微型电机定子片和转子片工位级进模设计

湖南农业大学东方科技学院湖南农业大学东方科技学院 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 学生姓名学生姓名 刘荣刘荣 学学 号 号 200841914727200841914727 年级专业及班级 年级专业及班级 20082008 级机制造级机制造 7 7 班班 指导老师及职称 指导老师及职称 周光永周光永 副教授副教授 学学 部 部 理工学部理工学部 湖南 长沙 提交日期 2012 年 5 月 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生 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 学 生 刘荣 指导老师 周光永 湖南农业大学东方科技学院 长沙 410128 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 Student Liu Rong Tutor Zhou Guang yong Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University Changsha 410128 China AbstractAbstract This topic introduced the micro motor decides the rotor piece location levels to enter mold s 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 mold s basic outline the cold stamping mold s development condition as well as the characteristic the level enters mold s concept the work process and the characteristic proposed this topic research s content as well as the selected topic significance as well as this topic s 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 2 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 press s choice this mold s 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 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 3 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 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 4 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 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 5 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 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 6 图图 1 1 流程图流程图 Fig 1 Flow chart 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 7 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 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 8 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 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 9 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 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 2mm 1 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 10 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 第 2 工位 冲定子片右侧 2 孔 冲定子片两端中间 2 孔 冲定子片角部 2 个工艺 孔 转子片槽和 10mm 孔校平 第 3 工位 转子片 470 0 05mm 落料 第 4 工位 冲定子片两端异形槽孔 第 5 工位 空工位 第 6 工位 冲定子片 48 0 050内孔 定子片两端圆弧余料切除 第 7 工位 空工位 第 8 工位 定子片切断 转子片中间 10mm 的孔有较高的精度要求 12 个线槽孔冲裁后不再加工 直接 下线 装入漆包线线圈 线径细 绝缘层薄 因此不允许有明显的毛刺 为此在第 2 工位设置 1 对 10mm 和 2 个线槽孔的整形工序 第 3 工位 47mm 外圆落料 则转 子片工件完成 定子片上 下的两个长形孔与 48mm 孔应当先冲哪个呢 若先冲 48mm 孔 再 冲两个长形孔时 可能引起 48mm 孔的变形 难以保证其 0 05mm 的尺寸公差 故在 第 4 工位先冲长形孔 第 6 工位再冲 48mm 孔 同时将 3 个孔打通 完成内部冲裁 第 8 工位的切断可有两种方法 若采用单边切断 应注意左 右两个断面形状必 将是不同的 右边留在凹模上的工件毛刺向下 而左边冲掉的工件毛刺向上 如果采 用中间切去一条的方法 则可保证两边的毛刺方向相同 但是要多消耗一个废料条 考虑到所切的边是转子外侧非工作部位 所以应采用单边切断的方法 2 42 4 主要计算主要计算 2 4 12 4 1 冲压力的计算冲压力的计算 各工位的主要工序是冲裁 由公式 2 6 得 冲裁力的计算式为 F0 Lt 2 1 式中 F0 冲裁力 N L 冲裁件的周长 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪强 度 MPa 考虑到凸 凹模的磨损 模具间隙的波动 材料力学性能的变化以及材料厚度偏 差等因素 实际所需的冲裁力还需增加 30 故选择冲床时的冲裁力 N 应为 11 F 1 3F0 查附录 A1 2 得 电工硅钢片的抗剪强度 190MPa 由设计资料中可知 t 0 35mm 1 第 1 工位 2 个导正销孔周长 L1 2 8 16 中心轴孔周长 L2 10 10 定子片两端左侧 2 孔周长 P L3 2 4 8 12 个线槽孔周长 L4 12 86 360 2 2 2 4 51 93 360 2 2 89 360 1 2 2 0 34 2 1 52 47 36 13 360 30 336 24 mm L总 L1 L2 L3 L4 16 10 8 336 24 443 05 mm F0 L总t 443 05 0 35 190 29462 83 N F 1 3F0 1 3 29462 83 38301 68 N 2 第 2 工位 定子片右侧 2 孔 L1 2 4 8 定子片两端中间 2 孔 L2 2 8 16 定子片角部 2 个工艺孔 L3 2 4 8 L总 L1 L2 L3 8 16 8 32 F0 L总t 32 0 35 190 6685 11 N F 1 3F0 1 3 6685 11 8690 64 N 整形压力 查文献可得 整形压力的大小与所要校平的面积成正比 可用下式计算 F AP 式中 F 校平力 N A 工件校平面积 mm 2 P 单位面积所需的校平 力 MPa 其值为 50 100MPa 2 取单位面积校平力为 50MPa 在 47mm 的圆面积内用上述公式计算 其 A 47 2 2 1734 89mm2 F AP 1734 89 50 86744 5 N 占用压 力太大 弹性元件也难以设计 将校平考虑为局部校平 12 个线槽面积 A1 12 8 2 2 6 5 3 18 444 84 mm2 则 F1 A1P 444 84 50 22242 N F2 F F1 8690 64 22242 30932 64 N 3 第 3 工位 转子片圆 47mm 的周长 L 47 47 F0 Lt 47 0 35 190 9818 76 N 12 F 1 3F0 1 3 9818 76 12764 39 N 4 第 4 工位 两端异形槽孔周长 L 2 70 360 53 8 2 6 2 2 25 360 65 8 130 360 12 188 05 mm F0 Lt 188 05 0 35 190 12505 33 N F 1 3F0 1 3 12505 33 16256 92 N 5 第六工位 定子片内孔及内孔与异形孔切通周长 L1 110 360 48 2 2 2 9 70 360 53 8 2 176 10mm 定 子片两端余料周长 L2 86 360 84 2 2 15 2 62 2 310 08mm L L1 L2 176 10 310 08 486 18mm F0 Lt 486 18 0 35 190 32330 97 N F 1 3F0 1 3 31859 49 42030 26 N 6 第 8 工位 定子片切断周长 L 54 79mm F0 Lt 54 79 0 35 190 3643 54 N F 1 3F0 1 3 3643 54 4736 60 N 共计 F总 38301 68 30932 64 12764 39 16256 92 42030 26 4736 60 145022 49 N 2 4 22 4 2 压力中心的计算压力中心的计算 为了保证压力机和模具正常地工作 必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线 相重合 否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜 引起凸 凹模间隙不均和导向零 件加速磨损 造成刃口和其它零件的损坏 甚至还会引起压力机导轨磨损 影响压力 机精度 本设计中 采用解析法计算压力中心 计算压力中心的坐标定在第一工位的中心 从排样图可看出 图中图形以 x 轴为对称轴 所以 y 方向压力中心坐标为零 查文献可得 多凸模的压力中心 按下述程序进行计算 1 A 按比例画出凸模工作部分剖面的轮廓图 B 在任意距离处作 x x 轴和 y y 轴 C 计算各凸模重心到 x x 轴的距离 y1 y2 y3 和到 y y 轴的距离 x1 x2 x3 13 D 冲模压力中心到坐标轴的距离由下式确定 到 x x 轴的距离 y0 L1y1 L2y2 L3y3 L1 L2 L3 2 到 y y 轴的距离 x0 L1x1 L2x2 L3x3 L1 L2 L3 3 式中 L1 L2 L3 各凸模工作部分剖面轮廓的周长 各凸模的周长以及到 y y 轴的距离为 2 个 8mm 的导正销孔冲模 L1 8 25 13mm x1 31 L2 8 25 13mm x2 31mm 转子片冲槽模 由前计算 L3 336 24mm x3 0 中心轴孔冲模 L4 10 31 42 x4 0 定子片左侧两孔冲模 L5 4 12 57mm x5 26 L6 4 12 57mm x6 26 定子片右侧两孔冲模 L7 4 12 57mm x7 36 L8 4 12 57mm x8 36 定子片两端中间两孔冲模 L9 8 25 13mm x9 62 L10 8 25 13mm x10 62 定子片角部两工艺孔冲模 L11 4 12 57mm x11 93 L12 4 12 57mm x12 93 转子片落料冲模 L13 47 147 65mm x13 124 定子片两端异形孔冲模 由前计算 L14 94 03mm x14 186 L15 94 03mm x15 186 定子片内孔并与异形孔切通冲模 由前计算 L16 176 10mm x16 248 定子片两端圆弧余料切除冲模 由前计算 L17 155 04mm x17 248 L18 155 04mm x18 248 定子片切断凸模 由前计算 L19 54 79mm x19 279 将以上数据代入式 x0 L1x1 L2x2 L3x3 L1 L2 L3 得 x0 25 13 31 25 13 31 336 24 0 31 42 0 12 57 26 12 57 26 12 57 36 12 57 36 2 5 13 62 25 13 62 12 57 93 12 57 93 147 65 124 94 03 186 94 03 186 176 10 248 155 04 248 155 04 248 54 79 279 14 25 13 25 13 336 24 31 42 12 57 12 57 12 57 12 57 25 13 25 1 3 12 57 12 57 147 65 94 03 94 03 176 10 155 04 155 04 54 79 137 02mm 2 4 32 4 3 卸料力与推件力的计算卸料力与推件力的计算 在各工位的冲裁力中 第 2 工位的校平力和第 8 工位的单边切断力在回程时没有 卸料力 其余冲裁力的总和作为计算卸料力的冲裁力 由前计算 其值为 F0 145022 49 22242 4736 60 118043 89 N 查文献得 F卸 K卸F0 2 4 F推 nK推F0 2 5 式中 F 冲裁力 N n 卡在凹模洞口中的工件 或废料 的数目 K卸 K推 分别为卸料力 推件力因素 查文献表 2 15 得 K卸 0 05 K推 0 065 2 代入计算式求得 F卸 K卸F0 0 05 118043 89 5902 19 N F推 nK推F0 6 0 065 118043 89 46037 12 N 2 4 42 4 4 冲裁间隙冲裁间隙 冲裁间隙值的选取对工件质量 冲裁力的大小 模具的寿命都有显著影响 冲裁 间隙较大时会出现废料穿过板料而随凸模上升的现象 也会使脆性材料从凹模孔中高 速穿出 以至危及操作者的安全 本模具所使用的电工硅钢片 厚为 0 35mm 查文献表 2 10 选择间隙 厚 0 3mm 的硅钢片板料最小间隙为 0 03mm 厚 0 5mm 的板料为 0 06mm 对于 0 35mm 的板料应 选 0 04mm 厚 0 3mm 的硅钢片板料最大间隙为 0 05mm 厚 0 5mm 的板料为 0 08mm 选取 0 06mm 确定双面始用间隙为最大 0 06mm 最小 0 04mm 2 2 4 52 4 5 凸 凹模刃口尺寸的计算凸 凹模刃口尺寸的计算 冲裁件的尺寸精度取决于凸 凹模刃口部分的尺寸 冲裁的合理间隙也要靠凸 凹模刃口部分的尺寸来实现和保证 所以正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的 1 1 冲孔凸 凹模刃口尺寸计算 冲孔凸 凹模刃口尺寸计算 在第 1 2 6 工位有 4mm 8mm 10 48mm 四种内型的 0 0 018 0 0 022 0 034 0 007 0 0 05 孔 冲孔时应首先确定凸模刃口尺寸 由于基准件凸模的刃口尺寸在磨损后会减小 因此应使凸模的基本尺寸接近工件孔的最大极限尺寸 再增大凹模尺寸以保证最小合 理间隙 Zmin 凸的制造取负偏差 凹模取正偏差 其计算式为 d凸 d x 凸 0 6 15 d凹 d凸 Zmin 0 凹 d x Zmin 0 凹 7 式中 d凸 d凹 冲孔凸 凹模基本尺寸 mm 工件制造公差 mm x 因数 对于 40 0 018的孔 查文献表 2 12 表 2 13 2 可知 凸 0 020mm 凹 0 020mm x 0 75 将其数据带入式中得 d凸 4 0 75 0 018 4 0 020 0 0 006 0 014 d凹 4 0 75 0 018 0 04 4 0 0 020 0 054 0 074 对于 80 0 022mm 的孔 查文献表 2 12 表 2 13 2 可知 凸 0 020mm 凹 0 020mm x 0 75 将其数据带入式中得 d凸 8 0 75 0 022 8 0 020 0 0 003 0 017 d凹 8 0 75 0 022 0 04 8 0 0 020 0 057 0 077 对于 10mm 的孔 查文献表 2 12 表 2 13 2 可知 凸 0 020mm 0 034 0 007 凹 0 020mm x 0 75 0 007 0 034 0 027mm 将其数据带入式中得 d凸 10 0 75 0 027 10 0 020 0 0 0 020 d凹 10 0 75 0 027 0 04 10 0 0 020 0 060 0 080 对于 480 0 05mm 的孔 查文献表 2 12 表 2 13 2 可知 凸 0 020mm 凹 0 030mm x 0 75 将其数据代入式中得 d凸 48 0 75 0 05 48 0 020 0 0 020 0 040 d凹 48 0 75 0 05 0 04 48 0 0 030 0 078 0 128 2 2 落料凸 凹模刃口尺寸计算 落料凸 凹模刃口尺寸计算 在第 3 工位 转子片 470 0 05mm 落料 落料时应首先确定凹模刃口尺寸 由于 基准件凹模的刃口尺寸在磨损后会增大 因此应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最 小极限尺寸 再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙 Zmin 仍然是凸模取负偏差 凹模 取正偏差 其计算式为 D凹 D x 0 凹 8 D凸 D凹 Zmin 凸 0 D x Zmin 凸0 9 查文献表 2 12 表 2 13 2 可知 凸 0 020mm 凹 0 030mm x 0 75 将其 数据代入式中得 D凹 47 0 75 0 05 47 0 0 030 0 038 0 125 16 D凸 47 0 75 0 05 0 04 47 0 020 0 0 097 0 077 3 3 其它凸 凹模刃口尺寸计算 其它凸 凹模刃口尺寸计算 在第 1 4 6 8 工位其凸 凹模形状复杂 故不能采用上述方法计算刃口尺寸 对于落料件 应以凹模为基准件 凹模的磨损情况分为三类 第一类是凹模磨损后增大的尺寸 A 类 第二类是凹模磨损后减小的尺寸 B 类 第三类是凹模磨损后没有增减的尺寸 C 类 而对于冲孔件 则以凸模为基准件 可根据凸模的磨损情况 将尺寸分为 A B C 三类 其计算式为 A 类 Aj Amax x 0 4 10 B 类 Bj Bmin x 40 11 C 类 Cj Cmin 0 5 8 12 式中 Aj Bj Cj 基准件尺寸 mm Amax Bmin Cmin 工件极限尺寸 mm 工件公差 mm 冲槽凸模刃口尺寸计算 如图 3 所示 图图 3 3 冲槽凸模刃口冲槽凸模刃口 Fig 4 Punching male die cutting edge a 对于 4 10 0 018这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 查文献表 2 13 2 可知 x 0 75 将数据代入得 Bj 4 1 0 75 0 018 4 1 0 018 4 0 0 010 0 014 b 对于 4 490 0 018这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 查文献表 2 13 2 可知 x 0 75 将数据代入得 Bj 4 49 0 75 0 018 4 49 0 018 4 0 0 010 0 014 c 对于 R10 0 014这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会增大 用 A 类计算公式 查 17 文献表 2 13 2 可知 x 1 将数据代入得 Aj 1 014 1 0 014 1 0 0 014 4 0 0 004 d 对于 R0 50 0 014这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会增大 用 A 类计算公式 查文献表 2 13 2 可知 x 1 将数据代入得 Aj 0 514 1 0 014 0 5 0 0 014 4 0 0 004 e 对于 1 520 0 014这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 查文献表 2 13 2 可知 x 1 将数据代入得 Bj 1 52 1 0 014 1 52 0 014 4 0 0 011 0 014 f 对于 3 350 0 018这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 查文献表 2 13 2 可知 x 0 75 将数据代入得 Bj 3 35 0 75 0 018 3 35 0 018 4 0 0 009 0 014 冲定子片两端异形槽孔凸模刃口计算 如图 4 所示 图图 4 4 异形槽孔凸模刃口异形槽孔凸模刃口 Fig 4 Shaped slot punch edge 对于 1 3 尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 由前计算可 知 L1 L3 25 360 65 8 14 3 取 0 05 查文献表 2 13 2 取 x 1 将数据带入公式得 Bj 14 3 1 0 05 14 3 0 05 4 0 0 04 0 05 对于 4 6 尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会增大 用 A 类计算公式 由前计算可 知 L4 L6 6 2 9 4 取 0 02 查文献表 2 13 2 取 x 1 将数据带 入公式得 Aj 9 42 1 0 02 9 4 0 0 02 4 0 0 005 对于 2 尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会增大 用 A 类计算公式 由前计算可知 L2 130 360 12 13 6 取 0 01 查文献表 2 13 2 取 x 1 将数 据带入公式得 Aj 13 6 1 0 01 13 6 0 0 01 4 0 01 0 007 对于 5 尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 由前计算可知 18 L5 70 360 53 8 32 8 取 0 06 查文献表 2 13 2 取 x 1 将数 据带入公式得 Bj 32 8 1 0 06 32 8 0 06 4 0 0 05 0 06 定子片两端圆弧余料切除凸模刃口尺寸计算 如图 5 所示 图图 5 多余材料切除冲头刃多余材料切除冲头刃 Fig 5 Excess material excision of the punch edge 对于 600 0 05这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 查文 献表 2 13 2 取 x 1 将数据带入公式得 Bj 59 95 1 0 05 60 0 05 4 0 0 01 0 对于 15 60 0 05这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 查 文献表 2 13 2 取 x 1 将数据带入公式得 Bj 15 55 1 0 05 15 6 0 05 4 0 0 01 0 对于图中圆弧段尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会增大 用 A 类计算公式 由图中 数据计算 L 91 360 84 66 7 取 0 01 查文献表 2 13 2 取 x 1 将数据带入公式得 Aj 66 7 1 0 01 66 7 0 0 01 4 0 010 0 008 定子片切断凸模刃口尺寸计算 切断图模截面为矩形 其尺寸为 L1 90 L2 2 0 0 05 0 0 05 对于 L1 这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 查文献表 2 13 2 取 x 1 将数据带入公式得 Bj 90 1 0 05 90 0 05 4 0 0 04 0 05 19 对于 L2 这个尺寸 当凸模磨损后 其尺寸会减小 用 B 类计算公式 查文献表 2 13 2 取 x 1 将数据带入公式得 Bj 2 1 0 05 2 0 05 4 0 0 04 0 05 2 52 5 压力机的选择压力机的选择 冲压设备的选择是工艺设计中的一项重要内容 它直接关系到设备的合理使用 安全 产品质量 模具寿命 生产效率和成本等一系列重要问题 应根据所要完成工 序的工艺性质 批量大小 工