CN109940090A - 一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具及工艺。该模具包括上模座和下模座，下模座中设置有若干个相互独立的下子模，下子模包括不加热子模和加热子模，不加热子模和加热子模均至少设置一个，加热子模的工作温度高于常温，加热子模中设置有用于落料的冲压型腔。本发明从传统扣点叠铆结构或焊接结构改为涂层粘叠结构，降低铁损，最大程度提高电机性能，在功率一定的条件下缩小电机体积，实现了在模具内一次性自动粘叠成形。本发明的工艺，在模具内对带涂层材料铁芯加热，模具内自动完成粘叠工艺，完成所需高度铁芯，保证铁芯精度，提高生产率。本发明的工艺能够对铁芯进行精确加热，保证了持续加热过程上下模的位置不变化。
Description
技术领域
本发明属于模具设备技术领域，具体涉及一种定转子铁芯的冲压模具及工艺，特别涉及一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具及工艺。
背景技术
冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压所使用的模具称为冲压模具。
公开号为CN105703565A的中国发明专利公开了一种层压体及其制造方法以及叠片铁芯的制造方法，其工序包括：将从电磁钢板的放卷机构中拉出的被加工板供给至连续模的工序；通过在连续模中对被加工板进行冲压加工，从而获得在相邻磁极部分之间具有临时相互固定部分的加工体的工序；以及，通过临时相互固定部分将多个加工体一体化的工序。但其需要临时固定，不能一次成型，不能保证精度。
公开号为CN208164381U的实用新型专利公开了一种带有冷却装置的机械模具，其结构包括模具槽、上模板、下模板、冷却装置、底座、定位孔、定位杆，模具槽与上模板为一体化结构，上模板的下方与下模板的上方相贴合，下模板的侧边嵌入安装有冷却装置，该实用新型在模具上设置了冷却装置，但冷却装置的结构复杂，不能解决电磁感应加热技术对运动的铁芯加热技术参数变化问题。
传统的定转子铁芯为采用扣点叠铆冲压工艺制备而成，这种工艺制备的定转子铁芯铁损较大，降低了电机性能，在功率一定的条件下不利于电机体积的减小。其次，扣点叠铆冲压结构的铁芯需要冲单片，之后再通过夹具定位单片施加一定压力叠起，再放入加热设备中加热熔化涂层粘合在一起，冷却再取出，生产效率低。再次，夹具二次装夹定位影响精度，冲片易变形，严重影响铁芯质量。另外，现有工艺需要解决对铁芯的精确加热，以及由于加热产生热量导致下模温度升高造成模具尺寸变化、位移等一系列难题，保证持续加热过程上下模的位置不变化。
发明内容
本发明解决的技术问题包括：
1、解决电磁感应加热技术对运动的铁芯加热技术参数变化问题，加热时间要与冲压速度匹配，加工功率与加工铁芯形状匹配，保证铁芯通过加热线圈时达到熔接粘合的温度；由于加热线圈装在一个基本封闭的型腔内自身无法散热，加热线圈自身会不断产生热量导致温度过高线圈损坏，需要解决线圈散热问题；
2、解决模板由于加热产生的温度变化导致上下模位置偏移的问题。
为了解决上述一项或多项技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，包括上模座和下模座，所述下模座中设置有若干个相互独立的下子模，所述下子模包括不加热子模和加热子模，所述不加热子模和加热子模均至少设置一个，所述加热子模的工作温度高于常温，所述加热子模中设置有用于落料的冲压型腔。
更进一步地，每个所述加热子模中仅设置有1个冲压型腔。
更进一步地，所述冲压型腔包括落料凹模和设置于落料凹模下方的锁紧套，所述锁紧套的外围缠绕有电磁感应线圈，在电磁感应线圈的外周布置有线圈冷却管路和线圈感温线，通过所述线圈感温线读取电磁感应线圈的温度。
更进一步地，所述电磁感应线圈包括绝缘金属线圈和磁体，所述锁紧套外设置有线圈固定套，所述绝缘金属线圈缠绕于线圈固定套外，所述磁体粘贴于绝缘金属线圈外，所述绝缘金属线圈和磁体通过第一环氧树脂密封固定，所述线圈冷却管路和线圈感温线通过第二环氧树脂密封固定。
更进一步地，在加热子模所处的下模座区域设置有下模座冷却管路和下模座感温线，通过所述下模座感温线读取下模座的温度。
更进一步地，所述下模座冷却管路在加热子模处呈U字形设置，所述下模座冷却管路横向贯穿整个下模座。
更进一步地，所述不加热子模包括多个冲压工位，所述冲压工位中包含用于冲压分离凸点的冲压工位，通过所述分离凸点隔离相邻的铁芯，所述铁芯由若干个冲片在加热子模中粘叠而成。
更进一步地，相邻的下子模之间设有隔热槽。
更进一步地，所述上模座上设有大脱板，所述大脱板上设有内导向组件和外导向组件，所述内导向组件和外导向组件共同保证模具的导向精度。
更进一步地，所述下子模可拆卸地镶嵌于下模座中。
本发明还提供一种定转子铁芯模内自动粘接冲压工艺，该工艺将带涂层的硅钢片料带在如上述的冲压模具中进行冲制，在加热子模内加热冲片在压力下一次性粘接叠紧成铁芯。
更进一步地，相邻铁芯通过分离凸点进行隔离，当一个铁芯冲制完成后，在下一铁芯的第一块冲片上冲压分离凸点，所述分离凸点的高度凸出冲片表面。
更进一步地，通过线圈感温线读取加热线圈的温度，通过控制冷却液的温度控制电感线圈的温度，实现长时间连续加热。
更进一步地，通过下模座感温线读取下模座的温度，通过控制冷却液的温度控制下模座温度，防止下模座变形。
更进一步地，所述定转子铁芯包括转子铁芯、定子齿部铁芯和定子轭部铁芯；所述下模座包括依次排列的五个独立的下子模，即第一下子模、第二下子模、第三下子模、第四下子模和第五下子模，其中，第一下子模和第三下子模用于冲压铁芯内孔形状，第二下子模、第四下子模和第五下子模用于落料并加热，使落料一次性粘接叠紧成铁芯，所述冲压工艺包括：
在第一下子模中：转子内孔冲压，该工步不加热；
在第二下子模中：转子落料完成，加热自粘成转子铁芯；
在第三下子模中：定子内孔冲压，该工步不加热；
在第四下子模中：齿部落料，加热自粘成齿部铁芯；
在第五下子模中：轭部落料，加热自粘成轭部铁芯。
更进一步地，所述第一下子模和第三下子模上还包括分离凸点冲压工位，且仅当前一个铁芯冲制完成后，下一铁芯的第一块冲片到达该工位时，进行分离凸点冲压操作。
本发明具有如下有益效果：
本发明从传统扣点叠铆结构或焊接结构改为涂层粘叠结构，降低铁损，最大程度提高电机性能，在功率一定的条件下缩小电机体积，达到电机小型化，机器人结构小型化。为了达到此类整体铁芯尺寸的高精度、高效生产，本发明实现了在模具内一次性自动粘叠成形。本发明的工艺，在模具内对带涂层材料铁芯加热，模具内自动完成粘叠工艺，完成所需高度铁芯，保证铁芯精度，提高生产率。本发明的工艺能够对铁芯进行精确加热，保证了持续加热过程上下模的位置不变化。使用本发明的过以后，生产效率大幅提高，相对于冲单片模外再加热工艺大幅减少生产人员，冲制的铁芯精度稳定，从而提高了电机性能。
附图说明
图1是本发明的模具的横向剖视图；
图2是本发明的模具的纵向剖视图；
图3是本发明的模具中下模的结构图；
图4是电磁感应加热结构图；
图5是本发明的冲压工艺流程图；
图6是冲片结构示意图；
图7是冲片剖视结构图。
图中标记：1-第一下子模；2-第二下子模；3-第三下子模；4-第四下子模；5-第五下子模；6-第一大脱板；7-第二大脱板；8-上模座；9-子模固定板下模座；10-内导向组件；11-外导向组件；12-线圈感温线；13-线圈冷却管路；14-铁芯感温线；15-下模座冷却管路；16-隔热槽；17-下模座感温线；18-线圈固定框架；19-磁条；20-绝缘金属线圈；21-线圈固定套；22-锁紧套；23-铁芯；24-落料凹模；25-分离凸点；26-冲片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的定转子铁芯模内自动粘接冲压模具及工艺主要作用是：通过此工艺电机铁芯取消叠铆扣点叠紧为整体，避免由于扣点连接形成回路，提高电机性能。此工艺采用带涂层的硅钢片料带冲制，在落料位置模具内加热冲片在一定压力下粘接叠紧成铁芯，高度通过在计数作用的冲片上冲制分离凸点(凸出冲片两片不粘接在一起)控制。
本发明中的子模的数量和功能可以根据需要冲制的铁芯结构设置，以下实施例仅以冲制包含转子以及含有齿部和轭部的定子的铁芯为例进行说明。
参照图1，本实施例的模具包括上模座8和子模固定板下模座9，下模包括五个独立子模(即第一下子模1、第二下子模2、第三下子模3、第四下子模4、第五下子模5)组成，两个子模(第一下子模1、第三下子模3)冲压铁芯内孔形状，三个子模(第二下子模2、第四下子模4、第五下子模5)落料并需要加热，加热子模温度会有一定升高、尺寸会有一定变化，由于落料工序只有一个冲压型腔，中心位置不会发生变化，不会产生上下模错位问题。由于子模间有一定距离，热传递只能通过空气，且子模固定板下模座9设计有隔热槽16(见图5)，不加热子模温度变化很小，对精度影响很小。
由于在冲压过程中不断加热，铁芯也会散热，长时间子模固定板下模座9温度升高导致变长，影响子模的相对位置变化，为消除此影响，见图1，在每个加热区域设计6个下模座冷却管路15冷却下模座，保证下模座温度稳定，通过图5下模座感温7测量下模座9的温度，通过调整冷却机参数保证子模固定板下模座9温度稳定，子模之间位置稳定；与感温探头，加热线圈等数据统一通过控制系统自动调节。
参照图2，子模位置通过内导向组件10确定，内导向组件10固定在第一大脱板6、第二大脱板7上，此两块板作为上下模位置连接基准，在这两块大脱板上增加外导向组件11，用于保护内导向组件10(导柱较小，强度差)，从而保证模具的导向精度。还可以设置铁芯感温线14来监测铁芯的温度。如图2和图3所示，在加热子模所处的下模座区域可以设置下模座冷却管15路和下模座感温线17，通过所述下模座感温线读取下模座的温度。
参照图3，第一下子模1、第二下子模2、第三下子模3、第四下子模4、第五下子模5单独设计为整体，只需拆掉与下模座9连接的定位销和螺钉，整个子模就可分离，方便拆装模具，便于生产维护，为了保证拆装定位磨损影响精度，下模座9定位销孔处可设计淬硬镶套。
参照图4，本实施例中，电磁感应加热装置结构是在线圈固定套21外圈缠绕绝缘金属线圈20，绕线后周圈表面粘贴磁条19，贴磁条后做第一次环氧树脂，密封固定好线圈和磁条留接线头。由于线圈自身发热且装在模腔内散热困难，所以在固定好的电磁线圈周圈布置线圈冷却管路13和线圈感温线12，进行第二次环氧树脂，对冷却管路等进行密封固定，形成一个整体线圈。整体线圈通过线圈固定框架18固定。冲片在落料工位处下落，经落料凹模24落入锁紧套22中，对冲片加热后，粘接叠紧成铁芯23。通过线圈感温线12读取加热线圈的温度，调整冷却机功率控制冷却液的温度来控制电感线圈的温度，达到长时间连续加热的可能，解决线圈加热问题。绝缘金属线圈20、磁条19、线圈冷却管路13采用环氧树脂密封固定，防止冲压油等影响加热线圈正常工作，也起到绝缘作用防漏电处理，避免造成安全事故。
参照图5，本实施例中，定转子在一套连续模中冲制完成。冲压工艺流程包括：S0冲导正孔、S1冲转子流通孔、S2冲转子槽孔、S3冲转子分离凸点、S4冲转子轴孔、S5空步、S6空步、S7转子落料(加热)、S8空步，S9空步，S10冲导正孔和定子槽孔，S11冲气隙和轭部分离凸点，S12冲齿部分离凸点，S13空步，S14空步，S15齿部落料(加热)，S16空步，S17空步，S18空步，S19轭部落料，S20空步，S21切废料。其中：
第一下子模1，转子内孔及分离凸点冲压，不加热(工步S0～S5)；
第二下子模2，转子落料完，加热自粘成转子铁芯(工步S6～S8)；
第三下子模3，定子内孔及分离凸点冲压，不加热(工步S9～S13)；
第四下子模4，子模4齿部落料，加热自粘成齿部铁芯(工步S14～S16)；
第五下子模5，子模5轭部落料，废料切断，加热自粘成轭部铁芯(工步S17～S21)
从冲压工艺可看到，电机铁芯由三个独立铁芯组成，见图5，工步S7、S15、S19为三个落料工位，在落料工位设置电感线圈对冲片加热，到达到表面涂层熔化的温度，通过锁紧套22提供一定阻力；冲压时冲头推挤冲片产生一定正压力，使冲片粘着在一起，离开加热区域，铁芯温度降低，涂层凝固，形成所需要铁芯。铁芯高度通过图5中的工步S3、S11、S12冲制有凸点冲片控制，在设定好铁芯高度后通过控制系统设置所需片数，在达到所定计数后给出信号到电气控制装置推动凸点冲头在冲片26上冲出分离凸点25，完成后再给出信号，滑块回位放空凸点冲头，料带将顶起凸点冲头不会冲出凸点，按此一直循环冲压；有凸点冲片由于不能下面冲片接触，只有凸点很小面接触，从型腔出来就可自动分离成设定高度铁芯。分离凸点形状参考图2所示。
综上所述，本发明通过全新概念工艺实现定转子铁芯模内全自动粘接，具体过程实现需要在冷冲压模具应用电磁感应加热技术，弹性陶瓷缩紧套及模具温度调整控制，达到生产要求，模具结构采用独立子模结构，在通过冷却机循环冷却等措施，消除温度升高对模具冲压位置的影响，保证模具在加热条件下模板位置不会发生变化,保证复杂结构铁芯精度及正常生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：包括上模座和下模座，所述下模座中设置有若干个相互独立的下子模，所述下子模包括不加热子模和加热子模，所述不加热子模和加热子模均至少设置一个，所述加热子模的工作温度高于常温，所述加热子模中设置有用于落料的冲压型腔。
2.根据权利要求1所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：每个所述加热子模中仅设置有1个冲压型腔。
3.根据权利要求1或2所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：所述冲压型腔包括落料凹模和设置于落料凹模下方的锁紧套，所述锁紧套的外围缠绕有电磁感应线圈，在电磁感应线圈的外周布置有线圈冷却管路和线圈感温线，通过所述线圈感温线读取电磁感应线圈的温度。
4.根据权利要求3所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：所述电磁感应线圈包括绝缘金属线圈和磁体，所述锁紧套外设置有线圈固定套，所述绝缘金属线圈缠绕于线圈固定套外，所述磁体粘贴于绝缘金属线圈外，所述绝缘金属线圈和磁体通过第一环氧树脂密封固定，所述线圈冷却管路和线圈感温线通过第二环氧树脂密封固定。
5.根据权利要求1所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：在加热子模所处的下模座区域设置有下模座冷却管路和下模座感温线，通过所述下模座感温线读取下模座的温度。
6.根据权利要求5所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：所述下模座冷却管路在加热子模处呈U字形设置，所述下模座冷却管路横向贯穿整个下模座。
7.根据权利要求1所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：所述不加热子模包括多个冲压工位，所述冲压工位中包含用于冲压分离凸点的冲压工位，通过所述分离凸点隔离相邻的铁芯，所述铁芯由若干个冲片在加热子模中粘叠而成。
8.根据权利要求1所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：相邻的下子模之间设有隔热槽。
9.根据权利要求1所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：所述上模座上设有大脱板，所述大脱板上设有内导向组件和外导向组件，所述内导向组件和外导向组件共同保证模具的导向精度。
10.根据权利要求1所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压模具，其特征在于：所述下子模可拆卸地镶嵌于下模座中。
11.一种定转子铁芯模内自动粘接冲压工艺，其特征在于：将带涂层的硅钢片料带在如权利要求1-10中任意一项所述的冲压模具中进行冲制，在加热子模内加热冲片在压力下一次性粘接叠紧成铁芯。
12.根据权利要求11所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压工艺，其特征在于：相邻铁芯通过分离凸点进行隔离，当一个铁芯冲制完成后，在下一铁芯的第一块冲片上冲压分离凸点，所述分离凸点的高度凸出冲片表面。
13.根据权利要求11所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压工艺，其特征在于：通过线圈感温线读取加热线圈的温度，通过控制冷却液的温度控制电感线圈的温度，实现长时间连续加热。
14.根据权利要求11所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压工艺，其特征在于：通过下模座感温线读取下模座的温度，通过控制冷却液的温度控制下模座温度，防止下模座变形。
15.根据权利要求11所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压工艺，其特征在于：所述定转子铁芯包括转子铁芯、定子齿部铁芯和定子轭部铁芯；所述下模座包括依次排列的五个独立的下子模，即第一下子模、第二下子模、第三下子模、第四下子模和第五下子模，其中，第一下子模和第三下子模用于冲压铁芯内孔形状，第二下子模、第四下子模和第五下子模用于落料并加热，使落料一次性粘接叠紧成铁芯，所述冲压工艺包括：
在第一下子模中：转子内孔冲压，该工步不加热；
在第二下子模中：转子落料完成，加热自粘成转子铁芯；
在第三下子模中：定子内孔冲压，该工步不加热；
在第四下子模中：齿部落料，加热自粘成齿部铁芯；
在第五下子模中：轭部落料，加热自粘成轭部铁芯。
16.根据权利要求15所述的一种定转子铁芯模内自动粘接冲压工艺，其特征在于：所述第一下子模和第三下子模上还包括分离凸点冲压工位，且仅当前一个铁芯冲制完成后，下一铁芯的第一块冲片到达该工位时，进行分离凸点冲压操作。
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