电机定转子铁芯三拼式套冲自动叠铆级进模设计

电机定转子铁芯三拼式套冲自动叠铆级进模设计
邓卫国于波巢波
摘要：介绍在一副级进模上冲制出空调电机定子铁芯和转子铁芯，其中转子铁芯带扭斜自动叠铆，定子铁芯是由定子外形框架、定子极槽和定子极条三部分组合，在级进模上套冲而成，并带自动叠铆。

重点介绍定子铁芯由三部分组合在级进模上套冲的排样方法和保证冲制出三部分定子铁芯之间高精度配合的技术要求。

关键词：定子铁芯套冲；微小间隙冲裁；自动叠铆；多工位级进模
1 前言
Φ95空调电机定转子铁芯是应用在空调电机室外机上的一个电机，属于常规的交流电机品种，需求量很大。

原来电机定、转子铁芯的结构情况是:定子铁芯结构是整体式带自动叠铆，转子铁芯是带扭斜自动叠铆，见附图1，用级进模来冲制该电机的定、转子铁芯并带自动叠铆（转子铁芯带扭斜叠铆）的冲压技术已趋成熟。

随着空调电机设计和制造技术的不断发展，为了提高空调电机的技术性能和电机的制作工艺上的需要，该产品对定子铁芯进行了结构上的改进，定子铁芯由原来的整体式改变为有三部分组成的结构，即由定子外形框架（大定子1 个）、定子极槽（中定子6个）和定子极条（小定子6个）三部分组合成一个定子铁芯，见附图2。

更改后的空调电机定、转子铁芯用一副级进模来冲制，其设计制造技术比以前冲制整体式定、转子铁芯的级进模难度要大，模具结构也要复杂。

以下介绍用一副级进模来冲制该电机定、转子铁芯的方法。

2 冲压工艺分析
图3所示为空调电机定转子铁芯结构更改后的产品图，铁芯冲片的材料厚度为0.5mm,冲制材料为冷轧硅钢片DW470，该电机定、转子铁芯的技术要求为：叠铆点应保证铁芯结合强度大于50N,定子铁芯三部分之间的配合间隙为一个微小间隙，六个配合处可相互换，定子铁芯结合面及内孔应平直、光洁，定子铁芯装配后的内外圆同心度在0.04mm之内，转子铁芯扭槽线应平直，无明显横折形。

对该电机定、转子铁芯进行综合冲压工艺分析，冲制该电机的定、转子铁芯重点技术难点在三件套冲定子铁芯上。

定子铁芯由三个部分组成的方法是：六个定子极槽通过燕尾槽形式镶拼在定子外形框架上，然后六个定子极条也是通过燕尾槽形式再镶拼在六个定子极槽的位置上。

定子极槽与定子外形框架镶拼的精度和定子极条与定子极槽镶拼的精度需控制在微小间隙范围之内。

定子铁芯改由三部分组成并要求套冲后，对模具设计制造加大了很大的难度。

从最节省冲制材料的要求考虑，即要保证在级进模上套冲出三部分定子铁芯，又要保证冲制出的三部分定子铁芯之间配合精度的技术要求，同时套冲出来三部分定子铁芯之间的装配要可互换，这就要求冲制出的定子铁芯三件套相配合部分的尺寸一致性要求高，对于级进模设计制造来说，是一个技术性要求很高的冲制方法。

所以在冲制该电机定子铁芯三件套冲的工艺方法上必须考虑到以下几个技术要求：
⑴在冲制排样上按定子铁芯由三部分类型组成并用拼接方式进行套冲的工艺方法。

⑵保证套冲出的定子铁芯三部分拼接之间微小间隙的工艺方法。

⑶通过对定子铁芯三件套冲的工艺分析，定子极槽与定子外形框架是套冲出来的，冲制过程中存在一个冲裁间隙差，为了保证定子极槽与定子外形框架镶拼的精度控制在一个微小间隙范围之内，必须在模具上冲制出这个拼接部分之间微小间隙的工艺要求，即冲制出由于冲裁间隙差引起拼接部分的余量，并解决冲制出微小间隙的废料流畅顺利的工艺要求。

⑷由于冲制定子极槽与定子外形框架拼接部分之间的间隙比较小，为防止由于条料在输送过程中产生偏差对冲制微小间隙的影响，在模具上要确保冲制条料步距的精度要求和卸料板对冲制条料有足够压料力的工艺要求。

3 排样图设计
通过对该电机定、转子铁芯的冲压工艺分析，冲制排样方法采用单排形式，工艺排样的原则是先冲制转子铁芯部分，然后再冲制定子铁芯部分的定子极条铁芯、定子极槽铁芯、定子外形框架铁芯，最后把冲制条料的废料切断。

该冲制排样图设计有十六个工步进行冲制，如图4所示，其冲制过程是：
第一步：导正钉孔、转子槽形、大轴孔和转子叠铆预孔；
第二步：小轴孔、转子计量孔；
第三步：定子极条计量孔、转子叠铆孔；
第四步：转子落料；
第五步：定子极条叠铆孔；
第六步：定子极条落料；
第七步：定子极槽计量孔；
第八步：定子极槽槽形；
第九步：定子极槽叠铆孔；
第十步：定子极槽落料1；
第十一步：定子极槽落料2；
第十二步：定子外形框架计量孔；
第十三步：定子外形框架上与定子极槽镶拼的槽；
第十四步：定子外形框架的槽形；
第十五步：定子外形框架叠铆孔；
第十六步：定子外形框架落料。

从这个排样图设计情况来看，充分考虑各工位的前后衔接、冲制材料的利用率及模具结构等特点，转子铁芯冲制排样是按照常规排样方式进行排布的，冲制定子极条铁芯的计量孔放在冲制转子铁芯叠铆孔这一步一起冲，可以节省一个步距，定子极条铁芯的落料放在定子极槽铁芯槽里冲制，冲制的位置形式是横方向冲制，这样可以避免冲制定子极条与定子极槽铁芯之间在同一位置微小间隙配合的技术要求。

另外，由于定子极条铁芯比较小，在排样时在第六步工步的废料位置上增加冲制二个定子极条铁芯，可以作为备用。

由于整个定子冲片结构上原因，定子极槽铁芯的冲制只能排布在原来整个定子铁芯的位置上进行冲制，这样在冲制工艺上就要冲制出定子极槽与定子外形框架铁芯之间配合的微小间隙，在排样设计图上第十三步冲定子拼接槽就是冲制出这个微小间隙的工艺方法。

4 模具总体设计方案
该副模具的总体方案是：从条料进入模具到定、转子铁芯通过输送带从模具中输送出来，其中转子冲片落料每冲一片旋转一个小角度再叠铆（即转子铁芯带扭斜），三件套定子铁芯带自动叠铆，整个过程都是自动完成的。

转子铁芯带扭斜是用步进电机带动的，转子铁芯叠铆点形式采用Ｌ型结构，叠压方式为密叠式，转子扭转形式采用落料凹模转动，定子铁芯叠铆点形式采用梯形结构，叠压方式为密叠式。

模具主要零件凹模、凸模材料为硬质合金。

该副级进模在200吨高速冲床上进行冲制，冲速为280～300次/分。

模具使用寿命：刃磨一次可冲150万次以上，模具设计总寿命在1.5亿次以上。

5 模具结构方案
图4所示为交流电机定、转子铁芯三拼式套冲自动叠铆级进模结构。

在模具结构的设计中，为确保级进模的高精度，采用双导向结构，即上下模座靠六根大的滚珠式导柱导向，四组卸料板与上下模座有四根小导柱导正；为制造、检测、维修方便，采用较多的镶拼式结构和组合式结构，以确保在大批量生产中模具高速运行的稳定性和可靠性。

该副模具的结构组成是：导料系统采用带导向槽的浮顶器的形式导料，在凹模固定板上装有顶料销，便于条料移动。

步距的导正是采用多对导正销进行精确定位，导正销的材料采用硬质合金。

为控制上下模之间的距离，上下模座都设置了限位柱。

为防止发生误送料故障，设置微动开关进行监察。

定、转子铁芯自动
叠铆的计数分离装置是采用汽缸和电磁阀来控制模具上的抽板机构，从而使计量凸模达到计数和分离的目的。

转子铁芯的扭转机构是通过步进电机带动蜗轮蜗杆再带动落料凹模回转套进行转动的。

模具主要工作零件设计，凹模采用镶拼式结构，确保精度要求，凸模采用压板式固定，便于装配和更换。

卸料板采用镶拼式结构，即由卸料板主体和分体式卸料板组成，该副模具共有四组卸料装置组成。