10切线切割槽冲头线切割11切线切割铝片线切割12钳腐蚀空刀成形13磨磨腐蚀平面m713014钳配修刃口表4-3 复式冲槽模的键冲头的机械加工工艺卡片职业学院机 械 加 工 工 艺 卡 片工装编号104-220共18页工装名称复式冲槽模第3页零件编号104-220-6零件名称键冲头件数1材料cr12毛重工序号工序名称工 序 内 容设 备工序简图（示意图）1料备料，将毛坯锻压成75mm20mm20mm的长方体2退将毛坯进行球化退火处理3铣铣平面至尺寸69mm16mm16mm，平面留磨量2mmxk71504磨磨六平面,互相垂直m71305热淬火6检检查工件的硬度7热回火,将零件硬度与设计要求比较，采用相应回火温度8磨磨六平面至尺寸65mm12mm12mm,互相垂直m71309钳钳工划线(全划)10切线切割键冲头线切割11切线切割铝片线切割12钳腐蚀空刀成形13磨磨腐蚀平面m713014钳配修刃口4.3 模具的电火花线切割加工4.3.1 简述电火花线切割加工和电火花成形加工的原理是一样的。线切割加工时，是用连续移动的电极丝作为工具电极代替电火花加工中的成形电极，我国一般采用数控电火花快走丝线切割机床对零件进行加工。随着计算机技术与软件技术的快速发展，计算机辅助制造（cam）软件也日趋全面和完善。现在可以利用caxa线切割xp软件对阴模、槽冲头和键冲头按要求进行数控线切割编程，并自动生成3b加工程序。4.3.2 阴模的加工程序以下是阴模上34个凹模槽中单个凹槽的数控线切割3b加工程序，通过改变穿丝点的位置即可加工出另外33个凹槽。*caxawedm -version 2.0 , name : 凹模槽.3bconner r= 0.00000 , offset f= 0.08900 ,length= 108.723 mm*start point = -0.00000 , 47.80000 ; x , yn 1: b 711 b 0 b 711 gx l3 ; -0.711 , 47.800n 2: b 711 b 0 b 1422 gy sr2 ; 0.711 , 47.800n 3: b 0 b 2751 b 2751 gy l4 ; 0.711 , 45.049n 4: b 770 b 445 b 770 gx l4 ; 1.481 , 44.604n 5: b 0 b 18413 b 18413 gy l4 ; 1.481 , 26.191n 6: b 2943 b 0 b 2943 gx l1 ; 4.424 , 26.191n 7: b 3183 b 26102 b 26102 gy l3 ; 1.241 , 0.089n 8: b 2482 b 0 b 2482 gx l3 ; -1.241 , 0.089n 9: b 3183 b 26102 b 26102 gy l2 ; -4.424 , 26.191n 10: b 2943 b 0 b 2943 gx l1 ; -1.481 , 26.191n 11: b 0 b 18413 b 18413 gy l2 ; -1.481 , 44.604n 12: b 770 b 445 b 770 gx l1 ; -0.711 , 45.049n 13: b 0 b 2751 b 2751 gy l2 ; -0.711 , 47.800n 14: b 711 b 0 b 711 gx l1 ; -0.000 , 47.800n 15: dd以下是阴模上键冲槽的数控线切割3b加工程序。*caxawedm -version 2.0 , name : 键冲槽.3bconner r= 0.00000 , offset f= 0.08900 ,length= 38.169 mm*start point = 4.00000 , 2.00000 ; x , yn 1: b 0 b 1911 b 1911 gy l4 ; 4.000 , 0.089n 2: b 3911 b 0 b 3911 gx l3 ; 0.089 , 0.089n 3: b 0 b 8832 b 8832 gy l2 ; 0.089 , 8.921n 4: b 7822 b 978 b 7822 gx l1 ; 7.911 , 9.899n 5: b 0 b 9810 b 9810 gy l4 ; 7.911 , 0.089n 6: b 3911 b 0 b 3911 gx l3 ; 4.000 , 0.089n 7: b 0 b 1911 b 1911 gy l2 ; 4.000 , 2.000n 8: dd4.3.3 槽冲头的加工程序以下是槽冲头的数控线切割3b加工程序。*caxawedm -version 2.0 , name : 槽冲头.3bconner r= 0.00000 , offset f= 0.08900 ,length= 113.949 mm*start point = 0.00000 , -2.00000 ; x , yn 1: b 0 b 1911 b 1911 gy l2 ; 0.000 , -0.089n 2: b 1394 b 0 b 1394 gx l3 ; -1.394 , -0.089n 3: b 3227 b 26443 b 26443 gy l2 ; -4.621 , 26.354n 4: b 2967 b 0 b 2967 gx l1 ; -1.654 , 26.354n 5: b 0 b 18338 b 18338 gy l2 ; -1.654 , 44.692n 6: b 770 b 444 b 770 gx l1 ; -0.884 , 45.136n 7: b 0 b 3449 b 3449 gy l2 ; -0.884 , 48.585n 8: b 884 b 0 b 1768 gy sr2 ; 0.884 , 48.585n 9: b 0 b 3449 b 3449 gy l4 ; 0.884 , 45.136n 10: b 770 b 444 b 770 gx l4 ; 1.654 , 44.692n 11: b 0 b 18338 b 18338 gy l4 ; 1.654 , 26.354n 12: b 2967 b 0 b 2967 gx l1 ; 4.621 , 26.354n 13: b 3227 b 26443 b 26443 gy l3 ; 1.394 , -0.089n 14: b 1394 b 0 b 1394 gx l3 ; -0.000 , -0.089n 15: b 0 b 1911 b 1911 gy l4 ; -0.000 , -2.000n 16: dd4.3.4 键冲头的加工程序以下是键冲头的数控线切割3b加工程序。*caxawedm -version 2.0 , name : 键冲头.3bconner r= 0.00000 , offset f= 0.08900 ,length= 39.134 mm*start point = 4.01000 , -2.00000 ; x , yn 1: b 0 b 1911 b 1911 gy l2 ; 4.010 , -0.089n 2: b 3810 b 0 b 3810 gx l3 ; 0.200 , -0.089n 3: b 0 b 289 b 289 gy sr3 ; -0.089 , 0.200n 4: b 0 b 9574 b 9574 gy l2 ; -0.089 , 9.774n 5: b 289 b 0 b 325 gx sr2 ; 0.236 , 10.061n 6: b 7620 b 951 b 7620 gx l4 ; 7.856 , 9.110n 7: b 36 b 287 b 287 gy sr1 ; 8.109 , 8.823n 8: b 0 b 8623 b 8623 gy l4 ; 8.109 , 0.200n 9: b 289 b 0 b 289 gx sr4 ; 7.820 , -0.089n 10: b 3810 b 0 b 3810 gx l3 ; 4.010 , -0.089n 11: b 0 b 1911 b 1911 gy l4 ; 4.010 , -2.000n 12: dd4.3.5 修磨另外，将加工好的各个部件进行修磨检查，分别摆放整齐，准备最后的装配与调试。第五章 冲压模具的装配与调试5.1 冲压模具的装配模具的装配就是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将加工出的符合图纸技术要求的零件，组装成满足使用要求的完整模具。模具装配的质量直接影响制件的冲压质量、模具的使用和模具的寿命。5.1.1 冲压模具装配的特点有些在制造过程中是按照图纸标注的尺寸和公差独立地进行加工的模具零件，一般都是直接进入装配；有些在制造过程中只有部分尺寸可以按照图纸标注尺寸进行加工的零件，或在进入装配前采用合体加工，或在装配过程中通过配制取得协调。因此，模具装配适合采用集中装配，从而实现能用精度不高的组成零件，达到较高的装配精度，降低零件加工要求。5.1.2 冲压模具装配的工艺要点装配过程中，不但要合理选择检测方法及测量工具，还应注意冲压模具装配的工艺要点，即：选择装配基准件，组件装配，总体装配，调整凸、凹模间隙以及检验、调试。5.2 冲压模具的调试模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试冲压生产，通过试冲可以发现模具设计与制造中的缺陷，找出产生的原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试冲，直到模具能够按要求正常工作，才能将模具正式交付生产使用。5.2.1 冲压模具调试的目的模具试冲、调整简称调试，调试的目的在于：鉴定模具的质量；帮助确定产品的成形条件和工艺规程；帮助确定成形零件毛坯形状、尺寸及用料标准；帮助确定工艺和模具设计中的某些尺寸；发现问题，解决问题，积累经验，有助于进一步提高模具设计和制造水