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1、电机定、转子铁心自动叠装模设计1.引言铁心是电机、变压器等产品的重要零件之一，一般由导磁率高、低损耗的硅钢片制成，为了减少损耗，在铁心轴线方向上由厚度为0.35mm 或0.5mm的硅钢片组成。因此，一台产品的铁心可由几片至几百片硅钢片组成；铁心冲片的生产用量非常大，同时，对铁心的质量要求也很高。铁心叠装后要紧密，叠压力要求在100-150N，铁心叠装质量的好坏将直接关系到产品的性能。随着模具技术的发展，铁心冲片的加工由单冲模、复合模的冲裁，发展到用高速级进模冲裁。模具的结构形式从单列散片级进冲模，发展到双列、三列等多列自动叠片高速级进冲模。冲裁速度可达280-400次/min ，模具一次刃磨寿
2、命在300万次以上，模具总寿命高达亿次以上。铁心叠装技术已由传统的手工理片，发展到自动叠片技术。它去除了人工理片、加压、铆钉或螺钉联接、氩弧焊等工艺，使冲片在副模具中完成冲片叠装工艺。大大减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产效率，保证铁心冲片的叠装质量。自动叠片技术现已广泛应用于电机定、转子冲片铁心，变压器冲片铁心等产品中。2.铁心自动叠装技术铁心自动叠装是在1副多工位级进冲模中实现。叠装的原理是采用按扣的原理，通常由2次冲压来完成冲片的叠装。冲裁时，先在条料上冲制出凸起，然后在落料的同时，后一冲片的凸起下部在铆紧凸模向下运动的冲压力作用下，扣入前一冲片凸起上部，即叠压。为使铁心能完成叠装并承
3、受一定的叠压力，铆合的上部压力来自落料凸模，下部支撑力则来自落料凹模下面的收紧套，利用落料冲片回弹造成的冲片外缘与收紧套内壁产生的挤压摩擦力，使冲片与冲片紧密地扣接在一起完成叠装铆紧。另有种下部的支撑力来之于冲床垫板下部的液压缸。冲裁过程中，液压缸上的托盘随着叠片的不断增高而逐步下移，当叠片达到设定片数时，液压缸驱动托盘迅速下降到与冲床垫板等高，模具下的横向气缸开始工作，将产品推出模外，然后复位，即完成一个工作循环。3.铁心叠装形式（1）直铆接。冲片与冲片间的平面投影相互重合，这样的叠合称为直铆接。电机定子冲片都为直铆接。（2）扭斜铆接。冲片与冲片间的平面投影相互绕中心转一角度，即有一定角度的
4、旋转位移差，这样的叠合称为扭斜铆接。交流电机的转子铁心为改变产品性能一般均采用扭斜铆接。扭斜铆接的原理是：冲床每工作一个行程，落料凹模与收紧套带动落料冲片扭斜（旋转）一角度，冲片冲下后，前后2片产生一定的旋转位移后铆接，使铁心由首片到末片旋转成一定的角度。落料凹模的旋转是由蜗杆、蜗轮带动完成的，如图1所示。旋转角度的控制有机械拨杆式和步进电机式2种传动方式。机械拨杆方式是通过上模在与下模冲裁过程中的运动，带动拨杆往复运动，拨杆上安装有单向轴承（超越离合器）带动齿轮作单向旋转，从而达到拨杆带动蜗轮、蜗杆转动，把模具的上、下运动转变为转子下模的旋转运动，旋转角度的大小可通过调节拉杆支点的位置来达到
5、，如图2所示。步进电机方式是根据高速冲床的冲次确定步进电机触发信号的频率，根据脉冲电源发出的脉冲数确定步进电机的旋转角度。图1 落料扭斜机构1.模座 2.旋转套 3.转子落料下模 4.收紧套 5.柄丝 6.滚针 7.螺钉 8.轴承外套 9.推力轴承 10.蜗轮 11.蜗杆 12.模座图2 机械拨杆机构1.拨杆调节固定座 2.上模座 3.拉杆 4.下模座 5.拨杆 6.向心轴承7.大齿轮 8.单向向心轴 9.小齿轮（3）回转铆接。硅钢片的磁性能，在不同的扎制方向有差异，为消除这些差异和弥补由材料厚度带来的铁心高度不均，高质量的定、转子铁心要求叠片间相互回转一个大角度（60、90、120 、180
6、），称为回转铆接。回转的角度要求很严格，回转后的冲片，其槽形平面投影必须重合（回转直叠）或相互转过一相同小角（回转扭叠），旋转角度稍有偏差，刃口就会产生啃坏。因此，在上模上需增加一个回转不到位定位检测销，在回转的下模旋转套上按所需回转的角度增加定位孔，当旋转套回转不到位时，发出信号，冲床停止工作，这时应对回转机构进行转动角度的调整。叠铆与扭斜是电机定、转子铁心自动叠装模的关键所在，它不仅关系到模具所冲产品质量的好坏，同时对提高生产效率和电机的性能都有很大的影响。4.叠压点的几何形状、分布及冲压深度常见的叠压点（铆扣）几何形状有V形、圆形、长方形、长弧形等，如图3所示，每一种形式其端面形状又可分
7、为柱形、V形、圆弧形等。柱形、V形一般用于冲片直铆接， 形铆扣凸模如图4所示，图4（a）、(b) 转子扭斜计数、拉形铆紧用凸模,图4(c) 、(d)定子计数、铆紧用凸模。圆弧形一般用于扭斜铆接，如图5所示。叠压点的分布一般以均匀分布为好，转子冲片一般设置3-5个叠压点，设置在槽孔与轴孔之间。定子冲片一般设置6-12个叠压点，设置在冲片的轭部。具体部位根据冲片形状、尺寸产品的技术要求而设定，但叠压点不宜过多，否则会给模具制造带来困难。冲压深度关系到铁心叠装的质量，冲压深度过浅，铁心叠装易松动，出现散片。冲压深度过深，叠压点连接强度降低，冲片出现变形，严重时会出现卡模现象。冲压深度的控制可通过调整
8、合模深度来控制，通过观察冲床滑块显示器，微调模具中的上、下限位柱间隙即可达到。对于圆形叠压点，拉形压入条料的深度应控制在70%的条料厚度；对于V形叠压点，拉形压入条料的深度应控制在150%的条料厚度。不论采用何种形状的叠压点，计数分台最后一片均需将叠铆处冲通。图3 叠压点几何形状图4 V形铆扣凸模图5 扭斜叠片5.铁心叠装分台的实现为了实现多工位高速级进冲模的优点，就必须使它能对冲出的片子自动分台，如图6所示，并使1副模具冲裁不同规格的轴孔，甚至达到冲裁不同形状的转子槽形，要达到以上目的，则由活动拉板来完成。当冲片叠铆到技术规定的冲片数时，通过机床的电控制柜发出的电信号传到模具电磁铁上或气缸上
9、，使电磁铁或气缸带动拉板产生一个位置移动量，将冲片铆接部位冲通，使冲片与冲片无法铆接在一起，从而实现铁心分台。整个过程都是计数器循环计数、输出分台信号自动完成。图6 分台结构1.卸料板 2.分台凸模 3.凸模固定板 4.分台凸模 5.导向板6.垫板 7.活动拉板8.气缸 9.上模座6.模具设计要点电机定、转子片级进模零件的精度要求高，形状复杂，模具的结构设计和加工制造都有一定的难度。模具制造后，如果试模失败很难修改。因此在设计时各种问题都应考虑周全，在结构上应考虑如果试模时出现问题将如何进行修改。（1）条料的宽度许用公差应控制在A-0.05-0.15mm，宽度尺寸的平行度应控制在0.1mm/1
10、000nm以内，条料毛刺高度应小于0.1mm 。（2）条料导向件宽度应比条料宽0.1-0.2mm，导向件可采用导料板或浮升导料销导料，如图7、8所示。采用导料板导向时，抬料销抬起料后应保证与导料板挂台上部有（0.5-2）t的间隙。采用浮升抬料销导料时，凹槽高度应保证在（5-6）t的高度。顶料销顶起条料应高出下模面2-3mm，在送料方向上将顶料销做成斜面并低于下模面，以有利于条料的准确送进。顶料销过高易造成条料下垂，过低易造成条料与模面摩擦。图7 导料板导料1.下模座 2.固定板 3.条料 4.抬料销 5.导料板 图8 浮升导料销导料1.下模座 2.下模固定板 3.条料 4.抬料销 5.浮升导料
11、销 （3）在拉深工位（第1次在条料上冲制出凸起部位）下模应设有成形顶件器，以便将冲压成形的凸起部分迅速、可靠地从下模孔中顶出，不影响送料。（4）排样时应考虑设置导正孔（定位孔），导正孔至少设2排，并设在2个步距中间（即导正孔间距等于步距），搭边尺寸应适当放大，以加强搭边的强度或借用冲片现有的孔作为导正孔。（5）在导正销中应至少设定一组作为送料不到位检测销。（6）导正销导正部位的长度高出导向板模面的长度应小于条料厚度t，以有利于导正销导向后迅速将条料从导正销中卸出。（7）尽可能减少工位数目，避免累积定位误差，影响制件精度。（8）小凸模在首次冲裁时，必须冲全孔，以防细小凸模早期损坏或变钝。（9）冲
12、孔时，如果孔距太近，应分在几个工位上冲出或在其中增加空工位，以解决模具强度和要求。（10）应尽可能使模具压力中心与压力机的压力中心相一致，如偏差太大，可通过调整工位、增加空工位等方法进行调整。（11）在转子落料工位后，应增加一空工位，便于安装旋转装置。（12）因叠压点冲压成形后，不论其几何形状如何，冲出的叠压点的孔和凸起部分应有一个过盈量，因此应减小叠压点凸、凹模的间隙，即增加冲件的回弹，使过盈量增大，叠压力增大。（13）自动叠装模具的排样与一般定、转子冲片级进模的排样相比，增加了3个工位，分台工位、拉形工位和铆接工位，有时也可将分台、拉形设定为一个工位。总之，自动叠装模具设计既要遵循连续冲压模设计原则，又要根据自动叠装要求设置相应的工位。
