Y210-2型电动机定子铁芯冲压模具设计

目  录

1 绪论1

2 产品加工工艺分析2

3 模具类型的确定4

4 冲裁件的排样与搭边5

5 冲压力的计算7

5.1 冲裁力的计算7

5.2 卸料力的计算8

5.3 顶件力的计算8

6 冲压压力中心的确定9

7 冲裁间隙的选择9

8 计算凸、凹模的刃口尺寸10

8.1 落料凹模刃口尺寸计算11

8.2 冲孔凸模刃口尺寸计算11

9冲裁的部件及零件设计12

9.1 工作零件13

9.1.1 凸模形式及尺寸13

9.1.2 凹模形式及尺寸14

9.1.3 凸凹模形式及尺寸14

9.2 定位零件15

9.3 卸料、出件零件16

9.3.1 卸料装置16

9.3.2 推件装置17

9.4 橡胶的选用17

9.5 模架及相关零件18

9.5.1 模架18

9.5.2 连接零件的选取19

9.6 模具的闭合高度19

10冲压设备的选择19

结论19

致谢20

参考文献20

英文文献名称（冲压成形与板材冲压）

摘  要

本文分析了电动机定子铁芯的结构和加工精度等因素，确定了电动机定子铁芯的加工方法，计算了零件加工所需的参数值，确定了模具总体结构形式和尺寸，完成了模具装配图的绘制，最后确定压力机类型及主要参数。

关键词：冲孔模，落料模，排样，冲压压力，压力机

The Design of Punching die for Stator Core in Y210-2

Electrical Machine

Abstract

 This text analysed the structure of the stator core and its precision characteristic ，and established the processing precept , finish the ensemble architecture analysis of the mould and finished the installation diagram and non-standard part picture , confirm the type of the press and main parameter finally.

Keyword: Ppunching Hole die, Blanking die, Bending die, Conical die Arrange, Punching Machine

目  录

1 绪论1

2 产品加工工艺分析2

3 模具类型的确定4

4 冲裁件的排样与搭边5

5 冲压力的计算7

5.1 冲裁力的计算7

5.2 卸料力的计算8

5.3 顶件力的计算8

6 冲压压力中心的确定9

7 冲裁间隙的选择9

8 计算凸、凹模的刃口尺寸10

8.1 落料凹模刃口尺寸计算11

8.2 冲孔凸模刃口尺寸计算11

9冲裁的部件及零件设计12

9.1 工作零件13

9.1.1 凸模形式及尺寸13

9.1.2 凹模形式及尺寸14

9.1.3 凸凹模形式及尺寸14

9.2 定位零件15

9.3 卸料、出件零件16

9.3.1 卸料装置16

9.3.2 推件装置17

9.4 橡胶的选用17

9.5 模架及相关零件18

9.5.1 模架18

9.5.2 连接零件的选取19

9.6 模具的闭合高度19

10冲压设备的选择19

结论19

致谢20

参考文献20

英文文献名称（冲压成形与板材冲压）

1 绪论

冲压是利用冲压设备（如压力机）及安装在其上的专用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。冲压通常是在常温下对薄板材料（一般厚度在3.2mm以下）进行冷变形加工从而形成所需零件，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。

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）批量加工成所需零件的专用工具。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共同构成了冲压加工的三要素，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。因为冲压加工是依靠冲模和冲压设备来完成的，压力机的行程次数为每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可以得到一个冲件；

(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，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压件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，而且加工所剩废料可再利用，且不需其它加热设备，因而是一种省料、节能的加工方法，生产成本较低；

(5)操作简单，非熟练人员也能操作自如。

但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性,一组模具只能生产一种零件，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形。而且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品，导致成本非常昂贵，因此一般用于大批量生产。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。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。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，如果生产中不大量采用冲压工艺，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。

冲压模具包括冲裁模、弯曲模、拉伸、胀形等模具。冷冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识。因此它是一门综合性很强的学科。落料和冲孔都属于冲裁模。冲裁模是从条料、带料或半成品上使材料按规定的轮廓产生分离的模具，随着科学技术的发展，冲压技术也向高速化、自动化、精密化的方向发展。冲裁模一般分为简单模、级进模、和复合模。简单模在国内应用比较广泛，它是在压力机的冲压行程中完成一次冲裁工艺。简单模也分为无导向简单模、导板式简单模，和导柱式简单模；级进模是在单工序冲模基础上发展的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工艺，在最后工位冲出完整的工件。由于级进模是连续冲压，因此生产效率高，适用于大规模生产，但是因为其结构复杂，定位要求比较严格，因此说制造成本高。复合模是在压力机的一次冲压行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序。复合模同级进模一样，也是在简单模的基础上发展的一种较先进的模具。与级进模相比，冲裁模冲裁件的位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，适用于生产批量大，精度要求高，内外形尺寸差较大的冲裁件。

2 产品加工工艺分析

图1 产品零件简图

Y210—2型电动机定子铁芯的使用量大，故采用大批量生产，该铁芯的材料为电工硅钢片D21，钢板厚度0.5mm，本身具有良好的冲裁性能。而且零件形状对称，但结构略显复杂，由圆弧和直线组成，不宜采用锻造、铸造和切削加工等方法制造，因此采用冲压加工。

对于冲小孔Φ5，冲复杂圆孔Φ80，由表1[1]知，一般冲孔模对该材料（钢 <400MPa）可以冲压的最小的孔径为d≧t＝0.5mm（t:板料厚度,mm），因而小孔符合工艺要求。冲裁件孔与孔之间、孔与边缘之间的距离受模具的强度和冲裁件质量的制约,其值a宜取a≥2t（但不得小于3-4mm），此零件最小孔边距为b＝2.5mm≥2t，因而也符合孔边距工艺要求。因此以上分析均符合冲裁工艺要求。

表1 冲孔的最小尺寸

材料圆孔

（孔径d）方孔

(边长b)长圆孔

（孔宽b）长方孔

（孔宽b）

钢σb＞700MPa

钢σb＝400-700MPa

钢σb＜400MPa

黄铜、铜

铝、锌

纸胶版、布胶版

硬纸、纸d≥1.5t

d≥1.3t

d≥t

d≥0.9t

d≥0.8t

d≥0.7t

d≥0.6tb≥1.35t

b≥1.2t

b≥0.9t

b≥0.8t

b≥0.7t

b≥0.6t

b≥0.5tb≥1.1t

b≥0.9t

b≥0.7t

b≥0.6t

b≥0.5t

b≥0.4t

b≥0.3tb≥1.2t

b≥t

b≥0.8t

b≥0.7t

b≥0.6t

b≥0.5t

b≥0.4t

由表2[2]、表3查出冲裁件内外所能达到的经济精度为IT11，孔中心与边缘距离尺寸公差为±0.6，对于孔心距公差为±0.1，将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标准、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。

表2 冲裁件内外形所能达到的经济精度

≤33-66-1010-1818-500

≤1IT12-IT13IT11

1-2IT14IT12-IT13IT11

表3 孔中心与边缘距离尺寸公差

材料厚度t/mm孔中心与边缘距离尺寸

≤5050-120120-220220-360

≤2±0.5±0.6±0.7±0.8

2-4±0.6±0.7±0.8±1.0

3 模具类型的确定

常见的模具形式可分为单工序模、复合模和级进模三种。确定模具形式，应以冲裁工件的工艺要求、生产批量、模具加工条件为主要依据。

冲压生产批量与合理模具形式见表4[4]；

单工序模、级进模和复合模的比较见表5。

表4 冲压生产批量与合理模具形式

单件小批中批大批大量

大件

中件

小件<1

<1

<11-2

1-5

1-102-20

5-50

10-10020-300

50-1000

100-5000>300

>1000

>5000

模具形式简易模、单工序模单工序模、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自动和半自动、通用压机机械化高速压机、自动机专用压机、自动机

另外因在实际生产中，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。所以决定采用冲孔落料复合冲裁模进行加工，且一次成形。

所谓复合模具结构，就是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式。复合模具结构的优点：1）模具结构紧凑，占用空间较小；2）在完成这些工序过程中，冲件材料无需进给移动；3）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，冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性好，制件平直；4）适宜冲制薄料和脆性或软质材料。复合模具结构的选用原则：当制件精度要求高，生产批量大，表面要求平整时，一般选用复合模具结构。

表5 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

4 冲裁件的排样与搭边

排样是指冲裁件在板料、条料或带料上的布置方式，分为有搭边、少搭边和无搭边三种；按工件外形特征又可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。该冲裁件材料较薄，尺寸小，采用直排有废料排样方式比较合理，如图2所示。

图2 排样图

               表6 冲压落料件的搭边值             /mm

被冲金属搭边值或沿边值

料   厚边缘两件间距

一般金属≤0.531.271.27

标准带料0.56-1.40

＞1.401.02

0.7t1.02

0.7t

双片料≤1.07

1.09-1.40

＞1.401.52

1.4t

1.4t1.27①

1.02

0.7t

双片料且两列排样互锁≤1.07

＞1.401.52

1.4t1.27②

1.4t

不锈钢、硅钢、弹簧钢≤1.40

＞1.40≥1.52

1.4t≥1.52

1.4t

由表6查得最小搭边值a＝1.52mm , a1＝1.52mm，取a＝a1＝2mm。

毛胚面积A:

A＝πR2＝3.14×752＝17662.5mm             (1)

条料宽度b:

                        b＝d+2a=150+2×2＝154mm               (2)

进距h:

                          h＝d+a1=150+2＝152mm               (3)

材料利用率η: