一種大型多工位高精密大型定轉(zhuǎn)子級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種大型多工位高精密大型定轉(zhuǎn)子級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了該類(lèi)模具在設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決方案。

關(guān)鍵詞：大型級(jí)進(jìn)沖模;定子;轉(zhuǎn)子;廢料回跳

1.引言

大型電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片的生產(chǎn)常規(guī)采用多副單工序沖模完成。為了降低人工成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，這種常規(guī)采用單工序、復(fù)合模生產(chǎn)大尺寸電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯的生產(chǎn)方式逐漸被采用多列、多工位、自動(dòng)送料等設(shè)計(jì)的級(jí)進(jìn)模具生產(chǎn)方式所代替。但隨著電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片尺寸的增大，其步距相應(yīng)增大，級(jí)進(jìn)模具尺寸也相應(yīng)增大。模具尺寸的增大，模具的穩(wěn)定性、零件制造誤差放大效應(yīng)更加明顯，其設(shè)計(jì)、加工、裝配的難度均大大增大。本文介紹了一種大型多工位高精密大型定轉(zhuǎn)子級(jí)進(jìn)模具的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了該類(lèi)模具在設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決方案。

2.某型電機(jī)鐵芯定、轉(zhuǎn)子沖片的技術(shù)要求

定、轉(zhuǎn)子沖片如圖1所示，沖片材料為M470-50A硅鋼片，材料厚度為0.5mm。圖1（a）轉(zhuǎn)子沖片，轉(zhuǎn)子外形尺寸為395mm，圖1（b）、圖1（c）、圖1（d）分別為48槽、60槽和72槽定子沖片，外形尺寸為569mm。三種定子沖片除定子槽的數(shù)量和形狀不一致外，其它尺寸完全相同。要求模具完成定轉(zhuǎn)子散片沖制后人工完成定轉(zhuǎn)子鐵芯疊裝。定子片50片疊為一組，每組之間順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，疊裝至1000mm高度時(shí)，要求所有定子槽型孔位置公差不大于0.10mm。由此可看出，對(duì)沖片級(jí)進(jìn)模具的精度要求非常高。

3.模具的設(shè)計(jì)

3.1 工藝排樣設(shè)計(jì)

如圖2，模具設(shè)置為單排四個(gè)工位，第一個(gè)工位沖導(dǎo)向孔、轉(zhuǎn)子所有內(nèi)孔、定子外圓缺口;第二個(gè)工位轉(zhuǎn)子落料;第三個(gè)工位沖定子槽型;第四個(gè)工位沖定子的四個(gè)無(wú)用邊角，完成定子片切斷分離。

3.2模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)定轉(zhuǎn)子沖片產(chǎn)品技術(shù)要求，所設(shè)計(jì)的模具需要沖制出一種規(guī)格的轉(zhuǎn)子沖片和三種規(guī)格的定子沖片。為了節(jié)約成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力，此模具可以按下圖3設(shè)計(jì)，在第三個(gè)工序設(shè)計(jì)3個(gè)子模，3個(gè)子模除槽型不一樣外，其它結(jié)構(gòu)完全相同，可以互換。根據(jù)沖制不同的定子片選擇安裝對(duì)應(yīng)的子模。

3.3此模具幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的處理

相比其它電機(jī)定轉(zhuǎn)子級(jí)進(jìn)模具，此級(jí)進(jìn)模具的特點(diǎn)是模具尺寸大，且一副模具上需要沖制多種規(guī)格的定子沖片。根據(jù)技術(shù)要求，模具設(shè)計(jì)的最終尺寸為長(zhǎng)×寬=2.7m×1.2m。在此模具設(shè)計(jì)中，有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題需要解決：

（1）模具尺寸大，加工精度難以保證;

（2）轉(zhuǎn)子太大，單個(gè)重量較重，落料不規(guī)整;

（3）廢料片容易回跳。

3.4模具加工精度

由于模具外形尺寸達(dá)到2.7m×1.2m，且第三步工序必須采用子模設(shè)計(jì)方式，因此此模具無(wú)法像其它常規(guī)的級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)方法一樣將上模座和下模座分別設(shè)計(jì)成一個(gè)整模板。為了方便加工調(diào)試，且保證加工精度，在模具設(shè)計(jì)中將排樣圖中的第一個(gè)工序和第二個(gè)工序設(shè)計(jì)成一獨(dú)立子模（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子成形子模），第四個(gè)工序也設(shè)計(jì)成一獨(dú)立子模（簡(jiǎn)稱定子成形子模）。轉(zhuǎn)子成形子模、定子成形子模和一個(gè)沖定子槽型子模分別進(jìn)行加工調(diào)試后安裝在一外形尺寸長(zhǎng)×寬×高=2.7m×1.2m×0.1m的下墊板上，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)進(jìn)模具。為了保證子模組裝完成后其相對(duì)位置準(zhǔn)確，滿足級(jí)進(jìn)模具步距精度要求，在模具設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了一下墊板。模具工作時(shí)，每個(gè)子模與下墊板通過(guò)四個(gè)定位銷(xiāo)釘定位后，再用螺栓固定，由于下模座和下墊板的材料均為45號(hào)鋼，為了防止定位銷(xiāo)在拔插過(guò)程中拉毛模座或下墊板，在下模座和下墊板安裝定位銷(xiāo)的位置設(shè)計(jì)預(yù)埋經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)淬火處理的導(dǎo)套。在模具設(shè)計(jì)和加工時(shí)，所有零件的尺寸基準(zhǔn)均以下墊板上的定位銷(xiāo)釘孔為基準(zhǔn)，以保證整副模具的相對(duì)位置精度。

3.5轉(zhuǎn)子落料不規(guī)整的問(wèn)題解決

模具轉(zhuǎn)子外形直徑尺寸為395mm，單片重量近0.3kg，模具墊板及下模座總高近200mm。模具工作時(shí)，由于轉(zhuǎn)子與凹模刃口內(nèi)壁之間的摩擦力難以保證轉(zhuǎn)子片在出凹模刃口后一片一片地從模具內(nèi)落下，導(dǎo)致不定數(shù)量的轉(zhuǎn)子片從轉(zhuǎn)子落料凹模下端口一起落下，造成轉(zhuǎn)子變形、輸送帶被砸傷，轉(zhuǎn)子片難以收集。為了避免出現(xiàn)這種情形，在凹模下部與下模座之間設(shè)計(jì)一收緊圈，使收緊圈內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子片之間的摩擦力剛好大于單片轉(zhuǎn)子重量，保證轉(zhuǎn)子出收緊圈后能一片一片地落在輸送帶上，從而避免砸傷輸送帶和損傷轉(zhuǎn)子片。收緊圈的成形孔尺寸要與落料凹模上端的實(shí)際尺寸相同，表面粗糙度Ra0.30μm以上，材料選用高耐磨且沖擊韌性好的硬質(zhì)合金。為了節(jié)約成本且便于加工調(diào)整，采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

3.6廢料回跳問(wèn)題的解決

廢料回跳是電機(jī)定轉(zhuǎn)子級(jí)進(jìn)模具在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，影響模具的正常使用，此模具上采用了幾種方法來(lái)解決廢料回跳問(wèn)題。

3.6.1在凸模上安裝彈頂機(jī)構(gòu)。

在凸模上設(shè)計(jì)打桿，通過(guò)打桿迫使廢料與凸模分離并進(jìn)入凹模腔內(nèi)。帶打桿的凸模裝置，打桿后端由螺塞和彈簧頂緊，彈簧力的大小由螺塞調(diào)節(jié)。打桿在非閉合狀態(tài)前端高出凸模端面1-1.5mm。凸模工作時(shí)，打桿被壓入凸模內(nèi)，沖裁動(dòng)作完成，凸?；爻虝r(shí)，打桿在彈簧力作用下，迫使廢料與凸模分離并進(jìn)入凹模腔內(nèi)。

3.6.2對(duì)凸模端部進(jìn)行特殊形狀設(shè)計(jì)

對(duì)凸模端部進(jìn)行特殊形狀設(shè)計(jì)，為了以防止廢料與凸模端面之間形成真空。將凸模頂端為非平面，在沖壓瞬間凸模使沖料變形，沖裁下的廢料在平整狀態(tài)下與凹模不完全一致，廢料進(jìn)入凹模內(nèi)腔后回彈，使廢料卡在凹模內(nèi)腔壁內(nèi)，避免回彈上跳。

4 結(jié)束語(yǔ)

此大型多規(guī)格定轉(zhuǎn)子散片級(jí)進(jìn)模具通過(guò)采用子模形式解決了一副模具沖制不同規(guī)格定子的問(wèn)題，并在設(shè)計(jì)中采用一些關(guān)鍵技術(shù)解決了模具在使用過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題，提高了模具的可靠性。設(shè)計(jì)制造完成后的模具經(jīng)過(guò)聯(lián)調(diào)使用，所有指標(biāo)滿足技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]許發(fā)樾.模具標(biāo)準(zhǔn)化與原型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2009.6

[2]陳劍鶴、于云程.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，2009.2

作者簡(jiǎn)介：黃自祥 男，1975年出生，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事雷達(dá)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及科研生產(chǎn)管理工作。