1、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全日制普通本科生毕业设计 微型电机定子片和转子片工位级进模设计theDesignofStationProgressiveDieontheMicromotorStatorandRotorPlate学生姓名： 学 号： 年级专业及班级： 指导老师及职称： 学 部： 湖南长沙提交日期：2014 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
2、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41.3.2 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
3、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 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 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
4、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 微型电机定子片和转子片级进模设计 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
5、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TheDesignofStationProgressiveDieontheMiccromotorStator andRotorPlate Abstract：This topic introduced the micro-motor decides, the rotor piece location levels t
6、o 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 had the good benefit. This article mainly introduced t
7、he 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 significance, as well as this topics entire design
8、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 center of pressure, the blanking clearance, the raised lower
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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。1.2 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、
15、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，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
16、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
17、，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。
18、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。1.3 Pro/ENGINEER的基础知识1.3.1 Pro/ENGINEER的诞生Pro/ENGINEER 3-D设计系统是由Parametric Technology Corporation（参数科技）公
19、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。1.3.2 Pro/ENGINEER的功能和特点（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）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
20、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
21、开发与建模的时间。1.3.3 Pro/ENGINEER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。图1 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
22、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
23、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。（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
24、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
25、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P
26、ro/ 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。1.4 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1.5 本章小结（1）介绍了模具的发展状况、冷冲模的特点及
27、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 微型电动机定子、转子片级进模设计2.1 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
28、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1 定子片与转子片Fig 1 Stator and rotor plate翻译结果重试抱歉，系统响应超时，请稍后再试2.2 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：（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
29、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
