微型電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片先進(jìn)的沖裁工藝

文／胡旭東·浙江省紹興縣職業(yè)教育中心

作者：胡旭東

微型電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片先進(jìn)的沖裁工藝

文／胡旭東·浙江省紹興縣職業(yè)教育中心

作者：胡旭東

微型電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片尺寸小、精度高、材料薄、材質(zhì)軟、形狀復(fù)雜、曲邊形較多、形位公差要求高，在大批量生產(chǎn)中，宜采用高精度復(fù)合模將其一次沖出，安全、降耗、高效。

微型電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片如圖1所示，其結(jié)構(gòu)尺寸精度：中心轉(zhuǎn)子軸孔為φ3.2+0.018mm，外圓為φ16.1-0.10mm，外圓相對于轉(zhuǎn)子軸孔的同軸度為0.02mm，在硅鋼片的φ（12.9±0.02）mm位置上，分別有12只槽孔作等分360°均布，等分精度要求不超過±5′，由于槽的形狀尺寸較大，使槽與槽之間的寬度只有（1.05±0.02）mm；微型電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片的位置尺寸φ（12.9±0.02）mm、φ（7.2±0.02）mm以及φ16.1-0.10mm相對于轉(zhuǎn)子軸孔φ3.2+0.018mm的同軸度要求分別為φ0.01mm和φ0.02mm。沖片材料為硅鋼片，厚度為0.2mm，現(xiàn)為批量生產(chǎn)，確定其加工工藝方案。

轉(zhuǎn)子沖片的工藝分析

轉(zhuǎn)子沖片是典型的沖裁件，其特點是尺寸小、精度高、材料薄、材質(zhì)軟、形狀復(fù)雜、曲邊形較多、形位公差要求高。尺寸精度除外圓φ16.1-0.10mm要求不高外，其余尺寸均要求高精度。需要采用IT7級以上的沖裁模，才能滿足零件的精度要求。為了保證高精度的孔中心距，需對槽形孔一次沖出，為了保證同軸度，必須采用高精度的復(fù)合模。

沖裁工藝方案的論證

根據(jù)以上的工藝分析，一般有以下4種沖裁工藝方案：

圖1微型電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片

其一，采用兩次工序進(jìn)行沖壓：工序1用復(fù)合模沖成墊圈半成品；工序2用裝有分度裝置的沖槽模進(jìn)行單槽沖壓，每沖一槽即將工件轉(zhuǎn)過30°，依次沖出12個槽形，如圖2所示。

圖2沖裁工藝方案一

其二，采用兩次工序進(jìn)行沖壓：工序1仍為復(fù)合模沖成墊圈半成品；工序2用沖槽模將12個槽形一次沖出，如圖3所示。

圖3沖裁工藝方案二

圖4沖裁工藝方案三

其三，采用三步連續(xù)模在一次工序中將轉(zhuǎn)子片沖出：第一步?jīng)_出φ3.2+0.018軸孔和兩個工藝孔，第二步?jīng)_出12個槽形，第三步外形落料，如圖4所示。

其四，采用復(fù)合模，一次將軸孔、槽形及外形全部沖出。

現(xiàn)對以上4種工藝方案進(jìn)行論證：

第一方案的優(yōu)點是模具制造簡單，制造成本低，且沖壓力也小，只需要噸位較小的沖床設(shè)備就可以。缺點是需要兩次沖壓工步，且第二次工步又是單槽沖壓，沖槽時需要多次分度定位，每沖一槽旋轉(zhuǎn)30°位置，這樣既給操作者帶來不便，又使工件的積累誤差增大，同時，對這樣小的零件來說，在第二次工步中的送料也是不夠安全的。所以此方案只有在小批量生產(chǎn)試制或精度要求不高時才適用。

第二方案與第一方案基本相同，其特點是可一次沖出12個槽形，所以它在減小分度積累誤差上有了較大的提高，生產(chǎn)效率也較好。但在沖槽時仍然以內(nèi)孔定位，在實際生產(chǎn)過程中，當(dāng)內(nèi)孔與模具定位芯棒存在一定間隙時，那么沖孔時，由于孔本身橢圓度或者毛刺等缺陷的存在，要保證內(nèi)孔與外圓同軸度在φ0.02mm以內(nèi)，是很難做到的，再則當(dāng)?shù)诙經(jīng)_槽時，由于零件較小，在實際操作中對操作者來說也是不安全的。所以第二方案只適于精度要求不高的中型電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片在中批生產(chǎn)時采用。

第三方案為采用連續(xù)模，此連續(xù)模的沖裁過程是三個工步的連續(xù)。第一工步為沖出兩個工藝孔和工件的中間孔，第二工步為一次沖出12個槽形，第三工步為落料。三工步在送給機(jī)構(gòu)的帶動下，實現(xiàn)各個工步之間的連續(xù)性。該工藝方案操作方便，生產(chǎn)效率高。但其主要缺點是沖出的轉(zhuǎn)子沖片中心孔與外圓的同軸度完全由工藝孔的穩(wěn)定性來保證，當(dāng)工藝孔精度要求達(dá)不到，或者送料機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性、可靠性不好時，會造成孔與槽、槽與孔、孔與外圓之間的形位公差精度降低，影響轉(zhuǎn)子沖片的精度，當(dāng)沖出的片子疊壓成轉(zhuǎn)子，裝成整機(jī)后，會造成電機(jī)聲音增大，輸出扭矩減小，嚴(yán)重影響整機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。且此方案中為了沖工藝孔，加寬了帶料的寬度，還有第二工步與第三工步之間存在著一定的空位，這兩者結(jié)合，使材料的利用率降低近四分之一，再則連續(xù)模的加工成本要比前兩者方案中的成本高兩倍。

第四方案是將各工序復(fù)合一次沖成，送料采用棘輪定時自動送料。復(fù)合模沖裁時，零件的精度要求主要取決于模具的制造精度。復(fù)合模中的上模采用12槽凸模和中間孔凸模，同時采用壓力機(jī)挺桿加上法蘭內(nèi)打塊與打桿聯(lián)合脫件。下模中的凹模設(shè)12槽與中間孔沖屑的落料孔。沖片經(jīng)脫件器脫出后，用積料向沖床后面積出。送料機(jī)構(gòu)采用棘輪間歇或自動送料，這樣既降低了操作者的勞動強(qiáng)度，也大大提高了生產(chǎn)安全性，而且材料的耗費也可降低近三分之一。但缺點是高質(zhì)量的復(fù)合模制造較困難，模具結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，對凸凹模的刃口壁厚應(yīng)進(jìn)行校核，看其是否大于最小壁厚。

經(jīng)過上述論證得出，第四方案既可保證較高的生產(chǎn)率，又可以保證零件所要求的各項精度指標(biāo)。當(dāng)采用高精度（IT7級以上）的復(fù)合模時，就可以保證制件的質(zhì)量，而且第四方案采用自動送料機(jī)構(gòu)后，安全、降耗、高效，所以在大批量生產(chǎn)中，該沖裁件的工藝方案采用第四方案最為適宜。