电机定子转子片套冲级进冲压模设计毕业论文设计.docx

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电机定子转子片套冲级进冲压模设计毕业论文设计

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摘要

设计题目来源于拥有七十多年电机生产历史的湖南湘电集团电机事业部生产现场。

冲压件——电机定子片与转子片采用的材料是电工用的硅钢片。

本设计对模具设计思路以及结构特点进行了较全面的论述。

结合模具发展现状以及冲压模具设计的主要技术，对定子片与转子片进行了较详细的工艺分析；进行了冲压力、压力中心、模具工作部分尺寸等冲压工艺计算；对卸料装置、定位装置、导料装置等模具结构形式进行了选择；根据工艺计算结果以及模具结构，对模具主要零部件进行了设计；对压力机进行了合理选择。

由于电机定子片、转子片结构复杂，对精密度要求较高，在设计过程中充分考虑了定子片叠装铆接孔与中心轴孔的对称度要求，以及材料的平整度和模具的工作强度。

采用了七工位排样设计：

工位①为冲导正钉孔、定子片4个安装孔、转子片各槽孔及中间孔；工位②为校平工位；工位③为转子片外形落料；工位④为冲定子片内形槽孔；工位⑤为空工位;工位⑥为定子片两端外形圆弧冲切；工位⑦为定子片与本体冲切分离。

该级进模的主要功能是将定子片与转子片同时冲出，并实现材料的高效利用。

在模具的结构方面主要有如下特点：

一是模具导料系统设计了双侧导板机构和钢珠弹顶，带料在导板内侧连续送进，与钢珠弹顶中机构的钢珠成点接触，使带料在高速、连续的送进冲压中实现材料的平滑移动；二是模具中各凸模的导向精度由卸料板来保证。

为了保证卸料板的运动精度，在卸料板与凸模固定板之间设置了对称分布的4个辅助内导柱内导套；三是在模具底面转子片冲切落料型孔部位设计了4个螺孔，用以固定收集落料后的转子片装置，以避免与其他废料混合。

本模具与工步为80mm的辊式自动送料机进行配合送料，提高了生产自动化程度和送料定距的精度，从而实现了高质量、高效率的生产。

关键词：

定子片转子片级进模多工位冲裁

ABSTRACT

ThedesigntopicmainlyoriginatesfromtheproductionfrontlineinGeneratorManufacturingGroupofXiangtanElectricCompany,whichthelineofgeneratormanufacturing.Thematerialthestatorandrotorplateuseiselectricalsiliconsteelsheet.

Thefulltextistoexpressthedesignideaandstructuralcharacteristicsindetail；Herearethemaincontext:

ThoughCombiningthecurrentdevelopmentsituationofstampingdie,withthemaintechnicalofstampingdiedesign;wefocusonthemotorstatorandrotorplatetodotheprocessanalysis;doingthestampingprocesscalculation,includingthepunchingpressure,pressurecenterandsoon;analyzingthereasonofselectingtheunloadingdevice,positioningdevice,amaterialguidedeviceofdiestructureandsoon;describingtheprocessofchoosetherightandreasonablepressmachine.

Becauseofthestatorandrotorplatearethemotor,soaftercarefulandfullconsiderationoftherequirementsoftheplacerelationshipbetweenthestatorlaminationrivetingstationlayout:

Station1—piercingpilot2—shoolpingstation;Station3—rotorshapeblankingstation;Station4—punchingastatorinnerslotted5—theairstation;Station6—theoutsideshapearcofthestatorcutting;Station7—separationofstatorplateandbody.Themainfunctionoftheprogressivemodelisgettingthemotorstatorandrotorplateoutatonetime，reachingthegoaloftheutteruseofmaterial.

Themaincharactersoftheprogressivemoldstructure:

1.Inthematerialguidesystem,bilateralplatemechanismandsteelballareincluded,withmaterialintheplatemedialcontinuousfeeding,andthesteelballsbodypointcontactingwithmaterial,sothatthestripcancontinuoustoachievesmoothmovementatthethemoldcanensuredbythestripperplate.Inordertoensurethestripperplatemotionaccuracy,4auxiliaryguidepillarandguidesleevearedistributedbetweenthestripperplateandpunchingdiefixingboard.

2.Thereare4screwthebottomsurfaceofthemoldrotorpunchingblankingaftertheblankingrotordevice,inordertoavoidmixingwithotherwaste.

Themotorshouldbeequippedwithrollertypeautomaticfeedingmachineinordertoincreasetheautomationlevelandfeedingdistanceaccuracy,realizing.

Keywords:

statorplaterotorplateprogressivepunchingdiemulti-stationpunching

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

第一章前言

1.1概述

模具制品在电子，机械，交通，国防，宇航，医疗器具，农业等等各行各业广泛的应用，对模具的需求也在日益扩大，模具在国民经济中的地位也日益突出。

模具是制造业的重要基础工艺装备。

它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。

用模具生产制件所达到的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低能耗、低材耗，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。

冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。

在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。

以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。

1.2冲压技术的进步

现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造（图1.1）。

生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。

实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。

图1.1冲压作业方式的进化

冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。

结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式—计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）。

把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。

1.3模具的发展与现状

近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：

旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。

大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。

为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。

精度达到1~2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。

表面粗糙度达到Ra≦1.5μm的精冲模，大尺寸（Φ≧300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。

1.31模具CADCAM技术状况

我国模具CADCAM技术的发展已有20多年历史。

由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CADCAM系统是我国第一个自行开发的模具CADCAM系统。

由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CADCAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CADCAM系统。

上海交通大学开发的冷冲模CADCAM系统也于同年完成。

20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CADCAM技术。

国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CADCAPPCAM集成系统于1996年初通过鉴定。

在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CADCAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。

1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。

1.32模具设计与制造能力状况

在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。

虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。

这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。

轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。

虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。

1.33专业化程度及分布状况

我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。

国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。

这就对专业化产生了很多不利影响。

现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。

而一般冲模专业化程度就较低。

由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。

但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。

例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地。

另外，模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。

随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。

我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。

以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。

轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。

在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。

但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。

标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。

总之，随着我国工业化快速推进，模具工业也得到了迅速发展，模具整体水平有了较大提升，大型、精密、复杂、高效、长寿命为主要代表的中高档模具又上了新的台阶。

其中，代表先进冲压模具技术的大型精密复杂冲模和精密多工位级进模，不但数量有所增加，而且产品水平有明显提升，在模具结构、制造精度、使用寿命、性能、技术含量和制造周期等方面获得了明显进步。

其中，大部分模具在寿命和主要性能上与国际先进水平的差距越来越小，部分高档优质模具的总体水平与国际先进水平相当，不仅完全替代进口，并有一部分模具出口到工业发达国家和地区。

但是我国模具行业发展情况依然与工业发达的国家相比仍有较大的差距.主要表现在：

（1）模具制造精度方面与国际先进水平相比，在模具的精细化制造程度上低一级。

（2）模具使用寿命方面与国际先进水平相比，低30%以上。

特别是刃磨一次寿命低，导致模具维护次数增加，降低了冲压生产效率。

还有模具在高速冲床上使用的冲次速度低150次min左右。

（3）模具可靠性和稳定性方面与国际先进水平相比，在试模和模具使用中的调整及维修时间增加30%以上。

国内模具可靠性和稳定性方面的差距较国际先进水平低，是直接影响国内模具的市场竞争力要素。

1.4模具CADCAECAM技术

模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。

因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CADCAECAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。

模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。

冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。

对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。

20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。

通过以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。

模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。

模具CADCAECAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。

它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。

模具CADCAECAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。

模具CADCAECAM在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。

进入本世纪以来，模具CADCAECAM技术发展速度更快，应用范围更广。

在级进模CADCAECAM发展应用方面，本世纪初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作在UG-II（现为NX）软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CADCAM软件NX-PDW。

该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。

具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入市场。

与此同时，新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模CADCAM系统。

我国从上世纪90年代开始，华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模CADCAM系统的研究和开发。

如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CADCAM系统HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5个模块。

上海交通大学为瑞士法因托（Finetool）精冲公司开发成功精密冲裁级进模CACCAM系统。

西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等。

近年来，国内一些软件公司也竞相加入了级进模CADCAM系统的开发行列，如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统、富士康公司开发的用于单冲模与复合模的CAD系统Fox-CAD等。

展望国内外模具CADCAECAM技术的发展，本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。

今后10年新一代模具CADCAECAM系统必然是当今最好的设计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专业化、网络化、集成化、智能化四个方面。

主要表现在：

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1.5课题研究目标、拟解决的关键问题

1.5.1本次毕业设计目标

（1）此次毕业设计旨在全面了解级进模设计相关技术知识以及理论联系实际，对现阶段模具设计中存在的问题提出解决方案，为提高模具行业技术水平做出贡献。

级进模是由多个工位组成，各工位按顺序关联完成不同的加工，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。

一次行程完成以后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样一副模具上就可以完成多个工序，一般有冲孔，落料，折弯，切边，拉伸等等。

（2）对学生的知识面，掌握知识的深度，运用理论结合实际去处理问题的能力，实验能力，外语水平，计算机运用水平，书面及口头表达能力进行考核。

（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力。

1.5.2关键问题

（1）分析零件的冲压工艺性，初步判断该零件加工成形需要的基本工序。

（2）设计零件排样图，主要包括：

确定模具的工位数目、各工位的加工内容及各工位冲压工序安排；确定被冲零件在调料上的排列方式；确定调料宽度和步距尺寸，从而确定材料的利用率；基本确定各工位的结构。

由于不同零件的材料、形状、精度、技术要求等存在较大的差异，在多工位级进模的排样图设计时，必须按各个零件的特点和实际要求并结合具体生产条件灵活掌握、合理应用、比较筛选，尤其要注意到各工序顺序安排并对模具设计制造、产品质量保证等的影响，以最终得到一个最佳的排样方案及零件加工工艺方案。

为此，必须进行必要的计算，主要包括:

毛坯尺寸的计算、选择排样方案、确定搭边值、计算送料步距、画出排样图等。

（3）进行模具总体设计，要充分考虑到模具的强度、工作可靠性、模具的使用寿命等。

1.6课题创新

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第2章零件的工艺分析

2.1冲件尺寸

冲件名称：

微电机定子转子片

冲件尺寸如下图2.1所示：

a）转子片

b）定子片

注：

未标注公差按照IT12级处理,材料厚度：

0.35mm

图2.1定转子片冲件图

2.2工件材料分析

已经退火的硅钢的抗剪强度为450Mpa，抗拉强度：

δb=560Mpa

，此种材料有足够的强度，适宜于冲压生产。

2.3工件结构分析

该零件形状复杂，由圆弧和直线组成，小型电机的定、转子片在电机的数量是等同的，定子片与转子片的外径尺寸也相差1mm,定转子片具备套冲的条件。

孔径、槽宽等其他尺寸标也均符合冲裁的工艺要求。

为最大限度地提高材料的利用率，纵向剪开后的整卷硅钢片带料宽度尺寸即为定子片的宽度尺寸，另一边的宽度尺寸由模具保证，四角Φ96mm外圆弧采用外形冲切的方式获取，在外形圆弧冲切时如凸模圆弧连接处为尖角极易产生崩刀，在不影响外形质量及使用功能的情况下，把该圆弧冲切连接处的尖角设计成细小凹圆的结构形式。

2.4工件精度分析

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2.5确定工艺方案

2.5.1冲孔工序

4个定子片叠装铆接孔Φ4与中心轴线有一定位置度要求，在工序编排时应考虑与中间孔Φ12在一个工位中冲出，以减少累积误差。

2.5.2校平工序

在同一个工位上进行多工序组合冲裁很可能影响