微電機(jī)轉(zhuǎn)子端蓋塑料模具設(shè)計(jì)與制造

陶怡 ， 鄭英杰 ， 陶永亮

(1.重慶市第十一中學(xué)，重慶400061；2. 華域視覺(jué)科技（重慶）有限公司，重慶401122；3.重慶川儀工程塑料有限公司 重慶 400712)

1 產(chǎn)品介紹

在微型電機(jī)中，轉(zhuǎn)子和銅線圈之間在繞線時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)子和銅線之間碰擦影響電機(jī)的性能。為了避免導(dǎo)線與轉(zhuǎn)子之間在裝配過(guò)程中，導(dǎo)線與矽鋼片的碰傷等因素，設(shè)計(jì)了在轉(zhuǎn)子兩端套上一個(gè)端蓋（護(hù)套），再進(jìn)行崁線，起到在崁線過(guò)程中，線不被轉(zhuǎn)子上銳角等碰傷，影響整個(gè)微電機(jī)的絕緣性能，如圖1所示。

圖1 端蓋（護(hù)套）安裝在轉(zhuǎn)子上示意圖

端蓋（護(hù)套）已經(jīng)形成了系列產(chǎn)品，用增強(qiáng)尼龍PA66+GF20% 本色制作，有10個(gè)，12個(gè)，也有18個(gè)凸臺(tái)，甚至還有更多的，這就需要根據(jù)轉(zhuǎn)子的需要而設(shè)計(jì)。一般端蓋（護(hù)套）設(shè)計(jì)周邊厚度均為0.5 mm，取負(fù)公差0.1 mm，太厚了會(huì)占有繞線的空間，不利于電機(jī)的性能。一般長(zhǎng)度為15 mm，能封住口部就可以了。如果長(zhǎng)了端蓋（護(hù)套）不易成型到位，容易有偏心，造成厚薄不均，也是模具制作上的難點(diǎn)，其他厚度為1～2 mm之間，外徑為46 mm，并不是很大，重量為3±0.2 g。如圖2所示。增強(qiáng)尼龍PA66+GF20%材料，是PA66的基材上加入20%的玻璃纖維改性而成的，尼龍通過(guò)改性后能達(dá)到增強(qiáng)、增韌、耐磨、耐候、耐油、耐水解、耐溫、耐熱等優(yōu)點(diǎn)，為發(fā)揮改性尼龍材料的韌性，沖擊強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度等，需要對(duì)注塑后的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)濕處理，調(diào)濕處理方法為一般在沸水里煮0.5 h后晾干，以完成聚酰胺的結(jié)晶，以獲得較好的機(jī)械性能，如圖3所示。

圖2 端蓋（護(hù)套）產(chǎn)品示意圖

2 模具設(shè)計(jì)

2.1 模具設(shè)計(jì)分析

圖3 端蓋（護(hù)套）注塑件示意圖

由于端蓋（護(hù)套）產(chǎn)品的壁薄，成型有一定的困難，模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮模具分型選擇在12個(gè)凸臺(tái)的根部，即12凸臺(tái)做在定模上，其他的圓孔和圓盤(pán)等做在動(dòng)模上，12個(gè)型芯在動(dòng)模上，這樣產(chǎn)品容易粘附在12個(gè)型芯上，通過(guò)均布的頂出桿可以將產(chǎn)品頂出模具外?？紤]到12個(gè)凸臺(tái)中不易注塑滿(mǎn)，選用12個(gè)型芯擦碰到定模上，這樣注塑中有排期作用，產(chǎn)品容易注塑滿(mǎn)足。由于12個(gè)型孔加工的一致性，將定模和動(dòng)模成型部位做成獨(dú)立的鑲塊，這樣便于加工等。12個(gè)凸臺(tái)壁厚0.5 mm，在成型時(shí)一定采用模溫機(jī)，沒(méi)有模溫機(jī)的話成型很困難，注塑不滿(mǎn)足。起初加工時(shí)模具可以在80℃，正常生產(chǎn)可以40～50℃。模具采用側(cè)澆口進(jìn)料。沒(méi)有模溫機(jī)時(shí)，往往通過(guò)提高料溫和加大注塑壓力等，使其充滿(mǎn)模，這樣模具的型芯在高壓下，容易變形，容易造成壁厚不均勻的現(xiàn)象，這值得注意的地方。模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

模具工作原理：產(chǎn)品注塑完后，動(dòng)模框板4與定?？虬?分型，定模型芯9也離開(kāi)孔，產(chǎn)品及澆口全部包容在動(dòng)模上，模具繼續(xù)后移，設(shè)備上頂出柱將推動(dòng)頂出板18和頂出固定板19一起運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)頂出桿8和拉料桿10一起前進(jìn)，將產(chǎn)品從動(dòng)模型芯12上頂出；模具合攏時(shí)，定?？虬迮龅綇?fù)位桿17，將和頂出固定板一起退回，同時(shí)頂出桿和拉料桿復(fù)位，可以下一次注塑。

2.2 模具零件設(shè)計(jì)與加工

（1）定模鑲塊和動(dòng)模鑲塊設(shè)計(jì)

應(yīng)考慮兩件的對(duì)中性好，將鑲塊做成六面大小一致尺寸，做好線切割預(yù)孔，做好其他預(yù)孔和螺紋孔，考慮生產(chǎn)兩大可以做成硬模（淬火后加工）。如圖5所示。線切割穿絲孔為Φ3 mm，動(dòng)模上多頂出桿孔Φ2.5 mm，淬火后加工時(shí)以外形為基準(zhǔn)，把所有型孔都割完，這樣比較好，動(dòng)模鑲塊上電火花做圓盤(pán)和中心孔均以外形為基準(zhǔn)；定模鑲塊上做12凸臺(tái)成型用組合電極分粗打和精打兩次完成。

圖4 模具裝配示意圖

圖5 模具鑲塊示意圖

（2）電極設(shè)計(jì)

電極設(shè)計(jì)是這副模具制造中的關(guān)鍵加工，12個(gè)凸臺(tái)成型要一致，只能做成一個(gè)組合電極，考慮成型處不易拋光等，需要粗打后再精打，留雙邊0.05～0.08 mm進(jìn)行精打，這樣比較好，如圖6所示。

圖6 動(dòng)模與定模電極示意圖

動(dòng)模與定模電極都采用組合結(jié)構(gòu)，主要便于找正基準(zhǔn)。動(dòng)模電極圖6(a)，用60×60×10的45鋼板割出電極的形狀，注意以鋼板外形為基準(zhǔn)，外形應(yīng)該磨加工。紫銅電極與鋼板為過(guò)盈配合，裝配時(shí)注意控制過(guò)盈量大小，裝配后可以?xún)擅婺ヒ坏叮ㄓ嗔可倭簦?，保證平行。定模電極圖6(b)，也是用60×60×10的45鋼板，先做好線切割穿絲孔，基準(zhǔn)做個(gè)同動(dòng)模電極一樣。不同的定模電極要12個(gè)圖6(c)，12個(gè)電極先割好，和45鋼板一定要緊配合好，成型部分和固定部分留有一定的余量。電極緊配后，成型部分倒角，臺(tái)階，高度等尺寸應(yīng)該在加工中心上用較小的刀具進(jìn)行銑加工，成型后砂光拋光完可進(jìn)行加工。主要控制放電量，分兩次打，粗打和精打。

（3）動(dòng)模型芯的加工

動(dòng)模型芯加工考慮與定模型腔擦碰，放5 mm余量，固定部分的長(zhǎng)度和成型部分的長(zhǎng)度之和。動(dòng)模鑲塊與型芯是過(guò)盈配合。同時(shí)型芯上應(yīng)拋光，便于脫模。

（4）水管孔加工

考慮做硬模，動(dòng)頂模鑲塊上做水管孔比較困難，將水管孔做在動(dòng)?？虬搴投？虬迳?，這樣也能起到控制模具溫度的要求的。

2.3 模具改進(jìn)和產(chǎn)品發(fā)展

由于端蓋（護(hù)套）的產(chǎn)品生產(chǎn)量比較大，型號(hào)規(guī)格也多，對(duì)于1模出2件的生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，往往將模具做成了1模出4件，這樣大大的提高了工效，其模具設(shè)計(jì)和加工都是和1模出2件一樣的，加工中更要注意和保證產(chǎn)品壁厚的均勻性。同時(shí)端蓋（護(hù)套）的在微電機(jī)上的應(yīng)用得到業(yè)界的認(rèn)同，已經(jīng)將端蓋（護(hù)套）拓展到其他電機(jī)上，這是一個(gè)進(jìn)步。目前有直接注塑在轉(zhuǎn)子上，這對(duì)模具的要求有更高的要求了,需要做好技術(shù)論證后，再投入，如圖7所示。

圖7 端蓋（護(hù)套）用于其他電機(jī)轉(zhuǎn)子上

3 結(jié)束語(yǔ)

微電機(jī)轉(zhuǎn)子端蓋模具并不是很復(fù)雜，主要是控制凸臺(tái)的厚度在0.5 mm之內(nèi)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)是比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，每個(gè)極上線圈匝數(shù)是一樣的，控制各個(gè)極的磁通量。如果厚度不均勻，未注塑滿(mǎn)足，用戶(hù)是都不接受的。產(chǎn)品上每個(gè)凸臺(tái)放入轉(zhuǎn)子中是隨意的，需要產(chǎn)品的對(duì)稱(chēng)性要好。模具制造中的控制凸臺(tái)的厚度和對(duì)稱(chēng)性至關(guān)重要。模具經(jīng)過(guò)認(rèn)真加工和注塑改進(jìn)等，產(chǎn)品能被用戶(hù)接受。厚度均勻，注塑滿(mǎn)足，對(duì)稱(chēng)性好在轉(zhuǎn)子上裝配自如。