一種超細(xì)長(zhǎng)高精度鐵心沖片的加工

王　菁

(湘潭電動(dòng)機(jī)股份有限公司 特電研究所，湖南 湘潭 411101)

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一種超細(xì)長(zhǎng)高精度鐵心沖片的加工

王菁

(湘潭電動(dòng)機(jī)股份有限公司 特電研究所，湖南 湘潭 411101)

在自行研制的新產(chǎn)品電動(dòng)機(jī)中，其定子鐵心沖片屬一種超細(xì)長(zhǎng)高精度鐵心沖片。沖片常規(guī)的加工方式為沖制。對(duì)于常規(guī)的整體式?jīng)_模，因其自身的制造精度要求過高，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)超細(xì)長(zhǎng)高精度鐵心沖片的沖制。在研制過程中，經(jīng)過對(duì)多種加工方案進(jìn)行分析研究，對(duì)沖制該沖片的沖模結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，將常規(guī)的整體式?jīng)_模改為分瓣拼合式?jīng)_模。經(jīng)實(shí)際制造該分瓣拼合式?jīng)_模及實(shí)際沖制表明，使用該超細(xì)長(zhǎng)高精度鐵心沖片可一次沖制成型，尺寸和精度均滿足要求，并且質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高。

超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片；沖制；分瓣拼合式?jīng)_模

在自行研制的新產(chǎn)品電動(dòng)機(jī)中，其定子鐵心的沖片長(zhǎng)為1 319.2 mm、寬為(28.33±0.05)mm(材料為0.5 mm厚硅鋼片)。該鐵心沖片的長(zhǎng)細(xì)比高達(dá)46.6，且精度要求極高，屬超細(xì)長(zhǎng)片式工件(見圖1)。

圖1　超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片示意圖

1　超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片的加工方案分析

1.1采用常規(guī)的整體式?jīng)_模沖制存在的問題

電動(dòng)機(jī)鐵心沖片的常規(guī)加工方案為沖制。常規(guī)的沖模為整體式?jīng)_模，即沖模的凸模和凹模的結(jié)構(gòu)均為整體式(見圖2)。

圖2　常規(guī)的整體式?jīng)_模結(jié)構(gòu)示意圖

由于該鐵心沖片屬超細(xì)長(zhǎng)片式工件，若采用常規(guī)的整體式?jīng)_模，則相應(yīng)地的沖模也必然屬于超細(xì)長(zhǎng)式?jīng)_模，因而存在下述問題：一方面，該整體式凸模和整體式凹模的加工及熱處理過程往往易產(chǎn)生較大的變形；另一方面，整體式凹模的內(nèi)表面難以加工，造成整體式?jīng)_模本身的制造精度無法達(dá)到要求[1-3]。

1.2鐵心沖片的其他常規(guī)加工方式分析

鐵心沖片的常規(guī)加工方式除沖制成形外，還有線切割成型、激光切割成型、水切割成型和直接機(jī)械加工成型。下述分析采用這幾種加工方式加工該超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片存在的問題。

1)線切割成型加工。一方面，線切割將導(dǎo)致沖片在總長(zhǎng)范圍內(nèi)的寬度尺寸精度達(dá)不到要求；另一方面，線切割時(shí)，在一疊具有一定厚度的鐵心沖片的上層沖片與下層沖片之間還將存在一定的斜度，從而導(dǎo)致線切割成型后的沖片的片與片之間的長(zhǎng)度、寬度尺寸之間均存在一定的差別，從而導(dǎo)致加工質(zhì)量不穩(wěn)定，每塊沖片的尺寸存在差異。因此，該方案不可取。

2)激光切割成型加工。一方面，激光切割將導(dǎo)致沖片在總長(zhǎng)范圍內(nèi)的寬度尺寸精度達(dá)不到要求；另一方面，激光切割時(shí)，沖片被激光切割的部位的表層絕緣將被高溫破壞，從而導(dǎo)致下工序沖片鐵疊壓后整個(gè)鐵心短路，由此將增大電動(dòng)機(jī)的損耗，降低電動(dòng)機(jī)的效率，影響電動(dòng)機(jī)的性能。因此，該方案不可取。

3)水切割成型加工。一方面，水切割將導(dǎo)致沖片在總長(zhǎng)范圍內(nèi)的寬度尺寸精度達(dá)不到要求；另一方面，由于在水切割的過程中，鐵心沖片浸水易生銹，不但破壞鐵心沖片的絕緣，而且將降低下工序沖片鐵疊壓后整個(gè)鐵心的疊壓系數(shù)，影響電動(dòng)機(jī)的性能。另外，水切割的生產(chǎn)費(fèi)用高，工作效率低。因此，該方案不可取。

4)直接機(jī)械加工成型加工。因?yàn)楣ぜ_片的材質(zhì)較硬，因此若采用直接機(jī)械加工成型，一方面，對(duì)加工刀具的要求較高，由此將提高生產(chǎn)成本；另一方面，機(jī)械加工后，工件被加工處的飛邊較大。若不去除其飛邊，則將影響下工序鐵心疊壓的疊壓系數(shù)，降低電動(dòng)機(jī)的電氣性能[4-6]；而如若去除其飛邊，則增大工作量，且生產(chǎn)效率低，而且去除其飛邊時(shí)，還易破壞沖片表面的絕緣，降低電動(dòng)機(jī)的電氣性能。因此，該方案不可取。

2　對(duì)該超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片采用沖模沖制進(jìn)行改進(jìn)

2.1對(duì)采用沖模沖制的改進(jìn)

鐵心沖片的常規(guī)加工方案為沖制。采用沖模沖制成形，生產(chǎn)效率高，因而仍不失為一個(gè)較好的加工方案。由上述分析可知，對(duì)該超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片采用沖模沖制，常規(guī)的整體式?jīng)_模無法達(dá)到要求，于是對(duì)常規(guī)整體式?jīng)_模的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

將常規(guī)整體式?jīng)_模的結(jié)構(gòu)改為一種分瓣拼合式?jīng)_模，即將沖模的凸?；虬寄Ｔ陂L(zhǎng)度和寬度方向上拆分成多個(gè)瓣塊，然后拼合成一個(gè)整體，其每個(gè)瓣塊的長(zhǎng)度尺寸可根據(jù)瓣塊及整個(gè)分瓣拼合式?jīng)_模的加工性能、熱處理性能等實(shí)際狀況進(jìn)行調(diào)整、選擇。相對(duì)于常規(guī)的整體式?jīng)_模而言，分瓣拼合式?jīng)_模更適于沖制長(zhǎng)度較長(zhǎng)的工件。

2.2分瓣拼合式?jīng)_模凸模、凹模的結(jié)構(gòu)分析

在長(zhǎng)度方向上，分瓣拼合式?jīng)_模的凸模和凹模分解成的不同分瓣數(shù)和每段長(zhǎng)度值見表1。

表1　凸模、凹模分解成的不同分瓣數(shù)及每段長(zhǎng)度值

1)瓣塊及整個(gè)分瓣拼合式?jīng)_模的加工性能和熱處理性能。根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)分瓣拼合式?jīng)_模的瓣塊每段長(zhǎng)度值約為330 mm時(shí)，瓣塊及整個(gè)分瓣拼合式?jīng)_模的加工性能和熱處理性能等均較好，從而可使分瓣拼合式?jīng)_模的整體精度較高，有利于滿足該超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片的加工要求。

2)凸模與凹模的拼合接縫的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)沖制的質(zhì)量影響。當(dāng)分瓣拼合式?jīng)_模的凸模與凹模的拼合接縫相互對(duì)齊時(shí)，沖制的工件易產(chǎn)生飛邊。為避免沖片產(chǎn)生飛邊，應(yīng)將分瓣拼合式?jīng)_模的凸模與凹模的拼合接縫相互錯(cuò)開；因此，在長(zhǎng)度方向上，分瓣拼合式?jīng)_模的凸模與凹模的分瓣數(shù)宜取不同值，以使其拼合接縫相互錯(cuò)開。

綜上所述，在長(zhǎng)度方向上，選定分瓣拼合式?jīng)_模凸模的分瓣數(shù)、凹模的分瓣數(shù)及每段長(zhǎng)度值見表2，最終確定分瓣拼合式?jīng)_模凸模的分瓣結(jié)構(gòu)為“4拼1”(見圖3)， 凹模的分瓣結(jié)構(gòu)為“8拼1”(見圖4)。

表2　凸模、凹模的分瓣數(shù)及每段長(zhǎng)度值

圖3　分瓣拼合式?jīng)_模的凸模結(jié)構(gòu)示意圖

圖4　分瓣拼合式?jīng)_模的凹模結(jié)構(gòu)示意圖

由上述可知，沖制該超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片的分瓣拼合式?jīng)_模，主體由分瓣拼合式?jīng)_模的凸模和分瓣拼合式?jīng)_模的凹模組成。其中，凸模由4個(gè)凸模拼塊組成，凸模拼塊上開有填充裝配楔鍵的鍵槽，兩凸模拼塊之間通過楔鍵Ⅰ拼合成一個(gè)整體。凹模由6個(gè)凹模拼塊和2個(gè)凹模端拼塊組成，凹模拼塊和凹模端拼塊上開有填充裝配楔鍵的鍵槽，兩凹模拼塊之間及凹模拼塊與凹模端拼塊之間通過楔鍵Ⅱ拼合成一個(gè)整體；同時(shí)，為避免沖片產(chǎn)生飛邊，凸模與凹模的拼合縫相互錯(cuò)開。

2.3分瓣拼合式凸模與凹模的加工

分瓣拼合式?jīng)_模的凸模與凹模的加工具有如下特點(diǎn)：1)由于分瓣拼合式?jīng)_模的凸模與凹模的各個(gè)拼塊的尺寸較小，加工尺寸精度較易保證，且熱處理過程變形小，因此可獨(dú)立加工，獨(dú)立熱處理；2)由于分瓣拼合式?jīng)_模的凹模將對(duì)常規(guī)的整體式凹模內(nèi)表面的加工，轉(zhuǎn)變成對(duì)凹模拼塊外表面的加工，因此，較常規(guī)的整體式?jīng)_模而言，分瓣拼合式?jīng)_模的制造相對(duì)容易，且易于保證精度要求。

當(dāng)各個(gè)拼塊拼合時(shí)，楔鍵與拼塊的鍵槽尺寸應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的修配，以確保拼合后的分瓣拼合式?jīng)_模的凸模和凹模的尺寸、精度與工件相匹配。

3　結(jié)語(yǔ)

超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片采用常規(guī)的整體式?jīng)_模無法達(dá)到要求。在研制過程中，經(jīng)過對(duì)比、分析多個(gè)加工方案，最終對(duì)沖制該電動(dòng)機(jī)的超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片的沖模結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，將原常規(guī)的整體式?jīng)_模改為分瓣拼合式?jīng)_模。經(jīng)實(shí)際制造分瓣拼合式?jīng)_模，并采用該分瓣拼合式?jīng)_模沖制該超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片表明，使用該超細(xì)長(zhǎng)高精度沖片一次沖制成型，尺寸、精度均達(dá)到要求，且飛邊小。采用該加工方式，工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高。沖模采用分瓣拼合式?jīng)_模結(jié)構(gòu)還可廣泛用于類似的超細(xì)長(zhǎng)高精度工件的沖制。

[1] 孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[2] 馮炳堯，韓泰榮.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1994.

[3] 徐煒炯.模具設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1996.

[4] 機(jī)械電子工業(yè)部教育司.電動(dòng)機(jī)鐵心裝配工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[5] 朱東啟，王巖.電動(dòng)機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[6] 上海電器科學(xué)研究所.中小型電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

責(zé)任編輯馬彤

Processing of a Iron Core with Super Slender and High Precision

WANG Jing

(Xiangtan Electric Manufacturing Co., Ltd., Special Electric Research Institute, Xiangtan 411101, China)

In the self-developed new products motor, the stator core laminations is a long genus superfine precision core punching. The conventional processing methods for hedge sheet is the punching. However, since the conventional monolithic die with their high manufacturing precision and no meet the requirements, so the conventional monolithic die can not achieve the precision of ultra-fine long core of punching punching. In the contrast research process, the analysis of multiple processing program and the ultimate hedge made of die punching improve the structure of the conventional monolithic die with the following: sectional split type die. By the actual manufacturing of the sectional split type die and the actual punching, the ultrafine long precision punching has the satisfied type and size, accuracy requirement, stable quality, and high production efficiency.

super thin high precision punching， punching， sectional split type die

TM 305

A

王菁(1969-)，女，碩士，高級(jí)工程師，主要從事電動(dòng)機(jī)類產(chǎn)品制造的工藝開發(fā)與研究。

2015-12-25