毕业设计（论文）-电动机定子铁芯冲槽模具设计.doc

电动机定子铁芯冲槽模具设计毕业设计（论文）任务书题目 电动机定子铁芯冲槽模具设计专业 机械设计制造及其自动化 学号 主要内容：在查阅大量文献的基础上，设计电动机定子铁芯冲槽模具，设计时间为12周。要求学生独立完成冲压件和冲模的工艺设计，冲模结构的设计与计算，零件和装配体的建模和动画设计等工作，并完成A0图纸3张以上的模具装配图及各零件的零件图，完成设计说明书一份，毕业设计完成后进行答辩。基本要求： 1查阅与本课题相关的中外技术资料并进行外文阅读和翻译。 2熟悉和掌握应用SolidWorks软件。 3. 电动机定子铁芯冲槽模具设计。 4. 完成冲模的零件图和装配图。5. 模具的零件和装配体的建模及动画设计。6. 撰写毕业设计论文。主要参考资料： 1 蔡春源，机械设计零件手册北京：冶金工业出版社1994 2 郑可锽，实用冲压模具设计手册北京：中国宇航出版社1990.5 3 方日杰，电机制造工艺学北京：机械工业出版社1999.10 4 杨玉英，实用冲压工艺及模具设计手册北京：机械工业出版社2005.11完成期限： 2011年6月15日 指导教师签章： 专业负责人签章： 2011 年 3 月 1 日摘 要在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的迟早往往是成败的关键。用模具生产所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工方法所不能比拟的。因此客户对模具开发周期要求越来越短，不少客户把模具的交货期放在第一位置，然后才是质量和价格。因此，如何在保证质量、控制成本的前提下加工模具是值得认真考虑的问题。模具加工工艺是一项先进的制造工艺，已成为重要发展方向，在航空航天、汽车、机械等各行业得到越来越广泛的应用。模具加工技术，可以提高制造业的综合效益和竞争力。研究和建立模具工艺数据库，为生产企业提供迫切需要的高速切削加工数据，对推广高速切削加工技术具有非常重要的意义。本次毕业设计就是在SolidWorks软件平台上对电动机定子铁芯冲槽模具设计及动画演示。在设计过程中，通过了解和掌握冲压模具的材料及定子铁芯冲槽模具设计的有关知识，主要完成了模具的工作零件、定位零件、导向零件和装配体的设计，并利用SolidWorks软件进行三维造型及工作过程的动画设计。本冲压模具采用的是冷冲压，冷冲压是一种先进的金属加工方法，与其它加工方法比较，有很多优点。在压床简单冲压下，能得到形状复杂的零件；制得的零件一般不需进一步加工，可直接用来装配，而且有定精度，具有互换性；在耗料不大的情况下，能得到强度高、足够刚性而重量轻、外表光滑美观的零件；材料利用率高，生产率高，便于实现机械化和自动化；操作方便，要求的工人技术等级不高，便于组织生产；在大量生产的条件下，产品的成本低。冷冲压模具也有缺点，缺点是模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵，因而在小批量生产中受到限制。另外，冲压件的精度决定于模具精度。如零件的精度要求过高、用冷冲压生产就难以达到。关键词：定子铁芯；冲压模具；冲压工艺；模具设计；建模AbstractIn the current fierce competition in the market, the product to market sooner or later, is often the key to success. Shown with the mold high-precision, high complexity, high consistency, high productivity and low consumption, other processing methods can not match. Therefore, customers increasingly demanding shorter development cycle mold, many customers come first delivery set the mold, then is the quality and price. Therefore, how to ensure quality, cost control, under the premise processing mold is worthy of serious consideration. Mold processing technology is an advanced manufacturing technology, has become an important direction of development in the aerospace, automotive, machinery and other industries are more widely used. Mold processing technology, can improve the overall efficiency of the manufacturing sector and competitiveness. Research and the establishment of the mold process database, provide urgently needed for the production of high-speed machining data, the promotion of high-speed machining technology is of great significance.The graduation project is in the SolidWorks software platform of the motor stator core slot punch die design and animation. In the design process, stamping dies by understanding and mastering the material and the stator core slot punch die design knowledge, the main working parts to complete the mold, positioning parts, steering parts and assembly design, and using SolidWorks software for three-dimensional Work process modeling and animation design.The stamping die is used in cold stamping, cold stamping is an advanced metal processing methods, compared with other processing methods, has many advantages. In simple stamping presses, the parts of complex shape can be; parts generally obtained without further processing, can be directly used for assembly, but also - given precision, with interchangeability; in feed consumption is not the case, Can get high strength, sufficient rigidity and light weight, smooth and beautiful appearance of the parts; materials, high efficiency, high productivity, ease of mechanization and automation; easy to operate, requires low technical level of workers, facilitate organization of production; in the mass production Conditions, products, and low cost. Cold stamping die has its drawbacks, the disadvantage is demanding mold, manufacture of complex, long period, high manufacturing costs, and thus is limited in small batch production. In addition, the precision stamping precision depends on the mold. Such as high precision parts, cold stamping production difficult to achieve.Key words：Stator core；Stamping die；Stamping process；Mold design； Modeling目 录第1章 绪论11.1 冲压的概念、特点及应用11.2 冲压的基本工序及模具21.3 冲压技术的现状及发展方向21.4 现代模具市场分析及分布情况31.5 本课题研究的意义5第2章 工艺分析62.1 分析前的基础性准备72.2 工件的材料选择及结构形状92.3 冲裁工艺方案的确定9第3章 工艺参数的计算123.1 冲压力的计算123.2 卸料力的计算123.3 推件力的计算133.4 压力中心的计算143.5 冲裁间隙的计算153.6 冲模制造公差的计算16第4章 模具总体结构的设计204.1 模具结构形式的确定204.2 操作与定位方式的确定204.3 卸料方式的确定204.4 导向方式的确定21第5章 模具主要零件的设计225.1 模具的零件及其材料225.2 模具凹模的设计235.3 模具凸模的设计255.4 定位零件的设计265.5 卸料装置的设计275.6 凸模固定板的设计275.7 垫板的设计275.8 模柄的设计285.9 模架的设计28第6章 冲压设备的选择及校核306.1 冲压设备的选择原则306.2 冲压设备的选择336.3 冲压设备的校核34第7章 模具的装配与动画设计357.1 模具的装配原则357.2 模具的装配367.3 模具的动画设计39结论43参考文献44致谢45附录46II第1章 绪 论1.1 冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下：（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压加工在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合、级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发展方向目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。1.4 现代模具市场分析及分布情况我国的工业经济，已经到了大批量规模经济和小批量多品种经济同时发展的时期。大批量生产和小批量多品种生产对模具的要求虽然有所不同，但就其对模具的依赖性来说，则是大同小异。经济发展较快的时期，产品畅销，自然要求模具的发展能跟上，而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然想方设法开发新产品。这同样会给模具带来强劲的需求。因此，模具市场的发展趋势，就总体而言，应该是平稳向上的。鉴于此，国内行家都称“现代模具工业是不衰亡工业”。我国的模具市场销售逐年稳步发展。从1988年模具的产值约30亿元发展到1993年的约110亿元，再发展到1997年的200亿元左右，基本上是以每年10-20 的速度递增，没有大起大落。在这个总量中，自产自用一直占多数。但随着模具专业化生产的发展和市场经济的不断开拓，进入社会作为商品流通的模具比例逐年提高，使市场销售结构也发生了相应变化。由于模具产品进入市场较晚，专业化和商品化程度较低，技术价值在价格上体现不够等因素，长期以来，我国模具产品的价格一直偏低。长期偏低的模具价格不利于我国模具工业的发展。近年来，模具产品市场的价格走势，排除涨价因素以外，一直在缓慢上升。其中，大型、精密、复杂和长寿命模具上升得快一些，一般中、低档模具产品价格上升得慢一些模具市场共有l0大类46小类，其中有些产品如粉末冶金模具等，基本上自产自配，市场上作为商品流通的很少。锻模也是以自产自配为主。铸造模具中，只有冲压模商品化程度较高。模具为各种工业产品服务，其市场分布大都随有关工业产品而分布。就模具产品市场的总体来看，其分布大致与工业分布相匹配。广东、江苏、上海、山东等工业相对集中的省市，模具市场也相对集中。浙江省的模具外供量大，是模具标准件及模具材料相对集中的一个市场。下面介绍一下部分模具产品市场分布情况。 （1）冲压模具 冲压模具是10大类模具中使用数量最大的一种，分布极为广泛。上万个生产企业中，很难判别各家的市场分布。冲压模具中精度最高的当数多工位级进模，这类模具的制造厂家不多，但都具有精良的设备。 （2）汽车覆盖件模具 一汽模具制造有限公司、东风汽车模具厂、成都成飞汽车模具中心和天津汽车模具有限公司是我国的四大汽车覆盖件模具生产企业，市场占有率排行在前，已得到了行业公认。哈尔滨哈飞模夹具制造厂、南京跃进汽车集团公司工具公司、山西冲压厂、华北模具厂和河北兴林集团等汽车覆盖件的年销售额均己超过1000万元，有一定的市场占有率。 （3）塑料模具 塑料模具的种类繁多，以大型注塑模具来说，年销售量达2000万元以上的有浙江模具厂、科龙模具有限公司、青岛海尔模具公司和浙江黄岩模具二厂等。以省市来说，广东和浙江等省的塑料模具年销量都在10亿元以上。总体来看，南方的塑料模具市场比北方发达，市场占有率远高于北方。 （4）冲压模具随着汽车、摩托车的发展，冲压模近几年发展较快。在这一市场中，广州型腔模具厂和成都兴光冲压模具工业有限公司等市场占有率名列前茅。广东的联盟五金塑料模具厂拥有50000m厂房，3200名员工，近千台设备，一年能生产冲压模具及塑料模具1万多套，可以说是我国规模最大的模具厂。1.5 本课题研究的意义冲压模具设计是否正确合理、先进和适用, 对于冲压生产中冲压件合格率的高低, 作业循环的快慢, 模具的制造难易程度及模具的使用寿命等都具有重要的影响。本课题正是考虑到以上的因素，选择了冲压模具设计。这也正是符合当前研究的热点和市场的需求。不论在科研还是实际生产中都有着深刻的现实意义。第2章 工艺分析电动机定子铁芯是电机磁路的重要组成部分，它和转子铁芯、定子和转子之间的气隙一起组成电机的磁路，铁芯制造工艺对电机的运行性能影响很大。铁芯制造工艺包括冲片制造和铁芯压装两个部分。本设计分析的是冲片制造部分，以下是电动机定子铁芯冲片的简图，如图2-1。工件名称：电动机定子铁芯冲片 工件直径：175mm工件精度：IT12级 生产批量：大批量工件厚度：0.5mm 材 料：D23图2-1 工件简图2.1 分析前的基础性准备冲压生产时，冲压工艺方面的各种工艺参数的正确采用，是获得优质冲压件的决定因数，而冲压模则是正确选择和调整有关工艺参数的基础。冲压模在冲压生产过程中所起的重要作用是：决定冲压件的形状和尺寸精度；模具成型表面的质量既影响冲压件质量，又影响涂料喷涂周期，更影响取出件的难易程度。由此可见，冲压件的形状、精度、表面要求、内部质量和生产操作的顺利程度等方面，常常与冲压模的设计质量和制造质量有直接关系的。更重要的是模具设计并制造好以后，可以再修改的程度就不大了，上述的作用与冲压件质量的关系也就相对地固定了，这就是模具的设计和制造一定要建立在与冲压工艺要求相适应的基础上的缘故。因此，从某种程度上说，冲压模与冲压工艺、生产操作存在着极为密切而又互为制约，相互影响的特殊关系。其中，冲压模的设计，实质上是对生产过程中可能出现的各种因数的预计的综合反映。所以，设计冲压模时，必须全面分析冲压件结构，熟悉冲压机操作过程特性及工艺参数可调节的范围，分析金属材料的冲压特点，此外，还要考虑经济效果和制造条件等，只有这样，才能设计出符合实际，满足生产要求的冲压模。冲压模设计的基本要求：（1）所产生的冲压件，应符合冲压零件图上所规定的形状尺寸以及各项技术要求，特别是要设法保证高精度和高质量部位达到要求，要尽量减少机械加工部位和加工余量。（2）模具应适应冲压生产工艺的要求，并且技术经济性合理。（3）在保证冲压件质量和安全生产的前提下，应采用合理先进简单的结构，减少操作程序，使动作准确可靠，构件刚性良好，易损件拆卸方便，便于维修，并有利于延长模具工作寿命。（4）模具上各种零件应满足机械加工工艺和热处理工艺的要求。选材适当，配合精度选用合理，达到各项技术要求。（5）掌握冲压机的技术特性，充分发挥冲压机的技术功能和生产能力。准确选定安装尺寸，使模具与冲压机的连接与安装既方便又准确可靠。（6）在条件许可时，模具的零部件应尽可能实现标准化、通用化和系列化，以缩短设计和制造周期。冲压模的总体设计应包括以下的主要内容：冲压模具设计时首先要根据冲制零件的生产批量，考虑采用单冲还是复冲。对单件小批量生产的零件可以采用单冲；而对大批量生产，可采用复冲或级进模。正确的考虑这一因素可以降低生产成本。然后根据冲制的零件图，考虑起加工工序，选择冲模形式可结构。这是设计过程中的主要阶段。同时还要考虑很多因素，其中有；零件形状、尺寸精度、材料、冲模制造条件，车间设备条件，技术条件等。在确定了冲模的形式后，就可以对冲模作具体的设计。此时应考虑下列问题：（1）必须保证冲制零件的质量。（2）结构简单，制造方便，容易修磨，容易拆装。（3）尽量采用标准结构和避免不必要的加工精度。（4）冲模的安装尺寸应该符合冲床的规格，及冲模的闭合高度和冲床的闭合高度想适应；冲模相应尺寸与冲床台面尺寸、台面孔尺寸，模柄孔尺寸相适应。（5）对形状不对称的冲模，要使其压力中心与模柄的轴线重合。（6）冲模中的主要零件如上、下模座、导柱导套、模柄、导正钉等，可根据常用冷冲模具零件标准选用。（7）冲模中各主要尺寸的公差配合和表面粗糙度可从表2-1中选用。表2-1 模具制造公差配合零部件配合名称采用配合表面粗糙度Ra(um)模柄外径与冲床滑块内孔H7/d111.60模柄凸缘直径与模座模柄安装孔内径H7/n61.60热套圈外径与换座上口内径H7/K61.60热套圈内径与凸凹模外径U8/h71.60/0.40凹模外径与模座止口内径H7/js61.60/0.80导套外径与模座导套孔内径H7/r6,s60.40/0.80导柱外径与导套内径H6/h5,H7/h60.20销钉孔与销钉H7/n61.60、0.80确定冲压模总体设计方案，应考虑如下几点： （1）冲压件成型可靠，质量能满足产品的各项技术要求。（2）模具结构简单、先进、合理、动作准确可靠，维修方便。（3）制造成本低、省工、省料。（4）能充分发挥冲压机的生产能能力。冲压模由凹模和凸模组成,其结构设计主要包括以下方面:工作零件设计；定位零件设计；卸料零件的设计；导向零件的设计；装配零件的设计。2.2 工件的材料选择及结构形状定子铁芯是电机磁路的重要组成部分，它和转子铁芯、定子和转子之间的气隙一起组成电机的磁路。在感应电机中，定子铁芯中的磁通是交变的，因而产生铁芯损耗。铁芯损耗包括两部分：磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗是由于铁芯在交变磁化时磁分子取向不断发生变化引起的能量损耗。涡流损耗是由于铁芯在交变磁化时产生涡流所产生的电阻损耗。为了减少铁芯损耗，交流电机的定子铁芯需用电阻系数大，磁滞回线面积小的薄板材料，经冲制和绝缘处理后叠压而成。硅钢片是电阻系数大，磁滞回线面积小的薄板材料，含硅量大，电阻系数大。但是，硅钢片中含硅量越大，电阻系数越大，使材料变脆，硬度增加，给冲裁和剪切工艺带来了困难。硅的含量很大时，则无法进行轧制和加工，通常含硅量一般不超过5%。不同牌号和规格的硅钢片，机械性能是不同的。含硅量低的硅钢片韧性较好，宜于冷冲加工。随着含硅量的增加，硅钢片的硬度也增加，而且变脆，容易磨钝冲模的刃口，冲件的冲断面不光滑，甚至在冲剪处产生裂纹。所以硅钢片DR51050DR40550主要用于制造电机的铁芯。所以，该电动机定子铁芯的材料选为电工硅钢片D23，钢板厚度0.50mm，具有良好的冲裁性能和电磁性能。硅钢片在出厂时，已经经过退火处理。退火处理的主要目的，是改善硅钢片的电磁性能，并降低其抗剪强度。工件结构形状相对简单，是由圆弧和直线组成，各项工艺符合要求，可以冲裁加工。2.3 冲裁工艺方案的确定常见的模具形式可分为单工序模、复合模和级进模三种。单冲，是每次冲出一个连续的（最多有一个断口）的轮廓线。单冲的优点是单式冲模结构简单，容易制造，通用性号；生产准备工作简单；要求冲床的吨位小。它的缺点是冲制过程是多次经行，不可避免地会带来定子冲片内外圆同心度的误差，以及定子槽和转子槽的分度误差。复冲，是每次冲出几个连续的轮廓线。复冲的优点是劳动生产率高，冲片质量好。缺点是复式冲模制造工艺比较复杂，工时多，并要求吨位大的冲床。进级冲，是将几个单式冲模或复式冲模组合起来。进级冲的优点是劳动生产率较高，缺点是进级式冲模制造比较困难。确定模具形式，应以冲裁工件的要求、生产批量、模具加工条件为主要依据。根据以下表格选取模具形式，单工序模、级进模和复合模的比较见表2-2，冲压生产批量与合理模具形式见表2-3。表2-2 单工序模、级进模和复合模的比较比较项目单工序模级进模复合模工件尺寸精度较低一般,IT11级以下较高,IT9级以下工件形位公差工件不平整,同轴度、对称度及位置度误差大不太平整，有时要较平，同轴度、位置度误差较大工件平整，同轴度、对称度及位置误差大冲压生产率低，冲床一次行程内只能完成一个工序高，冲床在一次行程内能完成多个工序较高，冲床在一次行程内可完成两个以上工序实现操作机械化、自动化的可能性较易，尤其适合多工位冲床上实现自动化容易，尤其适应于单机上实现自动化难，工件与废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作对材料的要求对条料宽度要求不严，可用边角料对条料或带料宽度要求严格对条料宽度要求不严，可用边角料生产安全行安全性较差比较安全安全性较差模具制造的难易程度较易，结构简单，制造周期短，价格低形状简单件，比用复合模制造难度低形状复杂件，比用级进模的制造难度低应用通用性好，适合中、小批量生产和大型件的大量生产通用性较差，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生产通用性较差，适于形状复杂、尺寸不大、精度要求较高件的大批量生产表2-3 冲压生产批量与合理模具形式 批量/（千件/每年）项目单件小批中批大批大量大件中件小件1130010005000模具形式单工序模、简易模单工序模、简易模级进模、复合模、单工序模级进模、复合模级进模、复合模设备形式通用压机通用压机高速压机自动和半自动通用压机机械化高速压机与 自动机专用压机与自动机通过以上关系比较，此工件是大批量生产，故采用冲孔落料复合冲裁模进行加工，且一次冲压成行。所谓复合模具结构，就是在冲床的一次行程内，完成两道以上的冲压工序。在完成这些工序过程中，冲件材料无需进给移动。复合模具结构的优点（1）制件精度高。由于是在冲床的一次行程内，完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。（2）生产效率高。（3）模具结构紧凑，面积较小。复合模具结构的选用原则：只有当制件精度要求高，生产批量大，表面要求平整时，才选用复合模具结构。第3章 工艺参数的计算3.1 冲压力的计算计算冲压力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲压力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力P一般可以按下式计算。冲压力计算公式（3-1）: （3-1）式中 冲裁件周长（mm）； 料厚（mm）；材料抗剪强度（MPa）；考虑弹性脱料装置的压缩力、硅钢片厚度公差、冲模间隙的变化及刃口变钝等因素而使冲压力增大的系数。经过计算和查表，得出： 3.2 卸料力的计算为退下紧箍在凸模上的废料（或制件）所需的力，叫卸料力。卸料力不仅是设计卸料板时的重要参数，它还是冲小孔时，影响凸模使用寿命的一个主要因素。合理地确定卸料力可使模具结构凑和保证冲裁生产过程的稳定。影响卸料力的因素很多，其中最主要的为：相对冲裁间隙，冲裁件的形状和尺寸，其次为：材料机械性质、料厚、搭边情况、润滑和粘附情况等。材料抗拉强度高、厚度大、搭边大、都将使卸料力增大；冲裁间隙增大，卸料力趋向减少，当达17%时，卸料力最小，当再增加时，则卸料力又将回升。就冲裁件形状尺寸而论，方形的比圆形的卸料力小，用级进模冲孔落料和用多个冲头冲孔，其相应卸料力比单个冲裁的卸料力又大出较多。用机油润滑，因粘性大，卸料力反不比滑润大，用冷却剂润滑，卸料力可降低1530%，因它即可防止材料粘附于凸模，又起滑润作用。为了减少粘附，凸模不必加工得很光，抛光还不如车削，但如冲裁时冷却和滑润条件好，还是以表面加工较光为合理。生产上常以经验公式（3-2）来估算卸料力： （3-2）式中 冲裁力 （N）； 卸料力系数，见表（3-1）。将数据代入公式，经过计算得出：表3-1 卸料力、推件力及顶件力的系数材料厚度（mm）KsKeKk单个凹模冲裁级进模冲孔落料多凸模冲孔11550.020.060.060.080.080.100.050.080.100.120.120.150.100.120.120.150.150.200.050.100.070.143.3 推件力的计算这是顺着冲裁力方向，从凹模腔中推出制件（或废料）所需的力，叫推件力。除了搭边宽度外，其它影响卸料力的各种因素也都影响推件力，推件力常按式（3-3）估算： （3-3）式中 冲裁力（N）；长在凹模洞口内制件（或废料）数，；凹模圆柱形洞口高度（）；材料厚度（）；推件力系数，见表（3-1）。将数据代入公式，经过计算得出：选择冲床时，要根据不同模具结构，计算所需的总压力。本模具采用下出料方式，此方式的总压力计算公式（3-4）如下： （3-4） 把上面所求得的数据代入公式计算，得：3.4 压力中心的计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可按以下原则来确定：（1）对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。因为该零件是中心对称图形，所以其压力中心位于轮廓图形的几何中心O点，如图3-1所示。图3-1 压力中心3.5 冲裁间隙的计算 在冲裁模的设计中,凸凹模间隙的合理选取,是保证模具正常工作、提高冲片质量、延长模具寿命的一个关键因素。理想的间隙应该是板料冲裁断裂时,凸凹模刃口边所产生的裂纹在一条直线上,否则冲片边缘将出现不允许的毛刺,使得刃口粘结严重,磨损加快,进而影响模具的寿命。间隙是影响模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的520%左右时，冲裁力的降低不超过510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力，当单边间隙达到材料厚度的1525%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。所以,如何选取合理的凸凹模间隙,是模具设计时不容忽视的问题。厚度为0.5mm 的硅钢片,推荐的间隙为0.06 0. 08mm （见表3-2）,约为材料厚度的8 %14 %。按照这个间隙,冲出的定、转子片毛刺虽能控制在规定范围内。但由于间隙偏小,使得凸模与被冲的孔之间、凹模与落料之间的摩擦严重,造成凸模和凹模侧壁产生粘结,卸料力增大,影响冲片断面的质量,刃口容易变钝,冲片易出毛刺,且毛刺增长过快,甚至发生凹模胀裂现象,致使模具寿命下降。且取小间隙时,由于弹性回跳作用,落料件尺寸大于凹模,冲出的孔径小于凸模,从而造成冲片的尺寸精度出现误差。表3-2 落料、冲孔模刃口始用间隙 （单位mm）厚度硅钢片0.10.20.30.50.81.0Zmin0.010.0150.030.060.100.13Zmax0.030.0350.050.080.130.16 为提高冲片质量,延长模具寿命,根据国内外资料信息,在实践中对模具间隙做了试验摸索,证明放大间隙是非常有效的。经过多次对0.5mm 厚硅钢片冲裁的试验,发现间隙值在材料厚度的20%左右范围内,即间隙值为0.090.11mm 最为合适。采用这个间隙,可以获得如下效果:（1）提高了冲片质量。刃口锋利时毛刺小,冲裁过程中毛刺增长缓慢。（2） 冲片表面平整度大大改善,特别是相邻孔之间。（3） 凸凹模侧壁无粘结,减小了卸料力。（4）延长了模具寿命。刃磨一次可以保证较的冲次,从而减少刃磨次数,提高了生产效率。实践证明,合理地放大间隙,可使冲裁质量得到有效的保证,且模具寿命能提高23倍。3.6 冲模制造公差的计算冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现：（1）由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 （2）在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 （3）冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： （1）落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，凹模尺寸等于图纸上要求的料的尺寸，凸模尺寸等于凹模尺寸减去间隙；设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上，凸模尺寸等于图纸上要求的空的尺寸，凹模尺寸等于凸模尺寸加上间隙。 （2）在冲模使用过程中，冲模模刃受到磨损。凸模模刃由于磨损而逐渐减少，凹模模刃由于磨损而逐渐增大。这样，冲孔件的孔就逐渐缩小，落料件的外形尺寸就逐渐增大。所以，为了保证工件符合公差要求，冲孔时，凸模尺寸应按孔的最大极限尺寸确定；落料时，凹模尺寸应按落料件的最小极限尺寸确定。（3）板料在冲裁后，材料内部金属颗粒由于强大的突然消失而有弹性回弹现象，这样就使落料件尺寸比凹模尺寸大一些，冲孔件孔的尺寸比凸模尺寸小一些。在冲模设计时，有时要考虑这个因素，即落料时，凹模尺寸要比落料件的最小极限尺寸在小一些。冲孔时，凸模尺寸要比孔的最大极限尺寸再大一些。（4）冲模在制造时必须有制造公差。模具公差通常这样考虑：冲孔时，凸模尺寸按孔的最大极限尺寸确定，其公差为孔的公差的2530%，取负号；落料时，凹模尺寸按落料的最小极限尺寸确定，其公差为工件公差的2530%，取正号；上述考虑的根据是：冲模的精度等级必须比工件的精度等级高，随着工件精度等级的降低，冲模的精度等级也可以降低。根据上述因素，冲模制造公差的计算如下：由于电动机定子槽形尺寸太小，而且尺寸精度要求不高，弹性回弹值可以忽略，不考虑弹性回弹值。已知，从定子冲片零件图可以得到，槽形尺寸公差按GB180179的H10,槽口宽度尺寸公差按GB180179的H12，扣片槽形尺寸公差按GB180179的H11，槽形尺寸如图3-2所示。图3-2 槽形尺寸定子槽形尺寸如下： 定子槽凸模的尺寸为：尺寸L1按下式确定： 式中E是为了冲片落料（或车加工）后槽口能敞开而考虑的系数，对于现落料、后冲槽方案其值为0.050.70mm。以上各式中的制造公差值，系根据产品公差由冲模制造公差查得，见表3-3。表3-3 冲模制造公差 （单位mm）产品公差0.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.