1.6 小電動機定、轉子片套沖多工位級進模

1.工藝分析

制件如圖1-16所示，小電動機的定、轉子片，在電動機中的使用數量是等同的，定子片與轉子片的外徑尺寸相差1mm，定、轉子片具備套沖的條件。該制件的尺寸精度及對稱度要求較高，形狀也較復雜，適宜于多工位級進模的沖壓生產。

轉子片中間的φ12mm孔的孔徑尺寸，與外圓的同軸度等精度要求較高。為了使制件加工后可直接進入組裝、嵌入線圈的后道工序，12個嵌線槽沖裁后應少毛刺或無毛刺產生，制件的平整度也應充分保證，因此嵌線槽沖裁后必須設置校平、整形工序。

4個φ5mm的定子片疊裝鉚接孔，與中心軸線有一定的對稱度要求。在工序編排時應考慮與中間φ12mm孔在同一工位中沖出，以減少累積誤差。

為了最大限度地提高材料的利用率，縱向剪開后的整卷硅鋼片帶料寬度尺寸，即為定子片的寬度尺寸；另一邊的寬度尺寸，由模具保證。四角的φ96mm外圓弧采用外形沖切的方式獲取。在外形圓弧沖切時，如果凸模圓弧連接處為尖角，則極易產生崩刃。因此，在不影響外形質量及使用功能的情況下，把該圓弧沖切連接處的尖角，設計成細小凹圓的結構形式。

圖1-16 小電動機定、轉子片

2.排樣設計

定、轉子片為大批量生產，選用整卷硅鋼片帶料，采用沖壓設備附設的自動送料裝置送料，其送料精度可達±0.05mm。因此沖壓加工中，以送料裝置為粗定距，以模具內設置的導正銷為精定距。

綜合以上工藝分析，整帶料即為該制件本體的載體形式。為了保證制件的關鍵尺寸及相對位置精度，在沖制導正銷孔的同時，應考慮把轉子片的中間φ12mm孔、12個嵌線槽型孔，以及4個φ5mm的定子片疊裝鉚接孔一起沖出。在同一個工位上進行多工序組合沖裁，很可能影響制件的平整度，因此在轉子片的外形沖切落料前，必須安排校平工序。轉子片的外形落料后，即可在其后的工位上進行定子片的內形異形槽孔沖裁。

為了使材料充分得到利用，在沖切外形圓弧的材料部分設置導正銷孔的孔位，考慮到模具的工作強度，必須設置空工位。

最后工位制件從帶料上切斷分離出來有兩種方式：一種為中間切去一窄條的有廢料切斷方式，它可保證沖切后的兩邊毛刺方向相同，但降低了材料利用率；另一種為單面切斷，沖切后的兩邊斷面毛刺方向是不一樣的。考慮到切斷面為定子片外側的非工作部位，不影響其使用，所以采用了單面切斷的方式，排樣如圖1-17所示。具體工位如下：

工位①：沖導正銷孔、定子片4個安裝孔、轉子片各槽孔及中間孔。

工位②：校平工位。

工位③：轉子片外形落料。

工位④：沖定子片內形槽孔。

工位⑤：空工位。

工位⑥：定子片兩端外形圓弧沖切。

工位⑦：定子片與本體沖切分離。

圖1-17 排樣圖

3.模具結構設計

根據沖壓工序分析的相關工藝進行下列參數的計算：

總沖壓力（6個有效工位）F_總=213243N 卸料力F_卸=7519N

以排樣的尺寸坐標基準原點為計算壓力中心的坐標，因制件為完全對稱型，Y方向壓力中心坐標與排樣基準線重合，即Y=0，只需計算X方向壓力中心即可。

壓力中心 X₀=193.7mm Y₀=0mm

制件材料為電工用硅鋼片，料厚為0.35mm，沖裁間隙查表：Z_max=0.06mm；Z_min=0.04mm，最后確定采用Z=0.05mm。

小電動機定、轉子片套沖多工位級進模結構如圖1-18所示。

模具導料系統采用分段雙側面導料板結構形式，即外導料板2和內導料板7。為了使帶料在高速、連續的送進中保持順暢，在凹模靠近側導料板的兩側設置了兩排鋼珠彈頂13，材料浮離凹模平面0.5～1.0mm，與鋼珠成點接觸，使帶料在高速、連續的送進沖壓中實現材料的平滑移動。因沖壓中彈壓卸料板的工作行程不大，精定距的導正銷固定在凸模固定板上最佳。

制件的沖裁間隙較小，精度又較高，為了適應高速沖壓，選用滾動導向四導柱鋼結構模架。

級進模各凸模的導向精度、導向保護是由卸料板精度來保證的。卸料板必須有足夠的運動精度，因此在卸料板與凸模固定板之間設置了對稱均布的4個輔助小導套15、16，卸料板與上模部分采用8件等長卸料螺釘19聯接。一般情況下，卸料板的選材應與凹模材料一致，其熱處理硬度應略低于凹模的熱處理硬度。

彈壓卸料板所用的彈性元件為矩形彈簧。因模具的工作面積較大，初選12件輕載荷，外徑為φ20mm，長度為60mm的矩形彈簧，由前面計算卸料力F_卸為7519N。

1）根據模具工作面積、安裝位置和空間結構，擬選矩形彈簧個數n=12。

2）計算每個彈簧的預壓力：F_預=F_卸/n=7519N/12=627N。

圖1-18 小電動機定、轉子片套沖多工位級進模結構

1—承料板 2—外導料板 3—下模座 4—沖導正銷孔凸模 5—凹模框 6—凹模-1 7—內導料板 8—固定收集筒用螺孔 9、17—螺釘 10—凹模墊板 11—凹模-2 12—圓形彈簧 13—鋼珠彈頂 14—切斷凸模 15、16—小導套 18—矩形彈簧 19—卸料螺釘 20—導正銷 21—沖圓孔凸模 22—沖切圓弧凸模 23—小導柱 24—卸料板 25—卸料板墊板 26—凸模固定板 27—凸模固定板墊板 28—上模座 29—定子片沖圓弧凸模 30、39—固定凸模用圓銷 31—轉子片外形沖切凸模 32—模柄 33—校平用下模 34—校平用上模 35、38—凸模固定夾套 36—沖中心軸孔凸模 37—沖繞線槽凸模

3）由2F_預估算彈簧的極限工作負荷：F_極=2F_預=2×627N=1254N。

查有關矩形彈簧規格，初選彈簧的規格：輕載荷，D=20mm，d=10mm、h₀=60mm、F_極=529.6N、h_極=60×0.52×0.8mm=24.96mm。

4）計算彈簧預壓縮量：

h_預=F_預h極/F極=627N×24.96mm/1254N=12.48mm

5）校核：

h=h_預+h_x+h_m=12.48mm+6mm+5mm=23.48mm＜24.96mm

由以上計算可知，所選彈簧合適。

模具工作零件部分，凹模按工序內容要求分段為兩個部分，精加工后組合在凹模框內，整形校平用的上、下凸模分別設置在卸料板及凹模內。

因沖切型孔的槽形凸模細小、精度高，故分別用里、外兩套凸模固定夾套加橫銷夾緊固定，沖切圓弧凸模22與最后的切斷凸模14與固定板臺肩固定。因兩凸模均為單面沖裁，為了避免側向力影響，其長度尺寸略短于其他凸模尺寸，在靠近凹模切斷型孔末端，加工30°斜滑面，制件最后切斷分離后，從該斜面處滑出模具。

在模座底面轉子片沖切落料型孔的部位，加工了4個固定收集筒用螺孔8，用以固定收集落料后的轉子片裝置，以避免與其他沖裁廢料混合而增加分選工序。