李洪有，李志新

(1 佳木斯防爆電機(jī)研究所，黑龍江佳木斯154005;2 佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江佳木斯154002)

0 引言

高壓電機(jī)產(chǎn)品中有很大一部分采用銅條轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，一般單面氣隙在1.5-2.8mm 左右。原轉(zhuǎn)子加工工藝為轉(zhuǎn)子焊接完端環(huán)后在臥車上車削轉(zhuǎn)子外徑，由于加工量較大，同時受硅鋼片材料特性的影響，導(dǎo)致刀具磨損嚴(yán)重;同時槽口產(chǎn)生搭接的堅硬毛刺，不易清除，增加了鐵耗;而分段銅條轉(zhuǎn)子通風(fēng)道車削后產(chǎn)生變形，不易修復(fù)，影響通風(fēng)效果，直接影響了產(chǎn)品的溫升和效率，因此需要找出解決這一問題的有效方法。

1 改進(jìn)方法

1.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

采用轉(zhuǎn)子沖片直接沖切出氣隙的工藝，對模具、設(shè)備、操作方法的要求較高，需要解決模具的結(jié)構(gòu)、設(shè)備調(diào)整、轉(zhuǎn)子鐵心裝壓等問題。

對于直接沖出氣隙的要求，模具的凸凹模形狀必須采用槽形切刀一體的結(jié)構(gòu)，根據(jù)轉(zhuǎn)子的外徑尺寸和公差要求，確定切刀尺寸。切刀的結(jié)構(gòu)有兩種可以選擇，一種為“T”字形結(jié)構(gòu)，外形對稱，壓力中心在正中，對設(shè)備的影響小，但切出的外徑有接刀痕，外觀質(zhì)量不好;另一種結(jié)構(gòu)為鐮刀形，設(shè)計時選擇切刀寬度a 時，計算轉(zhuǎn)子外徑相鄰槽口之間的距離，切刀寬度選擇為相鄰槽口中心線距離加上1 ～2mm，這種設(shè)計可以將接刀痕留在槽口位置，沖下一槽時將帶接刀痕的槽形廢料沖掉，因此可以消除外徑上的接刀痕，保證轉(zhuǎn)子外徑光滑的外觀。但由于壓力中心不在槽形中心線上，對設(shè)備有一些影響，考慮該設(shè)備為高速沖槽機(jī)，滑塊和導(dǎo)軌之間配合為過盈配合，在壓力中心偏移的承受范圍之內(nèi)。通過對這兩種凸凹模結(jié)構(gòu)的對比，考慮外觀質(zhì)量的重要性，因此選擇這種鐮刀形結(jié)構(gòu)的凸凹模形狀(見圖1)。

圖1 凸凹模形狀簡圖

由于鐮刀形凸模的結(jié)構(gòu)，加上轉(zhuǎn)子外徑公差帶為h7，公差帶僅為0.07 ～0.08mm 左右，因此模具安裝時槽形中心線與沖片軸線重合度對外徑尺寸有很大影響，必須在模具模柄兩側(cè)設(shè)置定位鍵，定位鍵與沖槽機(jī)的鍵槽配合為H7/h6，在模具設(shè)計時對定位鍵與槽形凸模中心線的垂直度要求小于0.03mm，保證了操作者在安裝模具時無須對槽形找正即可滿足要求，縮短了操作者的調(diào)整時間，提高了生產(chǎn)效率。

由于該模具的使用設(shè)備為高速沖槽機(jī)，滑塊和導(dǎo)軌之間配合為過盈配合，其導(dǎo)向精度非常高，完全可以替代模具上的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，即模具可以不帶導(dǎo)柱、導(dǎo)套，同時模具的上、下模座采用通用結(jié)構(gòu)，即模座的螺孔和銷孔與固定板、凹模等零件配作，換號時只需更換固定板、卸料板、凹模等3 件，減少了零件數(shù)量，縮短了制造周期。

我們針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計了一套無定位柱結(jié)構(gòu)驗證模具，模具制造完成后在沖剪車間試用，經(jīng)過調(diào)試，基本可以達(dá)到使用要求。但是部分結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步改進(jìn)，主要缺點是模具安裝時相對復(fù)雜，合模間隙不易調(diào)整，必須將卸料板頂?shù)酵鼓Ｒ陨?，凸模露?-5mm，凸凹模合模后調(diào)整間隙合適再固定模具，固定好模具之后再將卸料板松開到高出凸模1-2mm，熟練工人安裝一套無定位柱結(jié)構(gòu)簡易沖切模需要1h 以上。

1.2 模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)

經(jīng)過對模具的初步試用及與使用車間的交流，針對第一套模具的不足作了相應(yīng)的改進(jìn)，改進(jìn)后的模具采用定子沖切模的簡易沖切模結(jié)構(gòu)，主要改進(jìn)的結(jié)構(gòu)如下。

(1)為方便模具的安裝及間隙調(diào)整，在模具左右兩側(cè)各增加一個定位柱，定位柱與固定板、凹模墊板為小間隙配合，配合間隙小于0.005mm，加工保證公差尺寸及互換性，安裝時必須保證垂直度。

(2)卸料彈簧安裝前將矩形截面彈簧的上下兩平面磨平;彈簧內(nèi)增加4 個套管，調(diào)整4 個固定彈簧的螺栓長度相同，保證卸料板的平行度。

新結(jié)構(gòu)模具在安裝前，先合模后插入兩個定位柱，用插銷旋轉(zhuǎn)定位柱，使定位柱在固定板和凹模墊板內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，手感無間隙和阻滯現(xiàn)象，就可以將模具安裝到?jīng)_槽機(jī)上。調(diào)整設(shè)備閉合高度，調(diào)整合模深度1-2mm，用螺栓和專用壓板將上下模分別固定在壓力機(jī)的上滑塊、下臺面上，再次旋轉(zhuǎn)左右定位柱，確定合模間隙均勻，就可以將定位柱提升，脫離凹模墊板一定的距離，用插銷固定，完成模具的安裝調(diào)試過程，可以進(jìn)行沖制。

2 生產(chǎn)驗證

2.1 沖片制造

轉(zhuǎn)子沖片沖槽切外圓工序在16t 高速沖槽機(jī)上進(jìn)行，在安裝好模具之后，進(jìn)行樣片試沖。檢測外徑槽形尺寸、槽形對稱度，正反片疊片后檢查軸線與槽形中心重合度。由于國產(chǎn)沖槽機(jī)調(diào)整沖片軛部尺寸為手輪進(jìn)給，無進(jìn)給尺寸顯示，調(diào)整精度不高，轉(zhuǎn)子外徑公差帶僅為0.07-0.08mm，操作者依靠手感調(diào)整手輪很難達(dá)到恰好在公差帶內(nèi)，需反復(fù)調(diào)整，耗時費力。為提高調(diào)整效率和精度，軛部調(diào)整時采用百分表調(diào)整。將百分表吸在縱向?qū)к壣希俜直硖筋^頂在分度箱體上，根據(jù)沖片檢測外徑尺寸與圖紙要求的差距按百分表指針進(jìn)行精確調(diào)整，大大提高設(shè)備調(diào)整效率，調(diào)整軛部尺寸時間由30-40min 以上縮短為5-10min 左右。

2.2 轉(zhuǎn)子鐵心制造

為驗證非切割轉(zhuǎn)子片對鐵心裝壓的影響，在不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵心和不同裝壓方法的幾種情況下進(jìn)行了試驗。

首先在風(fēng)力發(fā)電機(jī)YFFS 450-4p 上進(jìn)行試驗。此產(chǎn)品轉(zhuǎn)子鐵心為不分段結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子沖片與軸配合為過盈配合，過盈量最小0.088mm，最大0.20mm，分別進(jìn)行了熱套裝壓和冷裝熱套的工藝試驗。一臺進(jìn)行了熱套裝壓工藝試驗，沖片加熱后直接套裝在軸上，邊裝邊整理槽形，但實際裝壓過程中出現(xiàn)了沖片套到軸上后整理困難的問題，經(jīng)分析為實心軸與熱片全接觸，受熱后膨脹，導(dǎo)致加熱的沖片與軸配合變?yōu)檫^渡甚至過盈。其余臺份的風(fēng)力發(fā)電機(jī)全部采用冷裝熱套工藝，沖片在常溫狀態(tài)下在胎上疊片，兩個槽樣棒定位，邊裝邊用楔形槽樣棒整理槽口，沖片外徑有損傷的片必須挑出，達(dá)到規(guī)定鐵心長后在壓緊狀態(tài)下用6 個長螺桿穿過通風(fēng)孔將兩端壓板拉緊，使沖片成為一個整體后退出胎芯，將帶壓板的鐵心在加熱爐中加熱到150℃～200℃，在油壓機(jī)上將軸壓入鐵心。轉(zhuǎn)子鐵心制造完成后，槽形整齊度非常好，轉(zhuǎn)子鐵心外徑光滑整齊，完全滿足了產(chǎn)品圖紙的設(shè)計要求。

在帶徑向通風(fēng)道結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵心進(jìn)行實驗，軸的結(jié)構(gòu)為焊筋軸，沖片與軸為過盈配合，疊片工藝YPT 630-4p 采用冷裝熱套工藝，YPT 710-6p 采用熱裝工藝，對比這兩種鐵心裝壓工藝的效果，外徑尺寸及表觀質(zhì)量均能達(dá)到產(chǎn)品的要求。但槽形質(zhì)量有一點差別，冷裝熱套工藝的槽形相對好于熱裝工藝的槽形質(zhì)量。主要原因為冷裝時隨時可以整理槽形，保證槽形質(zhì)量，而熱裝時必須在短時間內(nèi)完成疊片，否則沖片溫度降低后疊片困難，沖片整理時間有限，整理不充分時會出現(xiàn)槽形不齊的問題，裝壓完成后即使發(fā)現(xiàn)有單片也無法挑出，因此沖片非切割加工的轉(zhuǎn)子鐵心裝壓最好采用冷裝熱壓的工藝。

為避免轉(zhuǎn)子鐵心在穿銅排的過程中磕碰轉(zhuǎn)子外徑，轉(zhuǎn)子鐵心穿銅排時軸兩端架在滾輪架上進(jìn)行操作，存放時放在清潔無鐵屑的橡膠板上，在焊接完端環(huán)后對轉(zhuǎn)子鐵心進(jìn)行修整，用墊塊、手錘、銼刀將變形部分修好，達(dá)到通風(fēng)道無變形，無倒片、外徑無高點方可，然后按工藝規(guī)程表面噴漆。

3 結(jié)語

通過上述幾種規(guī)格的電機(jī)進(jìn)行沖片非切割加工的實驗，取得了非常好的效果，完全可以滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求。首先解決了車削后片間毛刺搭接問題，有效降低了雜散損耗，提高了高壓電機(jī)效率;其次解決了通風(fēng)道結(jié)構(gòu)銅條轉(zhuǎn)子車削后易出現(xiàn)通風(fēng)道變形問題，提高通風(fēng)效果，降低電機(jī)溫升，提高效率為高壓增安型電機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量的提高奠定了基礎(chǔ)。

［1］ 孟大偉.電機(jī)制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］ 肖景榮，姜奎華.沖壓工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，1999.