风力发电机定子扇形片复式冲模的结构设计与制造

陈丽霞

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

1.5 MW半直驱永磁风力发电机的定子铁心无压紧装置，且压紧后采用焊接进行铁心最终紧固。定子铁心的这种结构要求定子冲片精度极高。定子冲片同轴度、圆度及槽形对称度比普通产品要求都高。定子扇形片图如图1所示。这就对机床精度，装配精度都提出了极高的要求。另外冲片应平整不能有弯形，这样对模具的模块表面光洁度的要求很高，间隙必须均匀。可以看出对冲片的外观及质量要求极高，制造风力发电机定子冲片对模具结构的设计、制造和装配带来了很多困难。

图1 定子扇形片

1 攻关的内容及措施

工艺方案从控制模块的热处理变形及加工时的变形入手，合理确定模具的分块，确定合理的配合间隙，选取合适的材料，相应的零部件也进行了优化设计。导向机构采用可卸式结构，这样才能充分保证冲片精度，满足产品要求。定子扇形片复式冲模装配图如图2所示。

图2 定子扇形片复式冲模装配图

1.1 上、下模结构的设计

上、下模的结构形式设计要保证冲片的尺寸精度，还要考虑制造工艺性及加工设备情况而定。采用分块拼合式，由多块拼合而成，能充分利用现有设备能力，而且维修方便。模块用螺钉和销钉与上、下模把固定。当冲制过程中模块出现崩角或局部毛刺过大时，需要局部修理模块。这种固定方式可以很方便地拆卸却不影响整体模块质量。由于冲片外形复杂、生产批量大、精度高，因此模块材料选择性能好的Cr12MoV。这种高铬工具钢有高淬透性、高耐磨性和热处理变形小等优点。模块淬火HRc58～60。冲模的公差选取原则是:落料时以凹模尺寸为基准减小凸模尺寸来保证合理间隙值，冲孔时以凸模为基准扩大凹模尺寸来保证合理间隙，即落料取下限，冲孔取上限。间隙的大小是否合理对工件的尺寸精度、毛刺大小、工件断面质量、模具寿命都有很大影响。根据冲片材料的性能，单面间隙取0.03 mm。

1.2 刮料板和托料板结构的设计

卸料板设计成为整体的结构，刚性好、寿命长、卸料效果好。在刃口的直线部分安排较少弹簧，在形状复杂和转角处多放了弹簧。冲片阻力较大，可使卸料更顺畅。刮板和上模、冲头间隙取总隙0.2～0.25 mm，托板和下模的间隙为总隙0.06～0.08 mm。卸料板的平面度及硬度直接影响冲片的平直度。为防止刮、托板在加工及冲制过程中的变形，选材料为Q235厚度为15 mm。用大平磨加工上、下面，快走丝割托、刮板，较好地缓解了冲制过程中冲片的变形。

1.3 上、下模把结构的设计

上、下模把主要是用于固装拼合上、下模块，使分散的模块集合于一体，达到规定的尺寸精度要求，并使上、下模形成均匀的和理想的间隙。因此，模把不仅需要有足够的刚性而且平整不变形。材料选Q235，厚度25 mm。用大平磨加工上、下面，保证平行度不大于0.03 mm。

1.4 上、下模座的设计

模座是整个模具的基础与支撑件。因此模座应有足够的强度、刚度和硬度要求，使模具精度高、不变形、寿命长。模座材料选Q235钢板，厚度为70 mm。用龙门磨加工上、下面，保证平行度不大于0.03 mm。

1.5 导向装置的设计

选用可卸式导向装置，主要作用是提高模具精度，保证模具的间隙均匀，提高工件的冲制精度和模具的使用寿命，减少压力机对模具精度的不良影响，同时节省装卸模具的时间，提高效率。材料选T7A。导轴、导套的淬火硬度为HRc60～62。外圆磨精磨导轴外圆配下模座，导套配上模座。

2 结语

按上述要求将冲模制造完工并送交制造工序，冲片的尺寸精度及毛刺大小完全符合风电产品的质量要求。说明冲模的结构可靠，模块及各零部件选材合理，避免了常有的质量缺陷，保证了产品质量，提高了生产效率，为批量生产做好了充分技术准备。