CN108879283B - 一种换向器的加工工艺及其所使用的模具 - Google Patents

一种换向器的加工工艺及其所使用的模具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及换向器技术领域,具体涉及一种换向器的加工工艺及其所使用的模具,其中,所述换向器加工工艺,包括:制造一个铜壳并成型一个与铜壳匹配的环形石墨片,铜壳包括沿铜壳周缘均匀间隔设置的若干触头;铜壳与石墨片连接在一起;放入挤塑模具中挤塑成型,得到半成品,半成品包括位于触头上部的换向器上基体和位于换向器上基体下部的换向器下基体,触头沿换向器下基体靠近换向器上基体的位置向外分布;在换向器下基体周缘外壁上开设用于防止石墨片外圆电木开裂的凹槽;对半成品进行热处理,然后进行精加工形成换向器的最终产品。通过本发明解决了热处理过程中换向器石墨片外圆电木容易开裂、影响成品率的技术问题。

Description

一种换向器的加工工艺及其所使用的模具
技术领域
本发明涉及换向器技术领域,具体涉及一种换向器的加工工艺及其所使用的模具。
背景技术
换向器是直流电机和交流整流子电动机电枢的一个重要部件。电机转动时起换向作用。是直流电机、交流串激电动机上作为电流换向,为了能够让电动机持续转动下去的一个部件,俗称整流子。电机作为工业、交通、国防及日常生活中不可或缺的重要基本设备,其下游行业包含了几乎全部国民经济基础行业。换向器作为电机的核心器件之一,也伴随着电机行业的发展日益增长。
现有技术中的换向器通常由位于上部的铜壳、位于铜壳下部的环形石墨片以及包裹在铜壳和环形石墨片外的电木组成,但是由于在成型后热处理过程中各种材料收缩不一致,包裹在环形石墨片外圆的电木在收缩应力的作用下容易产生裂纹,石墨片外圆电木开裂容易导致换向器在高速旋转过程中电木脱落影响换向器的正常使用以及飞出的电木碎片会对其他部件造成影响。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的换向器在热处理过程中容易导致换向器环形石墨片外圆电木开裂,从而影响换向器以及其他部件正常使用的技术缺陷,从而提供一种在热处理过程中能够避免换向器环形石墨片外圆电木开裂、保证换向器质量、提高成品率的换向器的加工工艺及其所使用的模具。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
本发明提供了一种换向器加工工艺,包括以下步骤:
a.制造一个铜壳并成型一个与所述铜壳匹配的环形石墨片,所述铜壳包括沿所述铜壳周缘均匀间隔设置的若干触头;
b.所述铜壳与所述石墨片连接在一起;
c.将连接后的所述铜壳与所述石墨片放入挤塑模具中挤塑成型,得到半成品,所述半成品包括包覆在所述铜壳与所述石墨片周缘的换向器基体,所述换向器基体包括位于所述触头上部的换向器上基体和位于所述换向器上基体下部的换向器下基体,所述触头沿所述换向器下基体靠近所述换向器上基体的位置向外分布;
d.在所述换向器下基体周缘外壁上开设用于防止所述石墨片外圆电木开裂的凹槽;
e.对所述半成品进行热处理,然后进行精加工形成所述换向器的最终产品。
优选地,步骤d中的所述凹槽通过使用步骤c中的所述挤塑模具成型。
优选地,所述凹槽位于相邻的两个所述触头之间。
优选地,所述凹槽为沿所述换向器下基体的轴向方向延伸的条形凹槽。
优选地,所述条形凹槽从所述石墨片上表面位置延伸至所述石墨片下表面位置。
优选地,所述条形凹槽的横截面为弧形。
优选地,所述凹槽的数量与所述触头的数量相等。
优选地,所述精加工包括将所述凹槽去除的步骤和在所述换向器底面开设分隔槽的步骤,所述凹槽去除的步骤与开设所述分隔槽的步骤同时进行,使所述凹槽与所述分隔槽在同一平面相贯通,所述同一平面设置在所述换向器的轴向方向上。
本发明还提供了一种用于成型所述凹槽的挤塑模具,包括:
上模板,设置有容置所述换向器上基体的换向器基体上腔;
型腔板,与所述上模板对应设置,所述型腔板具有容置所述换向器下基体的换向器基体下腔,合模时所述换向器基体上腔和所述换向器基体下腔构成用于成型所述换向器基体的换向器基体型腔,所述换向器基体下腔靠近所述换向器基体上腔的位置设置有沿所述换向器基体下腔周向间隔布置的触头容腔,所述触头容腔用于容置所述触头;所述换向器基体下腔内壁上设有用于形成所述凹槽的凸起结构。
本发明的技术方案相比现有技术,具有如下优点:
1.本发明提供的换向器加工工艺,包括以下步骤:a.制造一个铜壳并成型一个与所述铜壳匹配的环形石墨片,所述铜壳包括沿所述铜壳周缘均匀间隔设置的若干触头;b.所述铜壳与所述石墨片连接在一起;c.将连接后的所述铜壳与所述石墨片放入挤塑模具中挤塑成型,得到半成品,所述半成品包括包覆在所述铜壳与所述石墨片周缘的换向器基体,所述换向器基体包括位于所述触头上部的换向器上基体和位于所述换向器上基体下部的换向器下基体,所述触头沿所述换向器下基体靠近所述换向器上基体的位置向外分布;d.在所述换向器下基体周缘外壁上开设用于防止所述石墨片外圆电木开裂的凹槽;e.对所述半成品进行热处理,然后进行精加工形成所述换向器的最终产品。换向器半成品在热处理过程中,由于位于内部的环形石墨片与包覆在环形石墨片外注塑成型后的电木的热膨胀系数不一致,容易在石墨片外圆的电木上产生裂纹,换向器半成品在进行热处理前,通过在石墨片外圆的电木上开设凹槽的设计可以使换向器半成品在热处理过程中的应力从凹槽处释放,使裂纹从凹槽处产生,避免了裂纹在换向器石墨片外圆电木上的其他位置产生,在精加工步骤中会将凹槽去除,将凹槽去除后不影响换向器的使用,凹槽的设计避免了换向器在高速旋转过程中,电木因裂纹的产生容易导致脱落的风险,进而避免了飞出的电木碎片对其他部件产生影响的风险,从而提高了换向器在热处理过程中的成品率,保证了换向器的质量。
2.本发明提供的换向器加工工艺,所述精加工包括将所述凹槽去除的步骤和在所述换向器底面开设分隔槽的步骤,所述凹槽去除的步骤与开设所述分隔槽的步骤同时进行,使所述凹槽与所述分隔槽在同一平面相贯通,所述同一平面设置在所述换向器的轴向方向上。这样的设计可以实现在开设分隔槽的同时将凹槽去除的效果,这样既达到通过开设凹槽提高换向器在热处理过程中的成品率、保证换向器的质量的目的,又在精加工步骤中通过开设分隔槽将凹槽去除,不影响换向器成品使用的目的。
3.本发明提供的换向器加工工艺,所述凹槽位于相邻的两个所述触头之间。凹槽位于相邻的两个触头之间的设计,是由分隔槽设置在相邻两个触头之间的位置决定的,在这个范围内,使凹槽与分隔槽的位置相对应,在开设分隔槽时将凹槽与分隔槽贯通连接在一起,仅呈现出分隔槽的结构,从而将凹槽去除,不影响换向器的使用。
4.本发明提供的换向器加工工艺,步骤d中的所述凹槽通过使用步骤c中的所述挤塑模具成型。这样的设计节省了在挤塑成型后再对挤塑成型后的中间产品进行凹槽加工的步骤,从而节省了加工时间、减少了加工成本,提高了换向器的加工效率。
5.本发明提供的换向器加工工艺,所述凹槽为沿所述换向器下基体的轴向方向延伸的条形凹槽。凹槽为条形的设计可以使换向器半成品在热处理过程中的应力更容易在条形凹槽中释放,且条形凹槽更易加工成型。
6.本发明提供的换向器加工工艺,所述条形凹槽从所述石墨片上表面位置延伸至所述石墨片下表面位置。由于石墨片外圆周上都包覆有电木,且电木层很薄,因此二者在热处理过程中由于收缩不一致,产生的裂纹更容易产生在位于石墨片外的电木上,因此条形凹槽从石墨片上表面位置延伸至石墨片下表面位置的设计可以让产生的裂纹均位于凹槽内,从而避免了除凹槽内产生裂纹外,其他位置也会产生裂纹,从而提高了凹槽的作用效果,提高了换向器的成品率,保证了换向器的质量,使凹槽的设计更具实用性。
7.本发明提供的换向器加工工艺,所述凹槽的数量与所述触头的数量相等。即在每个相邻的两个触头之间均设置一个凹槽,这样的设计更具实用性。
8.本发明提供的用于成型所述凹槽的挤塑模具,包括:上模板,设置有容置所述换向器上基体的换向器基体上腔;型腔板,与所述上模板对应设置,所述型腔板具有容置所述换向器下基体的换向器基体下腔,合模时所述换向器基体上腔和所述换向器基体下腔构成用于成型所述换向器基体的换向器基体型腔,所述换向器基体下腔靠近所述换向器基体上腔的位置设置有沿所述换向器基体下腔周向间隔布置的触头容腔,所述触头容腔用于容置所述触头;所述换向器基体下腔内壁上设有用于形成所述凹槽的凸起结构。挤塑模具这样的结构设计可以使铜壳与石墨片连接后在挤塑模具挤塑成型的过程中就通过注入挤塑模具内的电木粉把凹槽成型出来,从而节省了在挤塑成型后再对挤塑成型后的中间产品进行凹槽加工的步骤,从而节省了加工时间、减少了加工成本,提高了换向器的加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为包含本发明的挤塑模具的多穴位挤塑模具的俯视图;
图2为图1所示的多穴位挤塑模具的纵向剖视图;
图3为图2所示的多穴位挤塑模具的单个挤塑模具的放大图;
图4为图1所示的多穴位挤塑模具的横向剖视图;
图5为图4所示的多穴位挤塑模具的纵向剖视图;
图6为图5所示的多穴位挤塑模具的单个挤塑模具的局部放大图;
图7为图4所示的多穴位挤塑模具的单个挤塑模具的换向器基体型腔的横向剖视图;
图8为使用本发明的换向器加工工艺加工出的成型有凹槽后的中间产品图;
图9为图8所示的中间产品的剖视图;
图10为使用本发明的换向器加工工艺加工出的换向器的最终产品图。
1-上模板;2-型腔板;3-凸起结构;4-触头;5-石墨片;6-凹槽;7-换向器上基体;8-换向器下基体;9-分隔槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1-7所示,是本发明所涉及的挤塑模具的一种具体实施方式,所述挤塑模具包括:上模板1,设置有容置所述换向器上基体7的换向器基体上腔;型腔板2,与所述上模板1对应设置,所述型腔板2具有容置所述换向器下基体8的换向器基体下腔,合模时所述换向器基体上腔和所述换向器基体下腔构成用于成型所述换向器基体的换向器基体型腔,所述换向器基体下腔靠近所述换向器基体上腔的位置设置有沿所述换向器基体下腔周向间隔布置的触头容腔,所述触头容腔用于容置所述触头4;所述换向器基体下腔内壁上设有用于形成凹槽6的凸起结构3。所述凸起结构3为沿所述换向器基体下腔的轴向方向延伸的条形凸起,所述触头容腔的下表面延伸至所述换向器基体下腔下表面形成的腔室为放置石墨片5的腔室,所述条形凸起从所述石墨片5上表面位置延伸至所述石墨片5下表面位置。条形凸起的设计可以使挤塑成型后的换向器半成品在热处理过程中的应力更容易在所述条形凸起形成的条形凹槽中释放,且由于石墨片外圆周上都包覆有电木,且电木层的厚度较薄,因此二者在热处理过程中由于收缩不一致,产生的裂纹容易产生在位于石墨片外的电木上,所以条形凸起从所述石墨片5上表面位置延伸至所述石墨片5下表面位置的设计可以让包覆在石墨片外的电木上产生的裂纹均位于条形凸起形成的条形凹槽内,不易产生在其他位置,从而提高了凹槽的作用效果,提高了换向器的成品率,保证了换向器的质量,使凹槽的设计更具实用性。所述条形凸起的横截面为弧形。所述凸起结构3位于相邻的两个所述触头4之间,所述凸起结构3的数量与所述触头容腔的数量相等,这样的设计使所述凸起结构3形成的凹槽更具实用性。
使用所述挤塑模具加工换向器的加工工艺,包括以下步骤:
a.制造一个铜壳并成型一个与所述铜壳匹配的环形石墨片5,所述铜壳包括连接板和沿所述连接板周缘均匀间隔设置的八个触头4;
x:所述石墨片5与所述铜壳的连接端上设置有金属镀层,金属镀层的设计有利于所述铜壳与所述石墨片5焊接;
b.所述铜壳与所述石墨片5通过所述连接板与所述金属镀层焊接后连接在一起;
y:加工所述石墨片5的内外径,使所述石墨片5与所述铜壳相互匹配;
c.将连接后的所述铜壳与所述石墨片5放入所述挤塑模具的换向器基体型腔中挤塑成型,得到半成品,所述半成品包括包覆在所述铜壳与所述石墨片5周缘的换向器基体,所述换向器基体由电木粉挤塑后形成,所述换向器基体包括位于所述触头4上部的换向器上基体7和位于所述换向器上基体7下部的换向器下基体8,所述触头4沿所述换向器下基体8靠近所述换向器上基体7的位置向外分布;挤塑成型后的所述换向器半成品在所述换向器下基体8周缘外壁上开设有用于防止所述石墨片外圆电木开裂的凹槽6,如图8-9所示,为开设有所述凹槽6的所述换向器半成品图,所述凹槽6通过使用所述挤塑模具挤塑成型,这样的设计节省了在挤塑成型后再对挤塑成型后的半成品进行凹槽加工的步骤,从而节省了加工时间、减少了加工成本,提高了换向器的加工效率;所述凹槽6为沿所述换向器下基体8的轴向方向延伸的条形凹槽,所述条形凹槽从所述石墨片5上表面位置延伸至所述石墨片5下表面位置,条形凹槽的设计可以使换向器半成品在热处理过程中的应力更容易在所述条形凹槽中释放,且由于石墨片外圆周上都包覆有电木,且电木层的厚度较薄,因此二者在热处理过程中由于收缩不一致,产生的裂纹更容易产生在位于石墨片外的电木上,条形凹槽从所述石墨片5上表面位置延伸至所述石墨片5下表面位置的设计可以让包覆在石墨片外的电木上产生的裂纹均位于条形凹槽内,不易产生在其他位置,从而提高了凹槽的作用效果,提高了换向器的成品率,保证了换向器的质量,使凹槽的设计更具实用性;所述条形凹槽的横截面为弧形;所述凹槽6位于相邻的两个所述触头4之间,凹槽位于相邻的两个触头之间的设计,是由分隔槽9设置在相邻两个触头之间的位置决定的,在这个范围内,使凹槽与分隔槽9的位置相对应,在开设分隔槽9时将凹槽与分隔槽9贯通连接在一起,仅呈现出分隔槽9的结构,从而将凹槽去除,不影响换向器的使用;所述凹槽6的数量与所述触头4的数量相等,均为八个,这样的设计更具实用性;
e.对所述半成品进行热处理,然后进行精加工形成所述换向器的最终产品,如图10所示,为所述换向器的最终产品图,所述精加工包括将所述凹槽6去除的步骤、中轴孔进行加工的步骤、对总高进行加工的步骤、将触头4加工成弯钩的步骤以及在换向器底面开设分隔槽9的步骤,其中,所述凹槽6去除的步骤与开设所述分隔槽9的步骤同时进行,所述分隔槽9设置在相邻的两个所述触头4之间,所述分隔槽9的数量与所述凹槽和所述触头的数量相等,均为八个,所述分隔槽9用于将连接后的所述铜壳与所述石墨片5切开分隔为相互绝缘的八个换向片,所述凹槽6的设置位置根据预先设定好的所述分隔槽9的位置来确定,所述分隔槽9的位置根据与换向器配合使用的马达的实际需求来决定,在开设分隔槽9时使所述凹槽6与所述分隔槽9在同一平面相贯通,所述同一平面设置在所述换向器的轴向方向上,即使所述凹槽6与所述分隔槽9重合,所述凹槽6消失,仅呈现出所述分隔槽9的结构,达到在开设所述分隔槽9的同时将所述凹槽去除的目的,这样既达到通过开设凹槽提高换向器在热处理过程中的成品率、保证换向器质量的目的,又在精加工步骤中通过开设分隔槽将凹槽去除,不影响换向器成品使用的目的。
作为替代的实施方式,所述条形凸起和所述条形凸起形成的所述条形凹槽的截面形状还可以为梯形或其他形状。
作为替代的实施方式,所述触头、所述分隔槽、所述凹槽的数量还可以为十个或其他数量,只要所述触头、所述分隔槽、所述凹槽的数量相等即可。
作为替代的实施方式,所述条形凸起和条形凹槽的上端还可以延伸至所述触头的上表面,所述条形凸起和条形凹槽的下端延伸至所述石墨片的下表面,或以其他方式设置,只要能让石墨片外圆的电木上产生的裂纹均产生在凹槽内即可。
作为替代的实施方式,所述凹槽还可以不在所述挤塑模具中成型,还可以由铣槽机铣槽形成。
作为替代的实施方式,所述凹槽与所述凸起结构还可以为方形或其他形状。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种换向器加工工艺,包括以下步骤:
a.制造一个铜壳并成型一个与所述铜壳匹配的环形石墨片(5),所述铜壳包括沿所述铜壳周缘均匀间隔设置的若干触头(4);
b.所述铜壳与所述石墨片(5)连接在一起;
c.将连接后的所述铜壳与所述石墨片(5)放入挤塑模具中挤塑成型,得到半成品,所述半成品包括包覆在所述铜壳与所述石墨片(5)周缘的换向器基体,所述换向器基体由电木粉挤塑后形成,所述换向器基体包括位于所述触头(4)上部的换向器上基体(7)和位于所述换向器上基体(7)下部的换向器下基体(8),所述触头(4)沿所述换向器下基体(8)靠近所述换向器上基体(7)的位置向外分布;
d.在所述换向器下基体(8)周缘外壁上开设用于防止所述石墨片(5)外圆电木开裂的凹槽(6);
e.对所述半成品进行热处理,然后进行精加工形成所述换向器的最终产品。
2.根据权利要求1所述的换向器加工工艺,其特征在于,所述精加工包括将所述凹槽(6)去除的步骤和在所述换向器底面开设分隔槽(9)的步骤,所述凹槽(6)去除的步骤与开设所述分隔槽(9)的步骤同时进行,使所述凹槽(6)与所述分隔槽(9)在同一平面相贯通,所述同一平面设置在所述换向器的轴向方向上。
3.根据权利要求2所述的换向器加工工艺,其特征在于,所述凹槽(6)位于相邻的两个所述触头(4)之间。
4.根据权利要求3所述的换向器加工工艺,其特征在于,步骤d中的所述凹槽(6)通过使用步骤c中的所述挤塑模具成型。
5.根据权利要求1-4任一所述的换向器加工工艺,其特征在于,所述凹槽(6)为沿所述换向器下基体(8)的轴向方向延伸的条形凹槽。
6.根据权利要求5所述的换向器加工工艺,其特征在于,所述条形凹槽从所述石墨片(5)上表面位置延伸至所述石墨片(5)下表面位置。
7.根据权利要求6所述的换向器加工工艺,其特征在于,所述条形凹槽的横截面为弧形。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的换向器加工工艺,其特征在于,所述凹槽(6)的数量与所述触头(4)的数量相等。
9.一种用于成型如权利要求1-8任一所述的凹槽的挤塑模具,其特征在于,包括:
上模板(1),设置有容置所述换向器上基体(7)的换向器基体上腔;
型腔板(2),与所述上模板(1)对应设置,所述型腔板(2)具有容置所述换向器下基体(8)的换向器基体下腔,合模时所述换向器基体上腔和所述换向器基体下腔构成用于成型所述换向器基体的换向器基体型腔,所述换向器基体下腔靠近所述换向器基体上腔的位置设置有沿所述换向器基体下腔周向间隔布置的触头容腔,所述触头容腔用于容置所述触头(4);所述换向器基体下腔内壁上设有用于形成所述凹槽(6)的凸起结构(3)。
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