CN114649723B - 一种换向器生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换向器生产方法，涉及换向器的技术领域，其包括一种换向器生产方法，具体包括如下步骤：取材、冷挤压、第一车削、切槽、冲侧钩、焊接、压塑、第二车削、冲钩、弯钩、铣槽。本申请对关键步骤调整，即在初始工序中制造预制换向片，中间再完成多个工序，最终冲钩和弯钩，此时中间工序对预制换向片产生的负面形变影响都将通过最终的冲钩和弯钩获得补偿，在步骤上进行了优化，提升了生产质量和效率。

Description

一种换向器生产方法

技术领域

本申请涉及换向器技术领域，尤其是涉及一种换向器生产方法。

背景技术

换向器是有刷电机的主要部件之一，其被广泛应用于电机马达中。

常见的换向器包括相互焊接固定的壳体和碳片，铜坯料制成所需的壳体，同时壳体外周向具有多个换向钩，进一步的工艺过程中需要绝缘基体粘结壳体和碳片，另外需要断开壳体上相邻换向钩之间的桥接段，以使任意两个换向钩之间呈绝缘状态。

上述方案中，换向钩的工序初始阶段即完成加工，在壳体后续的机加工过程中，换向钩容易受影响而发生形变，同时也可能在压塑时在换向钩上附着废料，导致换向器的良品率较低。

发明内容

本申请的目的是提供一种换向器生产方法。

本申请提供的一种换向器生产方法采用如下的技术方案：

一种换向器生产方法，包括如下步骤：

取材，取原材料铜饼；

冷挤压，将所述铜饼制成壳体，壳体上具有预制换向片；

第一车削，对所述壳体的外表面进行车削加工；

切槽，以所述壳体的几何中心为基准点向外放射在壳体底部切出分隔槽；

冲侧钩，在所述壳体的外圆面内径方向冲制侧钩；

焊接，将完成切槽和冲侧钩工序的壳体与石墨片焊接为一体，获得第一组合件；

压塑，在所述第一组合件上注入绝缘基材，使第一组合件与绝缘基材形成一体，获得第二组合件；

第二车削，对所述第二组合件的内、外表面进行车削加工；

冲钩，所述第二车削工序完成后将预制换向片冲制为换向钩；

弯钩，将所述换向钩折弯成型；

铣槽，在石墨片上铣出绝缘槽。

通过采用上述技术方案，整体方法对工序的时序进行了优化调整，具体体现为冷挤压过程中，除了制成壳体毛坯，还在壳体外圆先制成预制换向片，该预制换向片在形状、角度上均未冲至最终结构要求，即当前仍为平直宽体状态，即该结构形态下仍有可塑形空间，可以进一步车削加工或冲压弯折等；冷挤压后进一步的再进行第一车削、切槽、冲侧钩、焊接、压塑、第二车削、冲钩、弯钩和铣槽，其中第一车削具体包括车总高、预制换向片厚度、壳体外圆和焊接面，该工艺目的在于达到要求的尺寸、同心度和粗糙度；切槽目的在于初步分割壳体；冲侧钩的目的在于提高壳体内部绝缘基材的附着牢度；焊接即为形成壳体和石墨片的第一组合件，优先采用真空钎焊工艺；压塑即为第一组合件中注入绝缘基材，以获得石墨片、壳体和绝缘基材的三个组合物结合体第二组件，绝缘基材优先采用酚醛树脂；第二车削，即为车削第二组件的内孔、壳体外圆和石墨片表面，保证壳体外圆和石墨片表面的跳动公差；冲钩和弯钩，即为换向钩的最终成型动作，首先预制换向片的结构较厚较宽，因此不易出现变形，即使过程中（在冲钩之前）产生了形变，也能够靠冲钩补偿尺寸问题，使得最终成品无质量问题，另外冲钩是在压塑成型之后，因此压塑过程中预制换向片意外附着的绝缘基材等废料也可以通过此处的冲钩一并冲掉，由此解决了换向片在多工序流转加工过程中容易形变或附着额外废料的问题。

可选的，所述第一车削加工过程中在壳体底部加工出焊接面台阶。

通过采用上述技术方案，石墨片的宽度大于焊接面台阶的宽度，由此绝缘基材成型时可进入石墨片与焊接面台阶直接的凹槽内，绝缘基材置于石墨片和焊接面台阶之间，能够提高各配件之间的连接牢度；其次，先加工出焊接面台阶，再进行抛光，可保证整个焊接面台阶的平整无氧化，若无焊接面台阶，则整个壳体的焊接面为全覆盖的表面，在壳体的焊接面靠近边缘位置容易出现打磨残留的铜屑或凸起，使得焊接面不平整，从而影响石墨片的焊接，影响产品质量，因此加工出焊接面台阶再抛光可以解决前述问题。

可选的，所述冷挤压工序中，壳体外表面包括换向钩面、外圆面和焊接面，所述换向钩面制成与焊接面平行、与外圆面垂直。

通过采用上述技术方案，冷挤压工序可一步成型换向钩面、外圆面和焊接面，即此时的预制换向片仅需要再进行一次折弯即可，相比传统的弯钩、拍平加折弯三道工序，现工艺省去两道工序，提升了整体效率。

可选的，所述冷挤压工序中，预制换向片的底面高于相邻两个预制换向片之间的切槽面，壳体外圆面处所对应的内径D1大于成品外圆外径D0。

通过采用上述技术方案，切槽面的底面为基准面向下车削多余的壳体即可分隔多个预制换向片，车削的深度为车削至成品外圆外径为D0，相比于现有的先车削出成品外圆再铣出预制换向片的间隔省去了一个步骤，由此成型速率明显提升，使得多个预制换向片之间能够快速形成隔开、绝缘的结构，同时由于切槽面相对预制换向片较低，因此车削时不会伤及预制换向片，即不会产生车刀路径与预制换向片位置干涉的情况。

可选的，所述压塑工序中，该第一组合件的壳体内壁沿高度方向贯通有供绝缘基材注入的容置槽。

通过采用上述技术方案，容置槽的槽口朝向壳体内部，因此在注入液态绝缘基材时，注塑模的浇口直接抵触在容置槽处，绝缘基材不易外溢，尤其是需要避免外溢至壳体外圆，影响后续成品精度。

可选的，所述压塑工序中，该绝缘基材在石墨片的外圆表面成型有凸台。

通过采用上述技术方案，压塑工序需要注塑模具，而注塑模具合模时，模具将直接接触石墨片，若石墨片的边缘位置存在加工过程中衍生的凸起，凸起将导致石墨片容易受压开裂，所以为避免压合应力导致石墨片表面的开裂现象，模具不与石墨片直接抵触，而是隔开一定距离，形成绝缘基材的成型腔，并且该绝缘基材将在石墨片的外圆表面形成凸台，该凸台可保护石墨片，避免石墨片表面因模具直接挤压加工而开裂的现象。

可选的，所述冲钩工序中，将换向钩制成为由末端向根部收窄的结构。

通过采用上述技术方案，根据冲钩加工的经验，冲钩工序后再进行弯钩容易在换向钩的根部两侧形成鼓包，该部分鼓包仍需要进一步车削加工；而当冲钩工序进行时，直接将换向钩制成外宽内窄，可直接避免弯钩后换向钩根部鼓包问题；另外，换向钩该形状使得绕线时更容易将漆包线滑到换向钩根部。

可选的，所述冲钩和弯钩工序之间还有倒角工序，将换向钩的各棱边倒角。

通过采用上述技术方案，换向钩的外缘更光滑，操作人员绕线点焊时，漆包线不易受毛刺影响刮断。

可选的，所述第一车削加工基准包括壳体上不同位置的粗糙度和/或同心度和/或尺寸。

通过采用上述技术方案，主要是对冷挤压后的壳体作定位，具体车削内容包括壳体的总高、预制换向片厚度、焊接面的粗糙度，以及壳体上各个圆的同心度，以便后续进一步加工。

可选的，所述第二车削加工基准包括外圆和/或石墨片的跳动公差。

通过采用上述技术方案，主要是车内孔、外圆和石墨片表面，先装夹外圆面，车孔或铰孔；再以内孔为基准定位，加工外圆和石墨片，可有限减少外圆和石墨表面的跳动公差。

可选的，相邻两个所述预制换向片之间的上间距K1大于下间距K2。

通过采用上述技术方案，上间距K1是用于后续、冲钩、压塑等工序定位，下间距K2是用于定位成品换向钩之间的间距，从模具角度而言，上间距K1大于下间距K2更容易加工。

可选的，所述焊接和压塑工序之间还有车外圆工序，以石墨片内孔直径为基准车削第一组件中的壳体外圆。

通过采用上述技术方案，车削壳体外圆，以保证石墨片内孔与第一组件的外壳外圆的同心度，提高后续工序的加工位置准确性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.整体方案将关键步骤调整，即在初始工序中制造预制换向片，中间再完成多个工序，最终冲钩和弯钩，此时中间工序对预制换向片产生的负面形变影响都将通过最终的冲钩和弯钩获得补偿；

2.整体方案省去较多中间工序，例如利用冷挤压工序中的尺寸、切槽面等设计，可以一次铣获得分割的换向片，省去再车削的步骤，再如预制换向钩可一道工序成型，省去传统的两道弯钩、拍平工序。

3.整体结构可设计多处定位，建立较好的加工基准。

附图说明

图1是本申请实施例的壳体结构示意图；

图2a是本申请实施例的壳体俯视图；

图2b是图2a中A-A方向的剖视图；

图3是本申请实施例壳体的剖视结构示意图；

图4是本申请实施例壳体的切槽结构示意图；

图5是本申请实施例壳体冲侧钩的结构示意图；

图6是本申请实施例壳体焊接石墨片的结构示意图；

图7是本申请实施例车外圆工序的示意图；

图8a是本申请实施例壳体的切槽结构示意图；

图8b是本申请实施例壳体的切槽结构示意图；

图9是本申请实施例壳体的切槽结构示意图；

图10是本申请实施例壳体的切槽结构示意图；

图中，1、壳体；11、换向钩面；12、外圆面；13、焊接面；14、分隔槽；15、容置槽；16、切槽面；2、预制换向片；3、焊接面台阶；4、石墨片；41、绝缘槽；5、绝缘基材；51、凸台；7、侧钩；8、换向钩。

具体实施方式

以下结合附图1-附图10，对本申请作进一步详细说明。

实施例：一种换向器生产方法，包括如下步骤：

步骤一：取材，取原材料铜饼；

步骤二：冷挤压，如图1，将铜饼制成壳体1，壳体1呈盆状，壳体1上具有预制换向片2，该预制换向片2在形状、角度上均未冲至最终结构要求，即当前仍为平直宽体状态，该结构形态下仍有可塑形空间，可以进一步车削加工或冲压弯折等。参考图2a和图2b，壳体1外表面包括换向钩面11、外圆面12和焊接面13，换向钩面11制成与焊接面13平行、与外圆面12垂直，以满足后续加工标准要求。相比传统的弯钩、拍平加折弯三道工序，现工艺通过冷挤压生成预制换向片2，可直接折弯，省去前两道工序，提升了效率。

预制换向片2需作定位优化,由此预制换向片2制成统一标定宽度K1和K2，具体制造为相邻两个预制换向片2之间的上间距K1大于下间距K2。上间距K1是用于后续、冲钩、压塑等工序定位，下间距K2是用于定位成品换向钩8之间的间距，从模具角度而言，上间距K1大于下间距K2更容易加工。

步骤三：第一车削，参考图3，对壳体1的外表面进行车削加工,建立基准定位, 车削内容包括壳体1的总高h、预制换向片2厚度t、焊接面13的粗糙度，以及壳体1上各个圆的同心度，以满足壳体1上不同位置的粗糙度和/或同心度和/或尺寸的要求。

另外结合图3和图6，对壳体1底部进行优化，加工出焊接面台阶3。其作用在于，石墨片4在后续将焊接在焊接面台阶3上，而石墨片4的宽度略大于焊接面台阶3的宽度，由此步骤八中绝缘基材5成型时可进入石墨片4与焊接面台阶3之间的凹槽内，凹槽高度即为h3，后续绝缘基材5置于石墨片4和焊接面台阶3之间，能够提高各部件之间的连接牢度；该绝缘基材5可优选用酚醛树脂。其次，先加工出焊接面台阶3，再进行抛光，可保证整个焊接面台阶3的平整无氧化，若无焊接面台阶3，则整个壳体1的焊接面13为全覆盖的表面，在壳体1的焊接面13靠近边缘位置容易出现打磨残留的铜屑或凸起，使得焊接面13不平整，从而影响石墨片4的焊接，影响产品质量，因此加工出焊接面台阶3再抛光可以解决前述问题。

步骤四：切槽，参考图4，以壳体1的几何中心为基准点向外放射在壳体1底部切出分隔槽14，此处先在壳体1底部预分割预制换向片2，后续再进一步分割预制换向片2。

步骤五：冲侧钩，参考图5，在壳体1的外圆面12内径方向冲制侧钩7，目的在于提高壳体1内部后续注入的绝缘基材5的附着牢度。步骤五与步骤四可互换。

步骤六：焊接，参考图6，将完成切槽和冲侧钩工序的壳体1与石墨片4焊接为一体，获得第一组合件，优先采用真空钎焊工艺。

步骤七：车外圆工序，参考图7，以石墨片4内孔直径为基准车削第一组件中的壳体1外圆。车削壳体1外圆，以保证石墨片4内孔与第一组件的外壳外圆的同心度，可提高后续工序的加工位置准确性。该步骤为可选步骤，视产品要求而定是否进行。

步骤八：压塑，参考图8a，在第一组合件上注入绝缘基材5，使第一组合件与绝缘基材5形成一体，获得第二组合件；压塑工序中，该第一组合件的壳体1内壁沿高度方向贯通有供绝缘基材5注入的容置槽15。容置槽15的槽口朝向壳体1内部和上部，因此在注入液态绝缘基材5时，注塑模的浇口直接抵触在容置槽15内，即容置槽15上部，绝缘基材5不易外溢，尤其是需要避免外溢至壳体1外圆，影响后续成品精度。

参考图8b，该绝缘基材5在石墨片4的外圆表面成型有凸台51，作用在于，压塑工序需要注塑模具，而注塑模具合模时，模具将直接接触石墨片4，若石墨片4的边缘位置存在加工过程中衍生的凸起，则凸起将导致石墨片4容易受压开裂，所以为避免压合应力导致石墨片4表面的开裂现象，模具不与石墨片4直接抵触，而是隔开一定距离，形成绝缘基材5的成型腔，成型腔供该绝缘基材5在石墨片4的外圆表面处形成凸台51，该凸台51可保护石墨片4，避免石墨片4表面因模具直接挤压加工而产生开裂的现象，对石墨片4的后续加工起保护作用。

步骤九：第二车削，参考图8b，对第二组合件的内、外表面进行车削加工，主要是车内孔、外圆和石墨片4的表面。先装夹外圆面12，车孔或铰孔；再以内孔为基准定位，加工外圆和石墨片4，可有限减少外圆和石墨表面的跳动公差。同时，前述的车内孔、外圆和石墨片4的表面次序可互换调整。

步骤九的车外圆即为车至外圆为D0，D0在图2a中示出。整个壳体1在此步骤车完外圆后，相当于各个预制换向片2即分隔开不再连接为一体，各个预制换向片2形成独立单元。

为了进一步提升加工质量，参考图2a和图2b，在冷挤压工序中，预制换向片2的底面高于相邻两个预制换向片2之间的切槽面16，体现为h1＞h2，壳体1的外圆面12处所对应的内径D1大于成品外圆外径D0。切槽面16的底面为基准面向下车削多余的壳体1即可分隔多个预制换向片2，即车削的宽度为h2，车削的深度为车削至成品外圆外径为D0。若预制换向片2的底面高h1，切槽面16高度为h2，h1=h2，而车削宽度为避免干涉将小于h1和h2，此时车完成品外圆外径至D0后，相邻预制换向片2将依然存在连接结构需要处理。而目前改进的处理方式，由于切槽面16相对预制换向片2较低，因此车削时不会伤及预制换向片2，即不会产生车刀路径与预制换向片2位置干涉的情况，也不需要再额外车削两个预制换向片2之间多余的体积。相比于现有的先车削出成品外圆再铣出预制换向片2的间隔省去了一个步骤，由此成型速率明显提升，使得多个预制换向片2之间能够快速形成隔开、绝缘的结构；

步骤十：冲钩，参考图9，步骤九后将预制换向片2冲制为换向钩8，将换向钩8制成为由末端向根部收窄的结构。传统冲钩工序后再进行弯钩容易在换向钩8的根部两侧形成鼓包，该部分鼓包仍需要进一步车削加工；而当冲钩工序进行时，直接将换向钩8制成外宽内窄，可直接避免弯钩后换向钩8根部鼓包问题；另外，换向钩8该形状使得绕线时更容易将漆包线滑到换向钩8根部。

步骤十一：倒角工序，将换向钩8的各棱边倒角，使得漆包线在换向钩8上绕装时不易受毛刺影响刮断。该步骤为可优选步骤。

步骤十二：弯钩，参考图10，将换向钩8折弯成型；

步骤十三：铣槽，参考图10，在石墨片4上铣出绝缘槽41。

前述的整体方法对工序的时序进行了优化调整，具体体现为冷挤压过程中，除了制成壳体1毛坯，还在壳体1外圆先制成预制换向片2，该预制换向片2在形状、角度上均未冲至最终结构要求，即当前仍为平直宽体状态，该结构形态下仍有可塑形空间。冲钩和弯钩，即为换向钩8的最终成型动作，首先预制换向片2的结构较厚较宽，因此不易出现变形，即使过程中（在冲钩之前）产生了形变，也能够靠冲钩补偿尺寸问题，使得最终成品无质量问题，另外冲钩是在压塑成型之后，因此压塑过程中预制换向片2意外附着的绝缘基材5等废料也可以通过此处的冲钩一并冲掉，由此解决了换向片在多工序流转加工过程中容易形变或附着额外废料的问题。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换向器生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

取材，取原材料铜饼；

冷挤压，将所述铜饼制成壳体(1)，壳体(1)上具有预制换向片(2)；

第一车削，对所述壳体(1)的外表面进行车削加工；

切槽，以所述壳体(1)的几何中心为基准点向外放射在壳体(1)底部切出分隔槽(14)；

冲侧钩，在所述壳体(1)的外圆面(12)内径方向冲制侧钩(7)；

焊接，将完成切槽和冲侧钩工序的壳体(1)与石墨片(4)焊接为一体，获得第一组合件；

压塑，在所述第一组合件上注入绝缘基材(5)，使第一组合件与绝缘基材(5)形成一体，获得第二组合件；

第二车削，对所述第二组合件的内、外表面进行车削加工，车外圆即车至外圆为D0，使得各个预制换向片(2)分隔开；

冲钩，所述第二车削工序完成后将预制换向片(2)冲制为换向钩(8)；

弯钩，将所述换向钩(8)折弯成型；

铣槽，在石墨片(4)上铣出绝缘槽(41)；

所述冷挤压工序中，壳体(1)外表面包括换向钩面(11)、外圆面(12)和焊接面(13)，所述换向钩面(11)制成与焊接面(13)平行、与外圆面(12)垂直；

所述冷挤压工序中，预制换向片(2)的底面高于相邻两个预制换向片(2)之间的切槽面(16)，壳体(1)外圆面(12)处所对应的内径D1大于成品外圆外径D0。

2.根据权利要求1所述的一种换向器生产方法，其特征在于，所述第一车削加工过程中在壳体(1)底部加工出焊接面台阶(3)。

3.根据权利要求1所述的一种换向器生产方法，其特征在于，所述压塑工序中，该第一组合件的壳体(1)内壁沿高度方向贯通有供绝缘基材(5)注入的容置槽(15)。

4.根据权利要求1所述的一种换向器生产方法，其特征在于，所述压塑工序中，该绝缘基材(5)在石墨片(4)的外圆表面成型有凸台(51)。

5.根据权利要求1所述的一种换向器生产方法，其特征在于，所述冲钩工序中，将换向钩(8)制成为由末端向根部收窄的结构。

6.根据权利要求1所述的一种换向器生产方法，其特征在于，所述冲钩和弯钩工序之间还有倒角工序，将换向钩(8)的各棱边倒角。

7.根据权利要求1所述的一种换向器生产方法，其特征在于，相邻两个所述预制换向片(2)之间的上间距K1大于下间距K2。

8.根据权利要求1所述的一种换向器生产方法，其特征在于，所述第一车削加工基准包括壳体(1)上不同位置的粗糙度和/或同心度和/或尺寸；所述第二车削加工基准包括外圆和/或石墨片(4)的跳动公差；所述焊接和压塑工序之间还有车外圆工序，以石墨片(4)内孔直径为基准车削第一组件中的壳体(1)外圆。

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