CN103700467B - 焊机变压器铁芯硅钢片的结构及连续冲压和自动叠装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种焊机变压器铁芯硅钢片的结构及连续冲压和自动叠装方法，在硅钢片带状原材料的高速、连续冲压过程中，每次都是同时冲压两片硅钢片，每次冲压下来的硅钢片会与之前完成冲压的硅钢片自动叠合在一起，直到一定厚度时才能退出来。硅钢片之所以能够这样自动叠合，是因为在硅钢片的表面设计了多处凸起同时，利用了冲压过程中的压力作用才得以实现的，高速冲压完成和叠合在一起后的钢片铁芯，只有到一定的厚度时才会从模具中退出来，其目的就是实现加工硅钢片的自动叠合，从而省掉一般加工方法中的人工叠片方式，本发明方法具有高效、快速加工的特点，也降低了零部件的生产成本。

Description

焊机变压器铁芯硅钢片的结构及连续冲压和自动叠装方法

技术领域

本发明属于电焊机制造的技术领域，尤其涉及电焊机变压器铁芯硅钢片的结构及连续冲压和自动叠装方法。

背景技术

目前，在电焊机技术领域，很多产品都采用到了硅钢片铁芯组成的焊接或切割变压器。当然，一些焊机中还有输出电抗器和平衡电抗器、控制（电源）变压器。这些零部件或组件，都涉及到硅钢片铁芯的结构设计和加工问题。不同的部件，它们的硅钢片铁芯的设计，是千差万别的。取决于各个厂家的技术和加工水平。不同的技术和加工水平，硅钢片的加工方法、原材料的利用率、生产效率，以及之后的变压器组装加工效率、产品制造成本等也是完全不同的。

硅钢片的结构设计、加工方式和变压器铁芯的组装方法，通常，三者之间是相互关联、相互影响的。不仅影响着下料和冲压等加工的方式（或步骤）和方法，也影响着加工的效率和制造的成本。是一个生产中的重要环节和影响因素。

硅钢片的加工方式，取决于硅钢片的结构设计。焊机变压器和电抗器的硅钢片铁芯（包括交流焊机变压器的静铁芯和动铁芯；直流焊机和切割机的变压器、输出电抗器，甚至有的焊机的平衡电抗器的硅钢片铁芯等），通常是设计为简单长方形的形式（见附图1所示。其表面也是光滑的、原物料的表面状态）。这种形式的硅钢片，其加工和对加工设备、冲压模具的要求也较为简单，对企业来说，非常容易实现。具体的做法为：方法（一）是：来自钢铁企业的大卷、大吨位的硅钢片原材料，先放置到可转动料架上，再采用剪板机剪切为条状的长方形料块。之后，再利用冲床和简单加工模具，采取人工及单片冲压的方式完成单个硅钢片的加工。方法（二）是：来自钢铁企业的大卷、大吨位的硅钢片原材料，先放置到可转动料架上，再采用分条机器把大卷料分为几个宽度相同或不同的小卷料。之后，再利用冲床和简单加工模具，采取人工及单片冲压的方式完成单个硅钢片的加工。方法（三）是：先利用上述“2”的方法，把物料分为小卷料。之后，利用自动化程度高一些的冲压和送料设备完成条状长方形硅钢片料块的加工。方法（四）是：先利用上述“2”的方法，把物料分为小卷料。之后，利用自动化程度高一些的冲压和送料设备完成其它特定形状硅钢片料块的加工。这种特定形状硅钢片料块通常是用于其它的特殊焊接设备，如发电机式焊机，或采用整体“E”形钢片的设备。

国际上，对不同的国家来说，电焊机行业基本都属于一个小的、比较容易被忽视或“不重视”的行业。整个行业的产值与其它一些大行业相比，根本无法相提并论。电焊机企业，与很多其它企业相比，也基本都是属于小企业的性质。从数量来说，国外各国相对很少，有的国家甚至没有电焊机企业。中国的情况则不同，电焊机企业的数量非常多，近千家。基本情况是实力弱，小而分散。企业的设计、加工等能力一般，甚至很多是低级水平的。

这样的企业现状，也在很大程度上决定了硅钢片的结构设计、加工方式和变压器铁芯的组装方法。实力弱，小而分散的企业，通常会采用上述的方法（一）和方法（二）；实力强的，大的企业，通常会采用上述的方法（三）和方法（四）。如果是需要采用“E”形的钢片来制作变压器，通常，企业是会利用多种（一般是3~4种）规格尺寸的，加工好的条状长方形硅钢片料块来组合而成。

变压器或电抗器的硅钢片铁芯，在应用的时候，都是需要一定厚度的。因此，在组装变压器或电抗器时，就有一个硅钢片叠装的工序或过程。对电焊机企业来说，通常是采用手工单片或多片（一般是3~5片）的形式来把硅钢片叠装在一起，成为有尺寸厚度（通常称为叠装厚度或叠片厚度）要求的“山”字形、“口”字形等形状。之后，再装配变压器或电抗器的线包组件等，最终完成整个变压器或电抗器的装配。

可见，不同的硅钢片的结构设计，其加工方式和方法，以及变压器或电抗器的组装方法是明显不同的，反映在产品的成本上也有明显的差异。

以上这些设计、加工的方式和方法，以及加工的设备存在以下缺点：

（1）对于方法（一），采用剪板机剪切钢片下料，利用简单加工模具，采取人工及单片冲压的方式完成单个硅钢片的加工方法。其加工技术和方法最为落后，生产效率最为低下，人工加工和装配变压器或电抗器的组装费用高，硅钢片的利用率低，材料浪费大。

（2）对于方法（二），采用分条机器把大卷料分为几个宽度相同或不同的小卷料。之后，再利用简单加工模具，采取人工及单片冲压的方式完成单个硅钢片的加工方法。下料的方式先进了，但是，硅钢片的加工技术和方法仍然落后，生产效率也低下，人工加工和装配变压器或电抗器的组装费用也高，硅钢片的利用率也低，材料浪费也仍然是大的。

（3）对于方法（三），先利用上述“方法（二）”的方法，把物料分为小卷料。之后，再利用自动化程度高的冲压和送料设备完成条状长方形硅钢片料块的加工方法。明显比上述方法先进、高效了一些，但是，还是存在硅钢片的利用率低，材料浪费大，装配变压器或电抗器的组装费用高，成本不低的问题。

（4）对于方法（四），先利用上述“方法（二）”的方法，把物料分为小卷料。之后，再利用自动化程度高的冲压和送料设备完成其它特定形状硅钢片料块的加工方法。明显比上述方法更加先进、高效。不仅减少了“E”形等钢片的组装时间，而且提高了生产效率。但是，还是存在硅钢片的利用率低，材料浪费大，成本不低的问题。

发明内容

为了解决现有硅钢片设计和方法中存在的上述问题，本发明的目的在于提供了一一种焊机变压器铁芯硅钢片的结构及连续冲压和自动叠装方法，包括：硅钢片的设计、硅钢片高速连续冲压模具的设计方法、硅钢片带状原材料的确定方法、自动送料、硅钢片的高速连续冲压及其自动叠装方法、称量测量确定叠片厚度、铁芯整形工序过程，该方法是硅钢片铁芯加工的一个整体的技术解决方案或系统方法，提高了生产效率和硅钢片的利用率，减少人工使用，节省了成本。

为实现上述目的采用以下技术方案：

一种焊机变压器铁芯硅钢片的结构，包括E型片和反E型片，每片E型片和反E型片均包括上轭、中轭、下轭和侧轭，其特征在于：所述的上轭和下轭的高度为上轭与中轭或下轭与中轭间距的二分之一，在所述的E型片和反E型片的上轭和下轭相对的边缘设有可相互配合的扣合部，E型片和反E型片通过扣合部拼接可形成双“口”字形片材；在E型片和反E型侧轭的肋部设有凸缘或凹槽，若干片E型片和反E型相互插接组合在一起时上下轭的扣合部刚好与凸缘或凹槽配合，若干片E型片和反E型相互插接后可形成等宽的长条状片材。

在所述的E型片和反E型的表面设有若干处凸起。

一种焊机变压器铁芯硅钢片连续冲压和自动叠装方法，其特征在于：首先，根据所需要加工的硅钢片，确定硅钢片的具体形状和尺寸；其次，依据硅钢片的具体形状和尺寸要求，确定该硅钢片的高速连续冲压模具,在模具设计中，然后带状硅钢片物料放入料架，料架上的带状物料，需要送入自动校平机进行平整处理，以便消除自动送料过程中卡料等问题，然后将校平后的带状物料送到自动送料机，自动送料机的送料速度与自动连续高速冲压和叠装设备加工协调进行，带状物料由自动送料机送到高速精密型压力机或冲压机进行冲压，在硅钢片带状原材料的高速、连续冲压过程中，每次都是同时冲压两片硅钢片相互配合的E型片和反E型片，每次冲压下来的硅钢片会与之前完成冲压的硅钢片自动叠合在一起，直到一定厚度时才能退出来，硅钢片之所以能够这样自动叠合，是因为在硅钢片的表面设计了多处凸起，利用了冲压过程中的压力作用才得以实现的，高速冲压完成和叠合在一起后的钢片铁芯，只有到一定的厚度时才会从模具中退出来，最后进行称量和和整形完成整个冲压和叠装过程。

本发明方法不仅可实现硅钢片原材料物料的自动平整、自动送料，硅钢片铁芯的高速、连续自动冲压加工和叠装，还可实现硅钢片铁芯的整形，不仅充分考虑了硅钢片和模具的设计，而且，还在原材料的准备，硅钢片铁芯的自动高速加工，以及测量、整形等工序过程中都进行了系统的规划，其中，“自动连续高速冲压和叠装”又是最有特色的，加工的速度和效率非常高，极大低简化和加快了此类零部件的生产工序和生产率，对不同的硅钢片零部件，只要更换物料、高速冲压和自动叠装模具，即可实现其加工，这就大大增强了本发明方法的用途和加工方法的灵活性。

另外，本发明方法除了具有上述优势以外，还能够减小原材料的浪费，提高原材料的利用率，降低产品整机材料的成本。硅钢片的价格是比较高的，节约原材料，意味着可以降低成本。由于原材料的选择和模具的设计是经过精心、充分考虑的，可以最大限度地提高原材料的利用率，减少浪费。同时，由于采用先进、高效、适合于大批量自动化生产和检测的设备，因而可极大地提高硅钢片铁芯零部件质量和产品的生产效率，降低了生产成本。独特的技术方法、较好的加工性能、较低的制造成本可增加利用本发明的很多电子类产品（如焊机等产品）的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明E型硅钢片的结构示意图；

图2为本发明反E型硅钢片的结构示意图；

图3为本发明E型与反E型形硅钢片扣合的结构示意图；

图4为本发明E型与反E型形硅钢片相互插接的结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种焊机变压器铁芯硅钢片的结构，包括E型片和反E型片，每片E型片和反E型片均包括上轭1、中轭2、下轭3和侧轭4，所述的上轭1和下轭3的高度为上轭1与中轭2或下轭3与中轭2间距的二分之一，在所述的E型片和反E型片的上轭和下轭相对的边缘设有可相互配合的扣合部5，如图3所示，E型片和反E型片通过扣合部5拼接可形成双“口”字形片材；在E型片和反E型侧轭4的肋部还设有凸缘6或凹槽7，若干片E型片和反E型相互插接组合在一起时上下轭的扣合部刚好与凸缘或凹槽配合，如图4所示，若干片E型片和反E型相互插接后可形成等宽的长条状片材，在所述的E型片和反E型片的表面设有若干处凸起8。

本发明提供了一种电焊机铁芯硅钢片的设计、高速连续冲压和自动叠装的方法，包括硅钢片设计、高速连续冲压模具设计方法、带状原材料的确定方法、自动送料、高速连续冲压及其自动叠装方法、称量测量确定叠片厚度、铁芯整形工序过程，该方法是硅钢片铁芯加工的一个整体技术解决方案或系统方法，下面，以本企业的一种电焊机硅钢片铁芯的加工为例子，对上述所述各部分是如何实施的方法或技术方案作进一步的说明。

所述的硅钢片设计，就是根据所需加工的硅钢片，确定硅钢片的具体形状和尺寸。当然，也需要考虑后续工序加工的要求。例如，相关附图中的表面多处凸起部位的设计，如图1和1所示，是本企业的一种电焊机硅钢片铁芯的设计图，属于“E”型钢片，在其表面有多处凸起设计，它在后续自动叠装中起着重要作用；在实际变压器中，凹、凸两种硅钢片组成的铁芯为双“口”字形铁芯，变压器的初级绕组和次级绕组分别绕制在各自的线包骨架上，两个骨架可以扣合在一起，之后，同时套入“E”型钢片铁芯的中间芯柱上，再装配变压器的其它零部件，可将变压器用于不同的焊机设备中，可见，“E”型钢片铁芯，是变压器的重要组成部分，它的加工质量、加工效率，加工时原材料的浪费程度都直接影响着电焊机产品的生产率和制造成本；对于硅钢片表面的设计的多处凸起部位，均匀分布，这些凸起起着保证硅钢片在高速连续冲压之后，在一定压力下，硅钢片实现自动叠装的重要作用，这一特别的设计，是本发明方法的重要技术特征之一，没有这些凸起，硅钢片就不可能实现自动叠装在一起的目的。

硅钢片高速连续冲压模具的设计依据硅钢片的具体形状和尺寸要求，确定该硅钢片的高速连续冲压模具设计，并加工出相应的加工模具，在模具设计中，可能需要根据模具对硅钢片的连续高速冲压和自动叠装钢片的加工要求，适当修改硅钢片的原形状和尺寸设计，如修改一些圆弧角等；其目的是使钢片最终的具体形状和尺寸符合上述自动高速加工和叠装的要求。也就是说，模具的设计和加工，是需要与硅钢片的设计协调进行的，通过修正，可最终确定硅钢片和模具两者的具体尺寸和结构形式，否则，不合理的硅钢片形状和尺寸设计，可能导致模具无法满足上述加工要求，或者，不合适的模具也可能无法完成上述加工要求；在确定了硅钢片最终的具体形状和尺寸，以及完成了最终模具的设计和加工制作之后，接下来的事情就是：1）带状硅钢片原材料的确定方法和准备；2）料架的准备；3）自动校平（带料）和送料设备的准备；4）高速精密型压力机或冲压机的准备；5）精密称重装置的准备；6）硅钢片整形模具和压力机的准备等工作。

如果不说明硅钢片的设计、带状物料的准备、冲压模具的设计和加工等问题之外，仅从物料开始，到整个硅钢片部件加工完成，本发明方法的各个加工工序过程可描述为：带状硅钢片物料放入料架→自动校平→自动送料→自动连续高速冲压和叠装→称重→整形的过程，上述描述的过程和说明，就是本发明方法的一个加工工艺的过程，包括了其中各个主要的工序及其内容。

下面就各个工序的内容和作用说明如下：

所述的带状硅钢片物料的确定方法和准备，就是按照最终确定的硅钢片的具体形状，确定物料的宽度，最终向钢铁企业采购相应规格的原材料，当然，采购之前，还需要根据料架的要求，确定该物料的重量和包装的规格及形式，以使物料进入企业后，方便把物料装入料架，实现最终的自动送料，由于物料的宽度等是根据明确的加工需要确定的，因此，这就不像前面本说明书描述提及的一般方法，如采购大卷物料，省掉了“剪切”或“分条”等加工过程。这是本发明方法大大提高硅钢片加工效率的一个重要因素或措施之一；那么，如何确定本企业电焊机硅钢片的带状物料宽度呢？大家知道，从“E”型硅钢片来说，如果采用本说明书开头部分提及的几种常见加工方法，单片加工，无论是采用低效率加工方法，还是采用高效率的加工方法，不仅原材料的浪费大（“E”中缺口部分都变成废料），而且，生产效率也不高，制造的成本自然也会不低，这样，产品的市场竞争力也会严重受到影响；但是，如果把附图1和附图2的两种硅钢片同时实现自动冲压加工和自动完成叠装工作，效果肯定就不同了。附图4所示，是凹、凸两种硅钢片插接组合在一起时可形成带状的片材；对于本发明方法，是把两种硅钢片同时冲压加工，原材料的利用率肯定会很高，边缘的材料基本没有浪费。

确定宽度的带状物料，放入料架上，之后，需要送入自动校平机进行平整处理，以便消除自动送料过程中卡料等问题，使加工的效率不受到不良的影响，自动校平机是专用设备，也是与自动送料机配套使用的。

自动送料机如何送料，速度多快等是与自动连续高速冲压和叠装设备加工协调进行的。不可太快，也不可太慢，以免影响后续工序的加工。也就是说，步距要合适。

在本发明方法中自动连续高速冲压和叠装这个工序是最有特色的，它不仅可实现硅钢片的高速、连续冲压，而且，加工出来的硅钢片已经是具有特定厚度（也就是前面提及的硅钢片铁芯的叠片厚度）的、叠合在一起的整个铁芯了，当然，叠合在一起的铁芯的厚度不是随时都是一样的，个别时候可能会多几片、少几片钢片，这就需要后续工序进行确认和调整。由于加工出来的硅钢片已经是成型的，这就不像前面本说明书描述提及的一般方法，如采购大卷物料，省掉了“人工叠片”的加工过程，这也是本发明方法大大提高硅钢片加工效率的一个重要因素或措施之一。

每片硅钢片之所以能够自动叠装在一起，组成铁芯，是因为：在硅钢片的表面，设计有多处凸起部位，这些凸起起着保证硅钢片在高速连续冲压之后，在一定压力下，硅钢片实现自动叠合、装配在一起的重要作用。

每种硅钢片铁芯其重量是确定的，叠片厚度也是明确的，对电焊机，允许的误差也就是1～2片的厚度，对于“自动连续高速冲压和叠装”这个工序加工的硅钢片铁芯，需要在加工之后确认其叠片的厚度，本发明方法中，采用“称重法”来确定该工序加工后的铁芯的厚度，即叠片厚度，采用尺寸测量法不可取。因为：加工出来的硅钢片铁芯，片与片之后还不是很紧密，有一些间隙或松动。因此，采用尺寸测量的方式，误差会大一些。称重法相对更加准确。此外，由于个别时候加工出来的铁芯，可能会多几片、少几片钢片。因此，也需要在“称重”这个工序解决此问题。

正是因为“自动连续高速冲压和叠装”这个工序加工出来的硅钢片铁芯，片与片之后还不是很紧密，有一些间隙或松动，因此，需要后续有一个“整形”的工序来解决这一问题。就是采用“整形”模具，利用压力机，使硅钢片紧密、压实在一起。

经过上述本发明方法加工的硅钢片铁芯，一定是符合叠片厚度要求的、叠装好的铁芯零部件，这样，即可送入变压器待组装区准备直接使用。

本发明方法不仅可实现硅钢片原材料物料的自动平整、自动送料，硅钢片铁芯的高速、连续自动冲压加工和叠装，还可实现硅钢片铁芯的整形。本发明方法，不仅充分考虑了硅钢片和模具的设计，而且，还在原材料的准备，硅钢片铁芯的自动高速加工，以及测量、整形等工序过程中都进行了系统的规划，其中，自动连续高速冲压和叠装又是最有特色的，加工的速度和效率非常高，极大低简化此类或类似硅钢片铁芯零部件的生产加工，提高了生产率问题，对不同的硅钢片零部件，只要更换物料宽度、相应的高速冲压和自动叠装模具，即可实现其加工，这就大大增强了本发明方法的用途和加工方法的灵活性。

以上内容是结合具体的硅钢片铁芯加工技术方案对本发明所作的详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对本发明所述技术领域或相关领域（如电子行业等）的其他技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演和替换，这些都应该视为属于本发明保护的范畴。

Claims (1)

1.一种焊机变压器铁芯硅钢片连续冲压和自动叠装方法，其特征在于：首先，根据所需要加工的硅钢片，确定硅钢片的具体形状和尺寸；其次，依据硅钢片的具体形状和尺寸要求，确定该硅钢片的高速连续冲压模具,在模具设计中，然后带状硅钢片物料放入料架，料架上的带状物料，需要送入自动校平机进行平整处理，以便消除自动送料过程中卡料等问题，然后将校平后的带状物料送到自动送料机，自动送料机的送料速度与自动连续高速冲压和叠装设备加工协调进行，带状物料由自动送料机送到高速精密型压力机或冲压机进行冲压，在硅钢片带状原材料的高速、连续冲压过程中，每次都是同时冲压两片硅钢片相互配合的E型片和反E型片，每次冲压下来的硅钢片会与之前完成冲压的硅钢片自动叠合在一起，直到一定厚度时才能退出来，硅钢片之所以能够这样自动叠合，是因为在硅钢片的表面设计了多处凸起，利用了冲压过程中的压力作用才得以实现的，高速冲压完成和叠合在一起后的钢片铁芯，只有到一定的厚度时才会从模具中退出来，最后进行称量和和整形完成整个冲压和叠装过程。