1、1毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化空心杯电机塑料尾盖装配装置设计1选题的背景与意义空心杯电机是综合了多种特点的永磁伺服电机，他在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯转子1。由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗2。由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善，不但具有突出的节能特点，更为重要的是具备了铁芯电动机所无法达到的控制和拖动特性。其具体性能表现为（1）节能特性能量转换效率很高，其最大效率一般在70以上，部分产品可达到90以上（铁芯电动机一般在2050）。（2）控制特性起动、制动迅速，响应
2、极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机一般在100毫秒以上）；在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以方便地对转速进行灵敏的调节3。（3）拖动特性运行稳定性十分可靠，转速的波动很小，作为微型电其转速波动能够容易的控制在2以内4。随着工业技术进步，各种机电设备严格的技术条件对伺服电动机提出越来越高的技术要求，同时，目前空心杯电动机的应用范围已经完全脱离了高端产品的局限性，正在迅速地扩大在一般民用等低端产品上的应用范围。比如医疗器械、义肢、机器人、摄像机、照相机纺织机器激光测量仪器，但是这些大都存在于那些工业比较发达的国家，我国对空心杯研制也有二三十年的历史，但是于
3、最近几年发展较快，渐渐生产出能与国外空心杯品具有竞争力的产品5。空心杯电机的关键零件之一电机端盖，他的质量加工精度对电机的整体性能有着很大的影响，端盖的加工工艺以及装配的好坏容易影响到电机的噪声，震动等问题6。由于一般的电机端盖是金属材料制作而成，所以一般采用拉伸，压铸，冲裁等工艺，由于端盖的主要配合精度远远高于拉伸件的精密级，形位公12差要求也比较高。冲压是一种先进的材料加工方法，是建立在塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料进行加工，获得一定的零件形状和尺寸精度7。像对尾盖的加工工艺一般都是经过下料，落料拉伸，反拉伸，冲孔，切边，整形，压印，去毛刺及表面处理，检验等步骤8。另外，端盖和
4、机壳装配的几种方式的决定在电机设计的时候也要着重考虑。现在国内主要有几大类的机壳与端盖装配的紧固方式。1弹性圈涨卡固定使用于薄壁机壳的结构，多用于微型交流、直流电动机，不占用轴向位置空间，结构紧凑，拆装容。2机壳与端盖的紧定螺钉固定端盖有环形槽，拆装容易3机壳附加专用紧固螺母板轴向因使用项2，占用了位置，用于轴向有余度的电机，多用于永磁电动机机，拆装容易。4端盖与机壳止口过盈配合；装配难度大，为了克服装配难度大，有的用滚压边方式，这二者都不可做第二次装配，用于使用寿命较或不需拆装维修的电机。5端盖与机壳止口轻压粘接封固密封性好，拆修困难。6弹簧卡钩固定机壳与端盖靠弹性卡簧的弹性拉力轴向拉紧，但
5、机壳与端盖的止口必须保证两轴承室的同轴度。7穿通螺杆拉紧固定使用于机壳薄壁的结构，多用于微型永磁直流电机，或定子冲片开有穿孔槽的交流电机，拆装容易。8螺钉紧固应用最普遍的结构，用于壁厚允许加工固定螺孔的机壳910。本课题对端盖与机壳的紧固方式采用端盖与机壳口轻粘压紧固封的方式，因此，还要对空心杯电机的塑料尾盖装配装置进行结构的设计和相关工具的夹具的设计。对于尾盖的装配装置的设计要实现半自动化，实现装置的压盖刀具或者是夹具的下降或者是上升，这些半自动控制本人准备采用PLC进行实现，另外，普通的压盖装置上的刀具的下降压盖是属于刚性的压盖，容易造成不可挽回的损失，增加产品的报废率，本文也根据文献，采
6、用了一种弹性装置在夹具上，是刀具的下降压盖有一定的缓冲，增加压盖的成功率，避免损坏空心杯体及其线圈。通过该课题，可以强化我以前所学基础课和专业课的基本理论，基本知识和基本技能，并且与实际情况相结合，避免了学而无所用的尴尬。通过该课题，还能培养我分析和解决实际机械产品中存在的问题和科学问题的独立工作能力，使我得到科学研究和工程师工作能力的综合训练。2研究的基本内容与拟解决的主要问题13研究的基本内容1熟悉和了解空心杯装置的发展，使用情况以及研究现状2了解空心杯外壳和端盖、尾盖的制作工艺3了解空心杯电机的机壳与端盖、尾盖的配合方式4熟悉一般电机的压盖装置结构及其原理5完成半自动控制的设计6熟悉SO
7、LIDWORKS软件，并且设计测试装置的三维实体模型，完成装配图和主要部件工程图拟解决的主要问题1选取合适的后盖压制方法。2设计压盖刀具的夹具，提高压盖成功率3合理安排缓冲装置的选用4考虑半自动控制部分的设计3研究的方法与技术路线研究方法根据现有的参考文献以及收集各种压盖装置的设计方法，结合自己的专业知识对空心杯电机了解深入后，设计出一种能够提高空心杯电机尾盖压盖的成功率和效率的一种配合装置，并对不足之处进行逐渐的改进和完善。技术路线根据现有的参考文献对空心杯尾盖和外壳的加工工艺了解以后，改进空心杯的夹具，提高其使用的成功率和效率。根据尾盖和机壳的几种装配方式，选择合适的装配方式，决定压盖的刀
8、具和夹具。完成装置半自动化的设计。4研究的总体安排与进度1收集有关文献资料、完成开题报告等（4周）；2分析空心杯电机尾盖压制装配的工艺特点，制定专用装配装置的系统方案（2周）；143完成工夹具和设计三维实体结构。（3周）；4设计电气控制系统，并完成压制装置的装配图和主要零件的工程图（3周）；5整理、撰写毕业论文（2周）；参考文献1刘国全，肖慧荃，姜建民稀土永磁空心杯转子直流伺服机特点及工艺分析J沈阳工业大学学报1994，16171752费冬带接线柱骨架的空心杯电枢制造中的模具设计J,微特电机,20036J沈阳工业大学学报1994，16171753付朝阳稀土永磁空心杯电动机CAD系统研究J,微特
9、电机,2007114孙建忠，白凤仙特种电机及其控制M北京中国水利水电出版社，20055姚智慧机械制造技术M哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,20026上海赦电机研究所赦特电机设计程序上海上海科学出版社，19833667薛启翔冲压模具设计制造难点与窍门M北京机械工业出版社，20038陈锡栋周小玉实用模具技术手册北京机械工业出版社9殷嘉楷,王辉玲,期刊电机技术ELECTRICALMACHINERYTECHNOLOGY2002年第04期10成大先机械设计手册第三卷M北京化学工业出版社，L99411JANUSZNURKOWSKI,ETCAREFERENTIALMETHODOFSTRAINMEASUREMEN
10、TSINAHIGHPRESSURECELLUSINGANINDUCTIVECORELESSSENSORJ,ROCKMECHANICSMININGSCIENCES,452008,P10311012RCARTA,ETCA3DFERRITECOILRECEIVERFORWIRELESSPOWERSUPPLYOFENDOSCOPICCAPSULESJ,PROCEDIACHEMISTRY,12009,P47748013RCARTA,ETC15毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化空心杯电机塑料尾盖装配装置设计摘要空心杯电机属于直流电机，常见于永磁伺服微特电机，空心杯电机具有突出的节能特性，灵敏方便的控制
11、特性和稳定的运行特性，作为高效的能量转换装置，代表了电动机发展方向之一1。本文根据相关的文献资料，综述了空心杯电机的发展历程和应用领域，比较了空心杯电机和其它直流电机的不同特点。同时，分析了电机外壳与端盖的装配方式、外壳拉伸工艺和尾盖装配对电机性能的影响。关键字空心杯；电机外壳；装配；拉伸；空心杯电机是综合了多种特点的永磁伺服电机，他在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯转子。由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗2。由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善，不但具有突出的节能特点，更为重要的是具
12、备了铁芯电动机所无法达到的控制和拖动特性。其具体性能表现为1、节能特性能量转换效率很高，其最大效率一般在70以上，部分产品可达到90以上（铁芯电动机一般在2050）。2、控制特性起动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机一般在100毫秒以上）；在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以方便地对转速进行灵敏的调节。3、拖动特性运行稳定性十分可靠，转速的波动很小，作为微型电动机其转速波动能够容易的控制在2以内3。随着工业技术进步，各种机电设备严格的技术条件对伺服电动机提出越来越高的技术要求，同时，目前空心杯电动机的应用范围已经完全脱离了高端产品的局限性
13、，正在迅速地扩大在一般民用等低端产品上的应用范围。比如医疗器械、义肢、机器人、摄像机、照相机纺织机器激光测量仪器，但是这些大都存在于那些工业比较发达的国家，我国对空心杯研制也有二三十年的历史，但是于最16近几年发展较快，渐渐生产出能与国外空心杯常品具有竞争力的产品4。目前国内对于空心杯理论研究方面主要在于空心杯的永磁控制系统的研究5，稀土永磁的研究6，三角形连接的无位置传感控制方案的研究78以及空心杯电枢制造中的模具制造，大功率绕式空心杯电枢伺服系统9的和SPWMANDSVPWM的空心杯研究10。空心杯永磁控制系统的研究主要有一、对电机的矢量转子位置的控制策略的定位二、对空心杯电机的绕组电感量
14、低和电器常数小造成的组内电流波动大造成较大误差的问题进行改进三、绕线工艺的改进，当然也要考虑磁体的磁场对电机性能的影响。三角形连接的无位置传感控制方案的研究主要涉及的是相较于星型连接的的电机的优势，以及在三角形连接基础上空心杯电机进行更大优势的研究，比如说再加一个变频器来提高设备利用率。空心杯电枢制造中的模具制造主要是针对教主一体后的电枢除满足尺寸精度的要求外，表面质量要好，内部无气孔，设计一个好的电枢整形模生产一个好的空心杯电机的有着至关重要的作用。线绕式空心杯电枢伺服电机的设计和生产难度比较大，不仅要求有较大的输出功率，过载能力，还要求他的力矩波动小，工作平稳性好，体积要小质量轻，还要有快
15、速响应的特点11。因此，普通伺服电机已经远远不能满足，对于绕式空心杯的电枢伺服电机研究就迫在眉睫了。空心杯电机的装配工艺对电机本身的性能影响也是至关重要的，配合主要有轴承的装配工艺和电机的总装工艺的影响，其中机壳和尾盖的配合时总装工艺中非常重要的一块。机壳和端盖的配合关系中，机壳的成型工艺和他们之间的安装方式对其有重要影响12。17机壳的拉伸工艺。微电机的对材料的厚度要求较薄，零件壁都读需要加以控制，拉伸的相对高度较大，拉伸台阶较多，个台阶的尺寸差距较大。一般加工工艺路线都是落料拉伸，1次拉伸到N次拉伸，磷化，皂化，整形，切边，冲孔，针对不同功能的空心杯外壳，还有其他各种不同的工艺在，比如风扇
16、电机还有压筋，冲底孔冲侧孔冲。侧槽，机动车雨刮器电机机壳还要挤台。以雨刮器电机机壳为例。对其工序的拉伸成形工艺和相应模具设计制造进行分析它主要经过了落料拉伸，1次拉伸至6此拉伸，磷化皂化，整形，切边，最后冲孔挤台。其中2至6次拉伸属局部工艺成形拉伸工艺较低，拉伸工序间的地步采用球形活锥形过度，改善共建变形状态，对于大多数的微电机外壳在凹模圆角半径选取上，不能选取过大的圆角半径，避免材料在凹模口部产生板料失稳起皱现象，在凸模半径选取上，为了增强拉伸承力带的强度，就选取较大的圆角半径13。针对落料拉伸、深拉伸和局部拉伸成形工序不同的变形特点,在压力机选择和模具结构设计上,有针对性地采用了不同的压力
17、机和不同结构的模具进行生产。在薄壁拉伸的时候工件对压力边的变化非常敏感，因此要有效控制拉伸变形和工件筒壁的厚差，就可以用双动拉伸压力机进行拉伸。在拒不拉伸的时候，可以用倒装式拉伸1418最后是整形工序，主要任务是完成零件的主要形状，尺寸精度和形状位置精度的定位加工。需要较大的成形压力和成形稳定性。卸料的时候采用大圆柱底部卸取工件的方法在后续的切边、压筋、冲孔、冲槽和挤台工序中,要着重防止加工过程中工件的变形。针对这些问题,在这些工序中采取了闭模压筋、弹性强力压边、刚性强力压边等不同的措施,以保证工件加工的稳定。微电机壳体冲压加工主要采用单机单件加工。其特点是严格控制各工序的壁厚变化,充分利用局
18、部成形,少、无中间退火,高精度强力闭模整形,强力压边冲剪等。这套工艺满足了微电机壳体尺寸和形状位置精度的要求,满足了壳体大批量冲压生产的要求1516。大多数的机壳的成形工艺与雨刮器的电机机壳成形工艺相似，不过根据不同的工艺要求和精度以及所获取的参数进行修正。另外，端盖和机壳装配的几种方式的决定在电机设计的时候也要着重考虑。现在国内主要有几大类的机壳与端盖装配的紧固方式。1弹性圈涨卡固定使用于薄壁机壳的结构，多用于微型交流、直流电动机，不占用轴向位置空间，结构紧凑，拆装容。2机壳与端盖的紧定螺钉固定端盖有环形槽，拆装容易3机壳附加专用紧固螺母板轴向因使用项2，占用了位置，用于轴向有余度的电机，多
19、用于永磁电动机机，拆装容易。4端盖与机壳止口过盈配合；装配难度大，为了克服装配难度大，有的用滚压边方式，这二者都不可做第二次装配，用于使用寿命较或不需拆装维修的电机。5端盖与机壳止口轻压粘接封固密封性好，拆修困难。6弹簧卡钩固定机壳与端盖靠弹性卡簧的弹性拉力轴向拉紧，但机壳与端盖的止口必须保证两轴承室的同轴度。7穿通螺杆拉紧固定使用于机壳薄壁的结构，多用于微型永磁直流电机，或定子冲片开有穿孔槽的交流电机，拆装容易。8螺钉紧固应用最普遍的结构，用于壁厚允许加工固定螺孔的机壳17参考文献191张琛直流无刷电机原理及应用M北京机械工业出版社，19962丁宁新性能卓越的驱动元件空心杯电动机J中国科技信
20、息，2001，2168693杜永红基于角形连接的空心杯电机无位置传感器控制方案J电机与控制应用，2008，35621234李玲娟，刘景林，付朝阳混合式步进电机的CAD系统J微特电机，2006,34（6）；24265陈渊睿，吴捷，张宙永磁无刷伺服电机无传感器位置估计方法综述J微特电机，2000，284376刘国全，肖慧荃，姜建民稀土永磁空心杯转子直流伺服机特点及工艺分析J沈阳工业大学学报1994，16171757李车冬，管伟康空心杯永磁伺服电动机的设计分析及磁场计算J河北机电学院学报，1995，12241448贺益康，阮秉涛无位置检测器永磁无利电机的控制J微电机，1990，214LO159孙建忠
21、，白凤仙特种电机及其控制M北京中国水利水电出版社，200510沈宝棣大功率线绕式空心杯电枢伺服电机的研制J凯山科技，19901485011姚光中无刷直流电动机的转矩脉动J】电机技术，1999，461012上海赦电机研究所赦特电机设计程序上海上海科学出版社，198336613殷嘉楷,王辉玲,期刊电机技术ELECTRICALMACHINERYTECHNOLOGY2002年第04期14成大先机械设计手册第三卷M北京化学工业出版社，L99415刘极峰,易际明编著机器人技术基础北京高等教育出版社16王有林，刘景琳电磁阻尼器设计研究J西北工业大学学报，20066919517上海微电机研究所微特电机设计程序
22、上海科学技术出版社1983第1213页18OGASAWARASAKAGEHANAPPROACHTOPOSITIONSENSORLESSDRIVEFORBRUSHLESSDCMOTORSCIEEETRANSACTIONSONINDUSTRYAPPLICATIONS，19912792893319RUJIIN，FUJITAKEM，HARAKTWODIMENSIONALMOTIONWITHCIRCULARCOREANDPLURALDIVIDEDAWINDINGSSUPPLIEDSEPARATELYJIEEETRANSONMAGNETICS，1999，3554010401220GANWC，CHEUNGN
23、CSHORTDISTANCEPOSITIONCONTROLFORLINEARSWITCHRELUCTANCEMOTORSAPLUGINROBUSTCOMPENSATORAPPROACHCTHE36THIEEEINDUSTRYAPPLICATIONSSOCIETYANNUALMEETING，CHICAGO，200121OGASAWARASAKAGEHANAPPROACHTOPOSITIONSENSORLESSDRIVEFORBRUSHLESSDC110MOTORSCIEEETRANSACTIONSONINDUSTRYAPPLICATIONS，199127928933111本科毕业论文（20届）空
24、心杯电机塑料尾盖装配装置设计112摘要摘要空心杯电机是综合了多种特点的永磁伺服电机，它在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯转子。由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗。由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善，不但具有突出的节能特点，更为重要的是具备了铁芯电动机所无法达到的控制和拖动特性。空心杯尾盖对整个空心杯的性能稳定性影响较大，本文着重对空心杯塑料尾盖装配装置进行设计，其中包括刀具、夹头、夹头套、连接器等重要零部件进行设计以及符合本次设计规范的气缸的选用，并且确定了一种可靠的气缸控制方法。在
25、保证空心杯性能稳定的同时，通过压制缓冲装置，提高空心杯尾盖装配的合格率。为了保证装置装配的可行性，本文还运用了ANSYS对装置重要部位进行有限元分析，对重要受力零部件进行校核，从而达到装置设计的可靠性。关键词空心杯尾盖；装配装置；有限元分析。113ABSTRACTCORELESSMOTORISPERMANENTMAGNETSERVOMOTORTHATINTERGRATESWITHVARIOUSFEATURESCORELESSUSESANOCOREROTOR,THATBREAKSTHETRADITIONALMOTORWITHTHESTRUCTUREOFMOTORROTORTHUS,ITISALS
26、OCALLEDTHECORELESSMOTORBECAUSEOFTHELOSSOFELECTRICITYCAUSEDBYTHEEDDYCURRENTUSINGCORELESSMOTORCANREDUCESITSWEIGHTANDMOMENTOFINERTIAL,THEREBYWEGETLESSLOSSOFMECHANICALENERGYCHANGESOFROTORSTRUCTUREMAKEBETTERMOVEMENTOFAMOTOR,ANDITALSOLEADSTOAPROMINENTENERGYSAVINGCHARACTERISTIC,MOSTIMPORTANTOFTHAT,ITHASTHE
27、CONTROLCHARACTERISTICANDDRAGCHARACTERISTICTHATOTHERSCANNEVERREALIZETHETAILCOVEROFCORELESSMOTORHASALARGEAFFECTONTHEMOTORMOVEMENTSTABILITYTHISCONTENTCONCENTRATEONTHEMACHINEDESIGNING,INCLUDINGDESIGNINGOFTHETOOL,CHUCK,CHUCKSLEEVEANDACONNECTORALSOICHOOSEACYLINDERTHATCANSATISFYTHETASKNEEDSANDANAPPROPRIATE
28、MEANFORCYLINDERCONTROLISRESOLVEDINORDERTOGUARANTEETHESTABILITYOFASSEMBLY,ABUFFERDEVICEISDESIGNEDTOIMPROVETHEASSEMBLYYIELDFINALLYIALSOHAVEAPEATESTONSOMEIMPORTANTPARTSOFTHEMACHINETOMAKESURETHATTHISDEVICECANPROPERFUNCTIONINGKEYWORDSTAILCOVEROFTHECORELESSMOTOR；ASSEMBLYDEVICE；PEA114目录摘要12DESIGNINGOFTAILC
29、OVEROFTHECORELESSASSEMBLYDEVICE错误未定义书签。目录141绪论111引言112空心杯产品运用的现状113本课题研究的内容与目的22空心杯电机尾盖装配装置的主要零部件设计321空心杯电机塑料尾盖装配装置结构设计322一般电机的几种端盖装配方式623塑料尾盖压制刀具的设计7231刀具材料的选用7232刀具设计724刀具夹具设计925夹头套设计1026弹簧缓冲装置的设计1227连接器的设计133气缸的选择1531气缸分类1533气缸的选用1534气缸伸缩控制164装置校核1741ANSYS软件介绍1742空心杯电机外壳ANSYS分析1743刀片受力的ANSYS分析205
30、总结24参考文献25致谢错误未定义书签。附录错误未定义书签。11绪论11引言空心杯电机属于直流电机，常见于永磁伺服微特电机，空心杯电机具有突出的节能特性，灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性，作为高效的能量转换装置，代表了电动机发展方向之一1，其具体性能表现为（1）节能特性能量转换效率很高，其最大效率一般在70以上，部分产品可达到90以上（铁芯电动机一般在2050）。（2）控制特性起动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机一般在100毫秒以上）；在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以方便地对转速进行灵敏的调节。（3）拖动特性运行稳定性十分可靠，转
31、速的波动很小，作为微型电其转速波动能够容易的控制在2以内。2随着工业技术进步，各种机电设备严格的技术条件对伺服电动机提出越来越高的技术要求，同时，目前空心杯电动机的应用范围已经完全脱离了高端产品的局限性，正在迅速地扩大在一般民用等低端产品上的应用范围。比如医疗器械、义肢、机器人、摄像机、照相机纺织机器激光测量仪器，但是这些大都存在于那些工业比较发达的国家，我国对空心杯研制也有二三十年的历史，但是于最近几年发展较快，渐渐生产出能与国外空心杯具有竞争力的产品。312空心杯产品运用的现状国内工业界对空心杯电动机的卓越性能尚没有充分认识，阻碍了许多领域机电产品的技术进步，严重影响了我们与国外同类产品的
32、技术竞争力。国内开发的许多新产品，因电机性能不符合要求，其产品的整体水平始终与国外同类产品存在较大差距，限制了很多产品的开发与发展，比如医疗器械、义肢、机器人、摄像机、照相机和一些特殊领域，甚至在纺织机械、激光测量仪器等方面都存在这种现象。但是，空心杯电动机的生产，由于其工艺复杂，生产自动化程度远不如铁芯电动机，导致其生产成本高，劳动力成本高，而且对操作者的技能水平要求高。给大规模生产带来很多困难和限制。我国对空心杯电动机的开发研制工作已有二三十年的历史，但直到近年才得到了较快发展，不但在国内市场替代进口产2品，而且已有企业开始参与国际市场的竞争。由于空心杯电动机克服了铁芯电动机不可逾越的技术
33、障碍空心杯电动机应用于军事、高科技领域进入大工业和民用领域后，十多年来得到迅速的发展，尤其是在工业发达国家，已经涉及到大部分行业和许多产品。（1）需要快速响应的随动系统。如导弹的飞行方向快速调节，高倍率光驱的随动控制，快速自动调焦，高灵敏的记录和检测设备，工业机器人，仿生义肢等，空心杯电动机能很好地满足其技术要求。（2）对驱动元件要求平稳持久拖动的产品。如各类便携式的仪器仪表，个人随身装备，野外作业的仪器设备，电动车等，同样一组电源，供电时间可以延长一倍以上。（3）各种飞行器，包括航空、航天、航模等。利用空心杯电动机重量轻，体积小，能耗低的优点，可以最大限度地减轻飞行器的重量。（4）各种各样的
34、民用电器、工业产品。采用空心杯电动机作为执行元件，可以使产品档次提高，性能优越。（5）利用其能量转换效率高的优势，也作为发电机使用；利用其线性运行特性，也作为测速发电机使用；配上减速器，也可以作为力矩电动机使用。413本课题研究的内容与目的本课题主要是关于空心杯电机尾盖装配装置的设计，其研究的主要内容有（1）熟悉和了解空心杯装置的发展，使用情况以及研究现状（2）了解空心杯外壳和端盖、尾盖的制作工艺（3）了解空心杯电机的机壳与端盖、尾盖的配合方式（4）熟悉一般电机的压盖装置结构及其原理（5）完成半自动控制的设计（6）熟悉SOLIDWORKS软件，并且设计测试装置的三维实体模型，完成装配图和主要部
35、件工程图在进行装置设计的时候还有很多问题要解决，比如（1）选取合适的后盖压制方法。（2）设计压盖刀具和夹具，提高压盖成功率（3）合理安排缓冲装置的选用（4）考虑半自动控制部分的设计32空心杯电机尾盖装配装置的主要零部件设计21空心杯电机塑料尾盖装配装置结构设计01工作台02内六角圆柱头螺钉03上固定板04内六角圆柱螺钉05前法兰气缸06内六角圆柱螺钉07导向板08连接器09夹头套图1装置装配图10夹头11刀具12缓冲装置工作的时候气压推动气缸进行伸长动作，通过导向板（07）进行导向，由气缸推杆配合连接器，连接器配合夹头套，依次配合夹头、刀具，对空心杯电机外壳和尾盖进行装配压制，压制结束后，通过
36、电磁阀的开关，使气体推活塞向上运动，完成复位动作。装置的三维图如图2。其中装置中刀具、夹头、夹头套、连接器与气缸通过夹紧或者是螺纹进行配合，配合的三维图如图3所示。4个圆柱头螺钉的规格为M20X200，他们起到支撑上固定板和连接工作台的作用，并且保证整个装置的一个垂直度和稳定性，他们与固定板和工作台的配合如图4所示。4图2装置三维图图3重要零部件的配合5图4圆柱头螺钉与固定板的配合导向板的作用是导向气缸推杆的活动方向，保证推杆在垂直方向上活动，导向板通过两根圆柱螺钉固定在气缸固定板上，其固定方式跟上面所说的4根圆柱螺钉的固定方式相同，其规格为M10X70。如图5图5导向板的固定上固定板主要是与
37、气缸的前法兰的螺栓配合，使气缸能够比较稳定地固定住，使气缸推杆能够稳定地向一个方向伸缩，也保证了气缸的垂直度，更是方便螺杆与固定板的配合。三维图图下6图6与法兰配合的面22一般电机的几种端盖装配方式对尾盖装配装置的设计，首先对空心杯电机尾盖与机壳的装配方式有一定的了解，目前最普遍的几种装配方式1弹性圈涨卡固定使用于薄壁机壳的结构，多用于微型交流、直流电动机，不占用轴向位置空间，结构紧凑，拆装容。2机壳与端盖的紧定螺钉固定端盖有环形槽，拆装容易3机壳附加专用紧固螺母板轴向因使用项2，占用了位置，用于轴向有余度的电机，多用于永磁电动机机，拆装容易。4端盖与机壳止口过盈配合；装配难度大，为了克服装配
38、难度大，有的用滚压边方式，这二者都不可做第二次装配，用于使用寿命较或不需拆装维修的电机。5端盖与机壳止口轻压粘接封固密封性好，拆修困难。6弹簧卡钩固定机壳与端盖靠弹性卡簧的弹性拉力轴向拉紧，但机壳与端盖的止口必须保证两轴承室的同轴度。7穿通螺杆拉紧固定使用于机壳薄壁的结构，多用于微型永磁直流电机，或定子冲片开有穿孔槽的交流电机，拆装容易。8螺钉紧固应用最普遍的结构，用于壁厚允许加工固定螺孔的机壳。5本人所设计的尾盖装配装置是根据尾盖与机壳的止口紧固压封，密封性能比较好，根7据此番选择，我对装置的设计在下面说明。23塑料尾盖压制刀具的设计231刀具材料的选用刀具材料的选用主要考虑刀具使用的环境因
39、素和刀具的使用方式，本课题是空心杯电机尾盖装配，是塑料尾盖与合金钢的电机外壳的的止口配合，主要是合金钢的切削压制。因此设计刀具时应该考虑一下几点刀具的性能（1）要有高的硬度和较好的耐磨性能；（2）有足够强度和韧性；（3）高的耐热性能；（4）稳定的物理性能和良好的化学性能；（5）良好的工艺性能；（6）经济型。6一般的切削刀具主要从高速钢，硬质合金钢以及超硬的刀具材料这几种里选用。高速钢包括普通高速钢，性能优良的高速钢，粉末冶金高速钢和涂层高速钢。主要应用在复杂刀具以及成型刀具的制造中。高速钢易磨损，价格比较便宜。普通高速钢转速不宜太高，高了容易烧刀，进给速度小，常用加工比较软的材料。硬质合金刀具
40、具有高密度、高硬度、耐高温、耐磨的特点，硬质合金中高熔点高硬度的化合物的含量较高，刀具寿命可以教高速钢提高5到8倍。硬质合金按加工零件的特性分为P、M、S、K、N、H六类。国产硬质合金按化学成分不同可以分为YG类、YT类、YW类和YN类。7对电机外壳的止口压制是不锈钢的压制，需要有高硬度和高的耐磨性的材料，由于刀片得安装不是很方便，故尽量选用刀具寿命较长的材料，故我选用YW3硬质合金钢，而且YW硬质合金不会对不锈钢产生亲近。YW硬质合金的密度为129G/CM3，抗弯强度为1390MPA，硬度为92HRA，具有较强的抗氧化能力和抗弯强度。232刀具设计8设计的三维图如图7所示，刀片材料为YW3硬
41、质合金，刀片厚度为1MM，是相对于止口图7刀具和刀柄设计的三维图厚度为1MM，刀柄的直径为20MM，长60MM，刀柄的材料要求是较好的导热性和耐磨性。我选用一般的45号钢。刀片刃头的最近处与刀具的刀柄中心的距离为27MM，刀片垂直部位的的长度为9MM，保证了刀片在压制过程中不会与塑料尾盖相撞，压止口的刀刃的相对于垂直面的倾角为图8刀片和刀柄设计尺寸图20，这是根据已知的空心杯电机尾盖的直径D6MM，止口的倾角为20而设计的。压止口的刮擦面的粗糙度为16，刀片其他部位的粗糙度为63。8924刀具夹具设计针对刀具结构的设计，我们在设计夹具的时候使用弹性夹头来固定刀具。夹头是一种夹装在机床主轴的端部
42、，用可移动卡爪或夹持元件的弹性变形夹紧工件或者刀具的元件。首先，根据刀具刀柄的直径确定夹头的内孔直径为20MM，刀柄的长度为75MM,故夹具的内孔深度应该大于1/2。由计算公式3106BD,得出开槽的厚度为306402BMM，夹头倾角的角度40，倾角台得水平长度11474LD4744030MM，夹具后部螺纹长度为250LMM，螺距为15MM，倒角41LMM，螺纹退刀槽的长度35LMM，直径为236DMM，中间凸台的长度520LMM，344DMM。夹头的刀具入口长度620LMM，壁厚20TMM。夹头的材料为9SICR，退火处理后工作部分的硬度为56，螺纹部分的硬度为40。9如图9为设计二维图图9
43、夹头设计尺寸图图10为夹头设计的三维立体模型10图10夹头的三维图25夹头套设计夹头的工作原理就是就是利用合金的弹性位移夹紧工件，而是夹头产生这个弹性位移的就是利用夹头套施加给夹头壁的压力产生，夹头套的设计是根据夹头的设计决定的。首先考虑到夹头的整体直径不相同，故要保证夹头的凸台能够进去，即344DMM，图11夹头套的设计11故得544DMM，LC的长度选取28MM，内螺纹的大小根据配合的夹头的螺纹大小一致，取4015M的螺纹，由于之后还有一个连接器的螺纹配合，故选用的内螺纹的长度为100MM，夹头套的斜台由于要与夹头的斜台配合，由于要产生弹性位移，故取斜台的斜度118。，入口内径3D58MM
44、，外径4D72MM，整体夹头套的外形尺寸图如图11所示图12夹头套的尺寸图三维模型图如图7图13夹头套的三维图1226弹簧缓冲装置的设计在空心杯电机塑料尾盖装置的设计中，由于刀具压止口的过程中有一个钢性的冲击，这个钢性冲击有可能导致止口的的损坏，或者是压到电机里面的线圈从而导致电机的不正常运作甚至报废，因此在除了气缸要有一个缓冲装置外，在工作平台上设计了一个简易的缓冲装置，该缓冲装置是由一个小圆柱的螺旋拉伸弹簧、一个机械密封机构和一个小圆台组成。机械密封机构的设计。机械密封机构是用来约束和导向弹簧的一种机构，主要由下台圆柱，中间的约束导向空心圆柱体以及放置工件的圆台面，和约束导向工件的圆柱台面
45、。结构如图14,二维尺寸图如图15。为了很好地约束和导向工件，取上台圆柱的通孔长度为1/2的功能工件长度，即10MM，压制口的时候，决定弹簧的压缩量是比较重要的，既要保证压制时刀具不碰到缓冲装置的上台，又要减小合适地刚性冲图14缓冲装置击，当然这个对于气缸的行程也有一定的要求。弹簧材料的选用。由于塑料尾盖压制时所受的力为150N左右，故选用轻载弹簧，选用比较普遍的不锈钢压缩弹簧不常用材料国产不锈钢304,302,301,316,316L,321202201430420，及进口韩国象牌,KOS高丽商事等。T302/T304做为一种用途最广泛的钢因含有NI比CR具有更的优越机械性能，耐腐蚀性，耐热
46、性，低温强度，是最常用的不锈钢弹簧材料。T316推荐用于高度耐腐蚀及无磁性之场合，但机械性能低于T302/T304；T631J1/T631用于耐热弹簧及经过热处理后具有高抗张强度之弹簧，但耐腐蚀性能较T302/T304差。故选用不锈钢T302作为设计的弹簧材料为好。10相应参数的计算弹簧的弹性系数可以通过公式/83CFGDCN，式中C弹簧的刚度，（即你所说的弹性系数，中学物理叫倔强系数K）；F弹簧所受的载荷；13弹簧在受载荷F时所产生的变形量；G弹簧材料的切变模量；D弹簧丝直径；D2弹簧直径；N弹簧有效圈数；C弹簧的旋绕比（又称为弹簧指数）查表所得T302的切变模量为360GMPA，弹簧丝的直
47、径1MM，弹簧的有效圈数为10，旋转比5C，得6360101/8531030/CNMM，假定弹簧受150N,则弹簧的压缩量/150/305FCMM，符合设计要求。11图15缓冲装置的尺寸图27连接器的设计连接器是连接气缸外螺纹轴和和夹头套的一种连接一起，主要是传递气缸产生的力和位移，由于气缸传递的力并不是很大，所以这对于材料的选用比较简单，用用普通的45号钢进行加工。连接器主要由三段组成，如图密封机构弹簧工作小圆台14图16连接器的三个主要尺寸S1是连接夹头套的的M4015的外螺纹，S2是连接气缸外轴的攻螺纹，S3为退刀槽，为保证连接器的强度可靠性，退刀槽的厚度和连接器的接气缸部分的壁厚都设计
48、得相对来说比较厚，接气缸的内螺纹的尺寸为M18075，具体整体尺寸为图17连接器的尺寸图153气缸的选择气缸是气压传动系统的主要执行元件，它把压缩空气的压力能转化为机械能，气缸用于实现直线往复运动，输出力和直线位移。气缸是本装置设计的动力来源。31气缸分类气缸的分类气缸的种类很多，分类的方法也各不相同，一般按压缩空气作用在活塞端面上的方向、结构、功能和安装形式来进行分类。按压缩空气在活塞端面作用力的方向可分为单作用气缸与双作用气缸。单作用气缸只有一个方向靠压缩空气推动，复位靠弹簧力、自重和其他外力。双作用气缸的往返运动全靠压缩空气推动。按气缸的结构特点有活塞式、薄膜式、柱塞式、摆动式气缸等。按
49、气缸的功能可分为普通气缸与特殊气缸。普通气缸包括单作用式和双作用式气缸。特殊气缸包括冲击气缸、缓冲气缸、气液阻尼缸、步进气缸、摆动气缸、回转气缸和伸缩气缸等。按气缸的安装方式可分为耳座式、法兰式、轴销式和凸缘式。1232气缸的选用气缸的选用汽缸选用的基本原则如下1根据工作任务对机构运动要求，选择气缸的结构类型及安装方式。2根据工作机构所需力的大小来确定活塞杆的推力和拉力。3根据工作机构任务的要求，确定行程，一般不使用满行程。4推荐气缸工作速度在051M/S，并按此原则选择管路及控制元件。针对本设计压止口的伸缩动作，选用双作用式的普通式气缸，可以利用压缩空气使活塞向两个方向运动，两个方向输出的力和速度都不相同。安装的方式选用前法兰固定式，但是安装的螺钉受拉力比较大。压止口所需的压力只需150N，行程为300MM，使用的速度为50100MM/S，设计选用的气缸型号为10Y1RFA50N300。该气缸采用的是不锈钢筒，端盖与缸筒之间铆接紧固，轴向尺寸小，外形美观，无给油华润，用途广泛，使用寿命长。缸径为50MM的气缸最大行程800MM，最短
