锥形电机定子壳挤压铸造工艺与模具

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分析了锥形起重电机定子壳的工艺特点，设计了挤压铸造模具，分析了模具的设计要点和挤压铸造工艺参数。
( {9 v# ^) J' l& d! g: P# Z- l8 `关键词 挤压铸造 模具 锥形定子

7 z- _0 {6 Z' W: e: i# ]- M1 工艺分析

与一般电机相比，起重电机要求具有一些特殊性能，常常采用锥形转子和定子结构。图1所示零件是PK型锥形起重电机定子壳。中间为硅钢片层叠铁芯，外层包覆铝合金壳层，壳层外有周向分布的多排散热片。

零件结构和工艺上有以下特点：
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(1)预制的硅钢片层叠铁芯在模具成型工艺中嵌入定子外壳中间。
# w2 g' K* c: z# W9 k% g(2)必须保证层叠铁芯中无铝合金渗入。
3 _% P+ e/ |) i* S8 n$ Z$ U(3)径向分布多排散热片，散热片厚为2—4mm，需采用多向开模以保证制件顺利取出。
(4)制件外观要求表面光洁、特别是较薄的散热片要轮廓清晰。
; w; p2 Y, I( t3 E(5)本产品为系列产品，其系列特征为：高度尺寸H可变，其他尺寸相同。

2 模具结构设计及其工作过程

2.1 模具结构
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根据制件的结构与要求，采用挤压铸造上艺，模具结构如图2所示。定子铁芯用型芯11定位并置于型腔中心。流道位于制件下端，采用4条均布的变截面流道将金属液流引入型腔。散热片由4块侧向分模的动模块5成刑，其余部位由上、下镶块和型芯成型。

2.2 模具工作过程
本模具设计在YA32—315型普通油压机上工作。其工作过程如下：开摸状态下，将熔化好的铝合金液体浇人到压室16中，放人型芯1l和铁芯13，油压机活动横梁下行使模具合模，碟形弹簧12使压紧块Io压紧铁芯。油压机下缸推动顶杆12和压头11上行，使金属液体通过浇口进入、充满型腔并在压力下结晶、凝固。

保压一定时间后开模。油压机活动横粱带动上模回程，斜拨杆4使动模块5产生横向运动完成开棋后，顶杆特制件及余料顶出。取下制件，喷刷涂料，压头下行复位后即可进行下一次丁作循环。
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* ?5 I  H4 H+ s* x" F% I3 模具设计与工艺要点

(1)采用4条均布的变截面流道，其分布如图3，产生的金属液流动方式如图3中箭头所示。金属液体汇流于4块动模块的分模面处，在此处开设排气槽以保证散热片成型完整、乾廓清晰。
(2)必须采用合适的挤压铸造参数。本例中各设计参数为：充型速度1.5m/s；充型时间1.28充型压力30MPa；金属液愠度700—720℃；模具温度200—25℃；保压时间lOs；所用设备为YA32—311普通油压机。
" ^3 n; j' Q. Z1 b. p! {- L5 B& X(3)由于铁芯叠片的高度尺寸与叠放工艺有关，因此，在模具合模时采用碟形弹簧12和压紧块Io弹性压紧。压紧力太小，金属液会渗入铁芯；压紧力太大，铁芯则会变形。压紧块与铁芯之间的接触面大小电会产生类似的问题，压紧接触面太大，金属液会渗人铁芯；压紧接触面太小，铁芯则会变形。因此，必须选择合适的压紧力和压紧接触面积。
- r" x/ d5 ~, p(4)动模块5利用斜拨杆4产生横向运动而开合模。设计时考虑了它的受力点和运动平稳性，加长导向和配合间隙面，并在滑道底部开有减摩槽和润滑油槽，降低摩擦阻力。斜拨杆采用25度角，锁模块14采用28度角，确保动模块能顺利开合模和锁紧。
& f: s  m# ?+ k(5)铁芯叠片由型芯11定位并置于型腔中，挤压铸造成型后型芯被包人制件中间，町在压力下将浇u压断取出型芯。为提高生产串，制作了2件型芯交替使用。
(6)模具设计时考虑通用性，相同的尺寸单元设计成通用元件。只需更换动模块5和型芯JI就可生产其它高度的制件。
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* C9 H0 V* E& B; i( |! q4 应用效果

, Q# b$ R% O4 O$ l(1)在设计工艺参数下，用本模具进行试验与生产，产品达到质量要求。
  O4 `& J( d  Q! `0 R0 C(2)模具动作灵活可靠，生产效率高，产品合格率在90%以上。
(3)模具通用性好，更换动模块5和型芯11就可进行其它高度制件生产。