畢業(yè)設計（論文）電動機定子鐵芯沖槽模具設計

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1、 畢業(yè)設計(論文) 電動機定子鐵芯沖槽模具設計 系 部 ： 機械電子工程系 專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 班 級 ： 機械07-4 姓 名 ： 學 號 ： 指導教師 ： 完成時間 ： 2011年6月10日 東北石油大學華瑞學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 題目 電動機定子鐵芯沖槽模具設計

2、專業(yè) 機械設計制造及其自動化 學號 0708140414 姓名 主要內容： 在查閱大量文獻的基礎上，設計電動機定子鐵芯沖槽模具，設計時間為12周。要求學生獨立完成沖壓件和沖模的工藝設計，沖模結構的設計與計算，零件和裝配體的建模和動畫設計等工作，并完成A0圖紙3張以上的模具裝配圖及各零件的零件圖，完成設計說明書一份，畢業(yè)設計完成后進行答辯。 基本要求： 1．查閱與本課題相關的中外技術資料并進行外文閱讀和翻譯。 2．熟悉和掌握應用SolidWorks軟件。 3. 電動機定子鐵芯沖槽模具設計。 4. 完成沖模的零件圖和裝配圖。 5. 模具的

3、零件和裝配體的建模及動畫設計。 6. 撰寫畢業(yè)設計論文。 主要參考資料： [1] 蔡春源，機械設計零件手冊．北京：冶金工業(yè)出版社．1994 [2] 鄭可锽，實用沖壓模具設計手冊．北京：中國宇航出版社．1990.5 [3] 方日杰，電機制造工藝學．北京：機械工業(yè)出版社．1999.10 [4] 楊玉英，實用沖壓工藝及模具設計手冊．北京：機械工業(yè)出版社．2005.11 完成期限： 2011年6月15日 指導教師簽章： 專業(yè)負責人簽章：

4、 2011 年 3 月 1 日 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 摘 要 在目前激烈的市場競爭中，產品投入市場的遲早往往是成敗的關鍵。用模具生產所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工方法所不能比擬的。因此客戶對模具開發(fā)周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位置，然后才是質量和價格。因此，如何在保證質量、控制成本的前提下加工模具是值得認真考慮的問題。模具加工工藝是一項先進的制造工藝，已成為重要發(fā)展方向，在航空航天、汽車、機械等各行業(yè)得到越來越廣泛的應用。模具加工技術，可以提高制造業(yè)的綜合效益和

5、競爭力。研究和建立模具工藝數(shù)據(jù)庫，為生產企業(yè)提供迫切需要的高速切削加工數(shù)據(jù)，對推廣高速切削加工技術具有非常重要的意義。 本次畢業(yè)設計就是在SolidWorks軟件平臺上對電動機定子鐵芯沖槽模具設計及動畫演示。在設計過程中，通過了解和掌握沖壓模具的材料及定子鐵芯沖槽模具設計的有關知識，主要完成了模具的工作零件、定位零件、導向零件和裝配體的設計，并利用SolidWorks軟件進行三維造型及工作過程的動畫設計。 本沖壓模具采用的是冷沖壓，冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，與其它加工方法比較，有很多優(yōu)點。在壓床簡單沖壓下，能得到形狀復雜的零件；制得的零件一般不需進一步加工，可直接用來裝配，而且有—定

6、精度，具有互換性；在耗料不大的情況下，能得到強度高、足夠剛性而重量輕、外表光滑美觀的零件；材料利用率高，生產率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化；操作方便，要求的工人技術等級不高，便于組織生產；在大量生產的條件下，產品的成本低。冷沖壓模具也有缺點，缺點是模具要求高、制造復雜、周期長、制造費昂貴，因而在小批量生產中受到限制。另外，沖壓件的精度決定于模具精度。如零件的精度要求過高、用冷沖壓生產就難以達到。 關鍵詞：定子鐵芯；沖壓模具；沖壓工藝；模具設計；建模 Abstract In the current fierce competition in the mar

7、ket, 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, m

8、any 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 o

9、f 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 th

10、e 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

11、 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 i

12、n 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

13、 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 tech

14、nical 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 product

15、ion. 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 錄 第1章 緒論 1 1.1 沖壓的概念、特點及應用 1 1.2 沖壓的基本工序及模具

16、 2 1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 2 1.4 現(xiàn)代模具市場分析及分布情況 3 1.5 本課題研究的意義 5 第2章 工藝分析 6 2.1 分析前的基礎性準備 7 2.2 工件的材料選擇及結構形狀 9 2.3 沖裁工藝方案的確定 9 第3章 工藝參數(shù)的計算 12 3.1 沖壓力的計算 12 3.2 卸料力的計算 12 3.3 推件力的計算 13 3.4 壓力中心的計算 14 3.5 沖裁間隙的計算 15 3.6 沖模制造公差的計算 16 第4章 模具總體結構的設計 20 4.1 模具結構形式的確定 20 4.2 操作與定位方式的確定 20 4.3

17、卸料方式的確定 20 4.4 導向方式的確定 21 第5章 模具主要零件的設計 22 5.1 模具的零件及其材料 22 5.2 模具凹模的設計 23 5.3 模具凸模的設計 25 5.4 定位零件的設計 26 5.5 卸料裝置的設計 27 5.6 凸模固定板的設計 27 5.7 墊板的設計 27 5.8 模柄的設計 28 5.9 模架的設計 28 第6章 沖壓設備的選擇及校核 30 6.1 沖壓設備的選擇原則 30 6.2 沖壓設備的選擇 33 6.3 沖壓設備的校核 34 第7章 模具的裝配與動畫設計 35 7.1 模具的裝配原則 35 7.2 模具

18、的裝配 36 7.3 模具的動畫設計 39 結論 43 參考文獻 44 致謝 45 附錄 46 II 第1章 緒 論 1.1 沖壓的概念、特點及應用 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模

19、在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下： （1）沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 （2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不

20、破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 （3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 （4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟效

21、益。 沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 1.2 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產

22、中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同

23、，又可將其分為復合、級進和復合-級進三種組合方式。復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。 沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上

24、通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。 1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一

25、工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16～17級；我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變

26、變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2～5微米，進距精度2～3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面

27、已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。 在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。 1.4 現(xiàn)代模具市

28、場分析及分布情況 我國的工業(yè)經濟，已經到了大批量規(guī)模經濟和小批量多品種經濟同時發(fā)展的時期。大批量生產和小批量多品種生產對模具的要求雖然有所不同，但就其對模具的依賴性來說，則是大同小異。經濟發(fā)展較快的時期，產品暢銷，自然要求模具的發(fā)展能跟上，而經濟發(fā)展滯緩時期，產品不暢銷，企業(yè)必然想方設法開發(fā)新產品。這同樣會給模具帶來強勁的需求。因此，模具市場的發(fā)展趨勢，就總體而言，應該是平穩(wěn)向上的。鑒于此，國內行家都稱“現(xiàn)代模具工業(yè)是不衰亡工業(yè)”。 我國的模具市場銷售逐年穩(wěn)步發(fā)展。從1988年模具的產值約30億元發(fā)展到1993年的約110億元，再發(fā)展到1997年的200億元左右，基本上是以每年10％-20

29、％ 的速度遞增，沒有大起大落。在這個總量中，自產自用一直占多數(shù)。但隨著模具專業(yè)化生產的發(fā)展和市場經濟的不斷開拓，進入社會作為商品流通的模具比例逐年提高，使市場銷售結構也發(fā)生了相應變化。 由于模具產品進入市場較晚，專業(yè)化和商品化程度較低，技術價值在價格上體現(xiàn)不夠等因素，長期以來，我國模具產品的價格一直偏低。長期偏低的模具價格不利于我國模具工業(yè)的發(fā)展。近年來，模具產品市場的價格走勢，排除漲價因素以外，一直在緩慢上升。其中，大型、精密、復雜和長壽命模具上升得快一些，一般中、低檔模具產品價格上升得慢一些 模具市場共有l(wèi)0大類46小類，其中有些產品如粉末冶金模具等，基本上自產自配，市場上作為商品流通

30、的很少。鍛模也是以自產自配為主。鑄造模具中，只有沖壓模商品化程度較高。模具為各種工業(yè)產品服務，其市場分布大都隨有關工業(yè)產品而分布。就模具產品市場的總體來看，其分布大致與工業(yè)分布相匹配。廣東、江蘇、上海、山東等工業(yè)相對集中的省市，模具市場也相對集中。浙江省的模具外供量大，是模具標準件及模具材料相對集中的一個市場。下面介紹一下部分模具產品市場分布情況。 （1）沖壓模具 沖壓模具是10大類模具中使用數(shù)量最大的一種，分布極為廣泛。上萬個生產企業(yè)中，很難判別各家的市場分布。沖壓模具中精度最高的當數(shù)多工位級進模，這類模具的制造廠家不多，但都具有精良的設備。 （2）汽車覆蓋件模具

31、 一汽模具制造有限公司、東風汽車模具廠、成都成飛汽車模具中心和天津汽車模具有限公司是我國的四大汽車覆蓋件模具生產企業(yè)，市場占有率排行在前，已得到了行業(yè)公認。哈爾濱哈飛模夾具制造廠、南京躍進汽車集團公司工具公司、山西沖壓廠、華北模具廠和河北興林集團等汽車覆蓋件的年銷售額均己超過1000萬元，有一定的市場占有率。 （3）塑料模具 塑料模具的種類繁多，以大型注塑模具來說，年銷售量達2000萬元以上的有浙江模具廠、科龍模具有限公司、青島海爾模具公司和浙江黃巖模具二廠等。以省市來說，廣東和浙江等省的塑料模具年銷量都在10億元以上?？傮w來看，南方的塑料模具市場比北方發(fā)達，市場占有

32、率遠高于北方。 （4）沖壓模具 隨著汽車、摩托車的發(fā)展，沖壓模近幾年發(fā)展較快。在這一市場中，廣州型腔模具廠和成都興光沖壓模具工業(yè)有限公司等市場占有率名列前茅。廣東的聯(lián)盟五金塑料模具廠擁有50000m廠房，3200名員工，近千臺設備，一年能生產沖壓模具及塑料模具1萬多套，可以說是我國規(guī)模最大的模具廠。 1.5 本課題研究的意義 沖壓模具設計是否正確合理、先進和適用, 對于沖壓生產中沖壓件合格率的高低, 作業(yè)循環(huán)的快慢, 模具的制造難易程度及模具的使用壽命等都具有重要的影響。本課題正是考慮到以上的因素，選擇了沖壓模具設計。這也正是符合當前研究的熱點和市場的需求。不論在科研還是實際生產

33、中都有著深刻的現(xiàn)實意義。 第2章 工藝分析 電動機定子鐵芯是電機磁路的重要組成部分，它和轉子鐵芯、定子和轉子之間的氣隙一起組成電機的磁路，鐵芯制造工藝對電機的運行性能影響很大。鐵芯制造工藝包括沖片制造和鐵芯壓裝兩個部分。本設計分析的是沖片制造部分，以下是電動機定子鐵芯沖片的簡圖，如圖2-1。 工件名稱：電動機定子鐵芯沖片 工件直徑：175mm 工件精度：IT12級 生產批量：大批量 工件厚度：0.5mm

34、 材 料：D23 圖2-1 工件簡圖 2.1 分析前的基礎性準備 沖壓生產時，沖壓工藝方面的各種工藝參數(shù)的正確采用，是獲得優(yōu)質沖壓件的決定因數(shù)，而沖壓模則是正確選擇和調整有關工藝參數(shù)的基礎。沖壓模在沖壓生產過程中所起的重要作用是：決定沖壓件的形狀和尺寸精度；模具成型表面的質量既影響沖壓件質量，又影響涂料噴涂周期，更影響取出件的難易程度。 由此可見，沖壓件的形狀、精度、表面要求、內部質量和生產操作的順利程度等方面，常常與沖壓模的設計質量和制造質量有直接關系的。更重要的是模具設計并制造好以后，可以再修改的程度就不大了，上述的作用與沖壓件質

35、量的關系也就相對地固定了，這就是模具的設計和制造一定要建立在與沖壓工藝要求相適應的基礎上的緣故。因此，從某種程度上說，沖壓模與沖壓工藝、生產操作存在著極為密切而又互為制約，相互影響的特殊關系。其中，沖壓模的設計，實質上是對生產過程中可能出現(xiàn)的各種因數(shù)的預計的綜合反映。所以，設計沖壓模時，必須全面分析沖壓件結構，熟悉沖壓機操作過程特性及工藝參數(shù)可調節(jié)的范圍，分析金屬材料的沖壓特點，此外，還要考慮經濟效果和制造條件等，只有這樣，才能設計出符合實際，滿足生產要求的沖壓模。 沖壓模設計的基本要求： （1）所產生的沖壓件，應符合沖壓零件圖上所規(guī)定的形狀尺寸以及各項技術要求，特別是要設法保證高精度和高

36、質量部位達到要求，要盡量減少機械加工部位和加工余量。 （2）模具應適應沖壓生產工藝的要求，并且技術經濟性合理。 （3）在保證沖壓件質量和安全生產的前提下，應采用合理先進簡單的結構，減少操作程序，使動作準確可靠，構件剛性良好，易損件拆卸方便，便于維修，并有利于延長模具工作壽命。 （4）模具上各種零件應滿足機械加工工藝和熱處理工藝的要求。選材適當，配合精度選用合理，達到各項技術要求。 （5）掌握沖壓機的技術特性，充分發(fā)揮沖壓機的技術功能和生產能力。準確選定安裝尺寸，使模具與沖壓機的連接與安裝既方便又準確可靠。 （6）在條件許可時，模具的零部件應盡可能實現(xiàn)標準化、通用化和系列化，以縮短設計

37、和制造周期。 沖壓模的總體設計應包括以下的主要內容： 沖壓模具設計時首先要根據(jù)沖制零件的生產批量，考慮采用單沖還是復沖。對單件小批量生產的零件可以采用單沖；而對大批量生產，可采用復沖或級進模。正確的考慮這一因素可以降低生產成本。然后根據(jù)沖制的零件圖，考慮起加工工序，選擇沖模形式可結構。這是設計過程中的主要階段。同時還要考慮很多因素，其中有；零件形狀、尺寸精度、材料、沖模制造條件，車間設備條件，技術條件等。 在確定了沖模的形式后，就可以對沖模作具體的設計。此時應考慮下列問題： （1）必須保證沖制零件的質量。 （2）結構簡單，制造方便，容易修磨，容易拆裝。 （3）盡量采用標準結構和避免

38、不必要的加工精度。 （4）沖模的安裝尺寸應該符合沖床的規(guī)格，及沖模的閉合高度和沖床的閉合 高度想適應；沖模相應尺寸與沖床臺面尺寸、臺面孔尺寸，模柄孔尺寸相適應。 （5）對形狀不對稱的沖模，要使其壓力中心與模柄的軸線重合。 （6）沖模中的主要零件如上、下模座、導柱導套、模柄、導正釘?shù)?，可根?jù) 《常用冷沖模具零件標準》選用。 （7）沖模中各主要尺寸的公差配合和表面粗糙度可從表2-1中選用。 表2-1 模具制造公差配合 零部件配合名稱 采用配合 表面粗糙度Ra(um) 模柄外徑與沖床滑塊內孔 H7/d11 1.60 模柄凸緣直徑與模座模柄安裝孔內徑 H7/n6 1

39、.60 熱套圈外徑與換座上口內徑 H7/K6 1.60 熱套圈內徑與凸凹模外徑 U8/h7 1.60/0.40 凹模外徑與模座止口內徑 H7/js6 1.60/0.80 導套外徑與模座導套孔內徑 H7/r6,s6 0.40/0.80 導柱外徑與導套內徑 H6/h5,H7/h6 0.20 銷釘孔與銷釘 H7/n6 1.60、0.80 確定沖壓?？傮w設計方案，應考慮如下幾點： （1）沖壓件成型可靠，質量能滿足產品的各項技術要求。 （2）模具結構簡單、先進、合理、動作準確可靠，維修方便。 （3）制造成本低、省工、省料。 （4）能充分發(fā)揮沖壓機的

40、生產能能力。 沖壓模由凹模和凸模組成,其結構設計主要包括以下方面:工作零件設計；定位零件設計；卸料零件的設計；導向零件的設計；裝配零件的設計。 2.2 工件的材料選擇及結構形狀 定子鐵芯是電機磁路的重要組成部分，它和轉子鐵芯、定子和轉子之間的氣隙一起組成電機的磁路。在感應電機中，定子鐵芯中的磁通是交變的，因而產生鐵芯損耗。鐵芯損耗包括兩部分：磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗是由于鐵芯在交變磁化時磁分子取向不斷發(fā)生變化引起的能量損耗。渦流損耗是由于鐵芯在交變磁化時產生渦流所產生的電阻損耗。為了減少鐵芯損耗，交流電機的定子鐵芯需用電阻系數(shù)大，磁滯回線面積小的薄板材料，經沖制和絕緣處理后疊壓而成。

41、 硅鋼片是電阻系數(shù)大，磁滯回線面積小的薄板材料，含硅量大，電阻系數(shù)大。但是，硅鋼片中含硅量越大，電阻系數(shù)越大，使材料變脆，硬度增加，給沖裁和剪切工藝帶來了困難。硅的含量很大時，則無法進行軋制和加工，通常含硅量一般不超過5%。 不同牌號和規(guī)格的硅鋼片，機械性能是不同的。含硅量低的硅鋼片韌性較好，宜于冷沖加工。隨著含硅量的增加，硅鋼片的硬度也增加，而且變脆，容易磨鈍沖模的刃口，沖件的沖斷面不光滑，甚至在沖剪處產生裂紋。所以硅鋼片DR510—50～DR405—50主要用于制造電機的鐵芯。所以，該電動機定子鐵芯的材料選為電工硅鋼片D23，鋼板厚度0.50mm，具有良好的沖裁性能和電磁性能。硅鋼片在

42、出廠時，已經經過退火處理。退火處理的主要目的，是改善硅鋼片的電磁性能，并降低其抗剪強度。 工件結構形狀相對簡單，是由圓弧和直線組成，各項工藝符合要求，可以沖裁加工。 2.3 沖裁工藝方案的確定 常見的模具形式可分為單工序模、復合模和級進模三種。單沖，是每次沖出一個連續(xù)的（最多有一個斷口）的輪廓線。單沖的優(yōu)點是單式沖模結構簡單，容易制造，通用性號；生產準備工作簡單；要求沖床的噸位小。它的缺點是沖制過程是多次經行，不可避免地會帶來定子沖片內外圓同心度的誤差，以及定子槽和轉子槽的分度誤差。復沖，是每次沖出幾個連續(xù)的輪廓線。復沖的優(yōu)點是勞動生產率高，沖片質量好。缺點是復式沖模制造工藝比較復雜，工

43、時多，并要求噸位大的沖床。進級沖，是將幾個單式沖?；驈褪經_模組合起來。進級沖的優(yōu)點是勞動生產率較高，缺點是進級式沖模制造比較困難。 確定模具形式，應以沖裁工件的要求、生產批量、模具加工條件為主要依據(jù)。根據(jù)以下表格選取模具形式，單工序模、級進模和復合模的比較見表2-2，沖壓生產批量與合理模具形式見表2-3。 表2-2 單工序模、級進模和復合模的比較 比較項目 單工序模 級進模 復合模 工件尺寸精度 較低 一般,IT11級以下 較高,IT9級以下 工件形位公差 工件不平整,同軸度、對稱度及位置度誤差大 不太平整，有時要較平，同軸度、位置度誤差較大 工件平整，同軸度

44、、對稱度及位置誤差大 沖壓生產率 低，沖床一次行程內只能完成一個工序 高，沖床在一次行程內能完成多個工序 較高，沖床在一次行程內可完成兩個以上工序 實現(xiàn)操作機械化、自動化的可能性 較易，尤其適合多工位沖床上實現(xiàn)自動化 容易，尤其適應于單機上實現(xiàn)自動化 難，工件與廢料排除較復雜，只能在單機上實現(xiàn)部分機械化操作 對材料的要求 對條料寬度要求不嚴，可用邊角料 對條料或帶料寬度要求嚴格 對條料寬度要求不嚴，可用邊角料 生產安全行 安全性較差 比較安全 安全性較差 模具制造的難易程度 較易，結構簡單，制造周期短，價格低 形狀簡單件，比用復合模制造難度低 形狀復雜件

45、，比用級進模的制造難度低 應用 通用性好，適合中、小批量生產和大型件的大量生產 通用性較差，適合于形狀簡單，尺寸不大，精度要求不高件的大批量生產 通用性較差，適于形狀復雜、尺寸不大、精度要求較高件的大批量生產 表2-3 沖壓生產批量與合理模具形式 批量/（千件/每年） 項目 單件 小批 中批 大批 大量 大件 中件 小件 <1 <1 <1 1~2 1~5 1~10 2~20 5~50 10~100 20~300 50~1000 100~5000 >300 >1000 >5000 模具形式 單工序模、簡易模 單工序模、簡

46、易模 級進模、復合模、單工序模 級進模、復合模 級進模、復合模 設備形式 通用壓機 通用壓機 高速壓機自動和半自動通用壓機 機械化高速壓機與 自動機 專用壓機與自動機 通過以上關系比較，此工件是大批量生產，故采用沖孔落料復合沖裁模進行加工，且一次沖壓成行。 所謂復合模具結構，就是在沖床的一次行程內，完成兩道以上的沖壓工序。在完成這些工序過程中，沖件材料無需進給移動。復合模具結構的優(yōu)點（1）制件精度高。由于是在沖床的一次行程內，完成數(shù)道沖壓工序。因而不存在累積定位誤差。使沖出的制件內外形相對位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直。適宜沖制薄料和脆性或軟質材料。（2）

47、生產效率高。（3）模具結構緊湊，面積較小。 復合模具結構的選用原則：只有當制件精度要求高，生產批量大，表面要求平整時，才選用復合模具結構。 第3章 工藝參數(shù)的計算 3.1 沖壓力的計算 計算沖壓力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖壓力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力P一般可以按下式計算。沖壓力計算公式（3-1）: （3-1） 式中 ——沖裁件周長（mm）；

48、 ——料厚（mm）； ——材料抗剪強度（MPa）； ——考慮彈性脫料裝置的壓縮力、硅鋼片厚度公差、沖模間隙的變化及刃口變鈍等因素而使沖壓力增大的系數(shù)。 經過計算和查表，得出： 3.2 卸料力的計算 為退下緊箍在凸模上的廢料（或制件）所需的力，叫卸料力。卸料力不僅是設計卸料板時的重要參數(shù)，它還是沖小孔時，影響凸模使用壽命的一個主要因素。合理地確定卸料力可使模具結構湊和保證沖裁生產過程的穩(wěn)定。 影響卸料力的因素很多，其中最主要的為：相對沖裁間隙，沖裁件的形狀和尺寸，其次為：材料機械性質、料厚、搭邊情

49、況、潤滑和粘附情況等。材料抗拉強度高、厚度大、搭邊大、都將使卸料力增大；沖裁間隙增大，卸料力趨向減少，當達17%時，卸料力最小，當再增加時，則卸料力又將回升。就沖裁件形狀尺寸而論，方形的比圓形的卸料力小，用級進模沖孔落料和用多個沖頭沖孔，其相應卸料力比單個沖裁的卸料力又大出較多。用機油潤滑，因粘性大，卸料力反不比滑潤大，用冷卻劑潤滑，卸料力可降低15~30%，因它即可防止材料粘附于凸模，又起滑潤作用。為了減少粘附，凸模不必加工得很光，拋光還不如車削，但如沖裁時冷卻和滑潤條件好，還是以表面加工較光為合理。 生產上常以經驗公式（3-2）來估算卸料力：

50、 （3-2） 式中 ——沖裁力 （N）； ——卸料力系數(shù)，見表（3-1）。 將數(shù)據(jù)代入公式，經過計算得出： 表3-1 卸料力、推件力及頂件力的系數(shù) 材料厚度 （mm） Ks Ke Kk 單個凹模沖裁 級進模沖孔落料 多凸模沖孔 ＜1 1～5 5 0.02～0.06 0.06～0.08 0.08～0.10 0.05～0.08 0.10～0.12 0.12～0.15 0.10～0.12 0.12～0.15 0.15～0.20 0.05～0.10 0.07～0.14 3

51、.3 推件力的計算 這是順著沖裁力方向，從凹模腔中推出制件（或廢料）所需的力，叫推件力。除了搭邊寬度外，其它影響卸料力的各種因素也都影響推件力，推件力常按式（3-3）估算： （3-3） 式中 ——沖裁力（N）； ——長在凹模洞口內制件（或廢料）數(shù)，； ——凹模圓柱形洞口高度（）； ——材料厚度（）； ——推件力系數(shù)，見表（3-1）。 將數(shù)據(jù)代入公式，經過計算得出： 選擇沖床時，要根據(jù)不同模具結構，計算所需的總壓力。本模具采用下出料方式，此方式的總壓力計算公式（3-4）如下： （

52、3-4） 把上面所求得的數(shù)據(jù)代入公式計算，得： 3.4 壓力中心的計算 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。 模具的壓力中心，可按以下原則來確定： （1）對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （3）各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置0，0（x

53、=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。 因為該零件是中心對稱圖形，所以其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心O點，如圖3-1所示。 圖3-1 壓力中心 3.5 沖裁間隙的計算 在沖裁模的設計中,凸凹模間隙的合理選取,是保證模具正常工作、提高沖片質量、延長模具壽命的一個關鍵因素。理想的間隙應該是板料沖裁斷裂時,凸凹模刃口邊所產生的裂紋在一條直線上,否則沖片邊緣將出現(xiàn)不允許的毛刺,使得刃口粘結嚴重,磨損加快,進而影響模具的壽命。間隙是影響模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，

54、所以過小的間隙對模具壽命極為不利。隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當單邊間隙在材料厚度的5~20%左右時，沖裁力的降低不超過5~10%。間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力，當單邊間隙達到材料厚度的15~25%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。所以,如何選取合理的凸凹模間隙,是模具設計時不容忽視的問題。 厚度為0.5mm 的硅鋼片,推薦的間隙為0.06 ～0. 08mm （見表3-2）,約為材料厚度的8 %～14 %。按照這個間隙,沖

55、出的定、轉子片毛刺雖能控制在規(guī)定范圍內。但由于間隙偏小,使得凸模與被沖的孔之間、凹模與落料之間的摩擦嚴重,造成凸模和凹模側壁產生粘結,卸料力增大,影響沖片斷面的質量,刃口容易變鈍,沖片易出毛刺,且毛刺增長過快,甚至發(fā)生凹模脹裂現(xiàn)象,致使模具壽命下降。且取小間隙時,由于彈性回跳作用,落料件尺寸大于凹模,沖出的孔徑小于凸模,從而造成沖片的尺寸精度出現(xiàn)誤差。 表3-2 落料、沖孔模刃口始用間隙 （單位mm） 厚度 硅鋼片 0.1 0.2 0.3 0.5 0.8 1.0 Zmin 0.01 0.015 0.03 0.06 0.10 0.1

56、3 Zmax 0.03 0.035 0.05 0.08 0.13 0.16 為提高沖片質量,延長模具壽命,根據(jù)國內外資料信息,在實踐中對模具間隙做了試驗摸索,證明放大間隙是非常有效的。經過多次對0.5mm 厚硅鋼片沖裁的試驗,發(fā)現(xiàn)間隙值在材料厚度的20%左右范圍內,即間隙值為0.09～0.11mm 最為合適。 采用這個間隙,可以獲得如下效果:（1）提高了沖片質量。刃口鋒利時毛刺小,沖裁過程中毛刺增長緩慢。（2） 沖片表面平整度大大改善,特別是相鄰孔之間。（3） 凸凹模側壁無粘結,減小了卸料力。（4）延長了模具壽命。刃磨一次可以保證較的沖次,從而減少刃磨次數(shù),提高了生產效

57、率。實踐證明,合理地放大間隙,可使沖裁質量得到有效的保證,且模具壽命能提高2～3倍。 3.6 沖模制造公差的計算 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。從生產實踐中可以發(fā)現(xiàn)： （1）由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 （2）在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。 （3）沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，

58、結果使間隙越來越大。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則： （1）落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上，凹模尺寸等于圖紙上要求的料的尺寸，凸模尺寸等于凹模尺寸減去間隙；設計沖孔模時，以凸模尺寸為基準，間隙取在凹模上，凸模尺寸等于圖紙上要求的空的尺寸，凹模尺寸等于凸模尺寸加上間隙。 （2）在沖模使用過程中，沖模模刃受到磨損。凸模模刃由于磨損而逐漸減少，凹模模刃由于磨損而逐漸增大。這樣，沖孔件的孔就逐漸縮小，落料件的外形尺寸就逐漸增大。所以，為了保證工件符合公差要求，沖孔時，凸模尺寸應按孔的最大極

59、限尺寸確定；落料時，凹模尺寸應按落料件的最小極限尺寸確定。 （3）板料在沖裁后，材料內部金屬顆粒由于強大的突然消失而有彈性回彈現(xiàn)象，這樣就使落料件尺寸比凹模尺寸大一些，沖孔件孔的尺寸比凸模尺寸小一些。在沖模設計時，有時要考慮這個因素，即落料時，凹模尺寸要比落料件的最小極限尺寸在小一些。沖孔時，凸模尺寸要比孔的最大極限尺寸再大一些。 （4）沖模在制造時必須有制造公差。模具公差通常這樣考慮：沖孔時，凸模尺寸按孔的最大極限尺寸確定，其公差為孔的公差的25～30%，取負號；落料時，凹模尺寸按落料的最小極限尺寸確定，其公差為工件公差的25～30%，取正號；上述考慮的根據(jù)是：沖模的精度等級必須比工件的

60、精度等級高，隨著工件精度等級的降低，沖模的精度等級也可以降低。 根據(jù)上述因素，沖模制造公差的計算如下： 由于電動機定子槽形尺寸太小，而且尺寸精度要求不高，彈性回彈值可以忽略，不考慮彈性回彈值。已知，從定子沖片零件圖可以得到，槽形尺寸公差按GB1801—79的H10,槽口寬度尺寸公差按GB1801—79的H12，扣片槽形尺寸公差按GB1801—79的H11，槽形尺寸如圖3-2所示。 圖3-2 槽形尺寸 定子槽形尺寸如下： 定子槽凸模的尺寸為： 尺寸L1按下式確定： 式中E是為了沖片落料（或車加工）后槽口能敞開而

61、考慮的系數(shù)，對于現(xiàn)落料、后沖槽方案其值為0.05～0.70mm。 以上各式中的制造公差值，系根據(jù)產品公差由沖模制造公差查得，見表3-3。 表3-3 沖模制造公差 （單位mm） 產品公差 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 沖模公差 0.005 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 產品公差 0.050 0.055 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.120 沖

62、模公差 0.020 0.022 0.025 0.027 0.030 0.035 0.035 0.040 產品公差 0.150 0.180 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 沖模公差 0.050 0.050 0.060 0.060 0.070 0.070 0.080 0.090 產品公差 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.200 1.500 沖模公差 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 0.200 0.220

63、 0.250 鳩尾槽寬度為，鳩尾凸槽寬度為 槽孔分布的直徑公差如圖3-3所示。 圖3-3 槽孔分布的直徑公差 定子沖片復式沖模按公式（3-5）和公式（3-6）計算： （3-5） （3-6） 式中 ——定子沖片內徑基本尺寸； ——定子沖片槽底圓直徑基本尺寸； ——沖模間隙； ——沖片基本尺寸的公差； ——為了使沖片落料時槽口能敞開而考慮的系數(shù)； ——沖片槽孔位置直徑制造偏差； ——沖模基本尺寸。 因為定子沖片的沖裁工藝方案為先落料、后沖槽，所以只考慮DM1就

64、可以了。 式中 為槽底直徑公差 根據(jù)槽底直徑，由定轉子沖片槽孔分布位置的直徑制造偏差表可查得，沖片槽孔位置直徑制造偏差,還可知沖模間隙(Z)可不考慮。 第4章 模具總體結構的設計 4.1 模具結構形式的確定 模具結構形式可分為正裝式和倒裝式。正裝式復合模和倒裝式復合模結構比較：正裝式復合模適用于沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距較小的沖裁件。倒裝式復合模不宜沖制孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸件可靠，便于操作，并為機

65、械化出件提供了有利條件，所以應用十分廣泛。 由零件分析知：制件的精度要求較低，孔邊距較大，平直度較高為提高經濟效益，適宜采用倒裝復合模生產。根據(jù)以上分析確定該制件的生產采用倒裝式復合模具生產。 4.2 操作與定位方式的確定 零件的生產批量較大，但合理安排生產可用手工送料方式，提高經濟效益。零件的定位是通過定位零件定位的，定位零件是用來確定板料或工件沖裁位置的零件。定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖在確定正確的位置，從而保證沖出合格的制件，根據(jù)毛壞和模具不同的特點，必須采用不同形式的定位裝置，沖模中常見的定位零件有定位板、定位銷、擋料銷、導料銷，側壓板等。如現(xiàn)沖槽、后落料方案中復沖周孔和

66、轉子槽時控制板料位置的擋料銷；以軸孔定位復沖定子槽的導正釘；以及先落料、后沖槽方案中以內圓定位復沖定子槽的定位盤等。 根據(jù)工藝分析，我們采用的就是先落料、后沖槽方案，是以內圓定位復沖定子槽的，所以定位方式是采用定位盤。 4.3 卸料方式的確定 零件的卸料是通過卸料零件從而實現(xiàn)的，卸料零件是指每完成一次沖裁后用來退出工件或余料的零件。如彈性或剛性的脫料裝置（脫料板）；各種由凸模上面卸下工件的卸料器（如先落料、后沖槽方案中復沖定、轉子沖片的打棒、打板和托、脫料板等一套零件）；由凹模內頂出沖片的頂料器等。設計卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進行。常用的卸料方式有：剛性卸料、彈壓卸料板。 考慮零件尺寸較大，采用剛性卸料方式，為了便于操作，提高生產率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。壓力機滑塊上的打料橫梁通過打棒、上打板、脫料螺桿、脫料板將制件從打出。 4.4 導向方式的確定 關于導向方式的確定有以下四種方案： 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。