雙排定轉(zhuǎn)子鐵芯自動疊鉚級進模

1、雙排定轉(zhuǎn)子鐵芯動疊鉚級進模摘 要：介紹了該類模具的主要設(shè)計結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，重點介紹了該類模具的高精度制造技術(shù)和關(guān)鍵部位的工藝技術(shù)參數(shù)。關(guān)鍵詞：高速沖模；電機鐵芯；雙排自動疊鉚；級進模；硬質(zhì)合金1.        引 言電機定轉(zhuǎn)子鐵芯自動疊鉚硬質(zhì)合金級進模，是當代國際先進水平的高速沖模。該沖模在一副模具內(nèi)自動完成沖壓成形、扭槽、回轉(zhuǎn)、疊鉚、分組等高難度的技術(shù)功能，沖制出來的不是單片零件，而是經(jīng)自動疊鉚后的鐵芯組件，它突破了鐵芯傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，給高精度鐵芯大批量自動化生產(chǎn)開辟了新路。近幾年，使用電機定轉(zhuǎn)子鐵芯自動疊鉚硬質(zhì)合金級進

2、模生產(chǎn)鐵芯的廠家加速遞增，而且隨著高生產(chǎn)率的發(fā)展，雙排鐵芯模具、大規(guī)格鐵芯模具的需求不斷增大。模具由此也隨著大型化，模具的復雜系數(shù)和制造難度也隨之而提升。雙排雙工位的難度和復雜程度，與單排自動疊鉚級進模比較，在模具設(shè)計結(jié)構(gòu)和制造難度方面，提高了一個技術(shù)層次。雙排定轉(zhuǎn)子鐵芯自動疊鉚級進模的結(jié)構(gòu)復雜，精度要求高，制造難度大等因素，能設(shè)計制造該類雙排模具的廠家較少。因此，本文主要介紹該類雙排模具的主要結(jié)構(gòu)、有關(guān)設(shè)計工藝要求和制造技術(shù)。2.        定轉(zhuǎn)子鐵芯疊鉚模設(shè)計結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求根據(jù)定、轉(zhuǎn)子鐵芯沖片的尺寸要求，見圖1定子沖

3、片，圖2轉(zhuǎn)子沖片，按鐵芯有關(guān)指標，確定圖1 定子 圖2 轉(zhuǎn)子沖片57電動工具電機定轉(zhuǎn)子鐵芯的沖壓工藝排樣。因生產(chǎn)量大及提高材料利用率，需為雙排模具。沖制材料為65EF1300硅鋼片，沖片材料厚度為0.65mm，料寬為112+0-0.1，步距為55.500mm 。模具設(shè)置為雙排十四個工位：第1工位：沖導向孔、定子邊槽孔、導形長孔、轉(zhuǎn)子軸孔；第2工位：沖轉(zhuǎn)子槽孔、中間導向孔；第3工位：沖轉(zhuǎn)子計量孔、第二排定子側(cè)邊槽形孔；第4工位：沖第一排定子側(cè)邊槽形孔、轉(zhuǎn)子疊鉚孔；第5工位：沖第二排轉(zhuǎn)子落料；第6工位：沖第一排轉(zhuǎn)子落料；第7工位：空位；第8工位：沖定子槽形孔；第9工位：沖定子內(nèi)孔；第10工位：沖定

4、子計量孔；第11工位：沖定子疊鉚孔；第12工位：空位；第13工位：沖第二排定子落料；第14工位：沖第一排定子落料。沖壓工藝排樣如圖 圖3 工藝排樣圖模具主要設(shè)計結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求（1）模架采用雙導向結(jié)構(gòu)，上下模座主體采用4組滾珠大導柱導向，分塊式卸料板與上下模座采用8組滾珠小導柱導向。精密滾珠導柱雙導向結(jié)構(gòu)形式，既能保證高精度的使用壽命，又能確保彈壓平穩(wěn)使用性能的可靠性。（2）彈壓卸料板采用分塊式組合結(jié)構(gòu)，卸料板主體分成2塊與導向板5塊組合，通過8組滾珠小導柱與上下模座連體導向的結(jié)構(gòu)形式。卸料板具有卸料、壓料、保護凸模、控制步距與精密導向的綜合作用，模具的技術(shù)要求；在卸料板上集中體現(xiàn)。（3）凹模采

5、用分塊式鑲拼結(jié)構(gòu)，硬質(zhì)合金鑲件與凹固板5塊鑲拼組成。經(jīng)冷壓密配與精密定位確保配件互換，制造、維修方便。凹模有效刃口高度為10mm，槽型刃口斜度為8'，起始總間隙取材料厚度的8%。（4）凸模固定結(jié)構(gòu)，采用與凸模固定板µm級的間隙配合并用壓板鎖緊定位。位置精度及沖裁間隙由導向板控制。硬質(zhì)合金凸模需避免銳角，采用圓弧過渡R不小于0.15mm。（5）步距精度控制結(jié)構(gòu)，采用雙排28只導正釘控制送料步距的高精度定位，步距精度由導向板保證。（6）條料側(cè)面導向結(jié)構(gòu)，采用側(cè)導板導料形式，側(cè)導板的設(shè)置為分塊和分段結(jié)構(gòu)，便于制造和清理。并在凹模固定板上設(shè)置頂料釘裝置，確保條料運行無阻。（7）模具安

6、全保護裝置：上下模座相對位置設(shè)置4組限程柱，控制模具行程。上模板與卸料板的中間兩面設(shè)置多塊分段的限位塊，控制上模沖壓時的最佳行程及彈壓卸料板的平衡支撐。設(shè)置微動開關(guān)誤送釘裝置，出現(xiàn)條料誤送故障時，沖床可立即停止，避免損壞模具。（8）鐵芯厚度的分組，采用活動式抽板機構(gòu)，在沖床控制柜設(shè)定所需要的片數(shù)，當沖到設(shè)定的片數(shù)時，在電器控制柜的脈沖指令下，通過氣缸和電磁閥來控制模具上的抽板機構(gòu)動作，頂出計量凸模沖孔后即刻復位，達到鐵芯疊鉚厚度的分組要求。（9）凸模凹模材料采用鎢鈷系列硬質(zhì)合金，并經(jīng)熱等靜壓技術(shù)處理提高硬質(zhì)合金強度的優(yōu)質(zhì)材料。選用硬質(zhì)合金，需針對定轉(zhuǎn)子沖片材料的牌號和性能：如硅鋼片牌號W400

7、、W360、W315以上的這類硬性料，因鐵損低延伸率小和脆性大等性能；選用抗彎強度沖擊韌性為主的粗晶粒硬質(zhì)合金。牌號W620、W540、W470以上的這類中性料；選用抗彎強度和耐磨性兼顧的中細晶粒硬質(zhì)合金。牌號W1000、W1300這類鐵損高延伸率大和脆性差的軟性料；選用耐磨性為主抗彎強度為輔的細晶粒硬質(zhì)合金。如沖牌號SPCC、ST12等這類延伸系數(shù)特大的特軟料，選用高硬度耐磨性為主的超細晶粒硬質(zhì)合金。鎢鈷（WCCO）類硬質(zhì)合金，其性能是隨著WC粒度大小和含鈷量多少而變化，硬度與抗彎強度也隨著相對立。（10）上下模板采用45號鋼，硬度HRC2832。導柱導套采用GGr15鋼，硬度HRC6264

8、。卸料板采用40Gr鋼，硬度HRC4348。固定板、墊板、抽板采用GrWMn鋼，硬度HRC5358。導向板、導正釘、收緊圈、疊裝頂桿采用Gr12鋼，硬度HRC6062。其余零件分別采用優(yōu)質(zhì)模具鋼及相應(yīng)的硬度要求。圓柱銷、螺釘選用高強度緊固件。矩形彈簧選用優(yōu)質(zhì)標準件。滾珠保持圈選用優(yōu)質(zhì)配套件。確保在高速沖壓時的使用壽命和可靠性。（11）鐵芯疊鉚形式，采用全密疊。轉(zhuǎn)子疊鉚點圓形圖4所示；定子疊鉚點矩形圖5所示。疊鉚結(jié)合力80N以上。疊鉚結(jié)合圖6所示。疊鉚點數(shù)量和形狀，按鐵芯技術(shù)要求設(shè)定。鐵芯扭槽的疊鉚點形狀為圓弧形圖7所示，并設(shè)置凹模旋轉(zhuǎn)機構(gòu)圖8所示：將轉(zhuǎn)子落料凹模設(shè)計成圓筒形的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)

9、在電器控制柜脈沖指令下，通過步進電機帶動蝸桿、蝸輪、凹模；在每次沖程內(nèi)凹模按設(shè)定的角度旋轉(zhuǎn)，促使轉(zhuǎn)子片落料后進行旋轉(zhuǎn)疊合，形成轉(zhuǎn)子鐵芯所需的扭槽角度要求。 圖4 圓形疊鉚點圖5 矩形疊鉚點 圖6 疊鉚結(jié)合圖7 圓弧形疊鉚點 圖8 凹模旋轉(zhuǎn)疊鉚機構(gòu)1、凹固板 2、凹模體 3、平面軸承4、軸承 5、蝸桿 6、蝸輪7、軸承 8、墊板 9、下模板3.定轉(zhuǎn)子鐵芯疊鉚模的工藝制造技術(shù)該模具的工藝制造技術(shù)，除應(yīng)用了計算機輔助設(shè)計與制造技術(shù)（CAD/CAM）和高精度數(shù)控機床的配套設(shè)施外，并結(jié)合專業(yè)化精密制造技術(shù)和多年的實踐經(jīng)驗積累，按工藝指令和要求，通過先進制造技術(shù)的實施，達到高精度、高效率、高壽命“三高”模

10、具的各項技術(shù)要求。重點工藝制造技術(shù)和關(guān)鍵參數(shù)如下：（1）上模板、下模板、卸料板的大件制造，分為粗加工、半精加工、精加工的三個階段：粗加工在立式銑床、橫臂鉆床等普通機床上進行，主要去除零件上的大孔及成型部位的部分余鐵量，留有適當?shù)暮蟮兰庸び嗔?。粗加工后需進行熱處理調(diào)質(zhì)，達到提高零件的韌性和強度及減少以后淬火變形量。半精加工在加工中心上進行，除零件上的導柱導套孔、銷釘孔、型孔、工藝孔及平面留適當?shù)木庸つチ客猓溆嗉庸さ轿?。半精加工后進行熱處理淬火，達到零件所需要的硬度值。在精加工前需進行熱處理正火時效，達到消除零件淬火后的脆性和內(nèi)應(yīng)力，精加工在精密平面磨床上磨兩平面，平行度控制在0.01mm內(nèi)，

11、然后在精密數(shù)控坐標磨床上加工導柱導套孔、銷釘孔、型孔、工藝孔等高精度部位，達到孔距位置精度在3µm內(nèi)及孔徑公差和一致性等技術(shù)要求。上下模板和卸料板上的導柱導套孔、銷釘孔、工藝孔的孔距位置，是設(shè)定好的高精度精密基準、整副模具相關(guān)的其它模板等零件、均以這精密基準定位；來保證步距位置精度及相關(guān)要求。（2）滾珠導柱、導套的工藝制造及組成：滾珠保持圈選用優(yōu)質(zhì)配套件，滾珠材料軸承鋼，硬度HRC60以上，由專業(yè)廠供貨，再經(jīng)檢測分類；滾珠直徑一致性和圓度均可達到2µm內(nèi)。保持圈材料H62黃銅。經(jīng)分度鉆孔后與滾珠封口，達到滾珠在保持圈的運轉(zhuǎn)靈活，使用可靠。導柱、導套材料采用GGr15軸承鋼。

12、在制造過程中分別進行調(diào)質(zhì)、淬火、時效處理。磨削工序分別進行粗磨、半精磨、精磨、研磨后，表面粗糙度小于Ra0.10µm，圓度和同軸度在2µm內(nèi)。導柱端面需加工B型帶護錐中心孔作精密定位。導柱與導套和滾珠的過盈配合，控制在0.0160.018mm內(nèi)較適合。（3）導向板、凸模固定板、凹模固定板、墊板、抽板、收緊圈、側(cè)導板等零件，需經(jīng)鍛造、退火、粗加工后調(diào)質(zhì)，半精加工后淬火，精加工前正火時效等工藝制造要求。在精加工中按工序指令，分別采用精密數(shù)控磨床、慢走絲線切割機、坐標磨床等高精度設(shè)備上精密加工。應(yīng)用先進制造設(shè)備和合理的工藝規(guī)程，保證各個零件的高精度和使用性能可靠。（4）步距位置精

13、度直接影響到鐵芯自動疊鉚結(jié)合力的大小，精度越高，結(jié)合力越大。全密疊形式的模具步距位置精度，需控制在3µm內(nèi)。為此，國內(nèi)外應(yīng)用精密數(shù)控座標磨床，保證高精度要求。部分成型零件，采用精密數(shù)控慢走絲線切割機床，進行多次切割，再經(jīng)研磨到位，達到高精度要求。（5）卸料導向板上的導正孔徑和導正釘外徑的配合間隙，控制在35µm內(nèi)，使導正釘在動態(tài)工作時確保導正精度和使用性能。步距位置精度導向板控制。（6）全密疊形式鐵芯疊鉚的結(jié)合力在模具內(nèi)完成，為此，上、下沖片的疊鉚點凸臺和計量孔的過盈配合量極為重要，設(shè)制在5µm時的狀態(tài)較好。適當?shù)寞B鉚過盈配合量和疊壓力的調(diào)整等參數(shù)，是決定鐵芯自動

14、疊鉚能否達到結(jié)合力要求的關(guān)鍵。（7）收緊圈是鐵芯自動疊鉚模的關(guān)鍵零件，零件的綜合技術(shù)要求高，尺寸精度形位精度為微米級，表面粗糙度為Ra0.10µm以上的高光潔度，并要具有高耐磨性和較好的沖擊韌性。確定成形孔的尺寸參數(shù)極為關(guān)鍵，經(jīng)多次實踐，收緊圈的成形孔比落料疊片凹模的實際值小10µm 15µm。參數(shù)分布均勻，形成較適中的背壓力和收緊增壓的效果，達到鐵芯結(jié)合力及相關(guān)的技術(shù)要求。收緊圈屬易損零件，需制造備件，必要時選用高耐磨及沖擊韌性較好的硬質(zhì)合金材料制造。（8）槽形凹模拼塊的制造技術(shù)及組合要求：槽形凹模拼塊，采用以割代磨的制造技術(shù)，主要工藝：磨硬質(zhì)合金胚料的兩平面；

15、線切割槽形留精割余量并割扇形留精磨余量；精磨扇形四側(cè)面留研磨余量；研磨扇形四側(cè)面留組合調(diào)整量每面1µm；以扇形四側(cè)面的數(shù)值為基準精割定位工具；拼塊定位后精割槽形刃口與斜度留研磨量每面3µm，經(jīng)多次精割表面粗糙度為Ra0.40µm，精研槽形刃口與斜度去除表面的“軟化層”。槽形凹模拼塊的組合：由槽形凹模拼塊、拼塊固定板、軸孔凹模鑲件、定位銷組成。組合后的槽形凹模拼塊與相關(guān)件之間不允許出現(xiàn)影響使用性能的“拼縫”。拼塊與備件可互換使用，這是槽形凹模拼塊技術(shù)的特點。拼塊的數(shù)量按沖片上的槽數(shù)；備件按拼塊總數(shù)的30%。槽形凹模拼塊的制造技術(shù)和精度，是衡量該類模具先進程度的重要標

16、志。槽形凹模拼塊及拼塊組合如圖9所示。 圖9 槽形凹模拼塊 拼塊組合 1、定位銷 2、凹模拼塊3、凹模固定板4、凹模鑲件（9）硬質(zhì)合金材料的磨削：采用人造金剛石砂輪，樹脂結(jié)合劑，結(jié)合劑的濃度100%，砂輪粒度粗磨120號、精磨180號以上。每次磨削深度粗磨控制在0.02mm內(nèi)，精磨在3µm內(nèi)。冷卻液需供應(yīng)充足和持久確保散熱性要求。合理規(guī)范的操作，既能保證零件精度和設(shè)備精度，又能延長砂輪使用壽命。針對硬質(zhì)合金材料的硬度高、脆性大、易爆易裂等特點，必須確保砂輪自礪性和控制磨削時的進給量，達到最佳的磨削效果。 (10)硬質(zhì)合金零件的研磨：用金剛石研磨膏系列研磨；粗研用W28研磨膏；半精研用

17、W20、W10；精研用W5。研磨工藝量每面5µm內(nèi)。研磨工具裝置，用鑄鐵平板、鑄件、鋼件等。研磨后分別清洗干凈。零件通過規(guī)范的研磨，達到高精度、高質(zhì)量和一致性要求。4.雙排定轉(zhuǎn)子鐵芯自動疊鉚級進模的效果（1）雙排定轉(zhuǎn)子鐵芯自動疊鉚級進模，用于生產(chǎn)電動工具電機鐵芯，可在200噸或125噸高速沖床上沖制，沖速250次/分，一次沖出定轉(zhuǎn)子鐵芯4件，生產(chǎn)效率提高一倍，鐵芯質(zhì)量符合圖紙各項技術(shù)要求。（2）模具的步距精度及主要零件的制造精度在3µm內(nèi)，備件可互換。使用壽命刃磨一次在100萬沖次以上，總壽命預計在一億沖次以上。模具設(shè)計結(jié)構(gòu)與工藝制造水平及制造周期達到了國外同類模具水平，可替代進口。（3）該模具運用強強聯(lián)合形式，由慈溪鴻達電機模具制造中心、無錫佳新電器有限公司、南京聯(lián)寶模具機電研究所的緊密合作，研制完成高水平的雙排鐵芯自動疊鉚硬質(zhì)合金級進模，為國內(nèi)加速開發(fā)大型、精密、高