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电机模具过程中,尺寸超差现象原因及解决方法

来源:www.zbhrmj.com 发布时间:2014年12月16日

1引言

电机铁芯的冲片加工是电机制造过程中的一个重要环节。冲片比较突出的问题是:定子内径很差。根据冲裁理论可知,在板料上冲出的孔的尺寸等于凸模尺寸,落下的料尺寸等于凹模尺寸。根据此原理,设计模具时,凸模的外径尺寸取冲孔件的孔径尺寸,落料凹模的内径尺寸取落料件的外径尺寸。为保证制件尺寸符合图纸要求,冲孔件的凸模按孔中间值加工,落料凹模的内径按落料件的中间尺寸加工。

分离模的定子冲片内径凸模尺寸也是按上述原理加工,即:定子内径凸模尺寸等于冲片定子内径的尺寸。理论上,分离后的定子冲片内径应等于内径凸模尺寸。但测量实际尺寸都大于内径凸模尺寸,如表1所示。
表1  各型号制件实测尺寸分析

2原因分析

之所以会产生违背这种冲裁原理的很差现象,是因为忽略了落料时制件的弹性回弹现象,认为只要采取合理的模具间隙值,回弹量会很小不会影响制件的尺寸精度,因此在分离模设计中没有考虑这个因素。这种做法对于刚性好(如分离时定子槽没有加工)的冲片来说是对的。但分离时往往定子槽已经加工好,对这种刚性很差的带槽冲片来说,弹性回弹对尺寸的影响是不可忽视的。弹性回弹有正回弹和负回弹。对于冲孔而言,正回弹是指冲制后的制件孔尺寸小于凸模尺寸;负回弹是指冲制后的制件孔径大于凸模尺寸。定子冲片内径尺寸大于凸模尺寸就是由于弹性负回弹造成的。产生负回弹的因素很多,其中较主要有制件的特殊轮廓、制件冲裁工艺和模具结构等。

2.1冲片的冲裁工艺

冲片加工采用复合模冲制的工艺方法,经过3道工序完成全部冲裁加工,如图1所示。

剪坯料(正方形)——转子复冲——定子复冲——定、转子分离。

工序1:转子槽、轴孔、通风孔。

工序2:以轴孔定位,冲定子槽、定子外形。

工序3:以轴孔定位,分离。

此种工艺方法对定子冲片来说是先冲槽,再分离。所以,分离时定子内径轮廓是由弧形齿端组成的断续网,其强度非常差,因此在分离过程中定子内径很容易产生弹性变形。

2.2分离过程中变形及受力分析

由于冲片的特殊结构,齿部强度较差,定子冲片的齿部在分离过程中承受了径向拉力,因此出现了较大的拉伸变形,在这种拉伸状态下断裂的定子内径尺寸分离之后在拉力作用下恢复了原来的状态,于是出现了定子内径尺寸胀大的负回弹现象。这是定子内径很差的主要原因。

2.3分离模的结构

现使用的分离模工作过程为:将工序2冲片(轴孔、通风孔、转子槽、定子槽、定子外圆已加工)的轴孔套在分离模的定心轴上定位,分离后的转子冲片由打板从凹模里打下来,脱料板将定子冲片从凸模上推出来。从模具结构上分析,这种分离模不能有效地防止冲片的弹性变形。

凹模里的打板在冲裁时不能压料,所以打板下面的材料不受任何约束而自由变形(实际上不能让打板压料,因为考虑到取转子冲片方便,是由打板将料打下时接料)。

3改进措施

上述原因得知:定子内径很差的原因有两个,一是先冲槽后分离的工艺方法造成冲片刚性差。二是冲裁时打板不能压料。上述原因不能轻易改进,因为冲片的形状是由电机结构决定的,先冲槽后分离是我厂几十年来一直实行的传统工艺,冲压设备和工装都是按这种工艺布置安排的。所以要解决内径很差问题只能在模具上想其他办法。

既然不能避免冲片的负回弹现象,能否根据分离后的定子内径实际尺寸与凸模实际尺寸之间的规律将凸模在设计时就将尺度做到小于理论尺寸。

YJ105A定子冲片实际尺寸φ540.07mm比定子内径要求尺寸φ540+0.05mm的中间值φ540mm大0.07mm,所以将凸模设计尺寸φ540+O.Olmm改为φ539.93±O.Olmm同理YJ85A将凸模设计尺寸由φ680+0.012mm改为φ679.01+0.012mm.

通过上述改进,定子内径尺寸不但达到了图纸要求,并且尺寸接近图纸要求公差的中间值(见表2)。经过实践检验,制件质量保持稳定,以上经验可供同类制件厂家参考。
表2整改后的制件实测尺寸

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