论文总字数：24563字

摘 要

定子铁芯的最终质量十分重要，如果铁芯的性能不能满足要求，就会造成最终产品电机质量的下降和使用寿命的降低，因此研究加工定子铁芯的冲压模具有着重要的意义。本文利用Solidworks和autoCAD软件辅助完成了加工定子铁芯的五工位级进模的设计，并运用Solidworks的Simulation部分对重要的零件进行了静应力分析、强度校核，根据有限元分析确定了零件最佳圆角半径值。同时阐述了一种改善后的压装工艺，使加工出来的定子铁芯冲片可以更好地压装在一起，最终产品的内圆圆柱度误差和同轴度误差均很小。

论文主要研究了加工电机定子铁芯的多工位冲压级进模的设计和在冲片加工完成后压装时的模具结构。

研究结果表明：经过设计的五工位级进模及压装模具的加工，可以高效率得获得误差较小、质量较好的电机定子铁芯，从而实现实际生产过程中的高效率、高收益。

本文的特色：在排样方式上有所创新即考虑到了后续转子冲片加工，提高了材料利用率。

关键词：冲压工艺；排样设计；五工位级进模；有限元分析；压装工艺

Abstract

The ultimate quality of the stator core is extremely vital. If the performance of the core can not satisfy the demand, it will cause a decrease in the quality of the ultimate product motor and a reduction in service life. As a result, it is considerably essential to research the stamping die for processing the stator core. In this article Solidworks and autoCAD software were used to accomplish the design of a five-station progressive die for stator core processing, and the Simulation module was used to conduct static stress analysis and strength check for important parts, and the best radius of the rounded corner of the part was definited by finite element analysis. At the same time, an improved press-fitting process is described, so that the processed stator core punches can be better pressed together, and the internal cylindrical error and coaxiality error of the final product are very small.

The thesis mainly studies the design of the multi-station stamping progressive die for processing the stator core of the motor and the die structure during press-fitting after the punching process is completed.

The research results show that the designed five-station progressive die and press-fitting die processing can efficiently obtain the motor stator core with less error and better quality, thereby achieving high efficiency and high profit in the actual production process .

The characteristics of this article: The innovation in the layout method takes into account the subsequent rotor punching processing, which improves the material utilization rate.

Key Words：stamping；layout design；five.station progressive die；finite element analysis；pressing process

目录

1. 绪论1

1.1研究目的及意义1

1.2研究现状1

1.3研究内容及创新之处1

1. 零件工艺分析2

2.1冲裁件的尺寸及结构2

2.2冲裁件的精度及断面粗糙度3

2.3冲裁件的材料3

1. 模具类型的确定3
2. 工艺设计与计算4

4.1排样设计与计算4

4.2冲压力计算及压力机的确定5

4.3压力中心计算7

4.4凸、凹模刃口尺寸及公差计算8

第5章 模具结构及零部件设计10

5.1工作零件设计10

5.1.1凹模设计10

5.1.2凸模设计及强度校核11

5.2定位零件设计14

5.2.1导正销14

5.2.2导料板15

5.3卸料装置16

5.3.1卸料板及小导柱、导套设计17

5.3.2卸料螺钉17

5.3.3弹性元件设计17

5.4模架及其零件的设计19

5.5其他支承与固定零件20

5.5.1模柄20

5.5.2凸模固定板21

5.5.3垫板21

5.5.4承料板22

5.6紧固件22

5.6.1螺钉22

5.6.2销钉23

5.7装配图及爆炸视图的生成23

第6章 电机定子铁芯压装25

第7章 Simulation有限元分析26

7.1工作零件有限元分析26

7.2圆角有限元分析32

第8章 总结与展望35

8.1总结35

8.2研究展望36

参考文献36

致谢38

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

定子铁芯的最终质量十分重要，如果铁芯的性能不能满足要求，就会造成最终产品电机质量的下降和使用寿命的降低。在传统生产中，考虑到电机产品的试制情况及需求量，一般采用单模单冲方式^[1]，但是这种加工方式不仅会造成材料利用率过低，而且由于定子铁芯加工制造过程不止一个工序，需要人工换模，很难实现自动化生产，所以生产效率不高，且最终所得工件精度低，从而造成高成本、低效益。因此，正确选择定子铁芯的加工工艺、设计最合适的模具结构显得尤为重要。

1.2研究现状

近几年来，国内外对于电机定子铁芯的冲压模具设计及优化的研究愈来愈多，少部分提出定子铁芯的制造应采用单工序模或复合模，而考虑生产效率，大多数认为应采用级进模冲压。一些学者认为用级进式模具对电机定子和转子铁芯一起加工可以省去定子铁芯的铆压或焊接工序及转子铁芯的齐片扭槽工序，具有很大的优势^[2-6]。

传统制造业只有与计算机软件和新技术结合才能实现高效率、高收益。基于现代设计软件UG的级进模向导（PDW）模块、3DQuickPress、ANSYS、CATIA、Pro/E、autoCAD等可以更好地完成多工位级进模的设计工作^[7-12]。

1.3研究内容及创新之处

本次课题任务为设计一应用于电机铁芯定子冲压模具，工件的外径为100mm，单片工件厚度为0.5mm，最终零件的厚度满足20-100mm，材料为无取向冷轧硅钢片。

本文在之前加工定子铁芯模具的研究的基础上进行归纳、设计和创新。首先对待加工零件定子铁芯的工艺进行分析，选择合适的模具类型及结构（五工位级进模），合理安排加工工序（分为五个工序完成冲压过程）及排样方式；其次，利用Solidworks辅助设计五工位冲压级进模的各个零部件并运用Simulation模块对必要的部分（主要为第一工位、第三工位、第四工位凸模及凹模部分）进行静应力分析、强度校核，利用有限元分析确定凹模的最佳转角半径，待零件设计完成后进行装配，利用autoCAD软件绘制总装配图；最终，在完成冲片加工后，采用改善后的压装模具对定子铁芯冲片压装，从而满足最终零件厚度要求。

创新之处在于排样的创新。虽然本次冲压只需要加工定子，但考虑到提高材料的利用率，定子铁芯的中心孔冲下的材料可在后续作为转子冲片的材料使用，因此在第一工位冲出了预制孔，预制孔后续既可以用作转子的中心孔，又可以作为加工转子的定位孔使用。

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