雙排定轉子鐵芯自動疊鉚級進模

..雙排定轉子鐵芯動疊鉚級進模摘要：介紹了該類模具的主要設計結構和技術要求,重點介紹了該類模具的高精度制造技術和關鍵部位的工藝技術參數(shù)。關鍵詞：高速沖模；電機鐵芯；雙排自動疊鉚；級進模；硬質合金1.引言電機定轉子鐵芯自動疊鉚硬質合金級進模,是當代國際先進水平的高速沖模。該沖模在一副模具內自動完成沖壓成形、扭槽、回轉、疊鉚、分組等高難度的技術功能,沖制出來的不是單片零件,而是經自動疊鉚后的鐵芯組件,它突破了鐵芯傳統(tǒng)的生產方式,給高精度鐵芯大批量自動化生產開辟了新路。近幾年,使用電機定轉子鐵芯自動疊鉚硬質合金級進模生產鐵芯的廠家加速遞增,而且隨著高生產率的發(fā)展,雙排鐵芯模具、大規(guī)格鐵芯模具的需求不斷增大。模具由此也隨著大型化,模具的復雜系數(shù)和制造難度也隨之而提升。雙排雙工位的難度和復雜程度,與單排自動疊鉚級進模比較,在模具設計結構和制造難度方面,提高了一個技術層次。雙排定轉子鐵芯自動疊鉚級進模的結構復雜,精度要求高,制造難度大等因素,能設計制造該類雙排模具的廠家較少。因此,本文主要介紹該類雙排模具的主要結構、有關設計工藝要求和制造技術。2.定轉子鐵芯疊鉚模設計結構及技術要求根據(jù)定、轉子鐵芯沖片的尺寸要求,見圖1定子沖片,圖2轉子沖片,按鐵芯有關指標,確定圖1定子圖2轉子沖片57電動工具電機定轉子鐵芯的沖壓工藝排樣。因生產量大及提高材料利用率,需為雙排模具。沖制材料為65EF1300硅鋼片,沖片材料厚度為0.65mm,料寬為112+0-0.1,步距為55.500mm。模具設置為雙排十四個工位：第1工位：沖導向孔、定子邊槽孔、導形長孔、轉子軸孔；第2工位：沖轉子槽孔、中間導向孔；第3工位：沖轉子計量孔、第二排定子側邊槽形孔；第4工位：沖第一排定子側邊槽形孔、轉子疊鉚孔；第5工位：沖第二排轉子落料；第6工位：沖第一排轉子落料；第7工位：空位；第8工位：沖定子槽形孔；第9工位：沖定子內孔；第10工位：沖定子計量孔；第11工位：沖定子疊鉚孔；第12工位：空位；第13工位：沖第二排定子落料；第14工位：沖第一排定子落料。沖壓工藝排樣如圖圖3工藝排樣圖模具主要設計結構及技術要求〔1模架采用雙導向結構,上下模座主體采用4組滾珠大導柱導向,分塊式卸料板與上下模座采用8組滾珠小導柱導向。精密滾珠導柱雙導向結構形式,既能保證高精度的使用壽命,又能確保彈壓平穩(wěn)使用性能的可靠性?！?彈壓卸料板采用分塊式組合結構,卸料板主體分成2塊與導向板5塊組合,通過8組滾珠小導柱與上下模座連體導向的結構形式。卸料板具有卸料、壓料、保護凸模、控制步距與精密導向的綜合作用,模具的技術要求；在卸料板上集中體現(xiàn)?！?凹模采用分塊式鑲拼結構,硬質合金鑲件與凹固板5塊鑲拼組成。經冷壓密配與精密定位確保配件互換,制造、維修方便。凹模有效刃口高度為10mm,槽型刃口斜度為8',起始總間隙取材料厚度的8%?！?凸模固定結構,采用與凸模固定板μm級的間隙配合并用壓板鎖緊定位。位置精度及沖裁間隙由導向板控制。硬質合金凸模需避免銳角,采用圓弧過渡R不小于0.15mm?！?步距精度控制結構,采用雙排28只導正釘控制送料步距的高精度定位,步距精度由導向板保證?！?條料側面導向結構,采用側導板導料形式,側導板的設置為分塊和分段結構,便于制造和清理。并在凹模固定板上設置頂料釘裝置,確保條料運行無阻?！?模具安全保護裝置：上下模座相對位置設置4組限程柱,控制模具行程。上模板與卸料板的中間兩面設置多塊分段的限位塊,控制上模沖壓時的最佳行程及彈壓卸料板的平衡支撐。設置微動開關誤送釘裝置,出現(xiàn)條料誤送故障時,沖床可立即停止,避免損壞模具?！?鐵芯厚度的分組,采用活動式抽板機構,在沖床控制柜設定所需要的片數(shù),當沖到設定的片數(shù)時,在電器控制柜的脈沖指令下,通過氣缸和電磁閥來控制模具上的抽板機構動作,頂出計量凸模沖孔后即刻復位,達到鐵芯疊鉚厚度的分組要求?！?凸模凹模材料采用鎢鈷系列硬質合金,并經熱等靜壓技術處理提高硬質合金強度的優(yōu)質材料。選用硬質合金,需針對定轉子沖片材料的牌號和性能：如硅鋼片牌號W400、W360、W315以上的這類硬性料,因鐵損低延伸率小和脆性大等性能；選用抗彎強度沖擊韌性為主的粗晶粒硬質合金。牌號W620、W540、W470以上的這類中性料；選用抗彎強度和耐磨性兼顧的中細晶粒硬質合金。牌號W1000、W1300這類鐵損高延伸率大和脆性差的軟性料；選用耐磨性為主抗彎強度為輔的細晶粒硬質合金。如沖牌號SPCC、ST12等這類延伸系數(shù)特大的特軟料,選用高硬度耐磨性為主的超細晶粒硬質合金。鎢鈷〔WC—CO類硬質合金,其性能是隨著WC粒度大小和含鈷量多少而變化,硬度與抗彎強度也隨著相對立?！?0上下模板采用45號鋼,硬度HRC28~32。導柱導套采用GGr15鋼,硬度HRC62~64。卸料板采用40Gr鋼,硬度HRC43~48。固定板、墊板、抽板采用GrWMn鋼,硬度HRC53~58。導向板、導正釘、收緊圈、疊裝頂桿采用Gr12鋼,硬度HRC60~62。其余零件分別采用優(yōu)質模具鋼及相應的硬度要求。圓柱銷、螺釘選用高強度緊固件。矩形彈簧選用優(yōu)質標準件。滾珠保持圈選用優(yōu)質配套件。確保在高速沖壓時的使用壽命和可靠性?！?1鐵芯疊鉚形式,采用全密疊。轉子疊鉚點圓形圖4所示；定子疊鉚點矩形圖5所示。疊鉚結合力80N以上。疊鉚結合圖6所示。疊鉚點數(shù)量和形狀,按鐵芯技術要求設定。鐵芯扭槽的疊鉚點形狀為圓弧形圖7所示,并設置凹模旋轉機構圖8所示：將轉子落料凹模設計成圓筒形的旋轉機構。旋轉機構在電器控制柜脈沖指令下,通過步進電機帶動蝸桿、蝸輪、凹模；在每次沖程內凹模按設定的角度旋轉,促使轉子片落料后進行旋轉疊合,形成轉子鐵芯所需的扭槽角度要求。圖4圓形疊鉚點 圖5矩形疊鉚點圖6疊鉚結合圖7圓弧形疊鉚點圖8凹模旋轉疊鉚機構1、凹固板2、凹模體3、平面軸承4、軸承5、蝸桿6、蝸輪7、軸承8、墊板9、下模板3.定轉子鐵芯疊鉚模的工藝制造技術該模具的工藝制造技術,除應用了計算機輔助設計與制造技術〔CAD/CAM和高精度數(shù)控機床的配套設施外,并結合專業(yè)化精密制造技術和多年的實踐經驗積累,按工藝指令和要求,通過先進制造技術的實施,達到高精度、高效率、高壽命"三高"模具的各項技術要求。重點工藝制造技術和關鍵參數(shù)如下：〔1上模板、下模板、卸料板的大件制造,分為粗加工、半精加工、精加工的三個階段：粗加工在立式銑床、橫臂鉆床等普通機床上進行,主要去除零件上的大孔及成型部位的部分余鐵量,留有適當?shù)暮蟮兰庸び嗔?。粗加工后需進行熱處理調質,達到提高零件的韌性和強度及減少以后淬火變形量。半精加工在加工中心上進行,除零件上的導柱導套孔、銷釘孔、型孔、工藝孔及平面留適當?shù)木庸つチ客?其余加工到位。半精加工后進行熱處理淬火,達到零件所需要的硬度值。在精加工前需進行熱處理正火時效,達到消除零件淬火后的脆性和內應力,精加工在精密平面磨床上磨兩平面,平行度控制在0.01mm內,然后在精密數(shù)控坐標磨床上加工導柱導套孔、銷釘孔、型孔、工藝孔等高精度部位,達到孔距位置精度在3μm內及孔徑公差和一致性等技術要求。上下模板和卸料板上的導柱導套孔、銷釘孔、工藝孔的孔距位置,是設定好的高精度精密基準、整副模具相關的其它模板等零件、均以這精密基準定位；來保證步距位置精度及相關要求?！?滾珠導柱、導套的工藝制造及組成：滾珠保持圈選用優(yōu)質配套件,滾珠材料軸承鋼,硬度HRC60以上,由專業(yè)廠供貨,再經檢測分類；滾珠直徑一致性和圓度均可達到2μm內。保持圈材料H62黃銅。經分度鉆孔后與滾珠封口,達到滾珠在保持圈的運轉靈活,使用可靠。導柱、導套材料采用GGr15軸承鋼。在制造過程中分別進行調質、淬火、時效處理。磨削工序分別進行粗磨、半精磨、精磨、研磨后,表面粗糙度小于Ra0.10μm,圓度和同軸度在2μm內。導柱端面需加工B型帶護錐中心孔作精密定位。導柱與導套和滾珠的過盈配合,控制在0.016~0.018mm內較適合。〔3導向板、凸模固定板、凹模固定板、墊板、抽板、收緊圈、側導板等零件,需經鍛造、退火、粗加工后調質,半精加工后淬火,精加工前正火時效等工藝制造要求。在精加工中按工序指令,分別采用精密數(shù)控磨床、慢走絲線切割機、坐標磨床等高精度設備上精密加工。應用先進制造設備和合理的工藝規(guī)程,保證各個零件的高精度和使用性能可靠?！?步距位置精度直接影響到鐵芯自動疊鉚結合力的大小,精度越高,結合力越大。全密疊形式的模具步距位置精度,需控制在3μm內。為此,國內外應用精密數(shù)控座標磨床,保證高精度要求。部分成型零件,采用精密數(shù)控慢走絲線切割機床,進行多次切割,再經研磨到位,達到高精度要求?！?卸料導向板上的導正孔徑和導正釘外徑的配合間隙,控制在3~5μm內,使導正釘在動態(tài)工作時確保導正精度和使用性能。步距位置精度導向板控制?！?全密疊形式鐵芯疊鉚的結合力在模具內完成,為此,上、下沖片的疊鉚點凸臺和計量孔的過盈配合量極為重要,設制在5μm時的狀態(tài)較好。適當?shù)寞B鉚過盈配合量和疊壓力的調整等參數(shù),是決定鐵芯自動疊鉚能否達到結合力要求的關鍵?！?收緊圈是鐵芯自動疊鉚模的關鍵零件,零件的綜合技術要求高,尺寸精度形位精度為微米級,表面粗糙度為Ra0.10μm以上的高光潔度,并要具有高耐磨性和較好的沖擊韌性。確定成形孔的尺寸參數(shù)極為關鍵,經多次實踐,收緊圈的成形孔比落料疊片凹模的實際值小10μm~15μm。參數(shù)分布均勻,形成較適中的背壓力和收緊增壓的效果,達到鐵芯結合力及相關的技術要求。收緊圈屬易損零件,需制造備件,必要時選用高耐磨及沖擊韌性較好的硬質合金材料制造?！?槽形凹模拼塊的制造技術及組合要求：槽形凹模拼塊,采用以割代磨的制造技術,主要工藝：磨硬質合金胚料的兩平面；線切割槽形留精割余量并割扇形留精磨余量；精磨扇形四側面留研磨余量；研磨扇形四側面留組合調整量每面1μm；以扇形四側面的數(shù)值為基準精割定位工具；拼塊定位后精割槽形刃口與斜度留研磨量每面3μm,經多次精割表面粗糙度為Ra0.40μm,精研槽形刃口與斜度去除表面的"軟化層"。槽形凹模拼塊的組合：由槽形凹模拼塊、拼塊固定板、軸孔凹模鑲件、定位銷組成。組合后的槽形凹模拼塊與相關件之間不允許出現(xiàn)影響使用性能的"拼縫"。拼塊與備件可互換使用,這是槽形凹模拼塊技術的特點。拼塊的數(shù)量按沖片上的槽數(shù)；備件按拼塊總數(shù)的30%。槽形凹模拼塊的制造技術和精度,是衡量該類模具先進程度的重要標志。槽形凹模拼塊及拼塊組合如圖9所示。圖9槽形凹模拼塊拼塊組合1、定位銷2、凹模拼塊3、凹模固定板4、凹模鑲件〔9硬質合金材料的磨削：采用人造金剛石砂輪,樹脂結合劑,結合劑的濃度100%,砂輪粒度粗磨120號、精磨180號以上。每次磨削深度粗磨控制在0.02mm內,精磨在3μm內。冷卻液需供應充足和持久確保散熱性要求。合理規(guī)范的操作,既能保證零件精度和設備精度,又能延長砂輪使用壽命。針對硬質合金材料的硬度高、脆性大、易爆易裂等特點,必須確保砂輪自礪性和控制磨削時的進給量,達到最佳的磨削效果。<10>硬質合金零件的研磨：用金剛石研磨膏系列研磨；粗研用W28研磨膏；半精研用W20、W10；精研用W5。研磨工藝量每面5μm內。研磨工具裝置,用鑄鐵平板、鑄件、鋼件等。研磨后分別清洗干凈。零件通過規(guī)范的研磨,達到高精度、高質量和一致性要求。4.雙排定轉子鐵芯自動疊鉚級進模的效果〔1雙排定轉子鐵芯自動疊鉚級進模,用于生產電動工具電機鐵芯,可在200噸或125噸高速沖床上沖制,沖速250次/分,一次沖出定轉子鐵芯4件,生產效率提高一倍,鐵芯質量符合圖紙各項技術要求?！?模具的步距精度及主要零件的制造精度在3μm內,備件可互換。使用壽命刃磨一次在100萬沖次以上,總壽命預計在一億沖次以上。模具設計結構與工藝制造水平及制造周期達到了國外同類模具水平,可替代進口?！?該模具運用強強聯(lián)合形式,由慈溪鴻達電機模具制造中心、XX佳新電器、XX聯(lián)寶模具機電研究所的緊密合作,研制完成高水平的雙排鐵芯自動疊鉚硬質合金級進模,為國內加速開發(fā)大型、精密、高效、長