微型电机定子片和转子片工位级进模设计

1、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 MICROMOTOR 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

2、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11 前言 21.1 模具概述 21.2 级进模概述 31.3 Pro/ENGINEER 的基础知识41.3.1 Pro/ENGINEER 的诞生41.

3、3.2 Pro/ENGINEER 的功能和特点41.3.3 Pro/ENGINEER 在模具制造中的应用51.4 课题内容选题意义 61.5 本章小结 72 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 162.6 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 1

4、9 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 222.7 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 312.8 本章小结 323 Pro/ENGINEER 的模具造型 333.1 总装配图的建立 333.2 零件图的建立 343.3 本章小结 384 结论38参考文献 39致谢 39 0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

5、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

6、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 PlateStudent: Liu RongTutor: Zhou Guang yong(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University , Changsha 410128, China)AbstractAbstract：This topic introduced the mi

7、cro-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 ha

8、d 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

9、 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 1center o

10、f 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 type1 前言1.1 模具概述模具是机

11、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

12、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

13、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 2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

14、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

15、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、

16、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， 3一

17、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

18、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

19、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

20、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 4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

21、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/ENG

22、INEER 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

23、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。 5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

24、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

25、,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。 6（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/

26、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

27、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

28、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 7（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

29、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

30、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 plate2.22.2 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： 8（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

31、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

32、.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

33、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 9Fig 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

34、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

35、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=Lt2 （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

36、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： 10F=1.3F0。查附录 A12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 L12816；中心轴孔周长:L21010；定子片两端左侧 2 孔周长 P:L3248；12 个线槽孔周长： L412（86360）2224.51（93360）22（89360）1220.3421.52（4736）（13360）30 336.24（mm） L总L1L2L3L416108336.24443.05（mm） F0L总t44

37、3.050.3519029462.83（N） F1.3F01.329462.8338301.68（N）（2） 第 2 工位：定子片右侧 2 孔 L1248；定子片两端中间 2 孔L22816；定子片角部 2 个工艺孔 L3248。L总L1L2L3816832F0L总t320.351906685.11（N）F1.3F01.36685.118690.64（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 50-100MPa2。取单位面积校平力为 50MPa，在 4

38、7mm 的圆面积内用上述公式计算，其A（472）21734.89mm2。FAP1734.895086744.5（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A1128.226.53.18444.84（mm2） ，则F1A1P444.845022242（N） 。F2FF18690.642224230932.64（N）（3） 第 3 工位：转子片圆 47mm 的周长 L4747。F0Lt470.351909818.76（N） 11F1.3F01.39818.7612764.39（N）（4） 第 4 工位：两端异形槽孔周长 L2（70360）53.82（6）22（

39、25360）65.8（130360）12188.05（mm）F0Lt188.050.3519012505.33（N）F1.3F01.312505.3316256.92（N）（5） 第六工位：定子片内孔及内孔与异形孔切通周长 L1（110360）48222.9（70360）53.82176.10mm；定子片两端余料周长L2（86360）8422152622310.08mm； LL1L2176.10310.08486.18mmF0Lt486.180.3519032330.97（N）F1.3F01.331859.4942030.26（N）（6） 第 8 工位：定子片切断周长 L54.79mmF0Lt

40、54.790.351903643.54（N）F1.3F01.33643.544736.60（N） 共计 F总38301.6830932.6412764.3916256.9242030.264736.60145022.49（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

41、 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.。 12D: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

42、及到 y-y 轴的距离为：2 个 8mm 的导正销孔冲模：L1825.13mm；x131；L2825.13mm；x231mm。转子片冲槽模：由前计算 L3336.24mm；x30。中心轴孔冲模：L41031.42；x40。定子片左侧两孔冲模：L5412.57mm；x526；L6412.57mm；x626。定子片右侧两孔冲模：L7412.57mm；x736；L8412.57mm；x836。 定子片两端中间两孔冲模：L9825.13mm；x962；L10825.13mm；x1062。 定子片角部两工艺孔冲模：L11412.57mm；x1193；L12412.57mm；x1293。转子片落料冲模：L

43、1347147.65mm；x13124。定子片两端异形孔冲模：由前计算L1494.03mm；x14186；L1594.03mm；x15186。定子片内孔并与异形孔切通冲模：由前计算 L16176.10mm；x16248。定子片两端圆弧余料切除冲模：由前计算L17155.04mm；x17248；L18155.04mm；x18248。定子片切断凸模：由前计算 L1954.79mm；x19279。将以上数据代入式 x0(L1x1L2x2L3x3.)(L1L2L3.)得： x025.13(31)25.13(31)336.24031.42012.572612.572612.573612.573625.1

44、36225.136212.579312.5793147.6512494.0318694.03186176.10248155.04248155.0424854.79279 1325.1325.13336.2431.4212.5712.5712.5712.5725.1325.1312.5712.57147.6594.0394.03176.10155.04155.04 54.79137.02mm。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

45、： F0145022.49（222424736.60）118043.89（N）查文献得F卸K卸F0 2 （4）F推nK推F02 （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0.0652。代入计算式求得： F卸K卸F00.05118043.895902.19（N） F推nK推F0=60.065118043.8946037.12（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

46、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 0.04mm2。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

47、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00 018 .00 022 .0 0340 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（dx）- 凸0 （6） 14 d凹（d凸Zmin）0+ 凹（dxZmin）0+ 凹 （7）式中 d凸、d凹冲孔凸、凹模基本尺寸（mm） ；

48、工件制造公差（mm） ；x因数 对于 40+0.018的孔，查文献表 2-12、表 2-132可知：凸=0.020mm；凹=0.020mm；x=0.75。将其数据带入式中得： d凸（40.750.018）4 0 020.00 0060 014.d凹（40.750.0180.04）4 0+0.0200 0540 074. 对于 80+0.022mm 的孔, 查文献表 2-12、表 2-132可知：凸=0.020mm；凹=0.020mm；x=0.75。将其数据带入式中得： d凸（80.750.022）8 0 0200.0 0030 017.d凹（80.750.0220.04）8 0+0.0200

49、0570 077.对于 10mm 的孔，查文献表 2-12、表 2-132可知：凸=0.020mm；0 0340 007.凹=0.020mm；x=0.75；=-0.007-（-0.034）=0.027mm。将其数据带入式中得： d凸（100.750.027）100 0200.0+0.020 d凹（100.750.0270.04）100+0.0200 0600 080. 对于 480+0.05mm 的孔，查文献表 2-12、表 2-132可知：凸=0.020mm；凹=0.030mm；x=0.75。将其数据代入式中得： d凸（480.750.05）480 0200.0 0200 040. d凹（4

50、80.750.050.04）4800 030 .0 0780 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（Dx）0+ 凹 （8） D凸（D凹Zmin）- 凸0（DxZmin）- 凸0 （9） 查文献表 2-12、表 2-132可知：凸=0.020mm；凹=0.030mm；x=0.75。将其数据代入式中得

51、： D凹（470.750.05）4700 030 .0 0380 125. 15 D凸（470.750.050.04）470 0200.0 0970 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（Amaxx

52、）0+/4 （10） B 类： Bj（Bminx）-/40 （11） C 类： Cj（Cmin0.5）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 edgea：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 2-132可知，x0.75。将数据代入得：Bj（4.10.750.018）4.10 018 40./0

53、0100 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 2-132可知，x0.75。将数据代入得：Bj（4.490.750.018）4.490 018 40./0 0100 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 16文献表 2-132可知，x1。将数据代入得： Aj（1.01410.014）100 014 4 ./00 004 .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 2-132可知，x1。将数据代入得： Aj（

54、0.51410.014）0.500 014 4 ./00 004 .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 2-132可知，x1。将数据代入得： Bj（1.5210.014）1.520 014 40./0 0110 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 2-132可知，x0.75。将数据代入得：Bj（3.350.750.018）3.350 018 40./0 0090 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

55、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 L1L3（25360）65.814.3，取0.05，查文献表 2-132，取x1，将数据带入公式得：Bj（14.310.05）14.30 05 40./0 040 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 L4L6（6）29.4，取0.02。查文献表 2-132，取 x1，将数据带入公式得：Aj（9.4210.02）9.400 02 4 ./00 005 .对于 2 尺寸，当凸模磨损后，其尺寸会增大，用 A

56、 类计算公式。由前计算可知L2（130360）1213.6，取0.01。查文献表 2-132，取 x1，将数据带入公式得：Aj（13.610.01）13.600 01 4 ./0 010 007.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 17L5（70360）53.832.8，取0.06。查文献表 2-132，取 x1，将数据带入公式得：Bj（32.810.06）32.80 06 40./0 050 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 ex

57、cision 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 2-132，取 x1，将数据带入公式得：Bj（59.9510.05）600 05 40./0 010.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 2-132，取 x1，将数据带入公式得：Bj（15.5510.05）15.60 05 40./0 010.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（91360）8466.7，取0.01。查文献表 2-132，取x1，将数

58、据带入公式得：Aj（66.710.01）66.700 01 4 ./0 0100 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 L190；L22。00 05 .00 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2-132，取 x1，将数据带入公式得：Bj（9010.05）900 05 40./0 040 05. 18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2-132，取 x1，将数据带入公式得：Bj（210.05）20 05 40./0 040 05.2.52.5 压力机的选择压力机的选择冲压设备

59、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，工件的几何尺寸和精度等选定压力机类型。对于中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件多用具有 C 形床身的开式曲柄压力机。虽然压力机的刚度差，并且由于床身的变形而破坏了冲模的间隙分布，降低了冲模的寿命和冲裁件的质量。但是，它却具有操作空间三面敞开，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉等优点，目前仍是中小件生产的主要设备。在大中型和精度要求较高的冲压件生产中，多采用闭式机身的曲柄压力机。这类压力机两侧封闭，刚度较好精度较高，但操作不如开式方便

60、。对于大型、较复杂的拉深件多采用闭式双动拉深压力机。它有二个滑块，拉深用的内滑块和压边用的外滑块，外滑块通常有四个加力点，调整作用于坯料周边的压边力。模具结构简单，压边可靠易调。特别适于大量生产。而对于形状复杂的大量生产，应优先考虑选用多工位自动压力机。一台多工位自动压力机能够代替多台单工位压力机，并且消除了工序间半成品的堆放和运输问题。而对落料、冲孔件的大量生产，则应选用效率高、精度高的自动高速压力机。在小批生产中尤其是大型厚板冲压件的生产，多采用液压机。它不会因为板材的厚度超差而过载，特别对于施力行程较大的加工，具有明显的优点。多用于弯曲、拉深、成形、校平等成形工序。校正弯曲、校平整形工序