方形步進電機定轉子自動疊片級進模設計
馬漣生
常州機電職業技術學院 江蘇常州 213164
摘要：敘述了用一副高精度多工位級進模來自動沖制方形步進電機定子鐵芯和轉子鐵芯，介紹了沖壓方形步進電機定轉子沖片的排樣圖和鐵芯的疊片原理，并介紹了級進模常用的結構形式。
關鍵詞：定子鐵芯；轉子鐵芯；雙回轉；疊片；級進模
0 引言
在微電機行業中，定、轉子鐵芯是電機的重要部件，它的質量好壞，直接影響到電機技術性能，其中步進電機的技術要求比較高：第一，步距角要求，靠定子鐵芯沖片與轉子鐵芯沖片的極齒之間等分度來保證；第二，定子鐵芯和轉子鐵芯磁性能均勻和鐵芯厚度尺寸要求均勻，需要靠定子鐵芯沖片之間的疊片和轉子鐵芯沖片之間的疊片間每疊一片要轉動規定的角度來保證。如果用過去制造鐵芯工藝：先用普通模具沖出散片，經過齊片，再用鉚釘等方法制成鐵芯，這樣的制造方法是不能夠保證步進電機定、轉子鐵芯的技術要求的，而且不適應步進電機大批量生產需要。隨著沖壓生產技術的不斷發展，已廣泛采用高速沖壓多工位級進模來生產帶回轉自動疊片式的電機鐵芯。本文主要介紹方形步進電機定轉子自動疊片級進模在一副高精度、多工位級進模上沖制出該電機的轉子鐵芯和定子鐵芯。定、轉子鐵芯產品如圖1所示，其沖制過程是，從沖制條料（卷料）通過校平機、自動送料器、自動加油潤滑裝置等進入多工位級進模，通過13工位的沖壓，到轉子鐵芯和定子鐵芯從模具中通過輸送帶輸送出來，所留條料搭邊有沖床專用廢料刀切斷，整個過程都是自動進行的，如圖2所示。該副級進模主要工作零件凸模、凹模采用硬質合金材料，具有制造精度高、結構先進、帶有技術性高要求的雙回轉機構和安全機構，適用于鐵芯的大批量生產，并且模具具有使用壽命長的特點。
1 定轉子鐵芯的疊片方法
1.1 直接疊片
將沖片直接沖入凹模中，當沖片疊壓在凹模內時，靠每一沖片上的疊片凸出部位使沖片固定在一起。
1.2 帶扭轉疊片
鐵芯上每一沖片之間要扭轉一個小角度再疊片。沖床每沖壓一次后，模具內一個部件旋轉一個小角度，旋轉量可以改變和調整。沖片被沖下后，鐵芯旋轉，接著被疊壓在下一沖片的鐵芯上。此疊片方式一般多用于交流電機轉子鐵芯上。
1.3 帶回轉疊鉚
鐵芯上每片沖片要轉動規定的角度（一般為大角度）再疊鉚。沖床每沖一次后，模具內一個部件轉動規定的角度，每次轉動的規定角度要精確。沖片沖下后就被疊壓在鐵芯上，接著鐵芯再轉動規定的角度。此疊片方法可補償疊片厚度方向尺寸的變化。
該副級進模屬帶回轉疊片模具，轉子鐵芯沖片之間和定子鐵芯沖片之間都旋轉各自規定的角度再疊片，模具上要帶雙回轉機構，雙回轉疊片技術要求較高。
2 沖壓工藝分析
2.1 疊壓點選擇
由沖壓產品圖可知，定、轉子沖片材料為冷軋電工鋼帶DW470，厚度為0.5mm，經過對定轉子產品結構的工藝分析，再根據定、轉子沖片之間旋轉角度的要求，轉子鐵芯沖片上選擇5個等分的圓柱形疊壓點，定子鐵芯沖片上選擇24個均布的圓柱形疊壓點。
2.2 排樣圖設計
排樣圖如圖3所示，條料寬度為62mm，步距為58.5mm，共分13個工步：
（1）沖導正孔、轉子軸孔和定子上的4個小孔；（2）沖轉子計量孔；
（3）沖轉子疊鉚孔；（4）空步；（5）轉子回轉落料；（6）空步；
（7）沖定子極槽；（8）沖定子內孔；（9）沖定子計量孔；（10）沖定子齒槽；
（11）沖定子疊鉚孔；（12）空步；（13）定子回轉落料。
3.1模具基本組成部分
雙回轉疊片級進模結構如圖4所示。模具由7部分組成：
（1）模具主體；（2）轉子回轉機構；（3）轉子回轉驅動裝置；
（4）轉子鐵芯排出機構（輸送帶）；（5）定子回轉機構；（6）定子回轉驅動裝置；（7）定子鐵芯排出機構(輸送帶)。
3.2 模具主體結構設計
在模具主體結構設計中，為確保鐵芯疊鉚的精度和制造中的工藝要求，考
慮了兩個較突出的問題：一是采用雙導向結構，即上下模座靠6根大的滾珠導
套導向外，另外在每個卸料板與上下模座之間有4根滾珠小導柱導正，如圖5
所示。二是采用較多的鑲拼式結構，以保證制造、檢測和維修、更換的方便。
3.2.1 凸模、凹模設計
凸模固定形式采用壓板式或用螺釘緊固，便于更換和維修。凹模采用鑲拼結構，用圓柱銷定位，確保精度。
3.2.2 卸料系統和模架
卸料板采用組合式，即由卸料板主體和鑲拼件組成。卸料板主體共三塊，每塊分別有四個小導柱與上下摸座上的滾珠導套相配，作為卸料裝置的導向。另外采用極重負荷矩形彈簧來確保足夠大的卸料、壓緊力和卸料的穩定性。
3.2.3 回轉結構
如圖6所示，是轉子回轉結構和定子回轉結構，回轉時由皮帶輪通過鍵帶動回轉套轉進行回轉。該副級進模的回轉精度要求比較高。
3.2.4 導料系統和導正系統
采用側導板導料，在凹模上裝有頂料銷，便于條料移動。條料定距采用導正銷導正，保證步距精度。導正銷材料選用硬質合金。
3.2.5安全保護裝置
上下模座上設有6個限位柱，控制上下模之間的距離和疊鉚點的深度。為防止發生誤送料故障，設計有微動開關進行誤送檢測。
4 結束語
該副級進模研制，為方形步進電機定轉子鐵芯的自動化、大批量生產創造可靠的條件， 同時也解決了在一副模具上同時沖制出步進電機定、轉子鐵芯技術的難題。帶回轉和自動疊片技術在電機模具行業是一門新技術，配合高速沖床，實現高速自動化作業，能使沖壓電機鐵芯生產效率大幅度提高，成為電機行業中沖壓模具發展的方向。
參考文獻：
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