《电机制造工艺学 胡志强第2章 定子铁心的制造工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机制造工艺学 胡志强第2章 定子铁心的制造工艺（169页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 定子铁心的制造工艺,2.1 铁心冲片的材料 2.2 冲压设备 2.3 铁心冲片的冲制工艺 2.4 冲片的绝缘处理 2.5 定子铁心的压装 2.6 铁心的质量分析 2.7 冲模设计的基本知识,2.1 铁心冲片的材料,2.1.1 硅钢片 2.1.2 热轧硅钢片和冷轧硅钢片,2.1.1 硅钢片,表2-1 电工用硅钢片,为了减小铁损，交流电机的定子铁心必须用电阻率较大、磁滞回线面积较小的薄板材料硅钢片，经冲制和绝缘处理后叠压而成。硅钢片的含硅量(质量分数)一般平均超过5%，见表2-1。,2.1.2 热轧硅钢片和冷轧硅钢片,1.热轧硅钢片 热轧硅钢片的电磁性能见表2-2。,表2-2 热轧硅钢片电
2、磁性能,表2-3 冷轧硅钢片的电磁性能,2.冷轧硅钢片 冷轧硅钢片和热轧硅钢片比较，有明显的优点。即当沿着轧制方向交变磁化时，冷轧硅钢片的铁损小得多，导磁性能也有所改善。冷轧硅钢片电磁性能见表2-3。,2.2 冲压设备,2.2.1 剪床 2.2.2 冲床 2.2.3 半自动冲槽机 2.2.4 油压机,2.2.1 剪床,表2-4 电机常用材料的抗剪强度,图2-1 平口剪床,图2-2 斜口剪床,2.2.2 冲床,1.额定吨位 2.闭合高度 3.台面尺寸(长宽)和台面孔尺寸 4.模柄孔尺寸,图2-6 曲轴冲床,1.额定吨位,冲床铭牌上规定的吨位为冲床的额定吨位。额定吨位的大小，反映冲床的冲裁能力。在
3、我国，偏心冲床和曲轴冲床都已成系列生产，公称压力可分为15个等级，即4t、6.3t、10t、16t、25t、40t、63t、80t、100t、125t、160t、200t、250t、315t、400t。选择冲床时，必须使冲床的额定吨位大于工件所需要的冲裁力。,2.闭合高度,1)冲模闭合高度。冲模闭合高度是指上、下模在最低工作位置时的冲模高度(下模座下平面至上模座上平面的高度)。,图2-7 冲模闭合高度和冲床闭合高度 H冲模闭合高度 冲床最大闭合高度 冲床最小闭合高度,表2-5 各种冲床的C值,2)冲床闭合高度。冲床上的连杆可以通过螺纹调节其长度，调节量为M。冲床闭合高度是指冲床在M=0时(即连
4、杆全部旋入时)从台面(包括台面垫板)至下止点时滑块下平面间的距离。,3.台面尺寸(长宽)和台面孔尺寸,在冲模设计和安装时，必须考虑台面尺寸和台面孔尺寸。前者应能保证模具在台面上压紧；后者应能保证冲孔的余料或工件能从台面孔落下。,4.模柄孔尺寸,在冲模设计和安装时，必须考虑冲床滑块模柄孔的尺寸。通常，模柄外径与模柄孔的配合采用H7d11。,2.2.3 半自动冲槽机,图2-8 冲槽机的自动分度机构,2.2.4 油压机,铁心压装一般在油压机上完成。油压机的种类很多，图2-11所示是较简单的一种油压机液压系统图。通过滚压传动可使活塞10带动压板11上下滑动来完成压装工作。,图2-11 油压机液压系统图
5、 1滤油器 2液压泵 3溢流阀 4换向阀 5背压阀 6单向阀 7压力表 8上横梁 9液压缸 10活塞 11压板 12工作台 13底座,2.3 铁心冲片的冲制工艺,2.3.1 硅钢片的剪裁 2.3.2 冲片的技术要求 2.3.3 铁心冲片的冲制方法 2.3.4 冲片制造工艺方案的分析 2.3.5 冲片的质量检查及其分析 2.3.6 冲片的结构工艺性 2.3.7 冲片制造自动化概要,2.3.1 硅钢片的剪裁,1.规定最小的搭边量C 2.合理选择定子铁心外径D 3.实行套裁 4.充分利用余料,图2-12 硅钢片的剪裁,1.规定最小的搭边量C,搭边量太大使利用率降低。搭边量太小，在送料过程中硅钢片容易
6、被拉断和容易被拉入凹模，产生毛刺，并降低冲模寿命。还容易使定子冲片产生缺角现象。 小型异步电动机冲片采用的搭边量C一般为57mm。,图2-14 混合套裁,2.合理选择定子铁心外径D,在电机设计中，定子铁心外径的选择要结合硅钢片尺寸(ab)和最小搭边量C来考虑，以保证有较高的利用率。,图2-13 错位套裁,为了提高硅钢片的利用率，许多工厂实行套裁。套裁就是合理安排冲片的位置。通过减少外部余量来提高硅钢片的利用率。套裁的方法有错位套裁(见图2-13)和合混套裁(见图2-14)两种。混合套裁时，由于冲片的直径不同将增加操作上和生产管理上的困难，所以用得较少。,3.实行套裁,4.充分利用余料,充分利用
7、“内部余料”和“外部余料”。大电机冲片轴孔冲下来的“内部余料”可以用来冲制小电机的冲片，边角余料也可以用来冲制小型电机冲片。,图2-15 小型异步电动机定子冲片,2.3.2 冲片的技术要求,1)冲片的外径、内径、轴孔、槽形以及槽底直径等尺寸，应符合图纸要求。 2)定子冲片毛刺不大于0.05mm。 3)冲片应保证内、外圆和槽底直径同心，不产生椭圆度。 4)槽形不得歪斜，以保证铁心压装后槽形整齐。 5)冲片冲制后，应平整而无波浪形。,2.3.3 铁心冲片的冲制方法,1.单冲 2.复冲 3.级进冲,图2-16 小型异步电动机转子冲片,1.单冲,每次冲出一个连续的，最多有一个断口的轮廓线，例如轴孔及键
8、槽、一个定子槽或一个转子槽。单冲的优点是：单式冲模结构简单，容易制造，通用性好；生产准备工作简单；要求冲床的吨位小。它的缺点是：冲制过程是多次进行的，不可避免地会带来定子冲片内外圆同心度的误差，以及定子槽和转子槽的分度误差，因此冲片质量较差，劳动生产率不高。单冲主要用于单件生产或小批生产中，能减少工装准备的时间和费用。此外，在缺少大吨位冲床时，也常常采用单冲。,2.复冲,每次冲出几个连续的轮廓线，能一次将轴孔、轴孔上的键槽和平衡槽以及全部转子槽冲出，或一次将定子冲片的内圆和外圆冲出。复冲的优点是：劳动生产率高，冲片质量好。缺点是：复式冲模制造工艺比较复杂，工时多，成本高，并要求吨位大的冲床。复
9、冲主要用于大批生产中。,3.级进冲,将几个单式冲模或复式冲模组合起来，按照同一距离排列成直线，上模安装在同一个上模座上，下模安装在同一个下模座上，就构成一副级进式冲模。图2-17为用级进式冲模冲制定、转子冲片的工步示意图。,图2-17 用级进式冲模冲制定、转子冲片的工步示意图,冲模内有四个冲区：第一个冲区冲轴孔、轴孔上的键槽和平衡槽以及全部转子槽和两个定位孔；第二个冲区冲鸠尾槽、记号槽和全部定子槽；第三个冲区落转子冲片外圆；第四个冲区落定子冲片外圆。这样，条料进去以后，转子冲片和定子冲片便分别从第三个冲区和第四个冲区的落料孔中落下，自动顺序、顺向叠放。,2.3.4 冲片制造工艺方案的分析,1)
10、用定子冲片内外圆一次冲出的模具来保证定子铁心内外圆同轴度。,图2-18 复冲，先冲槽，后落料的方案,0219.TIF,2)用复式冲模冲制时，为了保证铁心压装使相同位置的槽对齐，必须同时冲出定子或转子槽和各自的记号槽。,0220.TIF,3)在半自动冲槽机上单冲定子槽时，可选定子冲片外圆作基准，如第四方案；也可选轴孔作基准，如第五方案。,2.3.5 冲片的质量检查及其分析,1.毛刺 2.同轴度 3.大小齿 4.槽形,1.毛刺,一般用千分尺测量或用样品比较法检查。按技术条件规定，定子冲片毛刺不大于0.05mm，复式冲时，个别槽形部分允许最大为0.08mm；转子冲片毛刺不大于 0.08mm。毛刺大主
11、要是因为冲模间隙大和模刃变钝。间隙大有两种原因：一种是冲模制造不符合质量要求，即间隙没有达到合理尺寸；另一种是冲模在冲床安装时不恰当，使冲模模刃周围间隙不均匀，这样间隙大的一边就产生毛刺。,2.同轴度,定子冲片内外圆的同轴度及定子冲片外圆与槽底圆周的同轴度可按图2-23所示的方法检查。将冲片在压板下压平，用带千分表的游标卡尺测量互成90的四个位置的内外圆间的尺寸，同轴度误差为相对方向内外圆间的尺寸差。,图2-23 定子冲片同轴度的检查,3.大小齿,1)由于分度盘每个齿的位置、尺寸、磨损不等而使冲片上槽的分布发生误差。 2)由于传动件之间有间隙存在，润滑和磨损情况不断改变，传动角度也发生改变，故
12、使冲片上槽的分布产生误差。 3)定位心轴上的键由于磨损而减小，于是在心轴键和工件定位键槽之间有间隙，冲片可能角位移而使槽的分布产生误差。,4.槽形,1)定位心轴的位置装得比下模高得多，冲槽时将冲片弯曲，致使槽与轴孔中心距离增大。 2)冲槽模与定位心轴间的距离不准确。 3)冲片本身呈波浪形，故铁心压装时冲片不平，致使槽与轴孔中心的距离发生变化。,2.3.6 冲片的结构工艺性,1.材料的利用率 2.冲模的通用性 3.槽形的选择 4.记号槽的位置 5.尺寸精度,1.材料的利用率,在选择定子冲片外径时，除了满足电机电磁性能的要求外，还应考虑材料的利用率；应该选用合理的冲片直径，来提高硅钢片的利用率。,
13、2.冲模的通用性,在考虑各种不同电机定、转子冲片的内径和外径时，尽可能采用工厂标准直径，这样可以提高冲模的通用性，减少冲模制造的数量。,图2-24 定子冲片槽形,3.槽形的选择,1)便于制造冲模。 2)从下线和铸铝角度考虑，圆底槽比平底槽好。 3)冲模模刃强度与槽口高度有关，槽口高度太小，模刃容易冲崩。,图2-25 转子冲片槽形,4.记号槽的位置,为了保证铁心压装质量，在叠片时要避免冲片叠反。因此，冲片上记号槽的中心线位置，不能与两相邻扣片槽的中心线重合。对于无扣片槽的冲片，则记号槽中心线不能与槽或齿的中心线重合。,5.尺寸精度,冲片尺寸精度主要决定于冲模制造精度。目前，冲模制造精度一般控制在
14、公差等级为H6H7，故冲片的尺寸精度一般不低于公差等级H8，而槽的尺寸精度一般在H9H10。,2.3.7 冲片制造自动化概要,1.单机床自动化 2.冲片加工自动流水线 3.高效率级进冲床,1.单机床自动化,1)出料。 2)理片器。,单机床自动化的基本形式是自动进料机和自动取出工件的机构。图2-26为小型异步电动机转子冲片自动送、出料机构示意图。,图2-26 电机转子冲片自动送、出料机构示意图 1偏心轮 2连杆 3操纵部分 4冲床滑块 5挡料销 6拉簧 7滑块 8滑道 9送料体 10前板 11放料卷 12送料导柱 13圆连杆装配 14转子复模 15电磁铁 16滑板 17接料器 18短连杆 19、
15、20连接杆 21吸铁连杆 22理 片器 23冲床台面 24行程开关 25横连杆,2.冲片加工自动流水线,由三台冲床组成的自动流水线，在我国已普遍采用。先将整张的硅钢片在剪床(或滚剪机)上裁成一定宽度的条料，由送料机构自动送入第一台冲床，复冲轴孔(包括轴孔上的键槽和平衡槽)和全部转子槽；然后由传料装置送入第二台冲床，以轴孔定位复冲鸠尾槽、记号槽和全部定子槽；最后，由送料机构送入大角度后倾安装的第三台冲床，以轴孔定位，复冲定子冲片的内圆和外圆。此时，转子冲片由台面孔落在集料器上，定子冲片落入冲床后面的传送带或集料器上。,3.高效率级进冲床,如果把上述三台冲床的冲裁工作集中在一台冲床上来完成，就可以
16、用步进的方法来代替一整套传送装置。即用一台大吨位的冲床代替三台冲床，减少设备事故停工时间，进一步提高生产效率，减小作业面积。 级进式冲模就是把上述三副冲模集中在一个大的模座板上，如图2-17所示，顺序安排冲制工序，使条料每冲完一次按一定的步进节距送进，采用卷料自动进料，工效很高，这种新工艺，是目前发展的方向。,2.4 冲片的绝缘处理,2.4.1 概述 2.4.2 冲片的涂漆处理 2.4.3 冲片的氧化处理 2.4.4 冲片表面绝缘处理质量检查,2.4.1 概述,为了减少铁心的涡流损耗，铁心冲片彼此绝缘，以提高电机的效率，降低电机的温升，增强电机的抗腐蚀、耐油和防锈性能。异步电动机冲片绝缘处理只限于定子冲片，因为在正常运行时，转子电流频率很低(约13Hzs)，铁损很小，所以转子冲片不需进行绝缘处理。,目前，冲片绝缘处理有两种方式：涂漆处理和氧化处理。,2.4.2 冲片的涂漆处理,对硅钢片绝缘漆的要求是快干，附着力强，漆膜绝缘性能好。常用的硅钢片绝缘漆的牌号为1611，溶剂为二甲苯。,
