〔大学论文〕Y210-2型电动机定子铁芯冲压模具设计(含word文档) .pdf
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1、摘摘摘摘要要要要 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。 关键词关键词关键词关键词:冲孔模,落料模,排样,冲压压力,压力机 2 TheTheTheThe DesignDesignDesignDesign o o o of f f f PunchingPunchingPunchingPunching d d d die ie ie ie f f f forororor StatorStatorStatorStatorCoreCoreC
2、oreCore i i i in n n nY210-2Y210-2Y210-2Y210-2 ElectricalElectricalElectricalElectrical MachineMachineMachineMachine AbstractAbstractAbstractAbstract ThisThisThisThis texttexttexttext analysedanalysedanalysedanalysed thethethethe structurestructurestructurestructure ofofofof thethethethe statorstato
3、rstatorstator corecorecorecore andandandand itsitsitsits precisionprecisionprecisionprecision characteristiccharacteristiccharacteristiccharacteristic ,andandandand establishedestablishedestablishedestablished thethethethe processingprocessingprocessingprocessing preceptpreceptpreceptprecept , , , ,
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5、tion diagramdiagramdiagramdiagram andandandand non-standardnon-standardnon-standardnon-standard partpartpartpart picturepicturepicturepicture , , , , confirmconfirmconfirmconfirm thethethethe typetypetypetype ofofofof thethethethe presspresspresspress andandandand mainmainmainmain parameterparameter
6、parameterparameter finally.finally.finally.finally. Keyword:Keyword:Keyword:Keyword: Ppunching Hole die, Blanking die, Bending die, Conical die Arrange, Punching Machine 目目目目录录录录 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、
7、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 4 1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论 冲压是利
8、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,
9、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
10、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、
11、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
12、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
13、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 2 2 2 产品加工工艺分析产品加工工艺分析产品加工工艺分析产品加工工艺分析 图 1 产品零件简图 Y2102 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 6 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
14、造,因此采用冲压加工。 对于冲小孔5,冲复杂圆孔80,由表11知,一般冲孔模对该材料(钢 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
15、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 批 量 / 千 件 每 年 项 目 8 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
16、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
17、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 4 4 4 冲裁件的排样与搭边冲裁件的排样与搭边冲裁件的排样与搭边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
18、;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 1.40 1.02 0.7t 1.02 0.7t 双片料 1.07 1.09-1.40 1.40 1.52 1.4t 1.4t 1.27 1.02 0.7t 双片料且两 列排样互锁 1.07 1.40 1.52 1.4t 1.27 1.4t 不锈钢、硅 钢、弹簧钢 1.40 1.4
19、0 1.52 1.4t 1.52 1.4t 由表 6 查得最小搭边值 a1.52mm , a11.52mm,取 aa12mm。 毛胚面积 A: AR23.1475217662.5mm(1) 条料宽度 b: bd+2a=150+22154mm(2) 进距 h: 10 hd+a1=150+2152mm(3) 材料利用率: bh nA 100% 152154 17662.51 100%75.45%(4) 指同一列,也指两相邻列两件之间。 两相邻列两件之间搭边为 1.52mm。 5 5 5 5 冲压力的计算冲压力的计算冲压力的计算冲压力的计算 冲压力的计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶出力的计算。零件
20、加工采用 弹性卸料和上出料方式。由表 7 查得硅钢片 D21 的抗剪强度190MPa。 表 7 部分材料的抗剪强度/ MPa 材料软硬 铝68.6-107.8127-157 黄铜215.6-294343-392 青铜313.6-392392-588 铁板314392 钢板441-490539-588 电工硅钢190249 不锈钢板510549 5.15.15.15.1 冲裁力的计算冲裁力的计算冲裁力的计算冲裁力的计算 冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数,指凸模与凹模相对运动使工件 与板料分离所需的力, 与材料厚度、 工件周边长度、 材料的力学性能等参数有关。 在该零件的加工中包括冲孔力和落
21、料力。 冲孔力的计算 P0L1t(5)5 根据零件图,用 CAD 可计算出冲一次零件内周边之和 L1=802.8mm,代入得: P0L1t (802.80.519093.145190)N 103.113103N 落料力的计算 P1=L2t(6) 代入 L2得: P1=L2t =(3.141500.5190)N =44.745103N 5.25.25.25.2 卸料力的计算卸料力的计算卸料力的计算卸料力的计算 卸料力 从凸模上卸下板料的力称为卸料力,其大小与凸模和凹模之间的间 隙、工件的形状、材料的种类等因素有关。 卸料力 P2: P2=K1P0(7) 把 P0代入得: P2K1P0 (0.05
22、5103.113103)N 5.671103N 5.35.35.35.3 顶件力的计算顶件力的计算顶件力的计算顶件力的计算 顶件力 把落入凹模洞中的冲压件或废料逆着冲裁方向托出的力。 顶件力 P3: P3=K3P1(8) 把 P1代入得: P3K3P1 (0.06344.745103)N 2.819103N 卸料推出系数 K1、卸料推出系数 K2、卸料推出系数 K3见表 8。 表 8 卸料力、推件力和顶出力因数 料厚/mmK1K2K3 钢0.10.065-0.0750.10.14 12 0.1-0.50.045-0.0550.0630.08 0.5-2.50.04-0.050.0550.06
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