CN111193366B - 一种卷绕制定子铁芯生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷绕制定子铁芯生产线，包括原料钢带卷放置架，还包括钢带整平机、带料冲裁装置、带料卷绕机、压装焊接设备和初成品铁芯整形设备；原料钢带卷放置架上设置有钢带卷料，钢带整平机：将变形的钢带卷料整平；带料冲裁装置：包括冲床，钢带送料机和冲裁模具，根据更换冲裁模具进行冲裁不同的齿形带料；带料卷绕机：将两条带料反向叠合一起卷绕成型；压装焊接设备：带料经卷绕成型后，将剪断后的螺旋带料矫正压铆、焊接；初成品铁芯整形设备：包括脱料板、脱料推杆、上压模、下压膜和整形固定柱。上述技术方案，结构设计合理、结构简单、制造方便、工作可靠、制造成本低、工作效率高且能够实现自动化生产。

Description

一种卷绕制定子铁芯生产线

技术领域

本发明涉及定子铁芯制造设备技术领域，具体涉及一种卷绕制定子铁芯生产线。

背景技术

电机定子铁芯是各类电机的重要组成部件，是电机成本的主要构成，随着社会的迅速发展，各行各业对电机的需求量与日俱增，而对于定子铁芯的加工工艺，目前我国70％的制造业依然采用传统加工工艺，材料利用率低，而且，工序繁杂，产能和生产效率低。传统的电机定子铁芯加工方法均是把硅钢板料冲制成单齿片，然后叠压铆合或焊合而成。这种加工方式原材料利用率低，如果不计边角料的回收利用，材料利用率仅在20％左右。20世纪70年代末80年代初，“卷叠工艺”相继在美国、意大利、德国、日本等工艺发达国家出现，卷叠工艺是一种将薄板带料替代传统薄板块料作为原料，通过冲裁齿形钢带—螺旋卷绕—压叠焊合—挤压整形的新型工艺。

从上世纪60年代开始，全球各国开始受到来自资源短缺的压力，制造企业之间的竞争空前激烈，因此，控制成本，提升生产效率等节能技术逐步得到重视。进入2005以后，国际能源问题愈发严峻，钢铁价格日益攀升，材料成本成为制造业降低成本的瓶颈之一，因此，电机定子铁芯卷绕技术得到较好的推广，也得到世界各国的广泛关注。到目前为止，定子铁心的加工工艺多种多样，有直条拼接工艺制造，有传统工艺制造，有长条扣合卷绕工艺制造和短弧条拼接工艺制造等。虽然所改进的工艺在一定程度上提升了原材料的利用率，但是仍然存在加工工艺繁杂，工序多，所需成本高，不易实现自动化生产等诸多缺点、实用性差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构设计合理、结构简单、制造方便、工作可靠、制造成本低、工作效率高且能够实现自动化生产的卷绕制定子铁芯生产线。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种卷绕制定子铁芯生产线，包括原料钢带卷放置架，还包括钢带整平机、带料冲裁装置、带料卷绕机、压装焊接设备和初成品铁芯整形设备；所述原料钢带卷放置架上设置有钢带卷料，通过轴向固定架和导向轮将钢带卷料固定好；

钢带整平机：将从原料钢带卷放置架拉出的变形的钢带整平；

带料冲裁装置：包括冲床，钢带送料机和冲裁模具，根据更换冲裁模具将钢带进行冲裁成不同的齿形带料；

带料卷绕机：将经冲裁后的一条或多条直条齿形带料卷绕成螺旋带料，并盘叠在举升托盘上，当螺旋带料达到设定圈数时自动剪断；

压装焊接设备：当螺旋带料达到设定圈数时自动剪断后，取下螺旋带料，将卷绕成型的螺旋带料进行矫正、压铆和焊接；

初成品铁芯整形设备：包括脱料板、脱料推杆、上压模、下压膜、整形固定柱和液压机，首先将初步成型的定子铁芯套在整形固定柱上，启动液压机，将定子铁芯压入下压模，铁芯产生挤压变形，各齿槽口经整形变得整齐，上压模脱开后，脱料推杆推动脱料板将定子铁芯卸下。

本发明进一步设置为：在带料冲裁装置和带料卷绕机之间设置有带料缓冲区，以解决高速冲床与卷绕机的工作速度的不同步问题。

本发明还进一步设置为：带料缓冲区为深坑结构，经带料冲裁装置冲裁后两齿形带料进入带料缓冲区，为带料卷绕做准备。

本发明还进一步设置为：所述带料卷绕机包括安装底板、基座、导料架、进料槽、侧压轮盘、成型槽道、进料槽底板、成型底板、主轴、副轴、电机、针盘、针盘锁板、驱动销、平面凸轮盘、复位弹簧、螺旋槽道、举升托盘、第一气缸、剪刀、第二气缸和成型装置，所述针盘与主轴通过螺钉连为一个整体，导料架内设置有直条齿形带料。

本发明还进一步设置为：卷绕制定子铁芯生产线使带料卷绕成型具体为：

(1)经冲裁成型的直条齿形带料通过导料架进入进料槽；

(2)直条齿形带料在与侧压轮盘和成型槽道相切位置进入成型槽道；

(3)当直条齿形带料继续进入成型底板上表面时，主轴和副轴旋转，针盘随着主轴一起旋转，驱动销下端球面与平面凸轮盘上表面相接触；

(4)驱动销被针盘锁板固定在针盘内，驱动销在针盘的驱动力下一起旋转，当驱动销到达平面凸轮盘爬升曲面位置时，复位弹簧开始被压缩，驱动销上升，与齿形带料槽口套合，驱动销驱动直条齿形带料进入成型装置内卷绕成型。

本发明还进一步设置为：所述成型槽道由成型底板、成型盖板、主轴芯筒和夹持垫片共同组成，主轴芯筒与侧压轮盘将带料左右固定，同时通过侧压轮盘和主轴芯筒的摩擦力继续驱动带料推进成型，成型底板和成型盖板将带料夹持住，防止带料失稳起皱。

本发明还进一步设置为：带料成型后驱动销继续做圆周旋转，当驱动销到达平面凸轮盘下降曲面时，复位弹簧将推动驱动销退回针盘滑槽内，带料顺着螺旋槽道继续爬升，最后盘绕在举升托盘上，带料达到设定圈数时，通过第一气缸推动剪刀剪断，第二气缸举起举升托盘，卸下因卷绕形成的螺旋带料。

本发明还进一步设置为：根据夹持垫片的厚度来调整成型底板和成型盖板之间的间隙，成型底板和成型盖板以及垫片通过螺钉连接，成型底板通过螺钉固定在基座上，基座通过螺钉固定在安装底板上；举升托盘与气缸的活塞杆连接。

本发明还进一步设置为：侧压轮盘通过螺母垫片和螺母固定在副轴的轴肩上，副轴上设置有轴承座，轴承座通过螺钉固定在基座上。

本发明还进一步设置为：所述主轴和副轴同转速，主轴与副轴使用共同动力源驱动，所述主轴与副轴用齿轮副啮合传动，传动齿轮速比为1；或使用同步带传动：在主轴、副轴以及电机的电机轴间用同步带连接，并设置有涨紧装置；或使用双动力源驱动，主轴和副轴分别使用一个电机驱动。

本发明的优点是：与现有技术相比，本发明首先将原料钢带卷放置在原料钢带卷放置架上，将带料端引向钢带整平机，经整平后的钢带进入带料冲裁装置冲床送料口，然后进行冲裁，冲裁后齿形带料进入带料缓冲区，然后经带料卷绕机卷绕成型，达到设定圈数后自动剪短，将剪断后的螺旋带料放入压焊设备矫正压铆、焊接，定子铁芯初步加工完成。由于定子铁芯的尺寸精度和性能要求，这样的产品还需进一步进行整形，将初成品放入整形设备进行精整，最后再通过防锈处理，工艺结束，获得定子铁芯成品。此外，在冲裁过程中可将冲裁模具设计为多条带料冲裁模具，以便提升生产的产能和效率；由于目前定子铁芯常用厚度小于或等于1mm的钢带原料，所需的冲裁压力小，通过卷绕工艺，成形齿形带料宽度不大，这使得多带料一起冲裁有了可能性，在带料缓冲区后可以连接多台卷绕机同时卷绕，这样将实现生产效率和产能大幅度上升。整个卷绕制定子铁芯生产线结构设计合理、结构简单、制造方便、工作可靠、制造成本低、工作效率高且能够实现自动化生产，实用性好。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1，本发明公开的一种卷绕制定子铁芯生产线，包括原料钢带卷放置架1，还包括钢带整平机2、带料冲裁装置3、带料卷绕机4、压装焊接设备5和初成品铁芯整形设备6；所述原料钢带卷放置架1上设置有钢带卷料，通过轴向固定架和导向轮将钢带卷料固定好；

钢带卷放置架：包括轴向固定架、导向轮、承载装置和滚动轴等，承载装置和滚动轴之间设置滚动轴承，承载装置可调整自身外径，且可自由转动；当钢带整平机工作时，钢带放置架保证钢带平稳、有序地进入整平机中。

钢带整平机：包括整平装置、对射传感器和钢带进料通道等，对射传感器控制钢带整平装置整平的送料过程，包括控制整平进料时机和进料速度；整平装置将从原料钢带卷放置架拉出的变形的钢带整平；

带料冲裁装置：包括高速冲床，钢带送料机和冲裁模具，钢带送料机控制冲裁进料速度，高速冲床带动冲裁模具对带料进行冲裁，根据更换冲裁模具将钢带进行冲裁成不同的齿形带料；

带料卷绕机：将经冲裁后的一条或多条直条齿形带料卷绕成螺旋带料，并盘叠在举升托盘上，当螺旋带料达到设定圈数时自动剪断；

压装焊接设备：当螺旋带料达到设定圈数时自动剪断后，取下螺旋带料，将卷绕成型的螺旋带料进行矫正、压铆和焊接；

初成品铁芯整形设备：包括脱料板、脱料推杆、上压模、下压膜、整形固定柱和液压机，首先将初步成型的定子铁芯套在整形固定柱上，启动液压机，将定子铁芯压入下压模，铁芯产生挤压变形，各齿槽口经整形变得整齐，上压模脱开后，脱料推杆推动脱料板将定子铁芯卸下。

作为优选的：在带料冲裁装置和带料卷绕机之间设置有带料缓冲区7。

作为优选的：带料缓冲区7为深坑结构，经带料冲裁装置冲裁后两齿形带料进入带料缓冲区7，主要目的是解决带料冲裁装置和带料卷绕机之间的工作不同步问题，带料冲裁装置处于连续工作模式，带料卷绕机处于间歇工作模式。

作为优选的：所述带料卷绕机包括安装底板、基座、导料架、进料槽、侧压轮盘、成型槽道、进料槽底板、成型底板、主轴、副轴、电机、针盘、针盘锁板、驱动销、平面凸轮盘、复位弹簧、螺旋槽道、举升托盘、第一气缸、剪刀、第二气缸和成型装置，所述针盘与主轴通过螺钉连为一个整体，导料架内设置有直条齿形带料。

作为优选的：卷绕制定子铁芯生产线使带料卷绕成型具体为：

(1)经冲裁成型的直条齿形带料通过导料架进入进料槽；

(2)直条齿形带料在与侧压轮盘和成型槽道相切位置进入成型槽道；

(3)当直条齿形带料继续进入成型底板上表面时，主轴和副轴旋转，针盘随着主轴一起旋转，驱动销下端球面与平面凸轮盘上表面相接触；

(4)驱动销被针盘锁板固定在针盘内，驱动销在针盘的驱动力下一起旋转，当驱动销到达平面凸轮盘爬升曲面位置时，复位弹簧开始被压缩，驱动销上升，与齿形带料槽口套合，驱动销驱动直条带料进入成型装置内卷绕成型。

作为优选的：所述成型槽道由成型底板、成型盖板、主轴芯筒和夹持垫片共同组成，主轴芯筒与侧压轮盘将带料左右固定，同时通过侧压轮盘和主轴芯筒的摩擦力继续驱动带料推进成型，成型底板和成型盖板将带料夹持住，防止带料失稳起皱。

作为优选的：带料成型后驱动销继续做圆周旋转，当驱动销到达平面凸轮盘下降曲面时，复位弹簧将推动驱动销退回针盘滑槽内，带料顺着螺旋槽道继续爬升，最后盘绕在举升托盘上，带料达到设定圈数时，通过第一气缸推动剪刀剪断，第二气缸举起举升托盘，卸下因卷绕形成的螺旋带料。

作为优选的：根据夹持垫片的厚度来调整成型底板和成型盖板之间的间隙，成型底板和成型盖板以及垫片通过螺钉连接，成型底板通过螺钉固定在基座上，基座通过螺钉固定在安装底板上；举升托盘与气缸的活塞杆连接。

本发明还进一步设置为：侧压轮盘通过螺母垫片和螺母固定在副轴的轴肩上，副轴上设置有轴承座，轴承座通过螺钉固定在基座上。

本发明还进一步设置为：所述主轴和副轴同转速，主轴与副轴使用共同动力源驱动，所述主轴与副轴用齿轮副啮合传动，传动齿轮速比为1；或使用同步带传动：在主轴、副轴以及电机的电机轴间用同步带连接，并设置有涨紧装置；或使用双动力源驱动，主轴和副轴分别使用一个电机驱动。

实际应用时，首先将原料钢带卷放置在原料钢带卷放置架上，将带料端引向钢带整平机，经整平后的钢带进入带料冲裁装置冲床送料口，然后进行冲裁，冲裁后齿形带料进入带料缓冲区，然后经带料卷绕机卷绕成型，达到设定圈数后自动剪断，将剪断后的螺旋带料放入压焊设备矫正压铆、焊接，定子铁芯初步加工完成。由于定子铁芯的尺寸精度和性能要求，这样的产品还需进一步进行整形，将初成品放入整形设备进行精整，最后再通过防锈处理，工艺结束，获得定子铁芯成品。此外，在冲裁过程中可将冲裁模具设计为多条带料冲裁模具，以便提升生产的产能和效率；由于目前定子铁芯常用厚度小于或等于1mm的钢带原料，所需的冲裁压力小，通过卷绕工艺，成形齿形带料宽度不大，这使得多带料一起冲裁有了可能性，在带料缓冲区后可以连接多台卷绕机同时卷绕，这样将实现生产效率和产能大幅度上升。整个卷绕制定子铁芯生产线结构设计合理、结构简单、制造方便、工作可靠、制造成本低、工作效率高且能够实现自动化生产，实用性好。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种卷绕制定子铁芯生产线，包括原料钢带卷放置架，其特征在于：还包括钢带整平机、带料冲裁装置、带料卷绕机、压装焊接设备和初成品铁芯整形设备；所述原料钢带卷放置架上设置有钢带卷料，通过轴向固定架和导向轮将钢带卷料固定好；

钢带整平机：将从原料钢带卷放置架拉出的变形的钢带整平；

带料冲裁装置：包括冲床，钢带送料机和冲裁模具，根据更换冲裁模具将钢带进行冲裁成不同的齿形带料；

带料卷绕机：将两条齿形带料反向叠合一起卷绕成型；

压装焊接设备：待两条齿形带料经卷绕成型后，将卷绕时形成的螺旋带料剪断，并对卷绕成型的螺旋带料矫正压铆和焊接；

初成品铁芯整形设备：包括脱料板、脱料推杆、上压模、下压膜、整形固定柱和液压机，首先将初步成型的定子铁芯套在整形固定柱上，启动液压机，将定子铁芯压入下压模，铁芯产生挤压变形，各齿槽口经整形变得整齐，上压模脱开后，脱料推杆推动脱料板将定子铁芯卸下；

在带料冲裁装置和带料卷绕机之间设置有带料缓冲区；

带料缓冲区为深坑结构，经带料冲裁装置冲裁后两齿形带料进入带料缓冲区，为带料卷绕做准备；

所述带料卷绕机包括安装底板、基座、导料架、进料槽、侧压轮盘、成型槽道、进料槽底板、成型底板、主轴、副轴、电机、针盘、针盘锁板、驱动销、平面凸轮盘、复位弹簧、螺旋槽道、举升托盘、第一气缸、剪刀、第二气缸和成型装置，所述针盘与主轴通过螺钉连为一个整体，导料架内设置有直条齿形带料；

卷绕制定子铁芯生产线使带料卷绕成型具体为：

(1)经冲裁成型的直条齿形带料通过导料架进入进料槽；

(2)直条齿形带料在与侧压轮盘和成型槽道相切位置进入成型槽道；

(3)当直条齿形带料继续进入成型底板上表面时，主轴和副轴旋转，针盘随着主轴一起旋转，驱动销下端球面与平面凸轮盘上表面相接触；

(4)驱动销被针盘锁板固定在针盘内，驱动销在针盘的驱动力下一起旋转，当驱动销到达平面凸轮盘爬升曲面位置时，复位弹簧开始被压缩，驱动销上升，与齿形带料槽口套合，驱动销驱动直条带料进入成型装置内卷绕成型；

所述成型槽道由成型底板、成型盖板、主轴芯筒和夹持垫片共同组成，主轴芯筒与侧压轮盘将带料左右固定，同时通过侧压轮盘和主轴芯筒的摩擦力继续驱动带料推进成型，成型底板和成型盖板将带料夹持住，防止带料失稳起皱；

带料成型后驱动销继续做圆周旋转，当驱动销到达平面凸轮盘下降曲面时，复位弹簧将推动驱动销退回针盘滑槽内，带料顺着螺旋槽道继续爬升，最后盘绕在举升托盘上，带料达到设定圈数时，通过第一气缸推动剪刀剪断，第二气缸举起举升托盘，卸下因卷绕形成的螺旋带料；

根据夹持垫片的厚度来调整成型底板和成型盖板之间的间隙，成型底板和成型盖板以及垫片通过螺钉连接，成型底板通过螺钉固定在基座上，基座通过螺钉固定在安装底板上；举升托盘与气缸的活塞杆连接；

侧压轮盘通过螺母垫片和螺母固定在副轴的轴肩上，副轴上设置有轴承座，轴承座通过螺钉固定在基座上。

2.根据权利要求1所述的一种卷绕制定子铁芯生产线，其特征在于：所述主轴和副轴同转速，主轴与副轴使用共同动力源驱动，所述主轴与副轴用齿轮副啮合传动，传动齿轮速比为1；或使用同步带传动：在主轴、副轴以及电机的电机轴间用同步带连接，并设置有涨紧装置；或使用双动力源驱动，主轴和副轴分别使用一个电机驱动。

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