电机定子片复合冲模设计及仿真论文

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-PAGEII--PAGEII-电机定子片复合冲模设计及仿真摘要模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。板料冲压是金属塑性加工的一种基本方法，它用以生产各种板料零件，具有生产效率高、尺寸精度好、重量轻、成本低、并易于实现机械化和自动化等特点。本文着重介绍电机定子冲裁模具的设计过程，通过具体计算冲压过程中的各个力，并搜集资料和文献中的经验公式以及推荐数值，从而合理地确定出凸凹模工作部分及其它辅助装置的尺寸。由于冲压模具结构的设计水平与制造精度决定了冲压件的生产质量，因此对该套模具的各部分配合精度也有很高的要求。此次设计还包括运用AutoCAD软件绘制模具装配图及主要零件图，利用Unigraphics软件进行三维实体造型设计及其动画仿真过程。此外，凸凹模的加工选用电火花线切割加工，因此其结构设计考虑了线切割加工方法的具体情况，避免了设计与加工之间的相互冲突，保证了生产的合理性。关键词复合冲模；板料冲压；凸凹模；动画仿真MotorStatorUnitCompositeDieDesignandSimulationAbstractDietechnologyhasbecomeameasurablelevelofnationalproductmanufacturingoneoftheimportantsigns.nohigh-levelmoldonnohigh-levelproductshasbecomeaconsensus.Sheetmetalplasticprocessingisabasicmethod.Itusedfortheproductionofsheetmetalcomponents.Withhighefficiency,goodaccuracysize,lightweight,lowcostandeasytomechanizationandautomationfeatures.Thispaperintroducesmotorstatorblankingdiedesignprocessthroughspecifictermsoftheprocessofstampingall,andtocollectinformationandliteratureandempiricalformularecommendedvaluethusreasonabletodefinesomepunchanddieworkandotherauxiliarydevicesize.Asstampingtoolingdesignandmanufactureofprecisionleveldecisionstampingpartsoftheproductionquality,Sothatsetsthemoldpartswithhighaccuracyrequirements.ThisdesignalsoincludestheuseofAutoCADsoftwaremappingdieassemblyandmajorpartsmapusingUnigraphicssoftwarefor3Dsolidmodelingandanimationdesignsimulationprocess.Inaddition,thepunchanddieprocessingchooseWEDM.SoconsiderthestructuraldesignofWEDMofthespecificmethodstoavoidtheconflictbetweendesignandprocessing,andguaranteetheproductionreasonable.Keywordscompositedie;sheet;punchanddie;simulationPAGEII---PAGEIV-目录摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章绪论 11.1课题背景 11.2国内外发展情况 11.3课题的研究意义 2第2章模具总体结构设计 32.1冲压加工的经济性 32.2复合模结构 32.2.1复合模的优缺点 32.2.2复合模的结构形式 42.3冲模的结构组成 42.3.1工作零件 42.3.2辅助装置 52.3.3导向装置 52.3.4支承零件 52.3.5紧固零件 52.4模具的材料确定 52.4.1工作零件的材料确定 52.4.2辅助零件的材料确定 62.5模具的总体设计 62.6本章小结 6第3章模具部件结构设计 73.1概述 73.2电机定子片零件 73.3冲压件的工艺分析 73.4毛坯的尺寸计算 83.4.1排样方式的选择 83.4.2搭边值的选择 83.5压力中心计算 83.6冲压力的计算[3] 83.6.1落料力的计算 93.6.2冲孔力的计算 93.6.3卸料力和顶出力的计算 103.7冲压设备的选用 113.8冲模零件与结构设计 113.8.1工作零件 113.8.2导向装置的选择 143.8.3定位零件的选择 143.8.4卸料，推、顶件装置 153.8.5固定与支承零件 163.9本章小结 18第4章三维实体造型 194.1概述 194.2冲孔凸模的建模过程 194.2.1CAD到UG的转化过程 194.2.2在UG中的建模部分 214.3本章小结 24第5章运动仿真 255.1概述 255.2模具的仿真过程 255.3本章小结 27结论 28致谢 29参考文献 30附录 31-PAGE10--PAGE31-绪论课题背景模具行业是技术、资金、劳动密集的行业，模具工业不但为高新技术产业服务，而且其本身已成为高新技术产业的一个重要组成部分。随着时代的进步和技术的不断发展，这一特点今后的趋势将是劳动密集逐渐淡化，技术密集不断深化。模具行业本身效益并不太好，但社会效益却很大，带动作用十分明显。国外有统计资料表明，模具与其相关产业的产值比大致为1：100。模具可以为相关产业带来巨大效益。模具制造业是一种特殊的基础工业，产品多样，品种繁多，大都需要单件生产，且大都是针对特定用户的，因而企业管理和工序安排都较复杂。并且中小企业比例很高。国外大部分模具企业都是职工在20人以下的小企业，按现在国家对企业类型的划分标准，我国模具企业属大型的只有为数不多的几家，属中型的只是很少的一小部分，绝大多数都属小型企业[1]。以优质、高效、洁净、灵活为特征的现代机械制造技术在工业发达国家较早得到发展与应用。而在我国，多数工厂至今仍采用较落后的工艺及设备，与工业发达国家相比，存在较大的差距。因此，重视和大力发展现代机械制造技术对我国的国民经济发展具有重大意义。然而，在冲压生产活动中，冲压模具作为冲压工艺的具体执行工具，自然倍受重视，那么冲压模具结构的设计水平与制造精度也就成了保证冲压制件加工质量的关键。因此，开发和推广冷冲压生产工艺，必须高标准地超前攻克冲模技术，从而设计精确合理的冲模设备也就成了促进现代冷冲压加工工艺快速发展的一个有效途径。国内外发展情况早在20世纪50年代，美、日等工业发达国家在开发应用冷冲压新技术的同时，就集中了部分优势人才和资金，结合市场的需要，将模具作为一个统一的产业来发展，因而取得了明显的效果。经过多年的研究，不仅在模具精度、模具结构、模具寿命、制模周期等方面取得了明显的突破，而且在冲压成形过程模拟、模具优化和可靠性设计等方面形成了新的理论和方法，为适应新的市场环境，进一步实现快速制模，开辟新的效益空间，打下了基础。国内的模具工业虽起步较晚，但在过去的十多年中也取得了一些进步。例如冲压模具方面，国内设计制造的部分汽车覆盖件模具、空调器散热片级进模、电机定转子双回转叠片高精度硬质合金级进模、集成电路引线框架多工位级进模，以及带自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、扭斜和安全保护等功能的精密多功能模，都已达到较高的水平。但从总体上看，我国与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率尚待提高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等[2]。目前，我国经济仍处于高速发展期，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这就为我国模具工业的高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面是国内模具市场将继续高速发展，另一方面是国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具的国际采购趋向也十分明显。因此，展望未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景美好，预计中国模具工业将在良好的市场环境下继续达到高速发展，我国不但会成为模具制造大国，而且一定会逐步向模具制造强国迈进。“十一五”期间，中国模具工业不但会在量和质方面会有一个很大的提高，而且一定会在行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步等方面取得较大进展。根据“十一五”模具行业发展规划，“十一五”期间模具产品发展重点主要有汽车覆盖件模具、精密冲压模具、大型精密塑料模具、主要模具标准件、其他高技术含量的模具[1]。课题的研究意义中国模具工业协会副秘书长周永泰在《中国模具工业的现状与发展》一文中讲到：“模具是制造业的重要基础工艺设备，用模具生产制件所达到的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。现在，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。”[1]随着工业经济的快速发展，冷冲压工艺已经成为现代生产加工活动中不可或缺的一种高效加工方法。冲裁加工方法广泛应用于薄料产品的大批量生产过程中，电机定子片正是一种需求量较大的薄料类零件，该课题主要研究的就是加工电机定子片所用的专用冲裁模具。由于定子片内轮廓形状复杂，其薄弱处在冲裁过程中容易产生局部变形，另外材料厚度较小，则冲裁间隙也很小并且很难保证间隙均匀。针对加工薄料零件时的这些技术困难，本次设计对模具凸凹模等关键部分尺寸及各辅助零件的尺寸进行了详细的设计计算，并按照国家标准和实际情况对凸凹模结构进行了合理的优化，从而大大降低了定子片的冲裁加工难度，保证了其加工精度。模具总体结构设计冲压加工的经济性所谓经济性，就是以尽可能少的生产消费获得尽可能大的经济效益。根据实际情况，在冲压生产过程中可以通过采取一些措施来降低冲压件的成本，下面就简单介绍几种有效的途径：降低小批量生产中的冲压件成本；（2）工艺合理化；（3）多件同时冲压；（4）冲压过程的高速自动化；（5）提高材料利用率，降低材料费。此次设计为电机定子片的冲裁模具，并且定子片的生产批量为中等批量，所以我们在这里着重考虑冲模工艺优化对冲裁加工经济性的影响。在制定工件的冲压工艺时，处理工序的分散与集中是比较复杂的问题。它取决于工件的批量、结构形状、质量要求、工艺特点等。对于板料冲压件，通常在大批量生产情况下，应当尽量采取工序集中的方案，采用复合或级进模进行冲压，这样既提高了生产效率，又能做到安全生产。实践经验表明，集中到一副模具上的工序数量不宜太多，对于复合模，一般为2-3个工序，最多四个工序。由于该工件内轮廓较为复杂，且材料较薄，为避免在冲压时因冲裁力过大而导致零件产生局部变形，所以本加工过程需分成两步完成，首先是落料加工，再进行冲孔加工。这样就可以使冲裁力不至于过大，从而保证零件的加工精度。复合模结构复合模的优缺点大批量零件在生产加工时，为提高生产效率，通常将其模具设计成复合模。复合模是指压力机一次行程中，模具在同一位置上同时完成落料、冲孔等多个冲压工序，而冲件材料无需随工序进给移动的模具。复合模在各种冲裁加工中应用十分的广泛，主要是因为复合模具备以下几种优点：生产效率较高，适于大批量生产。不存在二次送料问题，所以，对条料的尺寸精度要求较低，一般不受条料形状及尺寸的限制，可以利用边角余料生产。适用范围较广，除常用材料外，还适合冲裁较薄和较软的金属材料。冲压成品件内、外形同心度较高，由于不受送料误差的影响，所以精度较高。冲裁成品件表面平直，精度也较高。但由于复合模具的功能较多，而且相关构件都较集中地位于冲压件附近的有限空间范围内，所以，结构较复杂，加工制造也相对困难，模具成本较高。复合模的结构形式该套模具采用落料、冲孔的复合方式，根据落料凹模的装置方向，复合模结构可分为正装复合模和倒装复合模两种形式。由于定子片内轮廓的孔状较为复杂，故采用落料凹模装在上模的复合模，即倒装复合模。如图2-1所示。图2-1倒装复合模在这种模具上所产生的冲孔废料，是由冲孔凸模1推到下顶板4上，然后再通过模座下方的弹顶器作用将其弹起的。工件则嵌在上模部分的落料凹模3内，必须通过顶杆和打板2顶出。冲模的结构组成冲模由五部分组成，即工作零件，辅助装置，导向装置，支承零件，紧固零件。工作零件冲模的工作零件是凸模和凹模，还有复合模中的凸凹模。它们成对互相配合，完成对坯料的成形动作。它们的形状，尺寸精度，固定方法及材质处理等决定着冲模的性能、模具成本及使用寿命。辅助装置辅助装置是协助凸模、凹模完成工艺成形必不可少的装置，如材料送进的定向定位装置，废料排除装置，卸料退件装置，压料抬料装置等。它们的结构形式对工件质量、操纵安全、生产效率都至关重要，辅助装置是冲模设计中不容忽视的重要部分。导向装置它们是保证上模、下模准确运动的装置，要求工作可靠，导向精度好，有一定互换性。导向装置目前已基本标准化，并有商品供应。支承零件在上模座和下模座上安装着凸模、凹模及其他所有的零件。它们与压力机连接，传递并承受着工作压力。模座的形式现已规格化、标准化，并有商品模架出售。一些大工厂也将其作为通用件大批生产，以作备用，同时也为设计提供方便，即只需要按要求选用。紧固零件中小型模具大多采用沉头螺栓和销子作可卸式连接。有些凸模、凹模的连接则采用粘接或低熔点合金连接。大型模具的刃口或支架也有采用焊接方法的。模具的连接可靠，拆卸方便也是冲模设计的一个基本要求。模具的材料确定冲压用材料与冲压生产的关系相当密切，材料质量的好坏直接影响到冲压工艺过程设计、冲压件质量、产品使用寿命和冲压件成本。冲压件材料费用往往要占冲压件成本的60%到80%。因此，应提高冲压件结构的工艺性和提高与稳定材料的质量。工作零件的材料确定冲模是在较大的冲击、温升、磨损等状况下工作，尤其是凸模、凹模的工作条件更差，所以凸、凹模的材料要求有好的耐磨性、耐冲击性、热变形小、淬透性及优良的机加工性能等，而且要价格便宜，采购方便。要满足上述全部条件是困难的，所以冲模材料必须根据具体生产条件、用途来选用。电机定子片厚度为0.35mm，并且内轮廓较为复杂，其冲裁模选用耐磨和耐冲击性都较好的Cr12MoV，其中凸模热处理硬度达到HRC58-60，凹模的热处理硬度为HRC60-62[5]。辅助零件的材料确定冲模辅助零件材料的确定可以参见选材表2-1。表2-1零件名称材料热处理/HRC上模座，下模座HT200——导柱、导套T10A56~60固定板、垫板4543~48卸料板4543~48顶杆、打杆、挡料销、挡料板4543~48托板、顶板、打板Q235——模柄Q235——销T7A50~55螺钉、螺栓Q23543~48模具的总体设计该工件的的模具结构主要由上模座、下模座、冲孔凸模、冲孔凹模、落料凸模、落料凹模、导柱、导套、卸料弹簧、卸料板、凸模固定板、垫板等零件组成。根据主要工件部分尺寸、结构以及弹性元件的尺寸，参照有关资料，可选取级精度的中间导柱模架。凸模总长约为35mm，采用电火花线切割进行加工。凸模通过固定板固定于垫板，凸模与固定板和垫板之间采用螺钉联结。模柄直径按冲孔机模柄固定孔相配，一般采用配合。固定板一般用A3钢制造，厚度为14mm。凹模采用整块加工，也利用电火花机床进行加工。本章小结本章根据定子片自身的特点，决定将该套模具设计成加工效率较高的复合模，并简单介绍了复合模和整套模具的基础知识。另外，根据各个零件具体的用途，确定出了材料和热处理硬度。最后给出了模具概括的总体设计。模具部件结构设计概述本模具设计为落料、冲孔复合模，模具部件分为主要的工作部件和辅助结构两部分。凸、凹模以及定位装置、卸料装置、导向装置等辅助装置保证了模具的正常工作，是整套模具中极其重要的部分。其结构设计的合理性关系到模具加工制造的成本，因而也会对零件的加工经济性产生重要的影响。电机定子片零件零件简图：如图3-1所示。图3-1零件简图生产批量：大批量材料：硅钢材料厚度：0.35冲压件的工艺分析由零件图可见，该冲压件内轮廓较为复杂，且材料很薄属于薄类零件，故在进行冲孔加工时需要很大的冲裁力，为了避免因冲裁力过大而使工件产生局部变形，整个冲裁过程必须分两步完成，这样冲裁件内外形所能达到的经济精度和尺寸公差才符合零件简图上的标注。毛坯的尺寸计算排样方式的选择工件外形为均匀对称的圆状，故在条料板上采用直排的排样方式，这种排样不仅能保证冲裁件的质量，并且冲模寿命也长。搭边值的选择工件外轮廓近似圆形，排样选择直排的方式，如图3-2所示。图3-2排样图其中，故条料宽度送进步距[3]压力中心计算该工件是中心对称零件，所以其重心在对称中心处。因此，设该模具的压力中心坐标为xc，yc，则xc=0，yc=0。冲压力的计算[3]计算冲压力是进行模具各个部分结构设计的前提，模具特别是复合模的制造成本很高，因此在设计的过程中必须要考虑模具使用寿命长短的问题，这就要求各个部分的零件在一定的年限内保证其强度，因此，冲压力计算是模具结构设计中很重要的部分。落料力的计算采用平刃口凸模和凹模冲裁时，其中冲裁力的计算公式为：式中——落料力，N；——工件外轮廓周长，mm；——材料厚度，mm；——材料抗剪强度，Mpa。其中，所以考虑到凸,凹模刃口的磨损,模具间隙的波动,材料力学性能的变化以及材料厚度偏差等因素,实际所需的冲裁力还需增加30%，故选择冲床时的冲裁力应为：式中为材料抗拉强度，Mpa。冲孔力的计算采用平刃口凸模和凹模冲裁时，其冲裁力的计算公式为：式中——冲裁力，N；——工件的内周长，mm；——材料厚度，mm；——材料抗剪强度，MPa，见书末附录A。由于该工件内轮廓较为复杂，故借助AutoCAD创建一个面域，自动计算出其周长,如图3-3所示。，查表得=190代入上式计算，得考虑到凸、凹模刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力还需要增加30%，故选择冲床的冲裁力应为：图3-3分析结果卸料力和顶出力的计算由于冲裁中材料的弹性变形及摩檫的存在，冲裁后带孔部分的材料会仅箍在凸模上，而落下部分的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力称为卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力称为推件力；逆着冲裁方向顶出来的力称为顶出力。如图3-4所示。图3-4卸料力、推件力、顶出力影响卸料力、推件力和顶出力的因素很多，如材料的种类，材料厚度，冲裁间隙，零件形状尺寸以及润滑情况等。这些力通常采用经验公式进行计算，见下式。卸料力顶出力式中——冲裁力，N；——分别为卸料力、顶出力因数。查得，把已知数据代入上式得本套模具采用弹性卸料和上出料方式，则其总压力计算公式为：冲压设备的选用冲压设备的选择，是冲压工艺及模具设计中的一项重要内容。它直接关系到冲压设备的安全和合理使用，也关系到冲压件的生产能否顺利进行和产品质量、模具寿命、生产率、产品成本等一系列问题。冲压设备的选用包括选择设备类型和确定设备规格两项内容。在中小型冲裁件的冲压生产中，主要采用开式压力机。这种压力机具有三面敞开的操作空间、操作方便、容易安装机械化装置和成本低廉等优点。因此，选用开式压力机。为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力F压（1.6-1.8）F总的原则选取压力机。可选取公称压力为100KN的开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为[3]：公称压力：100KN滑块行程：45mm滑块行程次数：145次/min最大闭合高度：180mm封闭高度调解量：35mm工作台尺寸：240mm×370mm模柄孔尺寸：30mm×55mm冲模零件与结构设计工作零件冲裁模初始双面间隙=0.06，=0.08凸、凹模的制造公差=0.02，=0.03校核：-=0.02+=0.05以上结果不满足-+的条件，故采用凸、凹模配合加工的方法。1．落料凹模采用凸、凹模配合加工，落料时多以凹模为基准件对相应的凸模进行设计加工。（1）凹模刃口的尺寸计算根据文献[1]图2-7中落料、冲孔件的尺寸分类，该工件落料加工时的外圆尺寸是属于凹模磨损后增大的尺寸，因此，属于A类尺寸。其尺寸计算公式为：A类：其中X=0.75计算得=（64-0.750.06）=63.96落料加工时工件外圆上的小缺口尺寸，在此凹模上应为一个小的突起，并且属于在凹模磨损后小缺口的尺寸随之减小的情况。因此，为B类尺寸。其尺寸计算公式为：B类：（2）凹模外形尺寸的确定高度H=20mm，壁厚C=28mm用以上方法确定的凹模尺寸、强度和刚度足够，一般不用再进行强度和刚度的校核。凹模外圆尺寸2．冲孔凸模采用凸、凹模配合加工，冲孔时多以凸模为基准件对相应的凹模进行设计加工。（1）凸模刃口的尺寸计算凸模刃口尺寸的计算公式为：=（d+x）=(38.5+0.750.05)=38.54同理：28个缺口的凸、凹模也采用配合加工的方法，=3.69=3.12（2）凸模外形尺寸的确定凸模固定板的厚度应取其凸模设计长度的40%[５]。凸模长度计算公式为：式中——凸模固定板厚度，mm；——凹模厚度，mm；——附加长度，mm。因此得L=14+20+1=35(mm)冲孔凸模与固定板和垫板之间采用螺钉联结的方法，根据整体结构将凸模设计成如图3-5所示：图3-5凸模结构（3）凸模强度的校核凸模在冲裁工作中承受了全部工作压力，卸料中又受着卸料力，在凸模设计时，必须校验凸模的抗压强度和抗失稳能力。压应力的校核：圆形凸模按下式进行压应力校核。式中——凸模最小直径（）；——料厚（）；——材料抗剪强度（）；——凸模材料的许用应力（）。的值取决于材料、热处理和冲模的结构，Cr12MoV淬火硬度为时，取。由凸模的结构得，=24；已知=0.35，=190，取=1300代入上式计算，得=24所以成立。弯曲应力的校核：弯曲应力校核公式为：式中——允许凸模最大自由长度（）；——凸模的最小直径（）；——冲裁力（）；已知=35，=38.5，=1.6代入上式计算，得=35=所以成立。导向装置的选择导向零件是为了保证模具冲压时，上、下模有一精确的位置关系。在中，小型模具中最广泛才用的导向零件是导柱和导套。导柱（导套）常用两个。一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。目前，导柱和导套结构已标准化。本设计采用导柱和导套的标准化结构。根据该模具的需要，选用的标准化导柱和导套为[7]：导柱：d/mmL/mm=28150l=45mm导套：d/mmL/mmD/mm=289042H=38mml=20mm定位零件的选择定位零件的作用是使条料置于冲模中正确位置，以保证冲出合格的制件。用作条料的定位有：导料板、导料销、挡料销、导正销和定距侧刃等。本设计采用定位销用于工件的两侧定位，以外缘作为定位基准，保证了前后工序相对位置的精度。由于材料厚度为t=0.35mm，所以取定位板和定位销销头高度h=t+2=0.35+2=2.35mm[7]。卸料，推、顶件装置1．卸料板卸料板主要是负责将材料从凸模上卸下，保护凸模，防止材料变形，它有时也可作压料板用，并具备送料导向作用等。设计注意事项：（1）卸料力一般取冲裁力；（2）卸料板应有足够的刚度、其厚度式中为凹模厚度代入值计算得取（3）卸料板要求耐磨,材料一般选45钢,淬火,磨削,粗糙度；（4）卸料板安装尺寸,计算中要考虑凸模有的刃磨量；（5）卸料板根据工件形状做成圆形,孔与凸模的配合为或。工件材料厚度为0.35，属于薄料加工，为使其平面度提高，故选用弹压卸料板。卸料板宽度B应大于80-125，取B=120[7]。2．推、顶件装置[10]将制件（或废料）从上模推下称为推件。将制件（或废料）从下模顶出称为顶件。该推件装置的推力是通过压力机上的打杆得到。顶件装置的作用是将工件从凹模中顶出，该套模具采用的是凹模倒装，这时通常利用压力机打料杆，将工件刚性打出。（1）冲孔时卸料橡胶的尺寸冲裁加工时缷料常用较硬橡胶。首先根据缷料力求橡胶横截面尺寸，橡胶横截面积计算公式为：A=F/P其中F——橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于缷料力。P——橡胶所产生的单位面积压力，。A——橡胶横截面积，。计算得F=F顶=3760NP=1.3MPa因此，橡胶横截面积得A=F/P=3760/1.3=2893根据橡胶选用原则取橡胶的极限压缩率：预压缩率：[8]则其极限压缩量为：预压缩量为：由此可得，橡胶的工作压缩量：得橡胶高度H=/0.25取工作压缩量=8mm，则H=32mm橡胶直径计算公式为：[7]取查得橡胶直径的标准值为D=60mmd=16.5mmD1=78mm[8]（2）落料时缷料橡胶的尺寸计算缷料橡胶的外形尺寸与缷料板的尺寸相同，所以D=125mm取各压缩率同上，极限压缩率：预压缩率：则其极限压缩量为：预压缩量为：由此可得，橡胶的工作压缩量：得橡胶高度H=/0.25取工作压缩量=4则H=16固定与支承零件1．上、下模座上、下模座要承受和传递从压力，所以有足够强度和刚度。刚度不足，将影响冲模寿命。因此模座应有足够厚度，铸造模座需经时效处理，下模座外形尺寸每边应至少超过压力机台面孔边约50。该工件为一近似圆形制件，而常用于冲压圆形件的冲模模架为中间导柱圆模架[7]。GB/T2851.6-1990其参数值为：上模座：L/mmB/mmH/mm=16012535下模座：L/mmB/mmH/mm=160125402．固定板固定板的材料选45钢[6]。凸模固定板的厚度应取其凸模设计长度40%。故厚度取=14固定板与凸模间采用过渡配合H7/h6，压装后端面磨平。固定板的外形尺寸与凹模外尺寸相同，因此，3．垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力。以降低模座所受的单位压力，避免压出陷痕。垫板材料选取45钢，淬火硬度：HRC43-48垫板的外形尺寸通常与凸模固定板的尺寸相同，故垫板标准厚度，但由于该套模具中使用的垫板需要螺钉联接，所以其厚度可以适当加厚取[7]。4．模柄中、小型冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。本冲模采用旋入式。旋入式与它与上模座孔采用H7/m6过渡配合，并加销钉防止转动。由于旋入式模柄已标准化，所以本冲模选用标准化模柄。模柄结构如图3-6所示。其基本参数如下：基本尺寸[8]图3-6模柄本章小结经过以上的分析和设计计算，本模具的设计工作全部完成。本冲孔模具的设计包括以下三部分内容：1.冲压件的工艺分析；2.冲裁力的计算过程；3.冲模零件结构的设计。三维实体造型概述Unigraphics是当前世界上最先进和紧密集集成的、面向制造行业的CAID/CAD/CAE/CAM高端软件。现目前被各个行业广泛应用于零件的三维实体造型方面，为适应自动化技术的发展，并结合本设计的特点，决定选用UG软件进行模具零件的三维实体造型。冲孔凸模的建模过程对整套模具中的各个零件进行三维实体造型的目的是为下一步的运动仿真做准备，但由于论文篇幅的限制，在此选择一个重要的工作零件——冲孔凸模为例来进行它的实体造型。根据电机定子片自身的特点，它28个缺口的凸模形状在UG草绘中很难绘制出来，并且鉴于UG建模环境中阵列的局限性，通过阵列的方法也无法准确地加以实现。所以本设计采用了在AutoCAD中将其平面图形画出后再导入UG环境中进行建模的方法，从而成功实现了冲孔凸模的实体造型。下面将详细介绍其整个建模过程。CAD到UG的转化过程首先，在AutoCAD环境中绘制如图4-1所示的平面图形。图4-1凸模刃口二维图并将其另存为dxf格式，形成一个dxf格式的文件，然后如图4-2所示，启动NX3.0translators工具中的DIFDWG转换器进行文件的转化。图4-2启动DIFDWG转换器转换的过程如下：点Import按钮之后，进行下一步，如图4-3所示。图4-3转换窗口1打开上步保存的dxf格式文件，如图4-4所示，注意该dxf文件的保存路径不能含有中文字样，否则不能进行转化。图4-4转换窗口2转化完成后生成如图4-5所示的另外两个文件。图4-5生成的UG文件至此转化过程全部完成。在UG中的建模部分启动UG，如图4-6所示，打开转化后的零件，进入建模环境。图4-6打开界面点击拉伸命令，选导入的封闭曲线，输入数值21，如图4-7所示，完成拉伸操作。图4-7拉伸操作进入草绘环境，选择如图4-8所示的面为基准平面。图4-8选择拉伸基准平面点击圆命令，输入直径数值24，绘制如图4-9所示的圆。图4-9草绘退出草绘界面，进行拉伸操作，点击拉伸命令，选择上步操作所画的圆，输入拉伸数值35，如图4-10所示，完成拉伸操作。图4-10选择拉伸轮廓再进行打孔操作，点击孔操作，选择放置面，输入直径值6，深度22.5，然后进行孔定位，完成打孔操作，如图4-11所示。图4-11拉伸打孔后的实体最后，点击螺纹操作，选择要进行螺纹操作的孔，输入参数，完成该项操作。本章小结有些图形比较复杂，在UG环境中建模又比较困难，可以采用在CAD中画出平面图形再导入UG中建实体模型的方法，这样可以大大提高工件造型的准确性。本章就对此过程进行了详细的介绍。运动仿真概述冲压工艺的运动仿真是本设计的最后一个环节，是在结束该套模具的结构设计和三维实体造型的基础上进行的。运动仿真是每一套模具在投入生产和使用之前都必须经历的阶段，也是生产实际在计算机上的模拟。计算机仿真是应用电子计算机对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性比较逼真的模仿。它是一种描述性技术，是一种定量分析方法。通过建立某一过程和某一系统的模式，来描述该过程或该系统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者