抽水机电机转子冲片级进模设计与制造本科学位论文.docx
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抽水机电机转子冲片级进模设计与制造本科学位论文
常州机电职业技术学院
毕业设计(论文)
作者:
学号:
系部:
模具技术系
专业:
模具设计与制造
题目:
抽水机电机转子冲片级进模设计与制造
校内指导教师:
企业指导教师
评阅者:
年月
毕业设计(论文)摘要
【摘要】
介绍在制造微特电机冲制转子零件方面,高精度、高效率、高寿命的多工位级进模的设计的现代冲压技术,及配合自动冲床、多工位冲床等,实现高速自动化作业,提高冲制零件的精度和生产效率,在大批量制造微特电机方面有着非常现实的意义。
课题紧密结合企业生产发展的需要,介绍了一般多工位级进模的设计步骤;一般多工位级进模排样图设计方法;一般多工位级进模常用的结构特点;多工位级进模主要零件设计方法以及多工位级进模主要零件加工方法。
本课题的工作内容是多工位级进模的排样图设计;总装图设计;工作零件设计;卸料装置、导料装置等机构的设计以及主要工作零件和板料零件的设计。
在充分分析本件结构和了解多工位级进模常用机构及工作原理的基础上,合理并完成本工件的多工位级进模设计。
【关键词】级进模卸料装置自动冲压凸模凹模侧刃
【Abstract】:
Introductionwhenproductiontinyspecialgeneratorrushestheplateelementaftermakesaspect,manyworkpositionlevelsofhighaccuracyandefficient,longevitylifehaveintotripperandthedesignofmouldtodesignmodernstampingtechnologyandcoordinationhighspeedpunchandmanyworkpositionpunchetc.,realizehighspeedautomationschoolwork,risingtorushmakeproductionefficiencyandtheprecisionofelement,haveveryrealisticmeaningintheaspectofmakingtinyspecialgeneratorinlargequantity.
Thisprogramcombinedtheneedsofdevelopmentofenterpriseclosely,andhasintroduceddesignstagesofnormallyprogressivedie;Normalprogressivediequeueupthedesignmethodofmasterdrawingintomould;Thestructurecharacteristicthatprogressivedieusenormally;MajorelementsofProgressivediedesignmethodandmajorelementsdesignmethodaswellasprogressivedie.
Theworkingcontentofthisprogramisprogressivediedesignintotherowmasterdrawingofmould;Thepictureofgeneralassemblyisdesigned;Workingelementisdesigned;Tripper,guidestructureandsafeinstallationisdesignedaswellasmajorworkingelementandboardmaterialelement.Onthefoundationoforganizationandworkingprinciplefrequently,Ifullyanalysisedandunderstandingthestructureofprogressivedie,thencompletedthepreciseprogressivedieofthisworkpieceintomoulddesignreasonably.
【Keywords】:
progressivedieTripperAutomaticstampingPrecisionPunchDieguidenail
1.引言……………………………………………………………………………………5
2.对冲压件产品图进行冲压工艺分析……………………………………………7
3.排样图设计……………………………………………………………………………8
3.1影响排样的因素……………………………………………………………9
3.2转子冲片排样图设计步骤…………………………………………………10
3.3材料利用率的计算……………………………………………………………11
3.4排样图各工位的加工内容………………………………………………………12
4.冲裁力、卸料力、压力中心计算…………………………………………………13
4.1冲裁力计算…………………………………………………………………………13
4.2压力中心计算………………………………………………………………………14
4.3步距精度的计算…………………………………………………………………14
4.3.1基本步距的计算……………………………………………………………15
4.3.2步距精度的计算……………………………………………………………15
4.4定距方式与侧刃………………………………………………………………16
4.4.1定距方式……………………………………………………………………16
5.高速冲压设备的吨位选用…………………………………………………………17
6.模具结构设计…………………………………………………………………………18
6.1卸料装置…………………………………………………………………………18
6.1.1卸料装置的设计……………………………………………………………19
6.1.2卸料板的润滑装置…………………………………………………………20
6.2导料系统…………………………………………………………………………21
6.3限位装置…………………………………………………………………………22
6.4安全监测装置……………………………………………………………………23
6.5废料排除与制件提取……………………………………………………………24
6.6辅助装置…………………………………………………………………………25
6.6.1固定板…………………………………………………………………………26
6.6.2垫板……………………………………………………………………………26
6.6.3模架……………………………………………………………………………27
6.6.4紧固与安装要求………………………………………………………………27
6.7转子冲片多工位级进模的结构分析……………………………………………28
7.模具零件设计…………………………………………………………………………28
7.1凸凹模设计的原则………………………………………………………………29
7.2凸、凹模工作部分尺寸和公差…………………………………………………29
7.2.1尺寸计算原则…………………………………………………………………30
7.2.2刃口尺寸计算…………………………………………………………………30
7.3凸模设计…………………………………………………………………31
7.3.1凸模的结构设计……………………………………………………………31
7.3.2凸模的校验…………………………………………………………………32
7.4凹模设计………………………………………………………………………33
7.5材料的选用………………………………………………………………………34
8.工艺卡片…………………………………………………………………………35
9.结论……………………………………………………………………………………37
10.致谢……………………………………………………………………………………38
11参考文献………………………………………………………………………………38
1.引言
对冲压生产而言,单工位模具结构单一,生产效率低,而且钣金零件不能过于复杂,否则就需要多副单工位模具才能实现。
如果采用级进模进行冲压生产,就可以改变这些缺点。
级进模的特点是生产效率高,生产周期短,占用的操作人员少,非常适合大批量生产。
多工位级进模是冷冲模的一种。
级进模又称跳步模,它是在一副模具内,按所加工的零件分为若干个等距离工位,在每个工位上设置一定的冲压工序,完成冲压零件的某部分加工。
被加工材料(一般为条料或带料)在控制送进距离机构的控制下,经逐个工位冲制后,便得到一个完整的冲压零件(或半成品)。
这样,一个比较复杂的冲压零件,用一副多工位级进模即可冲制完成。
在一副多工位级进模中,可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。
一般地说,无论冲压零件的形状怎样复杂,冲压工序怎样多,均可用一副多工位级进模冲制完成。
多工位级进模的结构比较复杂,模具制造精度高,这对模具设计者来说需要考虑的内容很多,尤其是级进模条料排样图的设计,模具各部分结构的考虑等都是十分重要的。
本课题来自冲压企业。
课题为抽水机电机转子冲片级进模设计,冲制件外形形状为带槽形的圆形冲片,冲制件的主要特点是尺寸精度高,而且尺寸精度一次性要求好,冲制件的毛刺要小于0.05mm,该冲制件生产批量大,每月生产量为300万冲片,形状也比较复杂,尤其是转子槽孔均为异形小孔,孔数较多,设计为复合模无论从模具结构,还是从加工制造都存在许多困难。
因此,本设计课题为了达到冲制件高的技术要求和大批量生产目的,采用精密多工位级进模在J21-25自动冲床上冲制。
经过数月的不懈努力,顺利完成了模具结构和主要零件凸模和凹模等的设计,包括卸料装置、导向装置、导料系统、定距方式的设计。
课题要求按照所提供的冲制件产品图设计一副多工位级进模,并按照所提供的自动冲床工作台面尺寸图及送料线高度进行模具的外形安装尺寸设计及定位尺寸设计。
设计的多工位级进模应冲制出符合产品图纸要求的零件,并适合自动冲床的冲制和大批量生产的要求。
模具上的主要零件凸模、凹模采用合金工具纲材料,提高模具的使用寿命。
在充分分析本件结构和了解多工位级进模常用机构及工作原理的基础上,完成本课题的多工位级进模设计。
本课题的工作内容是:
1.对冲压件产品图进行冲压工艺分析,要求分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合高速冲压的要求。
2.排样图设计,根据对冲制件产品的冲压工艺分析,在设计排样时应考虑冲制件的冲制顺序、模具的工位数、冲制零件的排列方式、送料方式、冲压力的平衡、模具的结构和加工工艺性、冲制材料的辗压纹向、材料利用率、冲件的毛刺方向、导正钉孔的安排、镶拼凹模的强度等因素,合理确定步距的基本尺寸和步距的精度。
3.冲裁力、卸料力、压力中心计算,根据设计资料上所提供的公式进行计算。
4.冲压设备的吨位选用,根据总的冲裁力进行选用自动自动冲床的吨位。
5.模具结构设计,根据多工位级进模连续冲压的特点,需要许多种性质不同的机构进行配合工作,确保模具的正常冲制。
本副多工位级进模所需要设计的机构有:
a.卸料装置,采用弹压式卸料;b.导向装置,采用双导向机构,即上下模座用四根大的滚珠式导柱进行导向、卸料板与上下模板之间用四根小导柱导正。
c.导料系统,采用条料浮顶器结构。
d..定距方式,采用导正钉作为定距方式。
e.安全监测装置,采用失误导正钉的结构方式。
6.模具零件设计,其中主要零件凸模和凹模的设计要考虑有足够的刚性与强度、必须便于安装和更换。
模具零件有标准件的尽可能采用标准件设计。
7.主要工作零件和板料零件的制造工艺编制,考虑多工位级进模制造的特点,最后精密加工都安排在进口的高精度机床上完成,确保模具的精度要求,并要求一块模板零件编制线切割加工程序。
在模具设计和主要零件制造工艺编制完成后,撰写设计说明书。
具体指标要求有:
1.通过该课题设计,应完成一副多工位级进模设计工作。
设计的多工位级进模应冲制出符合产品图纸要求的零件,并适合自动冲床的冲制(100冲次/分)和大批量生产的需要(300万冲次/月)。
模具上的主要零件凸模、凹模采用合金工具钢材料。
凹模设计有效刃口长度为10mm,凸模设计有效刃口长度为12mm。
模具设计寿命为:
刃磨一次可冲100万次以上,总寿命为1亿冲次。
由于设计的多工位级进模在自动冲床上进行自动化冲制,为保证模具精度的要求,在模具结构上应考虑送料步距采用侧刃定距、模具的导向装置采用双导向机构、模具上要设置有限位装置等机构。
通过毕业设计应达到:
掌握一般多工位级进模的设计步骤;基本掌握一般多工位级进模排样图设计方法;掌握一般多工位级进模常用的结构特点;基本掌握一般多工位级进模主要零件设计方法;基本了解多工位级进模主要零件加工方法;能独立解决在设计中遇到的一般技术问题。
通过毕业设计达到训练的目标有:
AutoCAD设计绘图能力的训练;多工位级进模设计能力的训练;查阅模具标准件资料能力的训练。
并通过翻译一篇与模具设计内容有关的英文资料,了解国外模具的发展趋势。
2.对冲压件产品图进行冲压工艺分析
1.工件名称:
抽水机电机转子冲片产品图
材料:
冷轧电工钢带50DW470
厚度:
0.5mm
生产批量:
大批量生产
2.精度分析:
查参考文献[1]表8-7得:
黑色金属的机械性能:
材料抗剪强度:
τ=568Mpa
冲件允许毛刺高度为0.05mm,
3.结构工艺性分析:
零件体积小,形状复杂,为了达到冲制件高的技术要求和大批量生产的目的,采用多工位级进模在自动冲床上进行冲制(100冲次/分),按照所提供的冲制件产品图设计一副多工位级进模。
3.排样图设计
排样图的设计是设计多工位级进模的重要依据,条料排样图一旦确定,也就确定了以下几个方面:
1被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序。
2模具的工位数,及其作业内容。
3确定了被冲制零件排列式样方位,并反映材料利用率的高低。
4决定了模具步距的公称尺寸和定距方式。
5条料的宽度、纹向及送料方向的关系。
7基本上确定了模具的结构等。
多工位级进模条料排样图设计得好坏,对模具设计的影响是很大的。
在设计排样图时应有多种排样方案加以比较、归纳、综合,最后得出一个最佳方案。
是否为最佳方案,要看工位分布是否合理,条料能否在连续冲压过程中通畅无阻,是否结合模具使用和制造单位的实际情况,是否便于使用、制造、维修和刃磨,是否经济合理。
3.1影响排样的因素
条料排样图直接关系到级进模设计。
因此在下面排样图的设计过程中,综合考虑了以下几个因素。
1生产能力和生产批量。
在设计时为求使之平衡。
因此采用了双排排样,提高了生产效率和材料利用率。
2送料方式。
因为采用了高速冲床冲制零件,所以选用自动送料方式。
3冲压力的平衡。
在设计时考虑到冲压力的平衡,使冲压加工的压力中心和模具中心一致。
4模具的具体结构和加工工艺性。
在设计排样图时,要考虑到模具的具体结构。
还要考虑到每一个环节,每一个具体部分的装配关系及装配顺序以至每部分的加工方案等。
5被加工材料。
多工位级进模对被加工材料的要求很严格,在设计排样图时,材料的机械性能,材料厚度,条料宽度和材料纹向,材料利用率都要给予全面的考虑。
材料供料为成卷的带料供料可以进行连续、自动、高速冲压。
6冲件的毛刺方向,
零件的毛刺方向是一致的。
7正确安排侧刃口。
侧刃口与侧刃的位置安排对于我工位级进模的精确定位是很关键的。
多工位级进模在采用自动送料机构送料时,必须在条料排样图的第一工位冲出工艺性侧刃口,在第二工位及在以后每隔二至四个工位的相应位置设置限位块和导料板。
8凹模应有足够的强度。
形孔之间的最小间隙应适当。
如下文排样图所示。
同时克服形孔薄弱环节。
在设计排样图时应避免形孔有尖的凸角狭糟细腰等薄弱环节,以保证凸模的强度。
也便于制造。
9工位的确定与空位工位。
在条料排样图设计中,首先考虑被加工的零件在全部冲压过程中共分几个加工工位,是否设有空位,以及各工位的加工内容和各工位主要加工尺寸与精度。
①工位的确定
应保证冲件精度要求和零件几何形状的正确。
对零件要求精度比较高的部位应尽量集中在一个工位一次冲压完成为好,以避免步距误差影响精度要求。
②空位工位
当条料每送到这个工位不作任何加工随着条料送进,以进入下一工位。
这样的工位称为空位工位。
在排样图中,增设空位工位的目的是为了保证模具有足够的强度。
确保模具的使用寿命,或是为了便于模具设置特殊结构。
3.2转子冲片排样图设计步骤
1绘制成比例的零件图。
2绘制条料排样图。
①首先根据已绘制的零件图的形状特点和已确定的排样方案单排、双排或多排,正排或斜排。
定出排样基准线
②按估计的工位数,以排样基准线为准划一排零件图,初步预计步距。
力求各段之间以搭接方式连接。
3综合考虑产品各内孔外形和各分解加工成形内容,共分多少工位,以及各工位的具体加工内容。
4按工位分布内容,绘出各工位形孔图,并考虑必要的空位工位。
5在上述考虑的同时,应考虑条料载体形式,导正销孔的数量,与直径及其在条料上的位置,侧刃位置与数量,比而确定条料宽度。
6在绘制好的条料排样图上应标注必要的尺寸,如条料宽度,步距公称尺寸,导正销直径等。
并且标注出工位序号或有效工位代号。
7按上述方法得到几种不同方案,进行综合比较归纳得出一个最佳方案,作为多工位级进模的条料排样图。
3.3材料利用率的计算
根据转子冲片零件图形状特点确定了一种排样方案。
排样图及其分析如下:
排样如图所示:
由计算可得
每个零件的面积S工=575.62mm2取一个步距条料的面积
S总=L×b
L—条料宽度
b—步距长度
S总=L×b
=44×39.5
=1738(mm2)
有效面积
S工=575.62(mm2)
材料利用率
η1=S有/S总
=575.62/1738×100%
=33.12%
3.4排样图各工位的加工内容
排样图采用单排样。
第①工位:
冲侧刃口;
第工②工位:
冲轴孔;
第工③工位:
冲转子槽形;
第工④工位:
空位;
第工⑤工位:
转子落料;
4.冲裁力、卸料力、压力中心计算
4.1冲裁力计算
冲裁模设计时,为了合理地设计模具及选用设备,必须计算冲裁力,压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力。
以适应冲裁的要求。
本副模具采用平刃口冲裁,其理论冲裁力(N)可按参考文献[2]式(2-3)计算
式中L-冲裁件周长(mm);
t-材料厚度(mm)
-材料抗剪强度(MPa)
选择设备吨位时,考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素,实际冲裁力可能增大,所以应取
查参考文献[1]表8—7,得τ=568Mpa
冲裁各周长(共4处)
侧刃口处:
L1=80
转子轴孔处:
L2=31.42
转子槽形处:
L3=317.76
转子落料处:
L4=80.86
L总=510.04
F冲=1.3*510.04*0.5*568=188306.768(N)
查参考文献[2]表2-20,得K卸=0.05
卸料力:
F卸=K卸*F冲=0.05*188306.768=9415.3384(N)
F总=F冲+F卸=188306.768+9415.3384=198000(N)
4.2压力中心计算
冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。
冲模压力中心应尽可能和压力机中心线重合,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磨损,影响压力机精度。
冲模压力中心的求法,采用求平行力系合力作用点的方法。
由于绝大部分冲裁件沿冲模轮廓线的断面厚度不变,轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比,所以,求合理作用点可转化为求轮廓线的重心。
具体方法如下:
1)按比例画出冲裁轮廓线,选定直角坐标x-y;
2)把图形的轮廓线分成几部分,计算各部分长度L1、L2、…、Ln,并求出各部分重心位置的坐标值(x1,y1)、(x2,y2)、…、(xn,yn);
3)按下列公式求冲模压力中心的坐标值(x0,y0):
X0=
Y0=
把数据代入以上公式计算,得:
X0=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4)/(L1+L2+L3+L4)
=(0+1241.09+25103.04+12775.88)/510.04
=77.1(mm)
因为排样图上各各个凸模都关于中心线对称,所以y轴方向的压力的合力在x轴上,即Y0=0。
最后取压力中心坐标为(77.1,0)。
4.3步距精度的计算
4.3.1基本步距的计算
级进模的步距是确定条料在模具中每送一次,所需要向前移动的固定距离,步距的精度直接影响冲件的精度。
步距基本尺寸决定于冲件的外轮廓尺寸,和两冲件的搭边宽度。
因本零件采用双排,且排列方向和送料方向平行。
因此步距的基本尺寸
S=A+M
A—工件外形尺寸
M—搭边宽度
抽水机电机转子冲片步距基本尺寸
S=A+M
=38+1.5
=39.5(mm)
4.3.2步距精度的计算
步距的精度直接影响冲件的精度,由于步距的误差不仅影响分断切除余料,导致外形尺寸的误差。
还影响冲件内外形的相对位置。
也就是说,步距精度愈高,冲件精度也愈高。
但步距精度过高,模具制造也就愈困难。
所以步距精度的确定必须根据冲件的具体情况而定。
影响步距精度的因素很多,但归纳起来主要有:
冲件的精度等级,形状复杂程度,冲件材质和厚度,模具的工位数,冲制时条料的送进方式和定距形式等。
多工位级进模步距精度经验公式
δ—多工位级进模步距对称偏差值
β—冲件沿条料送进方向最大轮廓基本尺寸精度提高三级后的实际公差值
n—模具设计的工位数
k—修正系数
转子冲片工件沿送料方向的最大轮廓尺寸是38mm。
在排样图中共分为5个工位。
原图规定工件为IT10精度,将IT10提高三级精度。
则尺寸38的IT6的公差值为0.016mm模具的双面冲裁间隙为0.06~0.08mm。
查参考文献3表3-1得k=1
则转子冲片多工位级进模步距对称偏差值
=
=±0.004
则这副多工位级进模的步距公差为±0.004mm。
在排样图中,由第一工位至各工位形孔的孔距均标注±0.004mm。
4.4定距方式与侧刃
级进模的定距方式有定位销定距,侧
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