电机壳体件加工工艺规程及模具设计

1、目 录摘要1引言任务与分析1 制件的加工工艺规程设计零件分析1.2制件的工艺性分析2 工艺设计计算2.1 计算毛坯尺寸2.2 落料工艺的设计2.3 冲孔工艺的设计3 模具的工作图设计3.1 模具结构形式的论证与确定3.2 模具零件的设计或选用3.3 模具的装配图设计总结致谢参考文献任务与分析本课题主要的目的是为了检测步进电机步距角误差，并把误差进行分析计算，最终得到一份误差数据，用误差曲线的方式在坐标上面把误差和步数结果表现出来，方便日后对误差的分析、误差的减少讨论出相应的方案。1 制件的加工工艺规程设计图1 电机壳体电机壳体电机机座上的接线盒平台在四个方向位置可调整的电机的部件，其包括电机机

2、座及连接在机座两侧的前端盖和后端盖，前端盖连接减速器，后端盖连接风机、制动器等电机附件。壳体的整体加工方案大致可以确定为落料、拉深、冲孔。 电机的壳体内装机时有轴从10孔穿出。各结构处均无公差要求，弯曲半径皆大于最小弯曲半径，各孔均可冲出。该工件采用材料Q195_2.0。因此，可以采用冷冲压成形。电机的壳体是一个筒形件，在第一道工序拉深成形的60mm筒壁和锥形部分是零件的最终形状和尺寸，后继的工序被该部分分划为内、外两部分。冲孔和翻边均在内部进行，外径34mm、内径的环形部分的变形区为弱区，在弱区变形时，锥形部分及其相连接的内径为34mm的圆环形部分为强区，不产生变形。R5整形到R0.5是在已

3、成形部分的外部进行，此时68mm的凸缘是弱区，产生小量直径收缩变形，而60mm的圆筒形是强区，不产生变形。在这个工艺过程中，冲孔工序安排在拉深成形以后，说明工序顺序安排应注意的一个重要的问题是冲孔对变形区的转移作用。在拉深时，传力区应为强区，如果先冲孔，而且孔较大，势必造成变形区转移到应为强区的内部（即成为翻边变形），或内、外都是变形区，这样就使变形达不到预期的目的。电机的壳体是一个筒形件，在拉深工序拉深成形的64mm筒壁和锥形部分是零件的最终形状和尺寸，后继的工序被该部分分划为内、外两部分。冲孔和翻边均在内部进行，外径mm、内径10mm的环形部分的变形区为弱区，在弱区变形时，锥形部分及其相连

4、接的内径为mm的圆环形部分为强区，不产生变形。圆角整形是在已成形部分的外部进行，此时外凸缘是弱区，产生小量直径收缩变形，而64mm的圆筒形是强区，不产生变形。在这个工艺过程中，冲孔工序安排在拉深成形以后，说明工序顺序安排应注意的一个重要的问题是冲孔对变形区的转移作用。在拉深时，传力区应为强区，如果先冲孔，而且孔较大，势必造成变形区转移到应为强区的内部（即成为翻边变形），或内、外都是变形区，这样就使变形达不到预期的目的。该零件的年产量为20万件，经查取生产纲领得知为大批量生产，故采用工序集中生产。经过以上分析，大致可以确定冲压工艺流程为两种情况： 落料-拉深-冲孔-整形的方案选取Q235的板材落

5、料成圆形毛坯，然后经过多次拉深，成筒形零件后，再进行冲孔处理，最后整形，保证形状的稳定性。落料-冲孔-拉深-整形的方案选取Q235的板材落料成圆形毛坯，然后进行冲孔，在预定的位置冲出需要的孔，再拉深成筒形零件，最后整形。由于此零件拉深为深拉深，变形和应力都较大，所以不应该把冲孔的流程放在拉深前面，因此采用第一种方案较为合理。序号工序名称工序主要内容1落料落料直径为D的毛坯2拉深多次拉深至指定形状3冲孔冲出筒底的轮廓和孔径4整形将壳体整形，矫正形变5去毛刺去出毛刺修边2 工艺设计计算（1） 确定切边余量相对凸缘直径d/d=查冲压工艺与模具设计表4-2 =d=79.4+23=（2）根据冲压工艺与模

6、具设计式4-14计算毛坯的直径D： D=D=代入数据 d0=10mm d1=d=mm d2=6mm d3= d4= 经作图计算 r=r=2mm h= h1=D=169 mmD=166 mm（3）判断拉深次数m总166741, t/D100=2166, d/d1=85.4/62.1=1.3752查冲压工艺与模具设计表4-9，m1=0.49,因为m总m1，所以不能一次拉深成形。再由h1/d1=/62.1=1.41,查表4-8，h1/d1=0.630，远远小于1.41，故必须采用多次拉深。（4）确定各次拉深系数当零件总的拉深系数一定时，如果在第一次拉深中使相对凸缘直径d/d1小，得到的h1/d1就大

7、。这样会使首次拉深的直径d1尽可能小，而拉入凹模洞口内的材料也尽可能的多。所以工艺上常将首次拉深的制件考虑为窄凸缘件。一般初选一次的相对凸缘直径d/d1=1.1，由表4-9查得首次极限拉深系数m1=0.53。因为首次拉深后的凸缘部分在以后的工序中保持不变，所以第一次拉入凹模内的材料应比零件相应部分的面积多310。在此取5，则毛坯直径修正为 D1=首次拉深直径d1= m190mm由书冲压工艺与模具设计4-15式首次拉深高度为h1=(D2-d2)+0.43(r1+r1)+ (r12-r12)凹模圆角半径 rd 10.09 取10.5mm凸模圆角半径 rp=(0.71)rd所以令 rd= r1= r

8、1= rp=10.5mm 代入式中 h1=22(10.1+10.1) 68mm（5）验证m1是否选择正确首次拉深相对高度 h1/ d1=68/90=由表4-8 d/d1=85.4/90=0.95，t/D100=2166100=1.20,查h1/ d1=0.820.65。零件相对高度0.76在其范围中，故m1=0.53选用合理。（6）确定以后各次拉深系数及工序尺寸由表4-4查得m2=0.75 d2m2 d1 90mm m3=0.78 d3m3 d1 127mm 所以最少要经过三次拉深，现调整各次拉深系数，使变形程度合理，因筒底锥形部分属于浅锥形零件（h/d=0.10.25,h/d=15/64=0

9、.23），故在最后一次拉深时直接成形：m2=0.8 d2m2 d1 9072mm m3=0.86 d3m3 d1 72mm 从计算结果来看，各次分配基本合理，该零件共需3次拉深。 （7）确定2至3次拉深的圆角半径 根据经验公式rdn=(0.60.8) rdn，一般按偏小值设计，便于修模设计。所以 r2= r210.1=6.565 取 r2= r26.5=4.225 取 r4= r=r=3mm (零件凸缘外圆圆角角半径)(8)计算拉深高度设第二次拉入凹模的材料为3，这时假想毛坯直径为 D1=h2=(22() mm2.1 计算毛坯尺寸D=D=代入数据 d0=10mm d1=d= d2= d3= d

10、4= 经作图计算 r=r=2mm h= h1=D=169 mmD=166 mm经上面的修正，得D=2.2 落料工艺的设计、排样图设计 方案一 图2 方案二 图32、搭边设计.1若采用直排式排样经查表2-7 a1= a= 经查表2-8得条料下料剪切公差= 有侧压装置，故B=（l+2a1）0-mm=0mm .2若采用平行四边形式排样 量取l=330mm，经查表发现超过一般宽度取值范围，即会造成模具较大，不易实现，故在此舍去这一种拍样方式。材料利用率计算式中 板料（带料或条料）上实际冲裁的零件数量； 零件的实际面积； 板料（带料或条料）长度； 板料（带料或条料）宽度；零件采用单直排排样方式，查得零件

11、间的搭边值为mm，零件与条料侧边之间的搭边值为1.5mm，条料的宽度应为 B=（l+2a1）0-mm=0mm 故选取宽度为B的条形料落料。=76.10%工艺力计算（冲裁力、卸料力、）.1压边力的确定P=48（z-1.1）b10-5式中z-个工序拉深系数的倒数 -毛坯材料的抗拉强度，MPA t-材料厚度，mm t= D-毛坯直径，mm D=F=p*AA-压料面积之前已经算出首次拉深即最小拉伸系数m1 取Q235钢板b=100MPa 故p=48（z-1.1）b10-5=MPaR2=N模具为拉深模，动作只有拉深，现分别计算拉深力和压边力。 F拉=d1tbm190100KNF压=D2-(d1+t+2r

12、d)2P,其中P取1 =2-(90+1.9+210.5)2设备选择 因为拉深力与压边力的和落料力，即F拉+ F压=40.83F压/K，所以，应按照的大小选用设备。初选设备为J2335。压力中心计算 因为本品从半成品到制成品均为对称件，故压力中心即几何中心。模具工作部分设计计算 2.3 冲孔工艺的设计冲孔在拉深完成，校形后进行，由冲孔模具完成，冲孔俯视图如下：图4 零件冲孔图3 模具的工作图设计3.1 模具结构形式的论证与确定模具的打料块距离固定，用以确定拉深的深度。模具为首次拉深的反装模具图，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模的壁厚应严格控制，以免强度不

13、足。经分析，此工件，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定二、三次拉深采用倒装式复合模，二首次拉深用正装。3.2 模具零件的设计或选用 定位装置 首次拉深采用固定式挡料销纵向定位，安装在压边圈上，工作很方便。 卸料装置采用弹性卸料板。因为是正装式复合模，所以卸料板安装在上模。 工件的卸除 采用打料装置打料块将工件推出，顶件杆可连压边圈将工件卸落。3.3 模具的装配图设计 模具的装配包括组件的装配和总装配。 组件的装配。.1模柄的装配 装配前要检查模柄和上模座的尺寸精度和表面粗糙度。并检验模座安装面与平面

14、垂直精度。装配时将上模座放平，并将摸柄放在安装面，对准孔的位置，用销钉固定然后用螺钉固定，检查模柄相对上模座平面的垂直精度，合格即可。.2 凸模与固定板的装配 压入式凹模与固定板的装配。装配前要检查凹模与固定板配合部位的尺寸精度和表面粗糙度，并检验固定板的安装平面的垂直度，装配时将固定板放平，用铜棒将凹模慢慢打入固定板，边打边检查凹模的垂直度，直至凹模台阶面与固定板接触为止，检查凹模相 对固定板平面的垂直精度，合格后将平面磨平。 模具的总装配图5 模具的总装配图确定装配基准件落料，拉深，冲孔复合模应以冲裁凹凸模为装配基准件。首先要确定凹凸模在模架中的位置，安装凹凸模组件，加工出下模座的落料口，确定凹凸模组件在下模座的位置，然后用平行板将凹凸模和下模座夹紧，在下模座上划出漏料