CN112719100B - 一种旋转式铁芯叠片压装模具及压装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转式铁芯叠片压装模具及压装方法。所述压装模具包括旋转式收紧圈组件和设置在所述旋转式收紧圈组件下方的旋转式顶压组件，所述旋转式收紧圈组件包括设置在冲床上的下模座、转动设置在所述下模座上的旋转套，所述旋转套的上端设置有外法兰，所述旋转套的内孔上端设置有定位止口，所述定位止口内固定安装有用于铁芯冲片落料的落料凹模，所述旋转套的内孔中设置有收紧圈，所述落料凹模与所述收紧圈上下对接连接，所述旋转套的下端外圆上连接有从动同步齿轮，所述下模座上还设置有伺服电机，所述伺服电机的电机轴上连接有主动同步齿轮，所述从动同步齿轮、主动同步齿轮之间连接有同步传动带。本发明提高铁芯叠片的精度。

Description

一种旋转式铁芯叠片压装模具及压装方法
技术领域
本发明涉及模具技术领域，具体涉及一种旋转式铁芯叠片压装模具及压装方法。
背景技术
电机定转子的铁芯是由矽钢片(冲片)叠合而成。矽钢片通常是采用级进模在冲床上冲压而成，为了实现矽钢片冲压、叠装的一体化作业，在冲床上除了要设置冲压模(级进模)外，通常还配套设置有矽钢片的叠装模具。叠装模具的主体为一收紧圈，冲压时利用模具上落料冲头的冲压力及精确冲压步距，每冲压一片矽钢片，由落料冲头将矽钢片压入收紧圈中，收紧圈与矽钢片之间是过盈配合以形成较大的摩擦力，而相邻矽钢片之间通过铆合得以连接在一起。为了防止相邻两组矽钢片的相互粘连，在相邻两组矽钢片之间设置有一片不冲压铆口的矽钢片。
现有技术中，电机定转子的铁芯冲压和叠装还存在以下问题：
第一，用于冲压的矽钢带存在一定的厚度不均匀误差，导致矽钢片叠装成铁芯后其铁芯的上下两平面不平行，且铁芯的总体高度尺寸误差也较大；
第二，用于冲压的矽钢带在长度方向和宽度方向的平面变形量不一致，同样导致矽钢片叠装成铁芯后其铁芯的上下两平面不平行，且铁芯的总体高度尺寸误差也较大。
因此，有必要对现有的电机定转子铁芯的冲压和叠装技术进行改进，以克服上述缺陷和不足。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种旋转式铁芯叠片压装模具及压装方法，旨在提高铁芯叠片的精度，减少铁芯叠片后的高度误差和铁芯上下两平面的不平行误差。具体的技术方案如下：
一种旋转式铁芯叠片压装模具，包括旋转式收紧圈组件和设置在所述旋转式收紧圈组件下方的旋转式顶压组件，所述旋转式收紧圈组件包括设置在冲床上的下模座、转动设置在所述下模座上的旋转套，所述旋转套的上端设置有外法兰，所述旋转套的内孔上端设置有定位止口，所述定位止口内固定安装有用于铁芯冲片落料的落料凹模，所述旋转套的内孔中设置有收紧圈，所述落料凹模与所述收紧圈上下对接连接，所述旋转套的下端外圆上连接有从动同步齿轮，所述下模座上还设置有伺服电机，所述伺服电机的电机轴上连接有主动同步齿轮，所述从动同步齿轮、主动同步齿轮之间连接有同步传动带。
作为本发明中旋转式顶压组件的一种优选方案，所述旋转式顶压组件包括竖立设置在所述收紧圈下方且由伺服电机驱动的电动推杆、设置在所述电动推杆上部的伸缩杆，所述伸缩杆的前端部位依次向上设置有圆盘式压力传感器和转动盘，且所述转动盘通过第一平面推力轴承支承在所述圆盘式压力传感器的上端面。
其中，所述转动盘的下端还固定有连接盘，所述连接盘支承在所述第一平面推力轴承上，所述第一平面推力轴承支承在所述圆盘式压力传感器的上端面，所述连接盘与所述伸缩杆之间还设置有第一径向滚动轴承并通过卡簧实现轴向固定。
作为本发明中旋转式收紧圈组件的一种优选方案，所述下模座上设置有轴承安装孔，所述旋转套的外圆上设置有一对通过隔套隔开的第二径向滚动轴承，一对所述第二径向滚动轴承定位于所述下模座的轴承安装孔内，在位于所述旋转套的外法兰下端面与所述下模座的上端面之间设置有第二平面推力轴承，在位于所述下模座的下端面与所述从动同步齿轮的上端面之间设置有第三平面推力轴承；所述旋转套的下端从上至下依次设置有圆螺母和压圈，所述圆螺母的上端面与所述从动同步齿轮的下端面相接触，所述压圈通过螺钉固定在所述旋转套的下端面并将所述圆螺母的端面压紧。
其中，所述压圈的上端面上设置有内止口，所述收紧圈的下端面靠接在所述压圈内止口的端面上；所述从动同步齿轮与所述旋转套之间设置有传动键、所述主动同步齿轮与所述伺服电机的电机轴之间设置有传动键。
作为本发明的进一步改进，所述收紧圈上设置有磨损补偿装置，所述磨损补偿装置包括设置在所述收紧圈本体内部的环形空腔，所述收紧圈的下端面上设置有顶压螺栓，所述顶压螺栓的前端顶杆伸入所述环形空腔内，所述环形空腔内设置有挤压膨胀器件，所述挤压膨胀器件为背压弹簧组件或液性塑料；所述顶压螺栓包括螺纹段和作为前端顶杆的圆柱段，所述圆柱段与所述收紧圈滑动配合，所述螺纹段与所述收紧圈螺纹连接。
其中，所述收紧圈的环形空腔的腔壁与所述收紧圈的内孔孔壁之间形成所述顶压螺栓顶压时使得所述收紧圈的内孔收缩的薄壁，当所述收紧圈出现磨损时通过调节所述顶压螺栓实现磨损补偿。
其中，当所述挤压膨胀器件采用由蝶形弹簧圈叠合形成的背压弹簧组件时，在顶压螺栓的顶压作用下，蝶形弹簧圈径向变形，使得蝶形弹簧的内孔对收紧圈内孔的薄壁产生径向挤压作用，进而使得收紧圈的内孔缩小，起到磨损补偿作用。
其中，当所述挤压膨胀器件采用液性塑料时，在顶压螺栓的顶压作用下，液性塑料被挤压，从而对收紧圈内孔的薄壁产生径向挤压作用，从而使得收紧圈的内孔缩小，起到磨损补偿作用。
优选的，所述收紧圈内孔的薄壁的厚度为1.5～3mm。
为了方便收紧圈本体内部的环形空腔的加工以及背压弹簧组件、液性塑料的安装，所述收紧圈本体采用焊接结构件。其中，所述背压弹簧组件可以在环形空腔最终封闭焊接前装入所述环形空腔内。
优选的，所述压圈与所述第三平面推力轴承之间设置有调整垫片，所述顶压螺栓的数量有多个。
一种旋转式铁芯叠片压装模具的压装方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)组件安装：在冲床的落料工位下方配套安装用于铁芯叠片的旋转式收紧圈组件，在旋转式收紧圈组件的下方配套安装旋转式顶压组件；
(2)旋转式顶压组件预定位：根据铁芯叠片后的总厚度H，控制电动推杆的伸缩杆位置，使得伸缩杆前端的转动盘上端面距离收紧圈下端面的距离为L＝H/3～H/4，且使得所述转动盘上端面位置正好位于矽钢片停留时与转动盘相接触的档位上；
(3)矽钢片冲压：采用冲床将矽钢带冲压成矽钢片，并在冲床的落料工位将所述矽钢片压入旋转式收紧圈组件的收紧圈内；
(4)错位叠片：冲床每冲压一片矽钢片，旋转式收紧圈组件上的收紧圈转过一个预先设定的错位角度，从而实现相邻两矽钢片的错位叠片；
(5)初始顶压：当收紧圈内的叠片随着冲压的进行，最下面的一片叠片开始接触转动盘上端面，完成旋转式顶压组件的初始顶压；
(6)步进式顶压：在初始顶压完成后的后续冲压过程中，冲床每冲压和叠装一片矽钢片，旋转式顶压组件上的转动盘向下移动一个矽钢片厚度的距离，实现旋转式顶压组件的步进式顶压；
(7)卸料：一组叠片叠装完成形成铁芯，通过卸料装置将位于转动盘上的铁芯转移至出料输送带后输出到收料工作台；然后重复步骤(2)至步骤(7)，形成连续冲压和叠装；
其中，所述步骤(6)的步进式顶压过程中，控制系统通过设置在旋转式顶压组件上的圆盘式压力传感器检测顶压力的大小，然后微调旋转式顶压组件上转动盘的相对高度位置使得顶压力控制在预先设定的范围。
本发明的一种旋转式铁芯叠片压装模具的压装方法还包括压装模具的维护，所述压装模具的维护包括定期检测旋转式收紧圈组件上收紧圈内孔的磨损情况，当收紧圈内孔磨损达到一定值后通过调节顶压螺栓对挤压膨胀器件的挤压力，使得收紧圈内孔出现一定的收缩，从而实现收紧圈内孔的磨损补偿。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种旋转式铁芯叠片压装模具及压装方法，通过在冲床上配套设置旋转式收紧圈组件，实现了冲压叠装过程中相邻矽钢片的错位叠装，其与旋转式顶压组件相协调和配合，能够将矽钢片上的厚度不均匀误差和平面度误差通过错位叠装的方式均匀化，可以改善铁芯叠片后厚度的均匀性，同时减少铁芯叠片后的总高度误差，由此克服了传统冲压叠装时出现的铁芯高度不均匀和总高度误差较大的弊端。
第二，本发明的一种旋转式铁芯叠片压装模具及压装方法，收紧圈上设置有磨损补偿装置，收紧圈内孔磨损后可通过调节顶压螺栓对挤压膨胀器件的挤压力，使得收紧圈内孔出现一定的收缩，从而实现收紧圈内孔的磨损补偿。
附图说明
图1是本发明的一种旋转式铁芯叠片压装模具的结构示意图；
图2是图1中的旋转式顶压组件部分的局部放大视图；
图3是在收紧圈上设置磨损补偿装置的结构示意图。
图中：1、下模座，2、旋转套，3、外法兰，4、铁芯冲片，5、落料凹模，6、收紧圈，7、从动同步齿轮，8、伺服电机，9、主动同步齿轮，10、同步传动带，11、隔套，12、第二径向滚动轴承，13、第二平面推力轴承，14、第三平面推力轴承，15、圆螺母，16、压圈，17、螺钉，18、传动键，19、磨损补偿装置，20、顶压螺栓，21、挤压膨胀器件，22、前端顶杆，23、电动推杆，24、伸缩杆，25、转动盘，26、压力传感器，27、第一平面推力轴承，28、第一径向滚动轴承，29、连接盘，30，卡簧。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1至3所示为本发明的一种旋转式铁芯叠片压装模具及压装方法的实施例，包括旋转式收紧圈组件和设置在所述旋转式收紧圈组件下方的旋转式顶压组件，所述旋转式收紧圈组件包括设置在冲床上的下模座1、转动设置在所述下模座1上的旋转套2，所述旋转套2的上端设置有外法兰3，所述旋转套2的内孔上端设置有定位止口，所述定位止口内固定安装有用于铁芯冲片4落料的落料凹模5，所述旋转套2的内孔中设置有收紧圈6，所述落料凹模5与所述收紧圈6上下对接连接，所述旋转套2的下端外圆上连接有从动同步齿轮7，所述下模座1上还设置有伺服电机8，所述伺服电机8的电机轴上连接有主动同步齿轮9，所述从动同步齿轮7、主动同步齿轮9之间连接有同步传动带10。
作为本实施例中旋转式顶压组件的一种优选方案，所述旋转式顶压组件包括竖立设置在所述收紧圈6下方且由伺服电机8驱动的电动推杆23、设置在所述电动推杆23上部的伸缩杆24，所述伸缩杆24的前端部位依次向上设置有圆盘式压力传感器26和转动盘25，且所述转动盘25通过第一平面推力轴承27支承在所述圆盘式压力传感器26的上端面。
其中，所述转动盘25的下端还固定有连接盘29，所述连接盘29支承在所述第一平面推力轴承27上，所述第一平面推力轴承27支承在所述圆盘式压力传感器26的上端面，所述连接盘29与所述伸缩杆24之间还设置有第一径向滚动轴承28并通过卡簧30实现轴向固定。
作为本实施例中旋转式收紧圈组件的一种优选方案，所述下模座1上设置有轴承安装孔，所述旋转套2的外圆上设置有一对通过隔套11隔开的第二径向滚动轴承12，一对所述第二径向滚动轴承12定位于所述下模座1的轴承安装孔内，在位于所述旋转套2的外法兰3下端面与所述下模座1的上端面之间设置有第二平面推力轴承13，在位于所述下模座1的下端面与所述从动同步齿轮7的上端面之间设置有第三平面推力轴承14；所述旋转套2的下端从上至下依次设置有圆螺母15和压圈16，所述圆螺母15的上端面与所述从动同步齿轮7的下端面相接触，所述压圈16通过螺钉17固定在所述旋转套2的下端面并将所述圆螺母15的端面压紧。
其中，所述压圈16的上端面上设置有内止口，所述收紧圈6的下端面靠接在所述压圈16内止口的端面上；所述从动同步齿轮7与所述旋转套2之间设置有传动键18、所述主动同步齿轮9与所述伺服电机8的电机轴之间设置有传动键18。
作为本实施例的进一步改进，所述收紧圈6上设置有磨损补偿装置，所述磨损补偿装置包括设置在所述收紧圈6本体内部的环形空腔，所述收紧圈6的下端面上设置有顶压螺栓20，所述顶压螺栓20的前端顶杆22伸入所述环形空腔内，所述环形空腔内设置有挤压膨胀器件21，所述挤压膨胀器件21为背压弹簧组件或液性塑料；所述顶压螺栓20包括螺纹段和作为前端顶杆22的圆柱段，所述圆柱段与所述收紧圈6滑动配合，所述螺纹段与所述收紧圈6螺纹连接。
其中，所述收紧圈6的环形空腔的腔壁与所述收紧圈6的内孔孔壁之间形成所述顶压螺栓20顶压时使得所述收紧圈6的内孔收缩的薄壁，当所述收紧圈6出现磨损时通过调节所述顶压螺栓20实现磨损补偿。
其中，当所述挤压膨胀器件21采用由蝶形弹簧圈叠合形成的背压弹簧组件时，在顶压螺栓20的顶压作用下，蝶形弹簧圈径向变形，使得蝶形弹簧的内孔对收紧圈6内孔的薄壁产生径向挤压作用，进而使得收紧圈6的内孔缩小，起到磨损补偿作用。
其中，当所述挤压膨胀器21件采用液性塑料时，在顶压螺栓20的顶压作用下，液性塑料被挤压，从而对收紧圈6内孔的薄壁产生径向挤压作用，从而使得收紧圈6的内孔缩小，起到磨损补偿作用。
优选的，所述收紧圈内孔的薄壁的厚度为1.5～3mm。
为了方便收紧圈6本体内部的环形空腔的加工以及背压弹簧组件、液性塑料的安装，所述收紧圈6本体采用焊接结构件。其中，所述背压弹簧组件可以在环形空腔最终封闭焊接前装入所述环形空腔内。
优选的，所述压圈16与所述第三平面推力轴承14之间设置有调整垫片，所述顶压螺栓20的数量有多个。
实施例2：
一种采用实施例1的旋转式铁芯叠片压装模具的压装方法，包括如下步骤：
(1)组件安装：在冲床的落料工位下方配套安装用于铁芯叠片的旋转式收紧圈组件，在旋转式收紧圈组件的下方配套安装旋转式顶压组件；
(2)旋转式顶压组件预定位：根据铁芯叠片后的总厚度H，控制电动推杆23的伸缩杆24位置，使得伸缩杆24前端的转动盘25上端面距离收紧圈6下端面的距离为L＝H/3～H/4，且使得所述转动盘25上端面位置正好位于矽钢片停留时与转动盘25相接触的档位上；
(3)矽钢片冲压：采用冲床将矽钢带冲压成矽钢片，并在冲床的落料工位将所述矽钢片压入旋转式收紧圈组件的收紧圈内；
(4)错位叠片：冲床每冲压一片矽钢片，旋转式收紧圈组件上的收紧圈6转过一个预先设定的错位角度，从而实现相邻两矽钢片的错位叠片；
(5)初始顶压：当收紧圈6内的叠片随着冲压的进行，最下面的一片叠片开始接触转动盘25上端面，完成旋转式顶压组件的初始顶压；
(6)步进式顶压：在初始顶压完成后的后续冲压过程中，冲床每冲压和叠装一片矽钢片，旋转式顶压组件上的转动盘25向下移动一个矽钢片厚度的距离，实现旋转式顶压组件的步进式顶压；
(7)卸料：一组叠片叠装完成形成铁芯，通过卸料装置将位于转动盘25上的铁芯转移至出料输送带后输出到收料工作台；然后重复步骤(2)至步骤(7)，形成连续冲压和叠装；
其中，所述步骤(6)的步进式顶压过程中，控制系统通过设置在旋转式顶压组件上的圆盘式压力传感器26检测顶压力的大小，然后微调旋转式顶压组件上转动盘25的相对高度位置使得顶压力控制在预先设定的范围。
本实施例的一种旋转式铁芯叠片压装模具的压装方法还包括压装模具的维护，所述压装模具的维护包括定期检测旋转式收紧圈组件上收紧圈6内孔的磨损情况，当收紧圈6内孔磨损达到一定值后通过调节顶压螺栓20对挤压膨胀器件的挤压力，使得收紧圈6内孔出现一定的收缩，从而实现收紧圈6内孔的磨损补偿。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种旋转式铁芯叠片压装模具，其特征在于，包括旋转式收紧圈组件和设置在所述旋转式收紧圈组件下方的旋转式顶压组件，所述旋转式收紧圈组件包括设置在冲床上的下模座、转动设置在所述下模座上的旋转套，所述旋转套的上端设置有外法兰，所述旋转套的内孔上端设置有定位止口，所述定位止口内固定安装有用于铁芯冲片落料的落料凹模，所述旋转套的内孔中设置有收紧圈，所述落料凹模与所述收紧圈上下对接连接，所述旋转套的下端外圆上连接有从动同步齿轮，所述下模座上还设置有伺服电机，所述伺服电机的电机轴上连接有主动同步齿轮，所述从动同步齿轮、主动同步齿轮之间连接有同步传动带；所述收紧圈上设置有磨损补偿装置，所述磨损补偿装置包括设置在所述收紧圈本体内部的环形空腔，所述收紧圈的下端面上沿收紧圈的轴向设置有顶压螺栓，所述顶压螺栓的前端顶杆沿收紧圈的轴向伸入所述环形空腔内，所述环形空腔内设置有挤压膨胀器件，所述挤压膨胀器件为由蝶形弹簧圈叠合形成的背压弹簧组件；其中，所述收紧圈本体采用焊接结构件，所述背压弹簧组件在环形空腔最终封闭焊接前装入所述环形空腔内；其中，所述旋转式顶压组件包括竖立设置在所述收紧圈下方且由伺服电机驱动的电动推杆、设置在所述电动推杆上部的伸缩杆，所述伸缩杆的前端部位依次向上设置有圆盘式压力传感器和转动盘，且所述转动盘通过第一平面推力轴承支承在所述圆盘式压力传感器的上端面；所述转动盘的下端还固定有连接盘，所述连接盘支承在所述第一平面推力轴承上，所述第一平面推力轴承支承在所述圆盘式压力传感器的上端面，所述连接盘与所述伸缩杆之间还设置有第一径向滚动轴承并通过卡簧实现轴向固定。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式铁芯叠片压装模具，其特征在于，所述下模座上设置有轴承安装孔，所述旋转套的外圆上设置有一对通过隔套隔开的第二径向滚动轴承，一对所述第二径向滚动轴承定位于所述下模座的轴承安装孔内，在位于所述旋转套的外法兰下端面与所述下模座的上端面之间设置有第二平面推力轴承，在位于所述下模座的下端面与所述从动同步齿轮的上端面之间设置有第三平面推力轴承；所述旋转套的下端从上至下依次设置有圆螺母和压圈，所述圆螺母的上端面与所述从动同步齿轮的下端面相接触，所述压圈通过螺钉固定在所述旋转套的下端面并将所述圆螺母的端面压紧。
3.根据权利要求2所述的一种旋转式铁芯叠片压装模具，其特征在于，所述压圈的上端面上设置有内止口，所述收紧圈的下端面靠接在所述压圈内止口的端面上；所述从动同步齿轮与所述旋转套之间设置有传动键、所述主动同步齿轮与所述伺服电机的电机轴之间设置有传动键。
4.根据权利要求1所述的一种旋转式铁芯叠片压装模具，其特征在于，所述顶压螺栓包括螺纹段和作为前端顶杆的圆柱段，所述圆柱段与所述收紧圈滑动配合，所述螺纹段与所述收紧圈螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的一种旋转式铁芯叠片压装模具，其特征在于，所述收紧圈的环形空腔的腔壁与所述收紧圈的内孔孔壁之间形成所述顶压螺栓顶压时使得所述收紧圈的内孔收缩的薄壁，当所述收紧圈出现磨损时通过调节所述顶压螺栓实现磨损补偿。
6.根据权利要求3所述的一种旋转式铁芯叠片压装模具，其特征在于，所述压圈与所述第三平面推力轴承之间设置有调整垫片，所述顶压螺栓的数量有多个。
7.一种采用根据权利要求1至6中任一项所述的旋转式铁芯叠片压装模具的压装方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）组件安装：在冲床的落料工位下方配套安装用于铁芯叠片的旋转式收紧圈组件，在旋转式收紧圈组件的下方配套安装旋转式顶压组件；
（2）旋转式顶压组件预定位：根据铁芯叠片后的总厚度H，控制电动推杆的伸缩杆位置，使得伸缩杆前端的转动盘上端面距离收紧圈下端面的距离为L=H/3～H/4，且使得所述转动盘上端面位置正好位于矽钢片停留时与转动盘相接触的档位上；
（3）矽钢片冲压：采用冲床将矽钢带冲压成矽钢片，并在冲床的落料工位将所述矽钢片压入旋转式收紧圈组件的收紧圈内；
（4）错位叠片：冲床每冲压一片矽钢片，旋转式收紧圈组件上的收紧圈转过一个预先设定的错位角度，从而实现相邻两矽钢片的错位叠片；
（5）初始顶压：当收紧圈内的叠片随着冲压的进行，最下面的一片叠片开始接触转动盘上端面，完成旋转式顶压组件的初始顶压；
（6）步进式顶压：在初始顶压完成后的后续冲压过程中，冲床每冲压和叠装一片矽钢片，旋转式顶压组件上的转动盘向下移动一个矽钢片厚度的距离，实现旋转式顶压组件的步进式顶压；
（7）卸料：一组叠片叠装完成形成铁芯，通过卸料装置将位于转动盘上的铁芯转移至出料输送带后输出到收料工作台；然后重复步骤（2）至步骤（7），形成连续冲压和叠装；
其中，所述步骤（6）的步进式顶压过程中，控制系统通过设置在旋转式顶压组件上的圆盘式压力传感器检测顶压力的大小，然后微调旋转式顶压组件上转动盘的相对高度位置使得顶压力控制在预先设定的范围；
还包括压装模具的维护，所述压装模具的维护包括定期检测旋转式收紧圈组件上收紧圈内孔的磨损情况，当收紧圈内孔磨损达到一定值后通过调节顶压螺栓对挤压膨胀器件的挤压力，使得收紧圈内孔出现一定的收缩，从而实现收紧圈内孔的磨损补偿。
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