毕业设计（论文）-微型电机定子片和转子片工位级进模设计（含全套CAD图纸） .doc

全全日日制制普普通通本本科科生生毕毕业业设设计计 微型电机定子片和转子片工位级进模设计微型电机定子片和转子片工位级进模设计 the design of station progressive die on the micr omotor stator and rotor plate 由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书， cad 图纸等，联系 153893706 学生姓名学生姓名： 学学 号：号： 年级专业及班级：年级专业及班级： 2008 级级机制造机制造(7)班班 指导老师及职称：指导老师及职称： 学学 部：部： 理工学部理工学部 提交日期：2012 年 5 月 全日制普通本科生 毕业设计诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的 指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。 除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日 目 录 摘要1 关键词1 1 前言 2 1.1 模具概述 2 1.2 级进模概述 3 1.3 pro/engineer 的基础知识4 1.3.1 pro/engineer 的诞生4 1.3.2 pro/engineer 的功能和特点4 1.3.3 pro/engineer 在模具制造中的应用5 1.4 课题内容选题意义 6 1.5 本章小结 7 2 微型电动机定子、转子片级进模设计 7 2.1 设计资料 7 2.2 设计步距与定距方式 7 2.3 排样图设计 8 2.4 主要计算 9 2.4.1 冲压力的计算 9 2.4.2 压力中心的计算 10 2.4.3 卸料力与推件力的计算 12 2.4.4 冲裁间隙 12 2.4.5 凸、凹模刃口尺寸的计算 12 2.5 压力机的选择 16 2.6 模具总体设计 18 2.6.1 模架 18 2.6.2 卸料板 18 2.6.3 导柱和导套 19 2.6.4 弹压装置 19 2.6.5 凹模 19 2.6.6 定位装置 21 2.6.7 导料装置 22 2.7 主要零部件设计 22 2.7.1 线槽冲模设计 22 2.7.2 校正模设计 26 2.7.3 小凸模设计 27 2.7.4 转子片落料模设计 28 2.7.5 异行孔冲模设计 29 2.7.6 切废模设计 30 2.7.7 切断模设计 31 2.8 本章小结 32 3 pro/engineer 的模具造型 33 3.1 总装配图的建立 33 3.2 零件图的建立 34 3.3 本章小结 38 4 结论38 参考文献 39 致谢 39 1 微微型型电电机机定定子子片片和和转转子子片片级级进进模模设设计计 摘 要：本课题介绍了微型电动机定、转子片多工位级进模的冲压工艺和模具结构设计，并 应用pro/e软件对其进行级进模具设计，解决了模具排样的难点，设计的模具机构应用于工程实践， 产生了较好的效益。本文主要介绍了现代模具的基本概述，冷冲压模具的发展状况以及特点,级进 模的概念、工作过程及特点，提出了本课题研究的内容以及选题的意义，以及本课题的整个设计 过程，根据课题所提供的数据进行设计，包括：设计步距与定距的方式、排样图的设计、对冲压 力、卸料力、推件力、压力中心、冲裁间隙、凸凹模刃口尺寸的计算、压力机的选择、本模具的 总体设计以及主要零部件的设计。 关键词： 定子片；转子片； 级进模； pro/e软件；排样 the design of station progressive die on the miccromotor stator and rotor plate abstractabstract：this topic introduced the micro-motor decides, the rotor piece location levels to enter molds ramming craft and the mold structural design, and carries on the level using the pro/e software to enter the mold design, solved the mold row of type difficulty, the design mold organization has applied in the project practice, has had the good benefit. this article mainly introduced the modern molds basic outline, the cold stamping molds development condition as well as the characteristic, the level enters molds concept, the work process and the characteristic, proposed this topic researchs content as well as the selected topic significance, as well as this topics entire design process, the data which provides according to the topic carries on the design, including: the design step pitch with the way which, the platoon specimen map design, to the ramming strength, the ex-denning strength, the ejecting force, the center of pressure, the blanking clearance, the raised lower die cutting edge size computation, presss choice, this molds system design as well as the main spare part design is apart from surely. key words：stator piece; rotor piece; the level enters the mold; pro/e software; arranges the type 1 前言 2 1.1 模具概述 模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技 术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的 作用，在国际上称为“工业之母” 。近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业 品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。据统计， 我国（未包括台湾、香港、澳门）现有模具生产厂点已超过 1700 家，从业人员达 60 多万人。 模具认为冷冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。 其中，冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比重最多。汽车、 摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的 60%以上。 冷冲压是先进的金属加工方法之一，它主要加工板料，故又称为板料冲压。冷冲 压是在室温下，借助于设备提供的压力，利用模具，使板料金属发生塑性变形，因此， 它是金属塑性加工（压力加工）的一种方法。有些非金属材料，也可以采用某些冲压 工艺制造零件。 与切削加工相比，冷冲压靠模具和设备完成加工过程，所以具有生产率高、加工 成本低、材料利用率高、产品一致性好、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系 列优点。一台普通冲压设备每分钟可生产零件几十件，而高速冲床的生产率可达每分 钟数百件甚至上千件。因此，大批量生产的机械、电子、轻工等产品，都大量使用冷 冲压零件。由于冷冲压不需要加热，也不像切削加工那样，将大量金属切成碎屑而消 耗大量能量，所以它是一种节能的加工方法；冲压制品所用的原材料是冶金厂大量生 产的廉价的钢板和钢带，在冲压加工中材料表面质量不受破坏，故冲压件的表面质量 好，这是任何其他加工方法所不能竞争的。 冲压模具作为制造产品（或半成品）的一种工具，其作用是完成某种工艺。模具 设计必须满足工艺要求，最终满足产品的形状、尺寸和精度的要求。因此，冲。冷冲 压工艺大致分为两大类：分离工序和成形工序。分离工序的目的是在冲压过程中将冲 压件与板料按一定的轮廓线进行分离；分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。成形 工序的目的是使冲压毛坯在不破坏其完整性的条件下产生塑性变形，并转化成产品要 求的形状；成形工序又可分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀孔、扩孔、缩孔和旋压等。 冷冲压模具是冲压生产的主要工艺装备。冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率 以及经济效益等，与模具结构及设计是否合理关系极大。因此，了解模具结构，研究 3 提高模具的各项技术指标，对于模具设计和冲压技术的发展是十分重要的。冲模的结 构形式很多，可以根据以下特征进行分类： （1）按冲模的工序性质，分为落料模、冲孔模、切边模、弯曲模、拉深模、成 形模和翻边模等。 （2）按冲模工序的组合方式，分为单工序模、复合模和连续模等。 （3）根据模具的结构形式，按上、下模的导向方式，分为无导向模和导柱模、 导板模等；按卸料装置，分为带固定卸料板冲模和弹性卸料板冲模；按挡料形式，分 为固定挡料钉冲模、活动挡料销冲模、导正销冲模和侧刃定距冲模等。 （4）按采用凸、凹模的材料，分为硬质合金模、钢质硬质合金模、钢皮冲模、 橡皮冲模和聚氨酯冲模等。 此外，还可按模具轮廓尺寸的大小，分为大型冲模和中小型冲模；按行业特点， 分为普通冲模和汽车、拖拉机覆盖件冲模等。 1.21.2 级进模概述级进模概述 级进模，又称为多工位级进模、连续模、跳步模，它是在一副模具内，按所加工 的工件分为若干等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成 冲压工件某部分的加工。被加工材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某种送进方 法，每次送进一个步距。经逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级 进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成形等工序。一般来说，无论冲压零件形 状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副级进模冲制完成。 用于级进模的材料，都是长条状的板材。材料较厚、生产批量较小时，可剪成条 料；生产批量大时，应选择卷料。卷料可以自动送料，自动收料，可使用高速冲床自 动冲压。级进模对材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽度过大，条料不能进入模具 的导料板或通行不畅；宽度过小则影响定位精度，还容易损坏侧刃、凸模等零件。 级进模在冲压过程中，压力机每次行程完成一个（或几个）工件的冲压。条料要 及时地向前送进一个步距，称为送料。送料的方法可分为三种：手工送料。常用于 生产批量不大、材料较厚、工件较大时的送料。自动送料器送料。所采用的材料， 一般是成卷的条料。自动送料装置由放料架（放在距冲床有 1-3 米的地方，装有电动 机，按照材料消耗的速度，自动间断地向外送料） 、气动送料器（装在级进模条料入 口处，由压缩空气驱动，向模具送料。气动送料器有标准的产品可供选用，其送料精 度相当高，在模具中一般只需加导正销导正，不必再设定距装置） 、收料架（或称卷 料架。如果已分为工件和废料，就不用收料架了）等三部分组成。在模具上附设自 4 制的送料装置。常用斜楔、小滑块驱动，在级进模中应用较少。 使用级进模通常是连续冲压，故要求冲床应有足够的刚性及模具相适应的精度。 使用级进模在连续冲压的情况下，因模架的导向系统不能脱开，所以冲床的行程不宜 过大，应选用行程可调的偏心冲床或高速冲床。级进模设有许多工位，模具尺寸比较 大，设计模具和选用冲床时要注意工作台面的有效安装尺寸。 级进模的特点有以下几点： 1）在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成形、拉深等多道工序，故用一 台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的周转 和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。有些复杂的小型 零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。 2）级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好象是成本高，但如 果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模 要高得多，因此在条件允许的情况下采用级进模往往是降低模具成本的较好 措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台甚至十几台冲床的工作。对提高 生产效率、降低产品成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可 在冲床危险区以外操作，具有操作安全的显著特点。对于工序复杂工件应首 先考虑级进模。 3）采用级进模也受到一些限制。首先是工件的大小，太大的工件，工位数较 多，模具自然也就比较大，这时要考虑模具与冲床工作台面的匹配性。其二 是级进模采用条料，对某些形状复杂的工件产生的废料较多，在选用级进模 的时候要注意材料利用率。一般级进模的材料利用率偏低。其三是级进模由 于连续地进行各种冲压，必然会引起条料载体和工序件的变形，一般来说级 进模生产的工件精度较低。 1.31.3pro/engineerpro/engineer 的基础知识的基础知识 1.3.11.3.1 pro/engineerpro/engineer 的诞生的诞生 pro/engineer 3-d 设计系统是由 parametric technology corporation（参数科 技）公司于 1989 年开发的。历经 12 年的寒暑，pro/engineer 产品开发环境之所以受 到多数厂商的青睐，就在于它能够支持同步工程。 1.3.21.3.2 pro/engineerpro/engineer 的功能和特点的功能和特点 （1 1）功能 pro/engineer 主要的功能是在于进行参数化的实体设计，它所提供的功 能包括实体设计、曲面设计、建立工程图、零件装配、简单的有限元素分析、模具设 5 计、电路设计、装配管件设计、加工制造和逆向工程等等。 （2 2）特点）特点 pro/engineer 最大的特点就在于它采用单一数据库的设计，而且是一种 全相关性（full associativity）的软件。由于 pro/engineer 中所有的模块完全互 相连接，因此在开发产品的过程中，设计者在任何时候所做的变更，都会扩展到整个 设计中，自动更新零件、组装、工程图等模块中所有 2-d 与 3-d 的尺寸与工程文件， 这样可确保数据的正确性，避免反复修正。这种功能也正符合了现代产业中所谓的同 步工程（concurrent engineering）观念。而 pro/engineer 对产品开发的助益有如 下几点： 1）保证图面及 3-d 实体模型的正确性； 2）应用 3-d layout 可以确保设计品质及问题的排除； 3）pro/engineer 同步工程的架构可以缩短设计变更的时间； 4）pro/engineer 可自动产生 2-d 工程图面及组合爆炸图，可以缩短出图时间； 5）综合上、下游厂商的数据，可以缩短开发与建模的时间。 1.3.31.3.3 pro/engineerpro/engineer 在模具制造中的应用在模具制造中的应用 在模具工业中,小批量、个性化、尺寸精度高的产品较多,且更新换代周期越来越 短,因此对模具的设计和制造的要求就越来越高了。通过多年的实际应用,我们发现pro/ e 可以很好地满足模具制造的快速响应。pro/ e 在模具工业中的应用流程如图1所示。 图图 1 1 流程图流程图 fig 1 flow chart 6 （1）利用pro/ e 进行产品原型的三维造型 在使用pro/ e 进行模具设计前必须进行零件原型的三维造型。拔模斜度可以在造 型过程中通过造型完成,也可以在造型结束后添加,但是有些圆角必须在添加完拔模斜 度后再倒圆角。三维造型完成后,应该利用pro/ e 的分析功能(曲面分析,曲线分析, 模 型分析等) 进行造型分析,根据分析结果进行相应的优化设计,在零件原型允许的范围 内修改三维模型,直至满足要求。然后根据不同的材料给零件加上实际的收缩率。收缩 率处理好后,对零件的三维模型进行拔模检查,检验零件的可拔模情况。 （2）利用pro/ e进行模具快速设计 零件的三维模型设计好后,进入模具模块,通过装配功能把零件的三维模型和毛坯 调在一起(毛坯可以提前做好,也可以在模具模块部分做) 。根据实际情况在零件的三 维模型中做好模具分型面,利用此面将毛坯分成两个或几个,得到了模芯部分的三维模 型。在此基础上调用标准模架库完成模具结构的具体设计,如排气部分、冷却部分、导 向部分、流道部分、顶出部分等。这些全部完成后把模芯部分的实体导入塑胶顾问,仿 真模具的真实运行情况。在塑胶顾问中通过指定模具材料、成型条件、模具温度、射 压等,系统自动产生最佳进浇点,也可以指定 实际的进浇点,然后进行模具运行情况的真实,并且给出相应的仿真结果和建议。如果 一切都合乎要求,就可以将模芯部分的三维模型传到加工模块进行cnc 加工仿真,或者 传到二维系统中直接得到模具图纸。 （3）利用pro/ e 进行模具加工的仿真 进行加工仿真前,必须定义一个准确的定位系统和可靠的装夹具系统,并且进行各 种参数的设置,如操作环境参数的设置、切削刀具参数的设置等。这些设置包括各项基 本加工参数的设定,如加工工艺名称、加工机床类型、机床轴数、输出控制、主轴旋转 速度、进给速度、主轴移动范围、安全退刀平面、毛坯材料、刀具的起点和终点等。 然后根据毛坯和零件原型形状的不同,选择不同的pro/ e加工程序进行模具加工仿真。 如果是封闭的空间形状,通常使用型腔volume 加工程序,这是模具加工中常用的方式; 如果是大面积的平面或平面度要求高的平面加工,通常使用平面face 加工程序;如果是 垂直及倾斜度不大的几何曲面加工,通常使用轮廓profile 加工程序;如果是不封闭的空 间凹槽形状,通常使用凹槽pocketing加工程序,它是型腔加工和轮廓加工的混合,通常作 为精加工方法使用;如果需要利用钻削加工的方式进行材料的去除,通常使用插削plunge 加工程序,这是一种粗加工方法;对于复杂曲面的加工,可以采用参数线法曲面加工、多 7 面体法曲面加工、投影刀具轨迹法曲面加工等多种加工程序;另外在前面的加工工序中,为 了把由于刀具直径的原因而没有切除掉的余量加工掉,通常使用清根localmill 加工程 序,这是模具加工中常用的方式,通常跟在许多工序的后面。 （4）利用pro/ e进行加工后置处理 在模具加工仿真过程中,产生刀具轨迹,计算得到刀位文件(cutting location file) , 通过交互式操作,根据指定的数控系统,系统可以自动产生需要的数控程序,然后就可以 驱动数控系统进行实际模具的加工。 （5）结论 利用pro/ engineer 可以满足模具制造的快速响应,改变传统的模具设计与制造方 式,充分利用先进制造技术,实现模具的数字化集成制造。本文实例中得到的数控程序 经过数控人员的校正,在数控系统中得以应用,缩短了该模具制造的周期,提高了效率,降 低了模具制造成本。 1.41.4 课题内容及选题意义课题内容及选题意义 了解模具的类型、结构，掌握模具设计的设计要点和设计方法，并利用 pro/engineer进行模具造型，了解pro/engineer在模具上的应用。在实际中，为了加 快产品的更新换代，就必须缩短工装的设计和制造周期，利用pro/engineer进行模具 设计以便提高效率 1.51.5 本章小结本章小结 （1）介绍了模具的发展状况、冷冲模的特点及分类； （2）介绍了级进模的概念、工作过程及特点； （3）介绍了pro/engineer的功能、特点以及在模具上的应用。 2 2 微型电动机定子、转子片级进模设计微型电动机定子、转子片级进模设计 2.12.1 设计资料设计资料 微电机转子、定子片特点尺寸小、精度高、材料薄而强度高。因此冲裁工艺与模具 设计存在以下问题：a)、工艺方案和模具结构应保证能达到冲件所需要的高精度；b)、 冲模结构应能冲出复杂的外形；c)、冲裁模的制造精度和导向精度应适应冲件的厚薄 度；d)、冲裁模的强度和耐磨性应适应冲压材料强度高的特点。由定子片转子片的外 形形状，冲孔 落料为基本工序，且工件异形孔多，零件的精度要求较高，形状也比 较复杂。同时在微型电动机的使用中定子片和转子片所需数量相同，转子的外径比定 8 子的内径小 1mm,且具备套冲条件。 工件名称：微型电动机定子片、微型电动机转子片 生产批量：大批大量 材 料：电工硅钢片，厚0.35mm 工件简图：如图1所示 图图 1 1 定子片与转子片定子片与转子片 fig 1 stator and rotor plate 2.22.2 设计步距与定距方式设计步距与定距方式 步距的基本尺寸就是两相邻工位的中心距。级进模中任何两相邻工位的中心距必 须相等。对于单排列的排样，步距等与冲件的外轮廓尺寸与搭边余量之和。搭边值的 大小可参照冲裁排样的搭边数值。定距的方式有以下几种： （1）挡料销定距 挡料销定距多适用于手工送料的简单级进模，利用工件落料 后的废料孔与凹模上的定位钉实现定位。一次冲压后，用手将条料上冲裁的废料孔顶 在挡料销上定位，再进行下一次的冲压，这种定位常用于冲床的单次工作，不适宜连 续工作。以上的定距是粗定距，模具上必须设有导正销将料导正，实现精确定位。挡 料销的形状可结合废料型孔的形状设计成圆形、扇形、钩形等。 （2）侧刃定距 侧刃定距在级进模中是常用的定距形式，适用于 0.1-1.5mm 厚 的板料。太薄的板料用挡块定位时因板料易产生变形而影响定位精度；太厚的料则不 适于侧刃冲切。 （3）自动送料器定距 自动送料器有定型产品可以选购，它配合冲床的冲压动 作，使条料能按时、定量地送进高速机床。自动冲压必须采用自动送料器送料。 在本设计中，采用自动送料器定距的方式设定步距，由定子片的长为 60mm，由表 9 2-18 查得：材料厚度为 0.25-0.5 的工件间的最小工艺搭边值为 1.2mm1，现设搭边 余量为 2mm，故步距为 62mm。 2.32.3 排样图设计排样图设计 微型电动机的定子片和转子片在使用中所需的数量相等，转子的外径比定子的内 径小 1mm。转子片与定子片具备套冲的条件，若制成单工序模或复合模都不能同时完 成两工件的冲裁。零件的精度要求较高，形状也比较复杂，适宜采用多工位级进模制 造。工件的工序均为落料和冲孔。工件的异形孔多，在级进模的结构设计和加工制造 上都有一定的难度。级进模是单件生产，试模失败后很难修改，因此要精心设计，各 种问题都应考虑周全。 电动机的定子、转子片是大批量生产，故选用硅钢片卷料，采用自动送料器和自 动送料装置送料，其送料精度可达0.05mm。采用自动送料装置时，由于其送料精度 比较高，故在模具中只使用导正钉作精确定位。 排样图如图 3-2 所示，排样图分为 8 个工位，各工位的工序如下： 图图 2 2 排样图排样图 fig 2 layout 第 1 工位：冲 2 个 8mm 的导正销孔；冲转子片各槽孔和中心轴孔；冲定子片两 端 4 个小孔的左侧 2 孔。 此处已删除此处已删除 10 （6 6）凸模垫板承压计算）凸模垫板承压计算 圆形凸模承受面的压应力 压，按下式计算： 压fa4fd2压 （23） 式中 f冲裁力（n） ； a承压面积（mm2） ； d凸模承压面的直径（mm） ； 压许用压应力（mpa） 。 对于冲孔凸模，将其数据带入得： 压42715.833.141517211.97（mpa）压 故满足设计要求 本工位的卸料板（包括第 1、2、3 共 3 个工位）厚 12mm，其线槽形孔与组合基体 用同一程序由线切割机床加工，查文献表 7-92，其配合间隙取 0.05mm。 与组合凸模对应的凹模设计为局部凹模，凹模用自身台阶和齐缝销钉固定在凹模 板上，凹模板用销钉和螺钉与垫板和下模板固定，凹模刃口以下的漏料部分 用扩大型孔的方法，采用电火花机床加工。 2.7.22.7.2 校正模设计校正模设计 线槽孔冲孔后，工件平直度降低，特别是刃口部位的毛刺，会影响电动机组装和 下线质量，故设置校平工序，以提高工件质量。校平是用足够的压力在两板间加压， 校平压力的大小与压力机装模时的调整有直接关系，压力大小对调整量极其敏感，因 为这种力是滑块到达下止点后，靠压力机机身的变形形成的压力。在本模具中需要调 整的项目很多，不能采用上述方法控制校平力的大小，故采用弹性体限定校平压力的 大小。碟形弹簧具有行程小、压力稳定、载荷大、体积小的特点，适于这种结构。 11 由前计算可知，校平力为 22242n。查文献附录 c32，选用 10 号碟形弹簧，外径 50mm，厚 3mm，允许变形 0.83mm，最大负荷 12000n，采用双片组合，其载荷增大一 倍。为增加变形量选用 4 组、共 8 片弹簧。由表中可以查出，当力为 22242n 时，单 片弹簧压缩量为 0.77mm，在允许的变形范围内，可满足校平力要求。 校平模的上模是装在卸料板上的，圆形校平模板需淬硬使用。下模是线槽形状的 凸模，起尺寸比线槽凸模各方向均大 1mm，12 个线槽校平模以动配合装在导板内，结 构如图 12 所示。 1 凹模板 2 校平模 3 上压板 4 碟形弹簧 5 弹簧导杆 6 凹模 7 下压板 8 钢板下模座 图图 1111 校平下模校平下模 fig 11 leveling die 碟簧中间导杆直径 25mm，制成专用螺钉，螺纹部位为 m14，装配时，调整垫片厚 度，拧紧螺栓，使其预压缩 2.38mm，此时预紧力约 10000n，用螺栓实现这个力是不 困难的。线槽校平模露出凹模平面 0.5mm，作为校平的工作行程，这个高度对条料送 进没有影响。 2.7.3 小凸模设计 第 1、2 工位还有两种共 10 个圆形冲孔，孔径为 4mm 和 8mm，属于细小圆凸 模。查文献表 10-511和表 10-521，孔径为 4mm 的凸模选用 a 型圆凸模，其长度 l 为 70mm，孔径为 8mm 的凸模选用 b 型圆凸模，其长度 l 为 70mm。凸 模工作部分穿过卸料板，卸料板装有精密的导向装置，对细小凸模具有有效的保护作 用。 （1）凸模强度校核 1、压应力校核： a：4mm 凸模压应力校核 由前可知，4mm 凸模压应力校核应采用式 19 校核，将其数据带入得： 12 dmin40.351909810.27（mm） (24) 满足设计要求 b：8mm 凸模压应力校核 由前可知，4mm 凸模压应力校核应采用式 19 校核，将其数据带入得： dmin40.351909810.27（mm） 满足设计要求 2、弯曲应力校核： a：4mm 凸模弯曲应力校核 由前可知，4mm 凸模弯曲应力校核应采用式 21 校核，其 f1.3lt1.33.141540.351901086.33（n） ，将其数据带入公式得： lmax（27042）1086.331/2131.07（mm） (25) l lmax，故满足设计要求 b：8mm 凸模弯曲应力校核 由前可知，8mm 凸模弯曲应力校核应采用式 21 校核，其 f1.3lt1.33.141580.351902172.66（n） ，将其数据带入公式得： lmax（27082）2172.661/2370.72（mm） (26) l lmax，故满足设计要求 （2 2）凸模垫板承压计算）凸模垫板承压计算 由前可知，圆形凸模承受面的压应力 压，按式 23 计算： a：4mm 凸模承受面的压应力 压 将其数据带入公式得： 压41086.333.14159217.08（mpa）压 (27) 故满足设计要求 b：8mm 凸模承受面的压应力 压 将其数据带入公式得： 压42172.663.141515212.30（mpa）压 (28) 13 故满足设计要求 2.7.42.7.4 转子片落料模设计转子片落料模设计 在第 3 工位，转子片 47mm 落料，落料凸模制成带台圆凸模，用凸模固定板固 定。凸模中心装有导正销，利用工件中心的 10mm 孔导正，防止产生线槽孔与中心 孔的位置偏差。凸模上沿 35mm 的圆周上设置 2 个弹性顶料销，目的是使导正销与 工件分离，防止工件随凸模上升。 现将凸模 d 设计为 47-0.097-0.077mm,d 设计为 55mm。冲孔时孔径与凸模相同，落 料时工件外径与凹模尺寸相同，凹模孔内径按 47-0.040-0.010mm 制作，凹模设计为镶套 结构，外径为 60mm 的带台筒状件，与凹模板成 h7/m6 配合。 （1 1）落料凸模长度计算）落料凸模长度计算 由前可知，其凸模长度计算式为 18。将其数据带入得： l251262770（mm） （2 2）落料凸模强度校核）落料凸模强度校核 1、压应力校核： 由前可知，47mm 凸模压应力校核应采用式 19 校核，将其数据带入得： dmin470.351909813.19（mm） (29) 满足设计要求 2、弯曲应力校核： 由前可知，47mm 凸模弯曲应力校核应采用式 21 校核，其 f12764.39（n） ， 将其数据带入公式得： lmax（270472）12764.391/25279.08（mm） (30) l lmax，故满足设计要求 （3 3）凸模垫板承压计算）凸模垫板承压计算 由前可知，圆形凸模承受面的压应力 压，按式 23 计算： 将其数据带入公式得： 压412764.393.14155824.83（mpa）压 故满足设计要求 2.7.52.7.5 异形孔冲模设计异形孔冲模设计 第 4 工位冲定子片两端异形槽孔，第 5 工位为空工位，此两工位在凸、凹模分段 14 中分为同一段。 冲定子片异形槽孔时，应保持 48mm 圆周的完整性，异形孔内侧以 53.8mm 的 圆弧封闭，两凸模用线切割机床制成直通凸模，应采用销钉法固定。凹模用线切割机 床加工型孔，用铣床扩大漏料孔。凹模与第 3 工位相接处要向内让出，以使第 3 工位 的凹模壁具有足够的强度。第 5 工位凹模从中线划分，一半与第 4 工位联体，另一半 与第 6 工位联体。 （1 1）异形孔凸模长度计算）异形孔凸模长度计算 由前可知，其凸模长度计算式为 18。将其数据带入得： l251262770（mm） (31) （2 2）异形孔凸模强度校核）异形孔凸模强度校核 1、压应力校核： 由前可知，异形孔凸模压应力校核应采用式 20，由前计算，f16256.92（n） ， 带入数据可得： amin16256.9298116.57（mm2） 而单个异形孔面积 a（70360）（65.82）2（53.82）232（62） 2190.89（mm2） a amin，故满足设计要求。 2、弯曲应力校核 由前可知，异形孔凸模弯曲应力校核应采用式 22 计算，将异形孔凸模断面近似 看成一个矩形，其 b54mm,h6mm。故： j1bh312(5463)12 972（mm4） (32) j97221944（mm4） 将其数据带入公式得： lmax1200(194416256.92)1/2414.96（mm） l lmax，故满足设计要求。 2.7.62.7.6 切废模设计切废模设计 第 6 工位是冲 48mm 定子片内孔和切除定子片两端圆弧余料。该工位凸模由 3 部分组成，中间是 48mm 内孔凸模，两侧是圆弧切断凸模。中间凸模冲裁左、右两 断 48mm 圆周，并与两个异形孔切通。该凸模形体较大，设计为直通凸模，用 2 个 m10 螺钉固定在垫板上，并用凸模固定板固定。两侧的切圆弧凸模，用于切断圆弧和 15 两侧直线部分，受侧向力影响大，依靠卸料板导向抵消侧向力，凸模用 m10 螺钉吊装 在垫板上，再由凸模固定板固定。 凹模是整体的，共有三个型孔，切掉的废料分别从各型孔中漏出。 （1 1）凸模长度计算）凸模长度计算 1、内孔凸模长度：由前可知，其凸模长度计算式为 18。将其数据带入得： l251262770（mm） 2、两侧圆弧切断凸模：由前可知，其凸模长度计算式为 18。将其数据带入得： l251262770（mm） （2 2）凸模强度校核）凸模强度校核 1、压应力校核： a：内孔凸模压应力校核 由于内孔凸模冲裁 48mm 内孔后，还与两个异形孔切通，故应采用式 20 校核， 由前计算可知： f1.3lt1.3176.100.3519015223.85（n） (33) 将其数据带入公式得： amin15223.8598115.52（mm2） 而内孔面积 ar23.1415（482）21809.50（mm2） a amin，故满足设计要求。 b：两侧圆弧切断凸模压应力校核 由前可知，两侧圆弧切断凸模压应力校核应采用式 20 校核，由前计算可知： f1.3lt1.3310.080.3519026806.42（n） 将其数据带入公式得： amin26806.4298127.33（mm2） 在两侧圆弧切断凸模内作一个矩形，其长度 b62mm，h3mm。面积 abh623186（mm2） a amin，故满足设计要求。 2、弯曲应力校核： a：内孔凸模弯曲应力校核 由前可知，将内孔凸模近似看成 48mm 的圆形，其弯曲应力校核应采用式 21 校核， 将其数据带入得： lmax（270482）15223.851/2 5041.78（mm） 16 l lmax，故满足设计要求。 b：两侧圆弧切断凸模弯曲应力校核 由前可知，两侧圆弧切断凸模弯曲应力校核应采用式 22 校核，其中 f26806.42213403.21（n） ，在两侧圆弧切断凸模内作一个矩形，其长度 b62mm，h3mm，其 jbh312(6233)12 139.5（mm4） 。将数据带入公式得： lmax1200(139.513403.21)1/2122.42（mm） (34) l lmax，故满足设计要求。 2.7.72.7.7 切断模设计切断模设计 第 8 工位为定子片切断。单边切断凸模设计为矩形截面，切料时卸料板起到压料 的作用。为减少侧向力和减少振动，凸模底面设计为斜刃，倾斜角为 30，切下的定子 片从模具端部滑出，采用铆接的方式固定凸模。 （1 1）凸模长度计算）凸模长度计算 由前可知，其凸模长度计算式为 18。将其数据带入得： l251262770（mm） （2 2）凸模强度校核）凸模强度校核 1、压应力校核： 由前可知，凸模压应力应采用式 20 校核，由前计算可知：f4736.60（n） ，将数据 带入公式得： amin4736.609814.83（mm2） 而 a254.79109.58（mm2） a amin，故满足设计要求。 2、弯曲应力校核： 由前可知，凸模弯曲应力应采用式 22 校核。其截面为矩形，b54.79mm，h2mm。 故 jbh312(54.7923)12 36.53（mm4） ，将数据带入公式得： lmax1200(36.534736.60)1/2105.38（mm） l lmax，故满足设计要求。 2.82.8 本章小结：本章小结： （1）设计步距与定距方式 17 （2）排样图设计 （3）主要计算： 冲压力的计算 压力中心的计算 卸料力与推件力的计算 冲裁间隙 凸、凹模刃口尺寸的计算 （4）压力机的选择 （5）模具总体设计： 模架 卸料板 导柱和导套 弹压装置 凹模 定位装置 导料装置 （6）主要零、部件设计： 线槽冲模设计 校正模设计 小凸模设计 转子片落料模设计 异形孔冲模设计 切废模设计 切断模设计 3 3 pro/engineerpro/engineer 的模具造型的模具造型 3.13.1 总装配图的建立总装配图的建立 本模具造型是利用 pro/engineer 这个软件建立起来的，先绘制本模具中所有的 零件特征，在所有零件实体特征建立后再将整个零件装配起来成整个模具形体。在 pro/engineer 中，可利用 assembly 这个模块进行零件的装配。在装配中利用 mate、align、mate offset、align offset、insert、orient、coord sys、tangent、pnt on line、pnt on srf 等约束条件来装配所有零件，以组成整个 34 模具形体，装配图应用足够说明模具构造的投影图及必要的剖面图、剖视图，一般主 视图和俯视图应对应绘制。还要注明必要尺寸，如封闭高度、轮廓尺寸、压力中心以 及靠装配保证的有关尺寸和精度。画出工件图、排样图，填写详细的零件明细表和技 术要求。按设计的零件总图，拆绘模具零件图。压力机的工作台面尺寸应大于模具的 平面尺寸(一般是模具底板)，还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台 受力不利，工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利安放模具顶出料装置。冲压件的 工艺性系指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性对冲裁件质量、材料经济利 用、生产率、模具制造及使用寿命等都有很大影响。零件图也应有足够的投影和必要 的剖面、剖视图，以便将将零件结构表达清楚。另外，还要标注出零件的详细尺寸、 制造公差、形位公差、表面粗糙度、材料热处理、技术要求等。计算工作零件刃口尺 寸及公差，标注在零件图上。先绘制装配草图，经指导老师认可，才进行正式图的绘 制。绘图过程中严格按照国标制图标准绘制。如图 12 所示： 图图 1212 装配图装配图 35 figure 12 assembly drawing 其装配图的分解图如图 13 所示： 图图 1313 分解图分解图 fig 13 graph decomposition 3.23.2 零件图的建立零件图的建立 上节介绍了整个模具的造型图，这节就介绍一些模具零件的绘制过程。在 pro/engineer 所提供的模块中，part（零件）模块是用来绘制特征以构成零件的。在 这个造型中，利用这个模块绘制模具的所有零件，以供装配时所用。而基本特征的建 立方法有拉伸（extrude） 、旋转（revolve） 、扫凉（sweep）混合（blend）等。 （1）4mm、8mm 圆形凸模的造型 打开 pro/engineer 软件，进入软件界面。点击新建，选择零件这个模块，在右 边菜单管理器零件窗口下依次点击特征、创建、实体、加材料；而后点击旋转、实体、 完成；再点击单侧、完成；选择 front 面为草绘截面，点击正向、缺省进入草绘面， 绘制 4mm 圆形凸模的截面形状和旋转中心线，而后点击界面由下角的完成，旋转 36 3600，便可得 4mm 圆形凸模的形状，如图 14 所示： 图图 1414 4mm4mm 圆形凸模圆形凸模 fig 14 4mm round punch 而 8mm 圆形凸模的造型方法与 4mm 圆形凸模的造型方法一样，只是截面形状不同 而已，其零件图如图 15 所示： 图图 1515 8mm8mm 圆形凸模圆形凸模 fig 15 8mm round punch 37 （2）凹模基体的造型 进入 pro/engineer 软件界面后，点击新建，选择零件这个模块，在右边菜单 管理器零件窗口下依次点击特征、创建、实体、加材料；而后点击拉伸、实体、完成； 再点击单侧、完成；选择 front 面为草绘截面，点击正向、缺省进入草绘面，绘制凹 模基体的截面形状，而后点击界面由下角的完成，盲孔，输入数值 35mm，确定后可得 凹模基体的外形；而后需在外形上切减出各个螺钉孔和销钉