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2.8冲模制造的基本知识2.9铁心制造工艺的发展趋势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。2.冷轧硅钢片冷轧硅钢片和热轧硅
2、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。1.热轧硅钢片表2-2热轧硅钢片电磁性能2.冷轧硅钢片表2-3冷轧硅钢片的电磁性能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剪床图2-1平口剪床2.2.1剪床图2-2斜口剪床2.2.1剪床表2-4电机常用材料的抗剪强度2.2.1剪床图2-3滚剪示意图2.2.1剪床图2-4滚刀轮示意图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2.2.2冲床图2-5曲轴冲床的主轴2.2.2冲床图2-6
3、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)。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(即连杆全部旋入时)从台面(包括
4、台面垫板)至下止点时滑块下平面间的距离。表2-5各种冲床的C值图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2.2.3半自动冲槽机图2-9冲槽机的传动连杆2.2.3半自动冲槽机图2-10冲槽机的定位轴头1冲片2定位轴头3转轴2.2.4油压机铁心压装一般
5、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。2.2.4油压机图2-11油压机液压系统图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C2.合理选择定子铁心外径D3.实行套裁4.充分利用余
6、料2.3.1硅钢片的剪裁图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。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。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)和混合套裁(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
7、生产管理上的困难，所以用得较少。3.实行套裁图2-13错位套裁图2-14混合套裁4.充分利用余料充分利用“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。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。图2-15小型异步电动机定子冲片图2-16小型异步电动机转子冲片2.3.3铁心冲片的冲制方法1.单冲2.复冲3.级
8、进冲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：
9、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。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。图2-17用级进式冲模冲制定、转子冲片
10、的工步示意图2.3.4冲片制造工艺方案的分析1)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。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。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。2.3.4冲片制造工艺方案的分析图2-18复冲，先冲槽，后落料的方案2.3.4冲片制造工艺方案的分析0219.TIF2.3.4冲片制造工艺方案的分析0220.TIF2.3.4冲片制造工艺方案的分析0221.TIF2.3.4冲片制造工艺方案的分析0222.TIF2.3.5冲片的质量检查及其分析1.
11、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
12、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.
13、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。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。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2-24定子冲片槽形图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
14、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。1.单机床自动化图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
15、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、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
16、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，
17、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。涂漆工艺主要由涂漆和烘干两部分组成，在涂漆机上同时完成。涂漆机由涂漆机构、传送装置、烘炉和温度控制以及抽风装置等几部分组成。应用最广泛的三段式涂漆机如图2-27所示。图2-27三段式涂漆机1烟窗2传送带3风罩4滚筒5硅钢片6贮漆槽7工作台8电热丝9滴漆管2.
18、4.3冲片的氧化处理冲片氧化处理是人工地使冲片表面形成一层很薄而又均匀牢固的由四氧化三铁(Fe3O4)和三氧化二铁(Fe2O3)组成的氧化膜，代替表面涂漆处理，使冲片之间绝缘，以减少涡流损耗。2.4.4冲片表面绝缘处理质量检查1)外观检查。2)测量漆膜厚度。3)测量绝缘电阻。图2-28测量绝缘电阻2.5定子铁心的压装2.5.1定子铁心压装的技术要求2.5.2保证铁心紧密度的工艺措施2.5.3保证铁心准确性的工艺措施2.5.4保证铁心牢固性的措施2.5.5内压装的工艺与工装2.5.6外压装的工艺与工装2.5.7定子铁心紧固的工艺等离子焊接2.5.8扇形冲片铁心的压装特点2.5.9磁极铁心的制造2
19、.5.10铁心压装质量的检查2.5.1定子铁心压装的技术要求1)冲片间保持一定的压力，一般为(6.699.8)105Pa。2)重量要符合图样要求。3)应保证铁心长度，在外圆靠近扣片处测量，允许为(L11)mm(光外圆方案为l+3mm)，在两扣片之间测量，允许比扣片处长1mm。4)尽可能减少齿部弹开，在小型异步电动机中，齿部弹开允许值如下：定子铁心长度小于等于100mm时，弹开度为3mm；定子铁心长度大于100mm、小于等于200mm时，弹开度为4mm；定子铁心长度大于200mm时，弹开度为5mm。2.5.1定子铁心压装的技术要求5)槽形应光洁整齐，槽形尺寸允许比单张冲片槽形尺寸小 0.2mm。
20、6)铁心内外圆要求光洁、整齐；定子冲片外圆的标记孔必须对齐。7)扣片不得高于铁心外圆。8)在搬运及生产过程中应紧固可靠，并能承受可能发生的撞击。9)在电机运行条件下也应紧固可靠。2.5.2保证铁心紧密度的工艺措施铁心压装有三个工艺参数：压力、铁心长度和铁心重量。为了使铁心压装后的长度、重量和片间紧密度均达到要求，在压装时要正确处理三者的关系。在保证图样要求的铁心长度下，压力越大，压装的冲片数就越多；铁心压得越紧，重量就越大。这样，在铁心总长度中硅钢片所占的长度(铁长)就会增加，因而电机工作时铁心中磁通密度低，励磁电流小，铁损小，电动机的功率因数和效率高，温升低。但压力过大会破坏冲片的绝缘，使铁
21、损反而增加。所以，压力过大也是不适宜的。压力过小铁心压不紧，不仅使励磁电流和铁损增加，甚至在运行中会发生冲片松动。2.5.3保证铁心准确性的工艺措施1.槽形尺寸的准确度2.铁心内外圆的准确度3.铁心长度及两端面的平行度1.槽形尺寸的准确度图2-29定子槽样棒槽形尺寸的准确度主要靠槽样棒来保证。压装时在铁心的槽中插24根槽样棒(见图2-29)作为定位，以保证尺寸精度和槽壁整齐。2.铁心内外圆的准确度铁心内外圆的准确度一方面取决于冲片的尺寸精度和同轴度，另一方面取决于铁心压装的工艺和工装。要采用合理的压装基准，即压装时的基准必须与冲制的基准一致。对于以外圆定位冲槽的冲片，应以外圆为基准来进行压装(
22、以机座内圆定位进行内压装)。反之，对于以内圆定位冲槽的冲片，就应以内圆定位来进行压装(以胀胎外圆定位进行外压装)。3.铁心长度及两端面的平行度1)压装时压力要加在铁心的中心，压床台面要平，压装工具也要平。2)铁心两端要有强有力的压板。3)整张的硅钢片一般中间厚、两边薄，所以在下料时，同一张硅钢片所下条料，应该顺次叠放在一起，如不注意则容易产生两端面不平行。图2-30外压装定子铁心的结构2.5.4保证铁心牢固性的措施图2-31弓形扣片2.5.5内压装的工艺与工装图2-32内压装用的同心式胀胎1机座2弧键3端板4压筒5铁心6胀圈7胀胎心8底盘2.5.6外压装的工艺与工装1)机座加工与铁心压装、下线
23、、浸烘等工序可以平行作业，故可缩短生产周期。2)在下线时，外压装铁心因不带机座，操作较内压装铁心方便。3)绝缘处理时，操作也较内压装铁心方便，并可提高浸烘设备的利用率和节约绝缘漆。2.5.6外压装的工艺与工装图2-33整圆直槽单锥面胀胎2.5.6外压装的工艺与工装图2-34铁心叠压模示意图图2-35三缸式油压机图2-36定子冲片理片机2.5.7定子铁心紧固的工艺等离子焊接1)取消了定子冲片外圆上的鸠尾槽，使定子冲模的制造得到简化。2)焊接工艺成本较低，并可取消扣片，可节约大量扣片用钢材。3)焊缝的数目与扣片数目相同。4)焊接工艺简单，生产效率高，便于实现自动化，因此对于电机生产自动化非常有利。
24、2.5.7定子铁心紧固的工艺等离子焊接5)由于取消了定子冲片外圆上的鸠尾槽，使定子铁心外圆与机壳内圆接触面积增大了，所以温升有所降低。6)应用等离子焊接由于可一次完成对称的四条焊缝，因此可有效避免铁心的形位变形，使铁心由于热变形引起的形状误差很小，不超过规定的技术要求。2.5.8扇形冲片铁心的压装特点图2-37定位筋的固定1机座筋2定位筋3扇形片2.5.9磁极铁心的制造图2-38磁极铁心紧固形式1铆钉2主磁极端板3主磁极冲片4螺钉5焊缝2.5.9磁极铁心的制造直流电机的磁极和同步电机的磁极在形式上有所不同，但在压装方法上是一样的。磁极的压装方法较多，也比较简单，主要根据生产批量和工厂设备条件来
25、确定。2.5.10铁心压装质量的检查图2-39检查刀片2.5.10铁心压装质量的检查图2-40铁损试验接线原理2.5.10铁心压装质量的检查铁心压装后尺寸精度和形位公差的检查用一般量具进行。槽形尺寸用通槽棒检查；铁心重量用磅秤检查；槽与端面的垂直度用90角尺检查；片间压力的大小通常用特制的检查刀片(见图2-39)测定。测定时，用力将刀片插进铁轭，当弹簧力为100200N时，刀片伸入铁轭不得超过3mm，否则说明片间压力不够。2.6铁心的质量分析2.6.1冲片的质量问题2.6.2铁心压装的质量问题2.6.1冲片的质量问题1.冲片尺寸的准确性2.毛刺3.冲片不平整、不清洁1.冲片尺寸的准确性1)分度
26、盘不准，盘上各齿的位置和尺寸因磨损而不一致，这样冲片上的槽距就不一致，出现大小齿距现象。2)半自动冲槽机的旋转机构不能正常工作，例如间隙、润滑、摩擦等情况的变化，都会引起旋转角度大小的变化，影响冲片槽位置的均匀性。3)装冲片的定位心轴磨损，尺寸变小，将引起槽位置的径向偏移，除了在叠压铁心时槽形不整齐外，对转子冲片还会引起机械上的不平衡。4)心轴上键的磨损也会引起槽位的偏移。5)心轴与下模平面高度不一致，或硅钢片厚度不均匀、波纹度较大时也会引起冲片弯曲窜动而产生槽位偏移。2.毛刺产生毛刺的原因是冲模间隙过大、冲模安装不正确或冲模刃口磨钝等。要从根本上消除毛刺，就必须在模具制造时严格控制冲头与凹模
27、间的间隙；在冲模安装时要保证各边间隙均匀；在冲制时还要保证冲模的正常工作，经常检查毛刺的大小，及时修磨刃口。毛刺会引起铁心的片间短路，增大铁损和温升。当严格控制铁心压装尺寸时，由于毛刺的存在，会使冲片数目减少，引起励磁电流增加和效率降低。槽内的毛刺会刺伤绕组绝缘，还会引起齿部外胀。转子轴孔处毛刺过大时，可能引起孔尺寸的缩小或椭圆度，致使铁心在轴上的压装产生困难。当毛刺超过规定限值时，应及时检修模具。3.冲片不平整、不清洁当有波纹、有锈、有油污、有尘土等时，会使压装系数降低。此外，压装时要控制长度，减片太多会使铁心重量不够，磁路截面减小，励磁电流增大。冲片绝缘处理不好或管理不善，压装后绝缘层被破
28、坏，会使铁心短路，涡流损耗增大。2.6.2铁心压装的质量问题1.定子铁心长度大于允许值2.定子铁心齿部弹开大于允许值3.定子铁心重量不够4.缺边的定子冲片掺用太多5.定子铁心不齐1.定子铁心长度大于允许值如果定子铁心长度大于转子铁心长度太多，相当于气隙有效长度增大，使空气隙磁动势增大(励磁电流增大)，同时使定子电流增大(定子铜损增大)。此外，铁心的有效长度增大，使漏抗系数增大，电机的漏抗增大。2.定子铁心齿部弹开大于允许值这主要是因为定子冲片毛刺过大所致，其影响同上。3.定子铁心重量不够铁心重量不够使定子铁心净长减小，定子齿和定子轭的截面积减小，磁通密度增大。铁心重量不够的原因是：定子冲片毛刺
29、过大；硅钢片薄厚不匀；冲片有锈或沾有污物；压装时由于油压机漏油或其他原因压力不够。4.缺边的定子冲片掺用太多缺边的定子冲片掺用太多，会使定子轭部的磁通密度增大。为了节约材料，缺边的定子冲片可以适当掺用，但不宜超过1。5.定子铁心不齐1)外圆不齐。2)内圆不齐。3)槽壁不齐。4)槽口不齐。2.7冲模设计的基本知识2.7.1冲裁模结构2.7.2冲裁模主要零部件设计2.7.3单式冲槽模的结构简述2.7.4冲模设计的原则2.7.5冲模间隙及其对冲制零件质量的影响2.7.6冲模模刃尺寸的确定2.7.7定、转子复式冲模的制造公差2.7.8分离落料模的制造公差2.7.9我国有些工厂采用的自定公差2.7.1冲
30、裁模结构1)工作零件。2)定位零件。3)卸料零件。4)导向零件。5)装配零件。图2-41定、转子冲片分离落料模(先冲槽、后落料方案)1导柱2上模座3、11、18螺钉4导套5下模6顶料轴7弹簧8下模座9螺钉塞10模柄12上内模13上外模14定位心轴15上脱料板16下脱料板17圆柱销图2-42定子冲片复式冲模图2-43转子冲片复式冲模图2-44单式冲槽模1模柄2冲头3冲头固定板4橡胶垫5下模6楔铁7下模座2.7.2冲裁模主要零部件设计1.凸模设计2.凹模设计3.导柱和导套4.模座、凸模固定板、垫板和模柄5.挡料、定位和脱料装置1.凸模设计凸模是冲模中起直接形成工件作用的凸形工作零件，即以外形为工作
31、表面的零件。凸模又称冲头，其工作端的截面形状根据槽形确定。刃口通常为平的，优点是便于修磨，为了减轻冲床负荷，也可以把刃口磨成图2-45所示形状。凸模工件表面的表面粗糙度要求在Ra0.4mRa0.8m范围内。图2-45定子槽凸模图2-45定子槽凸模(1)凸模的固定方式图2-46凸模的固定方式a)铆接固定法b)台肩固定法c)浇注固定法(1)凸模的固定方式图2-47凸模长度的确定2.凹模设计(1)凹模孔的类型和结构形式(2)凹模外形尺寸的确定(3)凸凹模材料的选择图2-48凹模刃口形式图2-49定子槽凹模结构(整块的)表2-6凹模厚度H和壁厚C(单位：mm)导柱和导套是决定冲模质量和寿命的很重要的零
32、件，形式和尺寸可按GB/T28612008冲模导向装置选用。它们在模座上的布置常见的有对称布置和对角布置两种。较小的冲模有时也采用后导柱布置，如图2-50所示。3.导柱和导套图2-50导柱导套布置a)对角布置b)对称布置c)后导柱布置3.导柱和导套导柱和导套的配合面上开有油孔和油槽，以便在工作中加油润滑，如图2-51所示。为了装卸方便，最好采用下端带锥度的导柱(见图2-51和图2-52)，锥度一般为1 20，并在下面用螺钉和垫圈将它拉住。3.导柱和导套图2-52滚珠式导套图2-51导柱和导套4.模座、凸模固定板、垫板和模柄图2-53横柄与上模座的连接5.挡料、定位和脱料装置图2-54导正钉2.
33、7.3单式冲槽模的结构简述图2-55单式冲槽模凹模a)整块b)拼块2.7.4冲模设计的原则1)必须保证冲制零件的质量。2)结构简单，制造方便，容易修磨，容易拆装。3)尽量采用标准结构和避免不必要的加工精度。4)冲模安装尺寸必须符合冲床的规格，即冲模的闭合高度和冲床的闭合高度相适应；冲模相应尺寸与冲床台面尺寸、台面孔尺寸、模柄孔尺寸相适应。2.7.4冲模设计的原则5)对形状不对称的冲模，要使其压力中心和模柄的轴线相重合，如图2-56所示。6)冲模中的主要零件如上下模座、导柱导套、模柄、导正钉等，可根据常用冷冲模零件标准选用。7)冲模中各主要零件的公差配合和表面粗糙度可从表2-8中选用。8)决定模
34、刃尺寸和凸凹模间的间隙。2.7.4冲模设计的原则图2-56压力中心与模柄轴线重合表2-7冲模中主要零件的材料表2-8模具制造公差配合和表面粗糙度2.7.5冲模间隙及其对冲制零件质量的影响1.弹性变形阶段2.塑性变形阶段3.剪切阶段4.分离阶段2.7.5冲模间隙及其对冲制零件质量的影响图2-57冲裁时板料分离过程a)弹性变形b)塑性变形c)剪切阶段d)分离阶段1.弹性变形阶段在凸模压力作用下，板料首先产生弹性压缩和弯曲，并略有挤入凹模洞口的情况。板料与凸凹模接触处形成很小的圆角。这时板料内应力尚未超过材料的弹性限度，如果此时凸模回升，板料将恢复原状，最多在材料表面留下一个很轻微的模印。2.塑性变
35、形阶段凸模继续下压，板料内应力超过了屈服点，材料一个表面下陷，另一个表面凸起。由于凸模和凹模间存在间隙，因而金属纤维也发生了弯曲和拉伸，此阶段直到凸凹模刃口处由于应力集中出现细微裂纹为止。此时如果凸模回升，材料不能弹回，材料上留下清晰的变形。3.剪切阶段随着凸模继续下压，冲裁力达到板料的抗剪强度，材料沿模具轮廓(刃口处)出现的微小裂纹不断向材料内部扩展。凸模继续下行，裂纹加深，当上下裂纹接通时(在合理间隙情况下)，虽然凸模深入的距离未达到板料厚度，但板料实际上已经分离。凸模继续下行，其作用只是把切下来的那部分板料推入凹模的出料孔中，以便进行下一步冲裁。4.分离阶段表2-9冲模的最小合理间隙值(
36、双面)(单位：mm)2.7.6冲模模刃尺寸的确定1.确定冲模模刃尺寸需考虑的几个因素2.根据上述因素确定冲模刃尺寸的方法1.确定冲模模刃尺寸需考虑的几个因素1)从图2-58可知，冲裁时，由于裂纹是斜的，冲出来的“孔”或“料”的尺寸沿板料厚度上并不一致。2)在冲模使用过程中，冲模模刃会受到磨损。3)板料在冲裁后，材料内部金属颗粒由于强大压力的突然消失而有弹性回跳现象，这样就使落料件尺寸比凹模尺寸大一些，冲孔的尺寸比凸模尺寸小一些。4)冲模在制造时必须有制造公差。图2-58孔的尺寸和料的尺寸1凸模2裂纹3板料4凹模表2-10冲模制造公差(单位：mm)2.根据上述因素确定冲模刃尺寸的方法1)冲孔时。
37、当孔的直径为?12H10mm时，凸模尺寸为当孔的直径为?12F9mm时，凸模尺寸为2)落料时。当落料件的直径为?245m6mm时，凹模尺寸为当落料件的外径为?245h6mm时，凹模尺寸为1)冲孔时。图2-59公差带位置a)冲孔时b)落料时当孔的直径为?12H10mm时，凸模尺寸为当孔的直径为?12F9mm时，凸模尺寸为2)落料时。当落料件的直径为?245m6mm时，凹模尺寸为当落料件的外径为?245h6mm时，凹模尺寸为当落料件的外径为?245h6mm时，凹模尺寸为2.7.7定、转子复式冲模的制造公差1.定、转子槽，鸠尾槽，键槽，通风孔，标记孔等2.轴孔3.下模尺寸标注方法1.定、转子槽，鸠尾
38、槽，键槽，通风孔，标记孔等1)定子槽形尺寸如下：D1=8H10mm，B=6H10mm，b=3H12mm，L=17H10mm，L1=(10.11)mm。2)鸠尾槽宽度为14H11mm，鸠尾槽凸模宽度为(Dmax)-N=14+0110mm。3)标记孔直径为?8H11mm，标记孔凸模直径为(Dmax)-N=8+0090mm。4)转子槽形尺寸如下：D2B4.4H10mm，L19.8H10mm，L1=(10.11)mm,b=1H12mm。5)键槽宽为6f9mm，键槽凸模为(Dmax)-N=6-0010mm。1.定、转子槽，鸠尾槽，键槽，通风孔，标记孔等图2-60定子槽形尺寸的标注方法1.定、转子槽，鸠尾
39、槽，键槽，通风孔，标记孔等图2-61转子槽形尺寸的标注方法1.定、转子槽，鸠尾槽，键槽，通风孔，标记孔等表2-11E的值1)定子槽形尺寸如下：2.轴孔图2-62下模尺寸标注方法3.下模尺寸标注方法2.7.8分离落料模的制造公差1.冲孔(定子冲片内圆)2.落料(定子冲片外圆)3.尺寸标注方法1.冲孔(定子冲片内圆)公差标准在凸模(上内模)图上，凸模尺寸按式(2-17)计算。N按表2-10选取。例如，电机定子冲片内径为?136H8mm，则上内模尺寸为dN=(Dmax+r)-N=136+0.083+0.058mm式中，N=0.025mm系根据=0.063mm由表2-10查得。DJX17H1.eps2
40、.落料(定子冲片外圆)图2-63落料模尺寸标注方法2.落料(定子冲片外圆)公差标注在凹模(上外模)图上，凹模尺寸按式(2-18)计算。M按表2-10选取，一般不考虑弹性回跳。例如，电机定子冲片外径为210+0.075+0.028mm，则凹模尺寸为DM=dmin+M=210+0.046+0.028mm式中，M=0.018mm系根据=0.047mm由表2-10查得。凸模按0.0500.070mm间隙与凹模配做。3.尺寸标注方法表2-13导正钉直径的偏差(单位：mm)3.尺寸标注方法表2-13导正钉直径的偏差(单位：mm)2.7.9我国有些工厂采用的自定公差1)在设计冲槽模和落料模时，凸凹模的制造公
41、差均取0.01mm，不因工件的尺寸不同和精度不同而改变。2)冲孔时，凸模的下偏差放在工件公差带的中间，上偏差等于下偏差加0.01mm；凹模的公差根据凸模的公差大致上按间隙0.050.07mm算出，如图2-64所示。3)落料时，凹模的上偏差放在工件公差带的中间，下偏差等于上偏差减0.01mm；凸模的公差根据凹模的公差大致上按间隙0.050.07mm算出，如图2-65所示。图2-64冲孔时凸凹模公差带的位置图2-65落料时凸凹模公差带的位置2.8冲模制造的基本知识2.8.1凸模的加工2.8.2凹模的加工2.8.3凸模的装配2.8.4复式冲模的总装配2.8.5冲模寿命2.8.6硬质合金冲模简介2.8
42、.7电火花表面熔渗硬质合金在冷冲模上的应用2.8.1凸模的加工1)锻造。2)退火。3)刨床加工。4)在铣床上割料。5)粗磨六面。6)钳工加工。7)铣床或刨床加工。8)淬火(5963HRC)。9)按样板凸模在曲线磨床上或在配有正弦磁力台的平面磨床上精磨。2.8.1凸模的加工1)锻造。2)退火。3)刨六面成长方形，留加工余量约为1mm。4)割料，按凸模长度放0.8mm的加工余量。5)粗磨六面，互成90，留加工余量约为0.6mm。6)钳工划线。7)铣床或刨床加工，按图样加工成毛坯，留加工余量约为0.3mm。8)钳工精加工到图样尺寸和表面粗糙度。9)淬火(5862HRC)。10)加工为浇注低熔点合金后
43、增加模具强度用的小沟，可以最后在砂轮上打成，也可以在热处理前在刨床上刨成。图2-66凸模的成形磨削图2-67定子槽凸模2.8.2凹模的加工1.拼模制造的工艺过程2.凹模电火花加工的基本知识3.钳工配做1.拼模制造的工艺过程1)锻造。2)退火。3)刨六面，互成90。4)磨六面，互成90。5)在铣床上割料(见图2-68)，留加工余量约为0.6mm。6)在刨床上刨出槽形，长度留加工余量为0.6mm，深留加工余量为0.2mm(见图2-69)。7)对带扣片槽的拼块刨扣片槽，留加工余量约为0.2mm。8)淬火(5963HRC)。9)在配有正弦磁力台的平面磨床上精磨到所要求的尺寸和表面粗糙度(见图2-70)
44、。1.拼模制造的工艺过程10)拼圆，用铸铁制的临时套圈进行热套装配，套圈按拼块外径最高点缩小0.100.20，材料用HT1026，加温到560时，用火钳夹住套圈慢慢套入拼块。11)初磨两端面(见图2-71)。12)用专用夹具夹紧两端面，锯开铸铁套。13)磨外圆(见图2-72)。14)热套钢圈，用45钢制成采用U8/h9配合，或拼块外圈按钢圈内圆配磨，保持有直径的0.100.20的过盈量。15)磨内圆(见图2-73)。图2-68在铣床上割料图2-69在刨床上刨出槽形图2-70拼块的磨削图2-71磨两端面图2-72磨外圆图2-73磨内圆2.凹模电火花加工的基本知识(1)脉冲电源(2)凹模的电火花加
45、工(1)脉冲电源图2-74电火花加工的穴口(1)脉冲电源图2-75脉冲波形整块凹模最好采用电火花机床加工。凹模采用电火花机床加工的优点是：减轻劳动强度，提高劳动生产率；可以在淬火以后加工，避免凹模在加工完以后因淬火而产生变形和裂纹，使整块凹模报废；质量好、寿命高，因为电火花加工精度高、间隙均匀、斜度均匀、内腔壁硬度高；能加工硬质合金冲模；除加工凹模外，其他零件如脱料板、固定板等，也可以很方便地加工出来；模具结构较拼模简单，而且不会出现拼块错缝问题。(2)凹模的电火花加工(2)凹模的电火花加工1)在凹模锻件毛坯退火后，车外圆及上下平面。2)将车好的凹模毛坯，放在分度头上分度划线。3)准备穿孔的槽
46、形，中间预先在钻床上钻孔(钻大小不等的孔，孔的大小和数量视槽形而定，最好单面留0.5mm以下的加工余量)。4)凹模上的螺钉孔由钳工按一般工艺处理，即划线、钻孔、攻螺纹。凹模进行电火花加工之前，要预先完成下述工作：(2)凹模的电火花加工5)凹模上的销钉孔按下述方法处理：在凹模上钻一较大的孔(比销钉孔大5mm左右)，热处理后用过盈配合打入一A3钢制成的圆柱体，再在圆柱体上与下模座配钻销钉孔，这样做的好处是可以采用圆锥销，以提高定位精度。6)淬火。7)磨上下平面，并进行退磁，以利于工作液冲走蚀物。凹模电火花加工很重要的一项工作是电极的固定。电极的垂直度在未上到机头上去以前应调到0.006100以上，
47、在主轴头上要保证在0.012100以上，否则间隙就不易保证。目前大部采用以下两种固定办法：1)热套法。2)采用低熔点合金浇注，使之固定在固定板5上，如图2-77所示图2-76电极的固定(热套法)图2-77电极的固定(低熔点合金浇注)3.钳工配做1)先做一个标准的淬火凸模，公差按下述方法确定：上偏差等于工件的上偏差加0.02mm，下偏差等于上偏差减工件公差的一半，如图2-78所示。2)在凹模锻件毛坯退火后，车外圆及上下平面。3)磨上下平面。4)将车好磨平的下模毛坯，放在分度头上按槽数分度划线。钳工配做有两种方案：先做凹模，再以凹模配做凸模；先做凸模，再以凸模配做凹模。第一种方案是：5)套上保证槽
48、底圆周尺寸的样板，用已做好的淬火凸模在各条分度线上打印。6)按槽形钻孔，并且在立铣上铣出槽形，留0.20.5mm加工余量。7)在凹模反面铣出落料孔，落料孔尺寸比刃口尺寸大12mm(双面)。8)刃口的精加工完全由钳工进行，至标准凸模能通过时为止。9)凹模上的其他螺纹孔、销钉孔，也都由钳工按一般工艺处理。10)淬火(5862HRC)。第二种方案是：1)做凸模。2)以凸模配做凹模。凸、凹模的加工方法和第一种方案相似。图2-78标准凸模的公差带位置2.8.3凸模的装配1.低熔点合金浇注2.环氧树脂浇注3.无机粘结剂浇注4.热套法1.低熔点合金浇注1)每加入一种金属，都要搅拌1020min。2)合金表面
49、撒一层石墨粉或干草灰，防止合金在配制过程中氧化。3)浇注后要迅速冷却，使合金晶粒细化，牢固可靠。表2-14低熔点合金的配方图2-79凸模的装配-浇注低熔点合金1平板2凸模固定板3平行垫板4凹模5凸模6低熔点合金2.环氧树脂浇注环氧树脂的配方如下(按质量分数)：6101环氧树脂100；铁粉(填料)250；磷苯二甲酸二丁脂(吸湿剂)1520；乙二胺(固化剂)810。环氧树脂加热到3040，加入磷苯二甲酸二丁脂，均匀搅拌后，再加入铁粉，再搅拌均匀。在一切工作准备好的条件下；加入乙二胺，进行搅拌，在气泡完全消失后进行浇注，自然固化24h后分模，进行下一步加工。3.无机粘结剂浇注无机粘结剂的配方如下：氧
50、化铜黑色粉末，粗度要求320目左右，保持干燥；磷酸无色透明稠厚液体；氢氧化铝白色粉末。粘结剂的配制：先将少许(例如100ml)的磷酸置于烧杯中，缓慢地混入58g氢氧化铝(指每100ml磷酸所需含量)，用玻璃捧搅拌均匀，再加入其余(例如90ml)的磷酸，调成乳白状，加热并不断搅拌，加热至220240，冷却后即可使用。然后与氧化铜(按配比)搅拌均匀即可浇注。4.热套法和电极的热套法相同，采用齿轮形的分度卡板加红套圈将凸模固定(见图2-76)。磨平后，通过红套圈上螺钉孔和销钉孔装配于模座上。2.8.4复式冲模的总装配1)组成模具的零件，均需符合相应的标准及技术要求。2)凸、凹模的轴线必须垂直于下模座
