雙排定轉子鐵芯自動疊鉚級進模

..雙排定轉子鐵芯動疊鉚級進模摘要：介紹了該類模具的主要設計結構和技術要求,重點介紹了該類模具的高精度制造技術和關鍵部位的工藝技術參數(shù)。關鍵詞：高速沖模；電機鐵芯；雙排自動疊鉚；級進模；硬質合金1.引言電機定轉子鐵芯自動疊鉚硬質合金級進模,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、疊鉚、分組等高難度的技術功能,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,使用電機定轉子鐵芯自動疊鉚硬質合金級進模生產(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,在模具設計結構和制造難度方面,提高了一個技術層次。雙排定轉子鐵芯自動疊鉚級進模的結構復雜,精度要求高,制造難度大等因素,能設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構、有關設計工藝要求和制造技術。2.定轉子鐵芯疊鉚模設計結構及技術要求根據(jù)定、轉子鐵芯沖片的尺寸要求,見圖1定子沖片,圖2轉子沖片,按鐵芯有關指標,確定圖1定子圖2轉子沖片57電動工具電機定轉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、轉子軸孔；第2工位：沖轉子槽孔、中間導向孔；第3工位：沖轉子計量孔、第二排定子側邊槽形孔；第4工位：沖第一排定子側邊槽形孔、轉子疊鉚孔；第5工位：沖第二排轉子落料；第6工位：沖第一排轉子落料；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計結構及技術要求〔1模架采用雙導向結構,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構形式,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?！?彈壓卸料板采用分塊式組合結構,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構形式。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,模具的技術要求；在卸料板上集中體現(xiàn)。〔3凹模采用分塊式鑲拼結構,硬質合金鑲件與凹固板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%?！?凸模固定結構,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。硬質合金凸模需避免銳角,采用圓弧過渡R不小于0.15mm?！?步距精度控制結構,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?！?條料側面導向結構,采用側導板導料形式,側導板的設置為分塊和分段結構,便于制造和清理。并在凹模固定板上設置頂料釘裝置,確保條料運行無阻。〔7模具安全保護裝置：上下模座相對位置設置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。設置微動開關誤送釘裝置,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,在沖床控制柜設定所需要的片數(shù),當沖到設定的片數(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合金,并經(jīng)熱等靜壓技術處理提高硬質合金強度的優(yōu)質材料。選用硬質合金,需針對定轉子沖片材料的牌號和性能：如硅鋼片牌號W400、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合金。鎢鈷〔WC—CO類硬質合金,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?！?0上下模板采用45號鋼,硬度HRC28~32。導柱導套采用GGr15鋼,硬度HRC62~64。卸料板采用40Gr鋼,硬度HRC43~48。固定板、墊板、抽板采用GrWMn鋼,硬度HRC53~58。導向板、導正釘、收緊圈、疊裝頂桿采用Gr12鋼,硬度HRC60~62。其余零件分別采用優(yōu)質模具鋼及相應的硬度要求。圓柱銷、螺釘選用高強度緊固件。矩形彈簧選用優(yōu)質標準件。滾珠保持圈選用優(yōu)質配套件。確保在高速沖壓時的使用壽命和可靠性?！?1鐵芯疊鉚形式,采用全密疊。轉子疊鉚點圓形圖4所示；定子疊鉚點矩形圖5所示。疊鉚結合力80N以上。疊鉚結合圖6所示。疊鉚點數(shù)量和形狀,按鐵芯技術要求設定。鐵芯扭槽的疊鉚點形狀為圓弧形圖7所示,并設置凹模旋轉機構圖8所示：將轉子落料凹模設計成圓筒形的旋轉機構。旋轉機構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)凹模按設定的角度旋轉,促使轉子片落料后進行旋轉疊合,形成轉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疊鉚結合圖7圓弧形疊鉚點圖8凹模旋轉疊鉚機構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.定轉子鐵芯疊鉚模的工藝制造技術該模具的工藝制造技術,除應用了計算機輔助設計與制造技術〔CAD/CAM和高精度數(shù)控機床的配套設施外,并結合專業(yè)化精密制造技術和多年的實踐經(jīng)驗積累,按工藝指令和要求,通過先進制造技術的實施,達到高精度、高效率、高壽命"三高"模具的各項技術要求。重點工藝制造技術和關鍵參數(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質,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?其余加工到位。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),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,是設定好的高精度精密基準、整副模具相關的其它模板等零件、均以這精密基準定位；來保證步距位置精度及相關要求?！?滾珠導柱、導套的工藝制造及組成：滾珠保持圈選用優(yōu)質配套件,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靈活,使用可靠。導柱、導套材料采用GGr15軸承鋼。在制造過程中分別進行調質、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0.016~0.018mm內(nèi)較適合?！?導向板、凸模固定板、凹模固定板、墊板、抽板、收緊圈、側導板等零件,需經(jīng)鍛造、退火、粗加工后調質,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備上精密加工。應用先進制造設備和合理的工藝規(guī)程,保證各個零件的高精度和使用性能可靠?！?步距位置精度直接影響到鐵芯自動疊鉚結合力的大小,精度越高,結合力越大。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?！?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3~5μm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?！?全密疊形式鐵芯疊鉚的結合力在模具內(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整等參數(shù),是決定鐵芯自動疊鉚能否達到結合力要求的關鍵。〔7收緊圈是鐵芯自動疊鉚模的關鍵零件,零件的綜合技術要求高,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,達到鐵芯結合力及相關的技術要求。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合金材料制造。〔8槽形凹模拼塊的制造技術及組合要求：槽形凹模拼塊,采用以割代磨的制造技術,主要工藝：磨硬質合金胚料的兩平面；線切割槽形留精割余量并割扇形留精磨余量；精磨扇形四側面留研磨余量；研磨扇形四側面留組合調整量每面1μm；以扇形四側面的數(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和精度,是衡量該類模具先進程度的重要標志。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硬質合金材料的磨削：采用人造金剛石砂輪,樹脂結合劑,結合劑的濃度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備精度,又能延長砂輪使用壽命。針對硬質合金材料的硬度高、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、高質量和一致性要求。4.雙排定轉子鐵芯自動疊鉚級進模的效果〔1雙排定轉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,一次沖出定轉子鐵芯4件,生產(chǎn)效率提高一倍,鐵芯質量符合圖紙各項技術要求?！?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。模具設計結構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?！?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、XX佳新電器、XX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合金級進模,為國內(nèi)加速開發(fā)大型、精密、高效、長