摘要：电机定子铁芯是电机的重要构件之一，其质量的好坏直接影响整机性能的优劣，而定子铁芯压装后的内圆圆柱度又是铁芯质量的重要指标之一，其关键在于压装模具结构及压装工艺。
关键词：电机定子铁芯；模具；压装工艺
引言
电机定子铁芯是电机的重要构件之一，其质量的好坏直接影响整机性能的优劣，而定子铁芯压装后的内圆圆柱度又是铁芯质量的重要指标之一。因此，合理的压装工艺及压装模具结构是它的保证。
一、原压装工艺
工艺过程为：（1）装入适量冲片，放置上压圈，推入压力机下；（2）压力机加压力 P1 在涨圈顶部沿周，使涨圈下移，以致涨开；（3）压力机调换压力 P2压上压圈，以压紧定子冲片；（4）人工旋松定子以脱模。改进前的定子铁芯压装模具结构见图 1。
图1
通过实践证明，这种压装工艺存在很大不足，表现在以下几个方面：
（1）涨圈寿命短。因为涨圈直接受纵向力，容易爆破；
（2）需要人工旋转定子才能启吊定子，工人劳动强度大；
（3）中心高 80～ 225mm 的电机其定子铁芯内径Υ67 ～ 245mm，需要涨圈规格有近30多种，使模具成本增加；
（4）涨圈强行通过定子铁芯内圆，使其内圆凹凸不平的硅钢片中凸出的部分被拉毛而触及凹进的硅钢片，虽然使内圆平整度有所改善，但拉出的毛刺使定子铁芯硅钢片层间短路，使得定子涡流增大，电机铁损增加，温度升高，影响整机的质量；
（5）由于压力直接，定子片不可能充分对齐，定子铁芯内圆平整度差，使得铁芯内圆对机座两端止口的同轴度达不到要求，造成定、转子间气隙不均匀，严重时造成定、转子运转时相擦导致电机烧坏。
二、模具的改进
由于上述压装工艺和模具结构所存在的诸多弊端及对产品质量所造成的不良影响，所以我们对压装工艺以及模具的结构进行了改进。改进后工艺分三步：（1）压力 P1 压涨
芯，使片对齐；（2）压力 P2 压紧定子片；（3）压力 P3压涨圈，脱模。改进后的模具结构如图2。
图2
1）涨芯、涨圈都为自由活动，并且锥端朝下；
2）增加了导向结构，使涨圈、涨芯同心；
3）增加了自动脱模结构。在涨圈的底部垫上一圈 20mm 厚的橡皮环，环的外径比涨圈外径小 5～ 10mm。内径与涨圈底部内径相同即可，并在橡皮环上钻出一定数量的小孔。
改进后的模具压装定子时，压力机向涨芯加压（依据定子大小制订压力参数）使涨圈涨开，从而使铁芯片移动并沿涨圈沿周对齐。铁芯压装好后给涨圈加压使之向下运动，由于涨圈下部垫有橡皮，这样涨圈压缩橡皮向下移动，因为涨圈内圆与涨芯外圆为锥度接触，涨圈向下移动时涨芯则会自动向上松开。定子也自动离开了模具。
三、工艺分析及模具改进措施
定子铁芯要求外圆上的扣片槽保持为直线，只是要求槽形倾斜，而要在迭压时解决这个问题是不可能的，另一方面我们的定子槽采用单槽冲，单一由模具来冲压斜槽也有一定难度。因此设计将冲槽设备及冲槽模具结合起来加以解决。后来我们到芜湖电工机槭厂进行调研、协商，研究出了一种共同解决的方法，即将冲槽机下垫板改为一种可动滑板，滑板由步进电机拖动并与计算机相联接。在计算机及步进电机控制下，冲槽机每完成-一个行程，滑板就沿切向位移一个数值δ，如果模具也能相应随滑板移动的话，斜槽冲的问题就可以解决了。要使冲槽模具能与滑板一起移动，下模座可与滑板固定在一起，但上模座相对于设备也应能相对位移，这样就必须抛弃习惯用的模柄固定方法；另外在上、下模同时滑移过程中，不得有相对位移，因为单边冲裁间隙仅有0.025mm，因此我们采用了后测导柱滚珠模架。
四、模具结构特点（见图3）
4.1 斜槽冲模可与设备有相对位移，固定导板16与冲槽机固定，导向压板15可以沿固定导板滑动，下模座以键槽定位与冲槽机的活动拖板用螺钉紧固，这样在拖板移动时，上、下模就可同时移动。
4.2 采用后测导柱滚珠模架，既可以防止模具移动时上、下模出现错位，又可以避免导柱导套在高速工作状态下，由于摩擦发热而产生的咬死现象（因为冲槽机速度为600~800次/分）。
4.3 为了保证在高速冲制中凸模垂直度不受影响，卸斜板_上槽形孔与凸模间隙取双面0.24~0.3，为了保证卸料板8在工作状态下能保证同一平面工作，采用了卸料导柱3导向，卸料橡皮置于.上座板中。如果沿用传统习惯将卸料橡皮置于卸料板与固定板之间，高速冲制过程中就会把凸模挤偏，甚至啃伤刃口。
4.4 由于斜槽冲模具在工作过程中不断沿切向位移，且位移量较小，约为0.02~0.03，当刃口啃伤需要刃磨时，刃磨后的找正就成为难题，在图3所示结构中，解决了这个问题。需要刃磨上模时，将螺钉19卸掉，沿固定板四周倒角将模板撬下即可刃磨。需要刃磨下模时，将螺钉20松开，将压板11转动，再将定位销2取出即可刃磨。
4.5凸模17采用环氧树脂浇注，不仅更换方便，而且模具对间隙也较容易，另外在凸模中安装有顶料销18，以防止废料的回弹。
图3，定子冲片斜槽冲模
五、模具制造关键
5.1各销钉孔需经过镗削，保证尺寸符合图低要求，销钉及衬套1都要经过淬火，这样可保证上、下模板不至于因为不断地拆卸而影响间隙，销钉及销孔配合M7/h6
5.2凸模固定板及卸料板都需经过调质处理。
5.3固定导板16与导向压板15之间必须有相对滑动，配合为H8/h7。
5.4下座板上的键槽要保证与固定导板16的中心线平行。
5.5卸料导柱采用T10A制造，淬火HRC56~60，与凸模固定板上孔的配合为H7/h6。
六、效果分析
（1）采用此结构模具，可节省模具刃磨后找正的时间，也提高了铁芯斜槽冲的精度。
（2）由于我们生产的发电机品种较多，如果在模具制造中销孔之间位置精度较高，即这套模具的通用性也较强。对于不同类型的槽形，只需更换上、下模板即可，这样可大大节约模具成本。
结束语
压装定子的工艺通过改进后，产品质量得到很大的提高，与改进前的模具及工艺相比具有如下优点：
（1）因为涨圈受冲击小、寿命长，因而延长了模具的寿命。涨芯、涨圈可以做成通用几种规格的定子，提高了模具的通用性，降低了模具成本。
（2）未对齐定子片之前，涨圈和定子片没有相对的上下运动，不会出现片间挤弯现象，避免了片间短路现象以及由此产生的质量问题。
（3）涨圈缓慢左右调整定子片，使定子片充分对齐，保证了铁芯内圆的平整度，使其内圆对机座两端止口的同轴度也得到改善，因而电机质量得到了提高。
（4）因脱模自动，降低了工人的劳动强度。自1998年改进模具结构和压装工艺至今，对产品质量的提高起到了良好的作用。中型电机 Y315～355 定子铁芯原采用外压装工艺，后采用改进后的压装工艺，使定子铁芯内圆对机座两端止口的同轴度合格率大幅度提高，从而确保了产品质量的稳定和提高，取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]程静君.电机定子铁芯压装工艺及模具的改进.2015
[2]潘耀亮.发电机定子铁芯冲片斜槽冲模具.国营汾西机器厂.2010
论文作者:谢跃锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/11
标签：定子论文; 模具论文; 铁芯论文; 卸料论文; 斜槽论文; 工艺论文; 电机论文; 《基层建设》2018年第23期论文;