一種大型多工位高精密大型定轉子級進模具的設計

摘要：介紹了一種大型多工位高精密大型定轉子級進模具的設計，重點介紹了該類模具在設計中幾個關鍵技術問題的解決方案。

關鍵詞：大型級進沖模;定子;轉子;廢料回跳

1.引言

大型電機定轉子沖片的生產常規采用多副單工序沖模完成。為了降低人工成本，提高市場競爭力，這種常規采用單工序、復合模生產大尺寸電機定轉子鐵芯的生產方式逐漸被采用多列、多工位、自動送料等設計的級進模具生產方式所代替。但隨著電機定轉子沖片尺寸的增大，其步距相應增大，級進模具尺寸也相應增大。模具尺寸的增大，模具的穩定性、零件制造誤差放大效應更加明顯，其設計、加工、裝配的難度均大大增大。本文介紹了一種大型多工位高精密大型定轉子級進模具的設計，重點介紹了該類模具在設計中幾個關鍵技術問題的解決方案。

2.某型電機鐵芯定、轉子沖片的技術要求

定、轉子沖片如圖1所示，沖片材料為M470-50A硅鋼片，材料厚度為0.5mm。圖1（a）轉子沖片，轉子外形尺寸為395mm，圖1（b）、圖1（c）、圖1（d）分別為48槽、60槽和72槽定子沖片，外形尺寸為569mm。三種定子沖片除定子槽的數量和形狀不一致外，其它尺寸完全相同。要求模具完成定轉子散片沖制后人工完成定轉子鐵芯疊裝。定子片50片疊為一組，每組之間順時針旋轉90度，疊裝至1000mm高度時，要求所有定子槽型孔位置公差不大于0.10mm。由此可看出，對沖片級進模具的精度要求非常高。

3.模具的設計

3.1 工藝排樣設計

如圖2，模具設置為單排四個工位，第一個工位沖導向孔、轉子所有內孔、定子外圓缺口;第二個工位轉子落料;第三個工位沖定子槽型;第四個工位沖定子的四個無用邊角，完成定子片切斷分離。

3.2模具總體結構設計

根據定轉子沖片產品技術要求，所設計的模具需要沖制出一種規格的轉子沖片和三種規格的定子沖片。為了節約成本，提高競爭力，此模具可以按下圖3設計，在第三個工序設計3個子模，3個子模除槽型不一樣外，其它結構完全相同，可以互換。根據沖制不同的定子片選擇安裝對應的子模。

3.3此模具幾個關鍵技術的處理

相比其它電機定轉子級進模具，此級進模具的特點是模具尺寸大，且一副模具上需要沖制多種規格的定子沖片。根據技術要求，模具設計的最終尺寸為長×寬=2.7m×1.2m。在此模具設計中，有幾個關鍵技術問題需要解決：

（1）模具尺寸大，加工精度難以保證;

（2）轉子太大，單個重量較重，落料不規整;

（3）廢料片容易回跳。

3.4模具加工精度

由于模具外形尺寸達到2.7m×1.2m，且第三步工序必須采用子模設計方式，因此此模具無法像其它常規的級進模具設計方法一樣將上模座和下模座分別設計成一個整模板。為了方便加工調試，且保證加工精度，在模具設計中將排樣圖中的第一個工序和第二個工序設計成一獨立子模（簡稱轉子成形子模），第四個工序也設計成一獨立子模（簡稱定子成形子模）。轉子成形子模、定子成形子模和一個沖定子槽型子模分別進行加工調試后安裝在一外形尺寸長×寬×高=2.7m×1.2m×0.1m的下墊板上，形成一個標準的級進模具。為了保證子模組裝完成后其相對位置準確，滿足級進模具步距精度要求，在模具設計中，設計了一下墊板。模具工作時，每個子模與下墊板通過四個定位銷釘定位后，再用螺栓固定，由于下模座和下墊板的材料均為45號鋼，為了防止定位銷在拔插過程中拉毛模座或下墊板，在下模座和下墊板安裝定位銷的位置設計預埋經過調質淬火處理的導套。在模具設計和加工時，所有零件的尺寸基準均以下墊板上的定位銷釘孔為基準，以保證整副模具的相對位置精度。

3.5轉子落料不規整的問題解決

模具轉子外形直徑尺寸為395mm，單片重量近0.3kg，模具墊板及下模座總高近200mm。模具工作時，由于轉子與凹模刃口內壁之間的摩擦力難以保證轉子片在出凹模刃口后一片一片地從模具內落下，導致不定數量的轉子片從轉子落料凹模下端口一起落下，造成轉子變形、輸送帶被砸傷，轉子片難以收集。為了避免出現這種情形，在凹模下部與下模座之間設計一收緊圈，使收緊圈內壁與轉子片之間的摩擦力剛好大于單片轉子重量，保證轉子出收緊圈后能一片一片地落在輸送帶上，從而避免砸傷輸送帶和損傷轉子片。收緊圈的成形孔尺寸要與落料凹模上端的實際尺寸相同，表面粗糙度Ra0.30μm以上，材料選用高耐磨且沖擊韌性好的硬質合金。為了節約成本且便于加工調整，采用鑲拼式結構，如圖4所示。

3.6廢料回跳問題的解決

廢料回跳是電機定轉子級進模具在使用過程中經常出現的問題，影響模具的正常使用，此模具上采用了幾種方法來解決廢料回跳問題。

3.6.1在凸模上安裝彈頂機構。

在凸模上設計打桿，通過打桿迫使廢料與凸模分離并進入凹模腔內。帶打桿的凸模裝置，打桿后端由螺塞和彈簧頂緊，彈簧力的大小由螺塞調節。打桿在非閉合狀態前端高出凸模端面1-1.5mm。凸模工作時，打桿被壓入凸模內，沖裁動作完成，凸模回程時，打桿在彈簧力作用下，迫使廢料與凸模分離并進入凹模腔內。

3.6.2對凸模端部進行特殊形狀設計

對凸模端部進行特殊形狀設計，為了以防止廢料與凸模端面之間形成真空。將凸模頂端為非平面，在沖壓瞬間凸模使沖料變形，沖裁下的廢料在平整狀態下與凹模不完全一致，廢料進入凹模內腔后回彈，使廢料卡在凹模內腔壁內，避免回彈上跳。

4 結束語

此大型多規格定轉子散片級進模具通過采用子模形式解決了一副模具沖制不同規格定子的問題，并在設計中采用一些關鍵技術解決了模具在使用過程中常出現的問題，提高了模具的可靠性。設計制造完成后的模具經過聯調使用，所有指標滿足技術要求。

參考文獻

[1]許發樾.模具標準化與原型結構設計.機械工業出版社，2009.6

[2]陳劍鶴、于云程.冷沖壓工藝與模具設計，機械工業出版社，2009.2

作者簡介：黃自祥 男，1975年出生，高級工程師，長期從事雷達總體結構設計及科研生產管理工作。