影响电机铁芯定转子排样的因素分析

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影响电机铁芯定转子排样的因素分析摘要：在对电机铁芯多工位级进模结构及成形工序分析的基础上，从零件结构、工艺要求、排梦类墨?登Z因素、模具结构以及客户的特殊要求6个方面，总结了影响该类零件排样设计的因素，对类似零件的排样设计具有指导意义。
关键词：级进模；电机铁芯；排样
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3 [+ [$ Q  r# z, s+ p" w1引言
  电机定、转子冲片是电机的重要零件，定、转子冲片的质量对电机性能有直接影响。通常定、转子冲片是由导磁率高、磁损耗低的硅钢片制成，1台电机定、转子通常由几十片甚至上百片定、转子硅钢片叠铆组成。传统的定转子冲片加工工艺是先加工得到定子、转子冲片，再采用手工或机械方式理片，最后在专用装备上进行压装，这种工艺效率低、定位误差大、毛刺方向一致性难以控制。近年来随着定、转子铁芯自动叠片、自动扭转硬质合金级进冲模的开发，不仅使得传统的铁芯生产方式有了进一步的提高，而且为高精度铁芯自动化生产开辟了新路口。
    高精度硬质合金定、转子铁芯多工位级进模的凸、凹模均采用硬质合金制造，模具冲速达300-400次／min，刃磨寿命可达100万冲次左右，模具使用寿命在1亿次以上。由于冲片尺寸精度为IT7，模具尺寸精度在IT5以上，步距精度为±0．005mm,要求每个凸、凹模均具有互换性，凸、凹模每一拼块配合尺寸的一致性控制在0．001 mm,因此该类模具是典型的高效率、高精度、高寿命模具.
4 C- i7 B& u$ g9 p    定、转子铁芯多工位级进模设计通常包括工艺性分析、毛坯展开、排样、模具设计及模具零件设计，其中合理的排样是模具设计成功的重要前提。模具结
% }3 y9 y/ q, ^# X7 d4 n/ k构、工位分布合理与否、材料利用率高低以及模具零件尺寸精度的保证都取决于正确的排样布置.因此，排样是电机铁芯定、转子多工位级进模设计的关键。
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2影响排样的因素分类
2．1典型模具结构及工序分析
    图1所示电机定、转子的内、外径尺寸公差≤0．1 mm,同轴度为0．03mm,垂直度为0．3／100 mm,精度要求高，一般多工序多副模具的加工方法
不能达到零件精度要求。
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    定、转子自动叠铆级进模一般采用滚珠导柱、导套对上、下模进行导向。模具生产时采用自动送料装置送料，通过导料板、导正销导正定位，实现模
) p$ t2 n. \4 F0 I/ |; F+ v具送料的高步距精度要求。模具安装有检测装置，当送料失误时，检测装置就会向冲床控制系统发出停机指令，冲床停止运动，对模具和冲床起到保护作用。为了减少送料过程中的摩擦力，在凹模上设置有抬料销，将冲裁条料抬离凹模面。
7 T$ [' C0 _, u" O+ Z0 M. m4 R    通常每个定、转子第一片冲片的铆接点需要冲成通孔，后续的冲片通过v形或L形(见图2)铆接实现叠铆。冲叠铆通孔的凸模往往设计成带抽板的浮动结构，由控制系统控制气缸带动抽板动作。控制该凸模的冲裁。在后续冲片铆接点设置v或L形铆接预弯工位，以增加定转子的铆接强度，预弯凹模上设置顶料杆，把条料及时地顶出预弯凹模，以防止条料粘模而引发叠料，造成模具刃口损坏。在定、转子落料工序，在叠铆压杆和收紧圈作用下，定、转子冲片分别
' ?2 M+ y8 L, w9 j叠铆形成铁芯，铁芯从落料凹模自动落下，并由皮带或导笼导出模具。

    通过上述分析可以看出，在电机铁芯级进模中包含的工序有：
( ^% {2 w5 P: N8 j& @/ _5 u" F    (1)冲孔工序。冲导正孔、轴孔、槽孔、铆接孔、工艺废料孔等。
) G/ B+ D% c8 c0 p7 f    (2)落料工序。定、转子片落料，同时考虑是否需要扭转。
    (3)成形工序。主要包括v形叠铆弯曲、L形叠铆弯曲等。
    (4)落料叠铆工序。定、转子片落料的同时，利用落料凸模向下运动的冲压推力，使冲裁分离的冲片凸点压入先冲裁的冲片凹形孔中，这样从落料凹模孔落下的不再是松散的冲片，而是通过叠铆点的联接、具备同一毛刺方向和一定叠厚的定、转子铁芯。此时落料凹模不仅完成落料分离的冲压工序，同时是定转子冲片叠铆时的压装胎。
2．2影响排样的因素分析
    实际生产中影响条料排样的因素很多，通常对电机铁芯级进模来说归纳如下：
% K8 G5 a" Y/ x; d6 o# y8 O     (1)制品结构。它是影响排样的最主要因素。一般包括：①定子、转子、副定子的形状、尺寸及精度要求；②定、转子要求散片还是铁芯(分为定、转子均需叠铆、一个叠铆一个散片、两者均为散片)，这将影响成形工序和落料工序的设计；③转子是否需要扭转，如需扭转，需要考虑扭转机构的位置，排样时可能需要增加空工位。
    (2)工艺因素。包括：①级进模设计过程中要求冲床压力中心与模具的儿何中心尽量重合，误差控制在3％以内，以免冲床滑块承受偏心载荷。从而导至冲床滑块导轨和模具导向装置的不正常磨损。避免引起凸、凹模间隙不均匀，使刃口迅速变钝，甚至造成刃口损坏，降低模具使用寿命，影响冲片质量；(参材料纹理方向，确定制品可否旋转；③开料宽度，开料宽度的要求与排样类型密切相关；④有无搭边，根据铁芯制品要求，确定是否进行无搭边排样。
    (3)排样类型。排样通常采用单排、双排，也有采用三排的情况，材料利用率的高低是选用的一个主要标准。
! M; L, d! C. M$ E# J1 L' P4 z    (4)设备因素。压力机的吨位、排样方式将决定冲裁力的大小，冲裁力受压力机吨位的限制。模具工作过程中冲裁废料将经过压力机漏料孔漏出，排样时需查阅压力机漏料孔尺寸大小是否合适。压力机工作台面压板槽的位置，该因素虽然不直接影响排样，但上、下模座上开设压板槽时可能间接影响排样结果。
9 w) ]1 n* Z  e! J' J% t    (5)模具结构因素。对需要扭转叠铆的制品，要考虑扭转机构的空间，往往需要增加空工位。在电机铁芯级进模中一般采用压板将凸模固定在凸模固定板上，压板通过螺钉连接，排佯时要考虑是否有j足够的压板空间。铁芯出料方式用皮带导出还是导笼输出，将影响到模具结构。
+ e! j' ~( }$ G) Z1 p    (6)客户的特殊要求。主要是客户根据自身生产情况提出的要求。例如：客户为降低成本，用于冲裁的硅钢片材料有厚度均匀性误差时，通常要求在叠铆过程中进行180"大回转以保证铁芯高度公差，这将影响到排样。图1所示电机定、转子铁芯毛坯采用单排无搭边排样，如图3(a)所示，条料排样如图3(b)所示，由10个工位组成：①冲导正孔和转子小孔；②冲转子计数孔；③冲转子轴孔及定子计数孔；④冲转子槽孔；⑤转子叠铆点L形浅拉深；⑥转子扭转叠铆落料；⑦空工位；⑧冲定子槽孔及2个定子叠铆点浅拉深；⑨剩余6个定子叠铆点浅拉深；⑩定子叠铆落料。

    以上各因素汇总如图4所示。需要特别说明的是，以上各因素对条料排样的影响是密切关联、相互影响的，在排样设计过程中要统筹考虑。
  3结束语
  电机定、转子铁芯级进模作为高效率、高精度、高寿命的典型模具，其应用范围越来越广。条料排样作为模具设计成功与否的关键，基本上确定了整副模具的结构，并直接影响零件的生产质量。以上在分析该类模具结构特点的基础上，总结了影响该类零件排样设计的各种因素，对该类零件排样的设计具有指导意义。