TFYD系列電機(jī)定子磁極沖片整體復(fù)合模設(shè)計(jì)

朱惠芳，譚海林

（1.湘潭電機(jī)股份有限公司電機(jī)事業(yè)部，湖南湘潭 411101；2.湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，湖南株洲 412000）

1 定子沖片分析

圖1 所示為TFYD5500-24 型同步電機(jī)磁極沖片。4個(gè)磁鋼孔并排，與外圓邊距只有2mm，磁鋼孔與磁鋼孔之間也只有2mm，沖片工藝性很差。該沖片槽型公差為IT9，毛刺要求0.04mm，精度要求高，形狀復(fù)雜，常規(guī)多工序沖壓成形定位誤差大、互換性差，滿足不了沖片精度要求。

圖1 定子沖片

2 定子沖片的成形工藝方案比較

該沖片的成形所需要的基本沖壓工序?yàn)槁淞稀_孔、沖槽?？梢灾朴喴韵? 種方案：①采用普通級(jí)進(jìn)模；②采用高速級(jí)進(jìn)模；③采用整體復(fù)沖模；④采用多工序模。

4種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 沖壓方案比較

由于此系列電機(jī)在我司為新沖片的開發(fā)，產(chǎn)量不大，為保證沖片精度，降低試制成本，決定采用整體復(fù)合沖壓的方案。

3 整體復(fù)合模具設(shè)計(jì)

（1）模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題。

由于該類沖片的沖壓工藝性，會(huì)導(dǎo)致復(fù)沖模具的強(qiáng)度不好，特別是凸凹模強(qiáng)度會(huì)很弱，如果沖孔廢料不能及時(shí)漏下，會(huì)形成很大的脹力，有可能在凸凹模薄弱處出現(xiàn)開裂和崩刃現(xiàn)象。因此模具設(shè)計(jì)工程中主要進(jìn)行以下的改進(jìn)創(chuàng)新。

試沖階段（約試沖3 千片左右）在外圓弧與磁鋼孔薄弱處之間（如圖2 中A 處）出現(xiàn)了局部變形。經(jīng)分析是因上模采用剛性卸料，沒有壓料，對(duì)于常規(guī)沖片不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，對(duì)這種工藝性不好（孔到外圓邊的距離太?。┑奶厥鉀_片會(huì)造成變形現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題，采取在上模座上表面加開聚氨酯的沉頭，加放聚氨酯，再加放一塊蓋板，提供彈性壓料力。前面的剛性打料結(jié)構(gòu)保留，采用了雙重卸料壓料機(jī)構(gòu)，可以完全解決了局部變形問題。

圖2 凸凹模

繼續(xù)試沖（約試沖3萬片左右）沖片毛刺超差。經(jīng)過分析是因?yàn)榇配摽椎膹U料積壓在漏料孔產(chǎn)生巨大的脹力，而凸凹模的薄弱處只有2mm，因此凸凹模會(huì)產(chǎn)生變形，造成間隙不均勻引起毛刺超差。解決這一問題關(guān)鍵是廢料不能滯留在漏料孔內(nèi)。因此采取3項(xiàng)措施：①在凸模上加頂桿，里面放彈簧，沖壓時(shí)將廢料往下推；②另外將凸凹模的有效刀口從7mm 降低至5mm，減少廢料滯留高度；③在凸凹模的外圓弧上增加了擋塊，起到保護(hù)凸凹模的作用。

解決了毛刺問題繼續(xù)試沖發(fā)現(xiàn)凸凹模在圖2 B處正中間出現(xiàn)了開裂。經(jīng)分析是因?yàn)橥屏狭Σ粔?，廢料不能順利推出。因此采取3項(xiàng)措施：①將原來的向下漏料（廢料從下模座里掉出）改為從上頂出，在凸凹模中增加頂出裝置，即四個(gè)磁鋼孔的廢料與工件要同時(shí)頂出；②將常規(guī)沖裁模所用材料Cr12MoV改為常用硬質(zhì)合金鋼。硬質(zhì)合金鋼是目前模具行業(yè)中沖裁模機(jī)械性能最好的材料，抗拉和抗剪強(qiáng)度都很好；③在最薄弱處增加鑲嵌件設(shè)計(jì)。

（2）模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上分析和研究，最終確定該沖片整體復(fù)合模結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 整體復(fù)合模結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

模具質(zhì)量決定了沖片與鐵芯的品質(zhì)，直接影響電機(jī)的性能。目前為提高永磁同步電機(jī)質(zhì)量，將磁鋼孔與磁鋼孔之間的距離越來也小，磁鋼孔與外圓邊的距離也越來越小。而且電機(jī)批量一般不大，還有很多是試制沖片，為了降低試制成本，將電機(jī)沖片的工裝設(shè)計(jì)成整體復(fù)合模，不但可以縮短制造周期，還能降低開發(fā)成本，保證沖片的質(zhì)量。該整體復(fù)沖模目前已完成了新研發(fā)的某電機(jī)的鐵芯沖片的沖制，沖片質(zhì)量完全滿足企業(yè)要求。而且單副復(fù)合模設(shè)計(jì)制造成本約35,000元，如果采用復(fù)雜的高速級(jí)進(jìn)模單副需要40多萬元，每副模具在成本上可以節(jié)約30多萬元，因此推廣和應(yīng)用整體復(fù)沖模還可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。