汽轮发电机定子扇形片复式冲压模的设计及制造工艺

摘要汽轮发电机是火力发电厂或核能发电厂中以汽轮机或燃气轮机驱动作为发电机运行凸模计算、凸模外弧刃块(右)加工工艺、凹模与凸模的镶拼结构、冲模闭合高度等相关第1章前言正由过去的劳动密集和主要依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备转变为技术密冲压是利用安装在冲压设备(主要是压力机)上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压通常冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料(金属或非金属)批量加1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车4)冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以70%~80%,模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率准化程度还不高(一般在40%以下),标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形2.2模具设计要求图2-1产品图作为主磁路的主要部分，嵌放电枢绕组，通常用0.5mm厚的硅钢片冲片叠压而成。度400～425℃,得到HRC=57～59。1)模座：包括上模座和下模座，上下模座用铸铁制成，用于安装导向装置、凹凸模3.2冲片模必须控制的3个参数1)按比例画出凸模工作部分剖面的轮廓；(见图3-1)2)在轮廓任意距离处，选定坐标x-x和y-y;4)计算基本线段的中心位置到y-y轴的距离xl、x2、x3、x4及到x-x轴的X0=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4)/(L1+图3-1冲裁压力式3-1和式3-2中L1与L3为弧长，该处圆心角为24°根据弧长计算公式可以算出：又可知L2=L4=934.698Y1=1343.2294Y3=408.7114通过式3-1与式3-2可以求得：因此，压力中心位置如图3-2所示：图中的(X0,Y0)既为冲模的压力中心位置，我们在设计凸模在下模座上的位置时，应该使它与压力机滑块中心线相重合图3-2压力中心3.4.3机床压力校验计算冲裁时，工件或废料从凸模上取下来的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁方向推出的力叫推件力，逆冲裁方向顶出来的力叫顶件力。目前多以经验公式计算：式4-3,4-4,4-5中P冲--冲裁力N—同时卡在凹模里的工件(或废料)的数目；质分别为卸料力、推件力、顶件力系数，其值可通过查表获取。本案例中，我们使用的是刚性卸料装置和下出料装置Ps=P沛+P推根据平刃口模具冲裁力的计算公式：式4-6中P为冲裁力；L为工件周长；t为板料厚度；T为材料的抗剪强度；我们所冲裁的硅钢片厚度是0.5mm,因此t取0.5;查表可知硅钢片的抗剪强度T为190。因此我们这里的P冲=P落+P孔根据图4-2我们可以求得：L孔=32×2π×9.5+4×2π×8+4×(2π×6.5+17×2)+4×(2π×5+30×2)+2πP沛=2271462.888N≈2271.463KN因此Pa=2414.57KN<3150KN(机床设定力),故校验合格。3.4.4凹凸模的间隙计算根据冲模间隙的公式：Z:冲模总间隙M:间隙系数(其与冲裁材料性能有关，一般取0.1-0.13)T:材料厚度由于被冲压材料厚度为0.5mm硅钢片，模具较大，间隙可略大取0.07mm～0.09mm。图3-3凹模3.4.5凹凸模的间隙计算虑到冲压出来的片子由于应力释放，会比实际的尺寸略大，故根凹模上外圆半径R=产品外R+△-2/3△=1639.68+0.3-2/3*0.3=1639.78mm产品图上的内圆半径R=705.0320+0.3凹模上内圆半径R=产品内R+△-2/3△=705.032+0.3-2/3*0.3=705.042mm按此公式可以得出凹模上其余的尺寸。图3-4凸模3.4.6凸模计算根据前面算出的间隙，我们间隙两面取0.08mm。(如图3-4)例如：凸模上外圆半径R=凹模上外圆半径R-0.04=1639.78-0.04=1639.74mm凸模上内圆半径R=凹模上内圆半径R+0.04=705.042+0.04=705.082mm按此公式可以得出凸模上其余的尺寸。3.4.7凸模外弧刃块(右)加工工艺图3-5凸模外弧刃块(右)表3-1凸模外弧刃块(右)加工工艺序号工序1刨铣铣两平面至30.4,光出四面，对角尺。2平磨磨30两平面，放磨余量0.2-0.3mm。3钳床划线，钻铰销孔3-φ10H7,4-φ12H7及沉孔φ14深10,钻攻8-M12,钻孔3-φ11及沉孔17深20。钻2-φ19及外形穿线孔2-φ20。4热处理5数控平磨磨30两平面，控制尺寸，控制平行度在0.02mm之内，凸模刃块必须等6钳床划线，清楚热处理垃圾。序号工序7慢线多次切割拼缝面及型面，间隙，控制尺寸。一次切割落废料及让开面。一次切割2-φ19.08,放0.3mm余量。8平磨磨接刀面。坐标磨校对外形尺寸，磨削2-φ19.08,控制0°8’斜度。控制尺寸，位置公差。钳床油光。3.4.8凹模与凸模的镶拼结构(a)和4-6(b)分别为凸、凹模的刃块镶拼图。在这里，我们的凹模采用了13块刃块、图3-6(a)凸模刃块镶拼图图3-6(b)凹模刃块镶拼图冲模闭合高度H,一般按下列关系选择：Hmax-5≥H≥Hmin+10本，提高模具的质量和缩短制造周期。该模具在凹凸模的摆放上采用了倒装的形式，既凸模在下模部分，凹模在上模部分；出件方式采用弹顶器自下模内顶出至模具工作面上；冲裁件的平整度较好；废料不在凸凹模内积聚，压力机回程时，废料即从凸凹模内推出；受力情况方面比倒装复合模要好，但凸凹模的内形尺寸易磨损增大；适用于冲裁薄件、平整度要求较高。为了保证模具制造的准确性和精密性，我们在生产过程中采用了以下方式：在刃块的选择上，我们采用了Cr12MoV的钢料。该种钢料是国际上广泛采用的高碳高铬型冷作模具钢，属于莱式钢体，各项性能较好。由于此次采用的刃块镶块比较多，考虑到线切割加工变形因素，装配时如何保证间隙等难点，我们在线切割时采用了3次粗割2次精割的处理方式避免小镶块的尺寸出现超差。拼装凸模分装配的时候，我们先以其中一块刃块作为定位基准，然后在垫板上拼接其他凸模刃块，同时打下螺钉孔，用螺钉翘住。接着我们用塞片和铜杠敲准间隙以后打销钉孔，并且打入销钉把凸模完成定位。在完成凸模拼装之后，我们再以凸模来拼凹模。用类似的手法，我们先按图示位置将拼装好的凸模安装在模座上，然后根据凸模的边沿来拼接凹模刃块，进行初步定位，完成了初步定位我们就用502胶水将凹模刃块粘贴在垫板上，上钻床打孔用螺钉初步定位。完成初步定位之后仍然根据凸模位置将初步定位完成的凹模刃块与其进行拼合通过塞尺调整间隙至规定尺寸，完成调节之后打销钉孔，用销钉完成最终定位。在刃块的拼接过程中，如果遇到尺寸问题则立即送至磨床进行磨削，磨削量由操作师傅按实际情况确定。前面提到，模具的另外两大重要参数分别为导柱导套与上下模座的垂直度以及装配完成之后，凹凸模刃块与模座上下底面之间平面的平行度，我们在生产制造过程中也采取了相应得措施。在打导柱孔的时候，由于导柱孔径超出了我厂钻床最大钻孔孔径的加工范围，因此我们会先用φ42的钻头打入模座面然后锁住机床主轴换上镗刀分两至三次将孔径镗至尺寸。并且我们的导柱孔是配打的，既在装配凹模的同时，按照下模导柱的位置在上模座相应位置划线，然后再用如同打下模座的导柱孔相同的方式打上模座孔。为了保证凹凸模刃块与模座上下底面之间平面的平行度，我们在完成装配后要把上下模分别放在厂里的龙门刨床改装的龙门磨床上进行最后的磨削展的要求，主要体现在标准化程度还不高(一般在40%以下),标准件的品种和规