CN101298090B - 一种电机极靴精密冷锻成形的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机极靴精密冷锻成形的工艺。一种电机极靴精密冷锻成形的工艺,其特征是它包括如下步骤:1)下料,根据塑性成形体积不变原理,采用高速带锯锯切设备,对金属棒料精密锯切下料,得到棒料毛坯;2)冷锻预成形:①预锻模具的准备;②将棒料毛坯放入预锻模具的第一凹模上的预成形凸台凹模型腔处,第一凸模向下移动,将棒料毛坯压向预成形凸台凹模型腔中,得预锻后的锻件;3)精密终锻:①终锻模具的准备;②将预锻后的锻件的凸台向下放入凹模型腔内,第二凸模向下移动,将预锻后的锻件终锻成电机极靴毛坯;4)切边:在切边机上将电机极靴毛坯飞边,得到最终电机极靴产品。本发明具有节能省材、工艺简单、产品质量和合格率较高的特点。

Description

一种电机极靴精密冷锻成形的工艺
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种电机极靴精密冷锻成形的工艺。
背景技术
[0002] 冷锻工艺是在室温下将金属毛坯放入模具的模腔内,在强大的压力和一定的速度 下,迫使金属在模腔中成形,从而获得所需零件尺寸形状的一种少无切屑加工方法,是近年 来迅速发展起来的一种精密塑性成形新工艺。极靴是电机上的关键零件之一。其作用是使 气隙磁阻减小,改善主磁极磁场分布,并使励磁绕组容易固定。其尺寸精度和表面质量均有 很高的要求。传统的锻造生产工艺为:下料、热锻毛坯、冷锻、切边。与铸造工艺相比,该方 法虽然能大大改善极靴内部组织性能,但其能源和工时消耗较大,零件尺寸精度和表面质 量较差,而且当锻造温度控制不当时,电工纯铁会出现红脆现象,塑性变差,导致产品不良 率上升。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种节能省材、工艺简单、产品质量和合格率较高的电机 极靴精密冷锻成形的工艺。
[0004] 为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种电机极靴精密冷锻成形的工艺,其 特征是它包括如下步骤:
[0005] 1)下料,根据塑性成形体积不变原理,按棒料毛坯的体积与电机极靴的体积相等, 采用高速带锯锯切设备,对金属棒料精密锯切下料,得到棒料毛坯;
[0006] 2)冷锻预成形:①预锻模具的准备:预锻模具包括上模座、模柄、第一凸模、第一 凹模、垫板、下模座,第一凸模与上模座固定连接,第一凸模上设有模柄;第一凸模的下端位 于第一凹模的上方,第一凹模上端为V字型结构,V字型中部布置有预成形凸台凹模型腔; 第一凹模与下模座固定连接,第一凹模与下模座之间设有垫板;
[0007] ②将棒料毛坯放入预锻模具的第一凹模上的预成形凸台凹模型腔处,第一凸模向 下移动,将棒料毛坯压向预成形凸台凹模型腔中,控制预锻后的锻件的高度H二 7. 90mm,得 预锻后的锻件;
[0008] 3)精密终锻:①终锻模具的准备:终锻模具包括凸模座、第二凸模、凸模压环、第 二凹模、预应力圈、细顶杆、垫环、凹模垫、顶料杆座、顶料杆、凹模座,第二凸模外套有凸模 压环,第二凸模与凸模座固定连接,第二凸模的下端位于第二凹模的上方,第二凸模的下端 的形状大小与电机极靴圆弧上表面形状大小相对应;第二凹模上设有凹模型腔,凹模型腔 的下部与电机极靴的凸台部位的形状大小相对应;第二凹模外套有预应力图,第二凹模与 凹模座固定连接,第二凹模下依次设有凹模垫、顶料杆座、垫环,垫环位于顶料杆座内,垫环 上设有细顶杆,细顶杆穿过凹模垫、第二凸模上的细顶杆孔与凹模型腔相通,垫环下设有顶 料杆;
[0009] ②将预锻后的锻件的凸台向下放入凹模型腔内,第二凸模向下移动,将预锻后的
3锻件终锻成电机极靴毛坯;
[0010] 4)切边:在切边机上将电机极靴毛坯飞边,得到最终电机极靴产品。
[0011] 本发明根据塑性成形规律设计棒料,减少了原材料的浪费,降低了生产成本,同时
成形预锻件下部凸台保证了终锻工序毛坯的准确定位,通过设计合理的预锻后的锻件,提
高了极靴的成形精度和产品合格率。本发明工序简单,且不需要热锻和任何热处理工序,避
免了热锻的缺陷比如氧化皮和材料浪费等,同时降低了能耗,生产效率也大大提高。
附图说明
[0012] 图1为电机极靴的结构示意图; [0013] 图2为是图1的俯视图; [0014] 图3为棒料毛坯图; [0015] 图4为预锻后的锻件图; [0016] 图5为预锻模具图; [0017] 图6为终锻模具图;
[0018] 图中:1-上模座,2-模柄,3-第一凸模,4-第一凹模,5-垫板,6-下模座,7_凸模 座,8_第二凸模,9-凸模压环,10-第二凹模,11-预应力圈,12-细顶杆,13-垫环,14-凹模 垫,15-顶料杆座,16-顶料杆,17-棒料毛坯,18-预锻后的锻件,19-凹模座。
具体实施方式
[0019] —种电机极靴精密冷锻成形的工艺,它包括如下步骤:
[0020] 所需成形的电机极靴的结构如图1、图2所示,图1、图2中的尺寸单位为mm ;电机 极靴的体积为=7385. 28mm3。在图1中Rl的意思是此处倒角,倒角半径为R = lmm ;R3的 意思是此处倒角,倒角半径为R = 3mm。
[0021] 1)原材料下料:毛坯材料为电工纯铁DT9,具有较好的塑性和优良的电磁性能。 根据塑性成形体积不变原理,按棒料毛坯的体积与电机极靴的体积相等,如图3所示,直径 小D =小14mm,长度L = 48mm,采用高速带锯锯切设备,对金属棒料精密锯切下料,得到棒料 毛坯。
[0022] 2)冷锻预成形:①预锻模具的准备:设计预锻模具见图5,所述的预锻模具包括上 模座1、模柄2、第一凸模3、第一凹模4、垫板5、下模座6,第一凸模3与上模座1固定连接, 第一凸模3上设有模柄2 ;第一凸模3的下端(下端为平面)位于第一凹模4的上方,第一 凹模4上端为V字型结构,V字型中部布置有预成形凸台凹模型腔;第一凹模4与下模座6 固定连接,第一凹模4与下模座6之间设有垫板5 ;
[0023] 将棒料毛坯17放入预锻模具的第一凹模4上的预成形凸台凹模型腔处,第一凸 模3向下移动,将棒料毛坯压向预成形凸台凹模型腔中,控制预锻后的锻件的高度H二 7. 90mm,得预锻后的锻件18,预锻后的锻件18的凸台高度h为8. 2mm,预锻后的锻件18的 凸台宽度L2为14mm,预锻后的锻件18的宽度Ll为34mm。
[0024] 在预锻模具中实现预成形,预锻工序作用有二,一是合理分配金属材料;二是成形 定位凸台,实现毛坯在终锻模具中的有效定位,从而保证产品成形质量。由于毛坯为直径 小14mm的圆棒,在预锻时容易滚动,不便于准确定位,因此,预锻模下模采用V字型结构,利
4用毛坯自重使之自定位,V字型中部布置预成形凸台凹模型腔;上模采用平面结构,防止毛
坯锻压时滚动。经过有限元模拟和生产实践验证,当预锻后的锻件的高度H = 7. 90mm时, 可以很好的解决型腔充不满和消除表面凹坑缺陷,最终产品尺寸精度较高,质量较好。 [0025] 3)精密终锻:①终锻模具的准备:终锻模具见图6,终锻模具包括凸模座7、第二凸 模8、凸模压环9、第二凹模10、预应力圈11、细顶杆12、垫环13、凹模垫14、顶料杆座15、顶 料杆16、凹模座19,第二凸模8外套有凸模压环9,第二凸模8与凸模座7固定连接,第二凸 模8的下端位于第二凹模10的上方,第二凸模8的下端的形状大小与电机极靴的圆弧上表 面形状大小相对应;第二凹模10上设有凹模型腔,凹模型腔的下部与电机极靴的凸台部位 的形状大小相对应;第二凹模10外套有预应力圈ll,第二凹模10与凹模座19固定连接, 第二凹模10下依次设有凹模垫14、顶料杆座15、垫环13,垫环13位于顶料杆座15内,垫 环13上设有细顶杆12,细顶杆12穿过凹模垫14、第二凸模8上的细顶杆孔与凹模型腔相 通(将成形后的电机极靴顶出),垫环13下设有顶料杆16。
[0026] ②将预锻后的锻件18的凸台向下放入凹模型腔内(依靠凸台定位),第二凸模8 向下移动,将预锻后的锻件18终锻成电机极靴毛坯。
[0027] 为了节省模具材料和充分利用预应力圈提高凹模的承载能力,终锻采用预应力组 合凹模,并设置有顶杆顶出装置,顶杆将留在凹模型腔中的电机极靴毛坯顶出卸料。在终锻 模具中,依靠预锻后的锻件18的凸台定位,实现极靴最终成形,保证了终锻工序锻件的准 确定位,提高了锻件的尺寸精度。为减少金属与模具间的摩擦,保证零件表面质量,提高模 具寿命,冷锻前需要进行润滑处理,常采用磷化皂化处理。
[0028] 4)切边:根据电机极靴外形设计切边模,以凸台型面定位零件,在切边机上将电 机极靴毛坯飞边,得到最终电机极靴产品。
[0029] 为了揭示极靴冷锻成形过程中模具受力规律和金属流动情况,利用DEF0RM-3D有 限元模拟软件,建立预锻和终锻有限元模型。经过有限元分析和优化,得到了优化的预锻后 的锻件18,降低了模具应力,且金属填充型腔效果较好。生产实践证明,优化后的预锻后的 锻件18,终锻成形产品尺寸精度和合格率得到了很大的提高,效果显著。

Claims (1)

  1. 一种电机极靴精密冷锻成形的工艺,其特征是它包括如下步骤:1)下料,根据塑性成形体积不变原理,按棒料毛坯的体积与电机极靴的体积相等,采用高速带锯锯切设备,对金属棒料精密锯切下料,得到棒料毛坯;2)冷锻预成形:①预锻模具的准备:预锻模具包括上模座(1)、模柄(2)、第一凸模(3)、第一凹模(4)、垫板(5)、下模座(6),第一凸模(3)与上模座(1)固定连接,第一凸模(3)上设有模柄(2);第一凸模(3)的下端位于第一凹模(4)的上方,第一凹模(4)上端为V字型结构,V字型中部布置有预成形凸台凹模型腔;第一凹模(4)与下模座(6)固定连接,第一凹模(4)与下模座(6)之间设有垫板(5);②将棒料毛坯(17)放入预锻模具的第一凹模(4)上的预成形凸台凹模型腔处,第一凸模(3)向下移动,将棒料毛坯(17)压向预成形凸台凹模型腔中,控制预锻后的锻件的高度H=7.90mm,得预锻后的锻件(18);3)精密终锻:①终锻模具的准备:终锻模具包括凸模座(7)、第二凸模(8)、凸模压环(9)、第二凹模(10)、预应力圈(11)、细顶杆(12)、垫环(13)、凹模垫(14)、顶料杆座(15)、顶料杆(16)、凹模座(19),第二凸模(8)外套有凸模压环(9),第二凸模(8)与凸模座(7)固定连接,第二凸模(8)的下端位于第二凹模(10)的上方,第二凸模(8)的下端的形状大小与电机极靴的圆弧上表面形状大小相对应;第二凹模(10)上设有凹模型腔,凹模型腔的下部与电机极靴的凸台部位的形状大小相对应;第二凹模(10)外套有预应力圈(11),第二凹模(10)与凹模座(19)固定连接,第二凹模(10)下依次设有凹模垫(14)、顶料杆座(15)、垫环(13),垫环(13)位于顶料杆座(15)内,垫环(13)上设有细顶杆(12),细顶杆(12)穿过凹模垫(14)、第二凸模(8)上的细顶杆孔与凹模型腔相通,垫环(13)下设有顶料杆(16);②将预锻后的锻件(18)的凸台向下放入凹模型腔内,第二凸模(8)向下移动,将预锻后的锻件(18)终锻成电机极靴毛坯;4)切边:在切边机上将电机极靴毛坯飞边,得到最终电机极靴产品。
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