摘要：文章通过对电机端盖冲压成型工艺的分析，确定该端盖的冲压工艺的方案。并进行压力工位的设计，选择合适的拍样方案，画出了相应的拍样图，最后设计出模具的结构图。通过端盖设计的整体思路，为模具设计者提供了一个设计的思路及方向。
关键词：端盖；排样；拉深；工艺
引言：
为了提高端盖加工的效率，减少劳动力，降低加工费用等问题，提出了一张电机端盖冲压工艺及其模具结构设计，对电机端盖进行了工艺的分析。通过排样分析、拉深次数计算、翻边力计算及压力中心位置的确认来设计出整体模具的结构，并利用CAD对模具进行结构绘制。
一、电机端盖冲压工艺分析
（一）毛坯直径的确定
此零件的凸缘直径为44mm，相对凸缘直径为144/120=1.2，可取修边余量≤3.5mm。即实际凸缘直径dF=df+2≤151mm。按等面积法求得毛坯下料直径D为248mm。
（二）冲压工艺分析
此零件属于复杂冲压件，主要包括拉伸和冲裁两类工艺，首先完成拉伸类工艺，待成型后再进行冲裁类工艺，从而完成整个零件的冲压加工。根据工艺分解原则，此零件拉伸类工艺包括拉伸、反拉伸、整形等工序；冲裁类工艺包括下料、切边、冲孔、冲侧孔、冲侧舌等工序。
（三）冲裁工艺设计
由冲压工艺分析可知，此零件冲裁类工艺主要包括凸缘轮廓切边，冲凸缘上孔为4.5mm、中心孔为16mm和顶部6处腰形孔及冲侧面出线孔、侧面腰形孔及4处均布的侧面止口。凸缘上孔为4.5mm的孔口到凸缘边缘为144mm的距离a=1.75mm工位来完成，同时应位于整个模具的后4个工位。因此可确定7工位到10工位的加工内容为：第7工位：切边。切凸缘外形轮廓。第8工位：冲孔。冲凸缘平面上的为4.5mm、中心为16mm和顶部平面6个腰形孔。第9工位：冲侧孔。冲出线孔为14mm和5处侧向腰形孔。第10工位：冲侧。冲侧面4处均布的止口。
（四）拉伸工艺设计
此零件拉伸类工艺比较复杂，包括拉伸、反拉伸、整形等工序。整形工序一般安排在成形工序之后、冲裁类工序之前，因此整形工位可安排在第6工位。由上面可以看出，前5个工位都属于拉伸工序，这五个工位加工内容的安排和设计是此零件冲压工艺设计的难点，也是整个模具设计和制造的关键。
（五）端盖冲压工艺的确定
根据对各工位的讨论，最后确定此电机端盖模分为10个工位。
二、模具设计
根据工作环境的限制，该模具在总体设计时应该注意以下几点。
首先，第1工位（落料拉伸模）和第6工位（整形模）为单工序模具，第2工位至第6工位4副子模、第7工位至第10工位4副子模各组成一副大模具，即此连续模由4副模具组成；此4副模具的闭合高度统一为650mm；最后，第一工位由自动送料机进料；第二至第十工位均为120mm内腔定位，切边以后各工位均增加一角向定位，统一以单孔凸缘齿为基准。在此10工位级进模中，比较典型的模具为拉伸模。端盖拉伸模共有落料拉伸模、拉伸模及整形模6副，其结构相似。现以第一工位落料拉伸模为例说明拉伸模的结构。此模具为落料、拉伸和切废料的复合模。条料由导料限位板10导正，并刮下废料，废料由废料切刀切断而排出。凸凹模7兼具落料凸模和拉伸凹模的功能。由于前后端盖为120mm内腔尺寸公差不一致，拉伸凸模组块15要求更换，为了更换方便，凸模组块14和15通过内六角螺钉35与下模座25连接在一起。压料圈是由顶圈20和顶板23组成，压料力通过顶杆21由压力机的气垫提供。顶圈20一方面便于压紧毛坯，有效地防止起皱，另一方面保证开模状态时工件底面高于导料限位板10的顶面，便于电磁机械手传递工件。
三、电机端盖排样方案设计
（一）电机端盖排样方案
根据电机端盖的特殊结构，同时兼顾材料的利用率、尺寸精度、成形工艺、模具设计与制造的复杂性、模具的使用寿命等，工件宜采用单排排列，该排样方案属于无载体全桥连接。电机端盖毛坯下料直径192.8mm，直径较大应采用单排搭边数值5mm，步距197.8mm。
（二）电机端盖冲压工位设计
零件成形包括冲裁、拉深、成形整形、冲孔、落料等工位。工位设计的总体原则是先完成拉深前毛坯的外形平面冲切，为后续拉深工位做准备。考虑到要减小模具长度尺寸，个别工位可使用复合模，整形和成形工位复合互不影响，所以整形和成形这2个工位可以合成一道工位来完成。
（三）冲模压力中心的确定
压力中心是压力合力的作用点，压力中心点的错误将会便滑块导轨和模具导向部分不正常而导致磨损，同时会使合力间隙得不到保证，从而影响到制件的质量和降低模具的寿命。
（四）总体结构设计
模具用第1个冲切刃作侧刃，后带一台阶作侧刃挡块和侧刃一起工作，条料每次送进时，只能送到被侧刃切除的地方，实现对条料的初定位。由于模具用侧刃定位，侧刃切除长度应稍大于送料的步距。模具设计步距196.8mm，最终设计侧刃长197mm。因为有切口工位，所以在切口工位单独设置弹压卸料板，起到卸料作用。因有倒装结构，所以要用压缩空气和弹顶销使工件或废料与模具脱离。电机端盖级进模结构采用侧刃切口来定位、确定步距。工件拉深深度不同，而模具下落时要求法兰边缘在同一水平线上，故第1次拉深采用倒装结构，整形及成形也为倒装结构。凸模、侧刃与固定板配合为H7/m6，凸模与卸料板配合间隙为0.06～0.10mm，导柱与导套配合为H7/g6，导套与固定板配合为H7/r6。
（五）电机端盖模具结构设计
该模具的设计主要由拉深和冲裁组成，用侧刃切口来实现定位、确定步距。进料从右边到左边，为了实现模具下落时法兰边缘在同一水平线上，第三次拉深采用倒装结构。整个加工工序为切口—空工位—次拉深—二次拉深—反拉深—冲孔—翻边—落料。整体结构如下图所示。
总装配图：
结论：
基于此，通过对电机端盖冲压成型工艺的分析，确定该端盖的冲压工艺的方案。并进行压力工位的设计，选择合适的拍样方案，画出了相应的拍样图，最后设计出模具的结构图。通过此端盖设计的整体思路，为模具设计者提供了一个设计的思路及方向，希望能够给相关人士提供参考价值。
参考文献：
[1]康俊远.电机端盖冲压工艺分析与级进模设计[J].模具工业，2007，33（3）：34-38
[2]冲压工艺与模具设计编写委员.会冲压工艺与模具设计[M].北京：国防工业出版社，1993：125-129
论文作者:孙浩棋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
标签：工位论文; 模具论文; 工艺论文; 凸缘论文; 电机论文; 工序论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第31期论文;