小电机定和转子片套冲多工位级进模方案

1.零件的工艺分析

冲件如图4-4a所示，小电机的定、转子片在电机中的使用数量是等同的，定子片与转子片的外径尺寸相差1mm，定、转子片具备套冲的条件，冲件的尺寸精度及对称度要求较高，形状也较复杂，适宜于级进模的冲压生产。

转子片中间φ12mm孔的孔径尺寸与外圆的同轴度等精度要求较高，为使冲件加工后可直接进入组装、嵌入线圈的后道工序，12个嵌线槽冲裁后应少或无毛刺产生，冲件的平整度也应充分保证，因此嵌线槽冲裁后必须设置校平、整形工序。

4个φ5mm的定子片叠装铆接孔与中心轴线有一定的对称度要求，在工序编排时应考虑与中间φ12mm孔在同一工位中冲出，以减少累积误差。

为最大限度地提高材料的利用率，纵向剪开后的整卷硅钢片带料宽度尺寸即为定子片的宽度尺寸，另一边的宽度尺寸由模具保证，四角的φ96mm外圆弧采用外形冲切的方式获取。在外形圆弧冲切时，如果凸模圆弧连接处为尖角，则极易产生崩刃。因此，在不影响外形质量及使用功能的情况下，把该圆弧冲切连接处的尖角设计成细小凹圆的结构形式。

2.排样图设计

定、转子片为大批量生产，选用整卷料硅钢片带料，采用冲压设备附设的自动送料装置送料，其送料精度可达±0.05mm，故冲压加工中以送料装置为粗定距，以模具内设置的导正钉为精定距。

综合以上工艺分析，整带料即为该冲件本体的载体形式，为保证冲件的关键尺寸及相对位置精度，在冲制导正钉孔的同时应考虑把转子片的中间φ12mm孔、12个嵌线槽型孔及4个φ5mm的定子片叠装铆接孔一起冲出，在同一个工位上进行多工序组合冲裁很可能影响冲件的平整度，因此，在转子片的外形冲切落料前必须安排校平工序。转子片的外形落料后即可在其后的工位上进行定子片的内形异形槽孔冲裁。

为使材料充分得到利用，在冲切外形圆弧的材料部分设置导正钉孔的孔位，考虑到模具的工作强度，必须设置空工位。

最后工位冲件从带料上切断分离出来，有两种方式，一种为中间切去一窄条的有废料切断方式，它可保证冲切后的两边毛刺方向相同，但降低了材料利用率；另一种为单面切断，冲切后的两边断面毛刺方向是不一样的。考虑到切断面为定子片外侧的非工作部位，不影响其使用，所以采用了单面切断的方式。

确定的排样图如图4-4b所示：工位①为冲导正钉孔、定子片4个安装孔、转子片各槽孔及中间孔，工位②为校平工位，工位③为转子片外形落料，工位④为冲定子片内形槽孔，工位⑤为空工位，工位⑥为定子片两端外形圆弧冲切，工位⑦为定子片与本体冲切分离。

排样图各工位间距为80mm，与料宽尺寸一致，导正钉孔直径φ4mm。

3.模具设计

根据冲压工序分析的相关工艺计算：

总冲压力（6个有效工位）F_z=213243N，卸料力F_x=7519N。

以排样的尺寸坐标基准原点为计算压力中心的坐标，因冲件为完全对称型，Y方向压力中心坐标与排样基准线重合，即Y=0，只需计算X方向压力中心即可。

压力中心：X₀=193.7；Y₀=0。

冲件材料为电工用硅钢片，料厚为0.35mm，冲裁间隙查表：Z_max=0.06mm；Z_min=0.04mm，最后确定采用Z=0.05mm。

模具的总装结构图如图4-4c所示。

模具导料系统采用分段双侧面导板结构形式，即前导料侧导板2和中间侧导板7。为使带料在高速、连续的送进中保持顺畅，在凹模靠近侧导板的两侧设置了两排钢珠弹顶13，材料浮离凹模平面0.5～1mm，与钢珠成点接触，使带料在高速、连续的送进冲压中实现材料的平滑移动。

因冲压中弹压卸料板的工作行程不大，精定距的导正钉固定在凸模固定板上最佳。(www.xing528.com)

冲件的冲裁间隙较小，精度又较高，为适应高速冲压，选用滚动导向四导柱钢结构模架。

级进模各凸模的导向精度、导向保护是由卸料板精度来保证的。卸料板必须有足够的运动精度，因此在卸料板与凸模固定板之间设置了对称均布的4个辅助内导套15、16，卸料板与上模部分采用8支等长卸料定距螺柱19联接。一般情况下，卸料板的选材应与凹模材料一致，其热处理硬度应略低于凹模的热处理硬度要求。

弹压卸料板所用的弹性元件为矩形截面弹簧，因模具的工作面积较大，初选12支轻载荷，外径为φ20mm，长度为60mm的矩形截面弹簧，由前计算卸料力F_x为7519N。

1）根据模具工作面积、安装位置和空间结构，拟选矩形截面弹簧个数n=12。

2）计算每个弹簧的预压力：F_y=F_x/n=7519N/12=627N。

3）由2F_y估算弹簧的极限工作负荷：F_j=2F_y=2×627N=1254N。

查有关矩形截面弹簧规格，初选弹簧的规格为：轻载荷，D=20mm、d=10mm、h₀=60mm、F_j=529.6N、h_j=60×0.52×0.8mm=24.96mm。

4）计算弹簧预压缩量，h_y=F_yh_j/F_j=627N×24.96mm/1254N=12.48mm。

5）校核。h=h_y+h_x+h_m=12.48mm+6mm+5mm=23.48mm<24.96mm。

由以上计算可知，所选弹簧合适。

模具工作零件部分，凹模按工序内容要求分段为两个部分精加工后组合在凹模框内，整形校平用的上、下凸模分别设置在卸料板及凹模内。

图4-4 小电机定、转子片套冲多工位级进模

a）零件图 b）排样图

图4-4 小电机定、转子片套冲多工位级进模（续）

c）模具结构图

1—承料板 2—前导料侧导板 3—下模座 4—冲导正钉孔凸模 5—凹模框 6—凹模Ⅰ 7—中间侧导板 8—固定收集筒用螺孔 9、17—内六角螺钉 10—下垫板 11—凹模Ⅱ 12—圆形截面弹簧 13—钢珠 14—切断凸模 15、16—导套 18—矩形截面弹簧 19—卸料定距螺柱 20—导正钉 21—冲圆孔凸模 22—圆弧冲切凸模 23—导柱 24—卸料板 25—卸料板垫板 26—凸模固定板 27—上垫板 28—上模座 29—定子片冲圆弧槽凸模 30—固定凸模用横销 31—转子片外形冲切凸模 32—模柄 33—校平用下模 34—校平用上模 35—凸模固定夹套 36—冲中心轴孔凸模 37—冲绕线槽凸模 38—凸模固定夹套 39—固定凸模用横销

因冲切型孔的槽形凸模细小、精度高，故分别用里、外两套凸模固定夹套加横销夹紧固定，圆弧冲切凸模22与最后的切断凸模14与固定板台肩固定，因两凸模均为单面冲裁，为避免侧向力影响，其长度尺寸略短于其他凸模尺寸，在靠近凹模切断型孔末端加工一30°斜滑面，冲件最后切断分离后从该斜面处滑出模具。

在模座底面转子片冲切落料型孔的部位加工了4个固定收集筒用螺孔8，用以固定收集落料后的转子片装置，以避免与其他冲裁废料混合，而增加分选工序。