电机定子扇形片模具的镶拼结构设计

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(泰豪沈阳电机有限公司，辽宁沈阳 110026)

0 引言

大中型电机定子扇形片，是由0.5mm厚电工硅钢片冲制成型，外形为扇形带齿形状，由模具一次冲压成型，槽齿等分度误差小于0.04mm，尺寸精度8级，冲片毛刺小于0.05mm。

在以往的模具结构设计中，在扇形凸、凹模刃设计上多采用整体结构，该种结构存在下列问题。

(1)扇形凸、凹模刃加工精度极高、模刃材料淬火后的去应力效果良好，才能保证模刃加工变形小，确保尺寸精度，达到凸、凹模刃冲裁间隙均匀、理想要求、且一但加工成型，则凸、凹模刃配合间隙就固定下来，难于改变。

(2)模刃材料使用量大，由于模具模刃材料多为优质模具钢材，材料价格昂贵，加工费用较高，造成模具造价大幅提高。

(3)整体模刃结构的扇形片模具，在使用中如出现模刃损坏、会使模具维修困难，模刃整体损耗加大、大幅降低模具使用寿命。

针对以上几点我公司设计并制造新型扇形片模具镶拼结构，很好地解决了以上问题。并广泛应用到Y系列电机、防爆电机等多种电机的定子扇形片冲片冲裁上，新结构模具的具体优点将在下面的结构阐述中进一步说明。

1 模具设计

1.1 冲裁间隙的选择

为了保证冲片毛刺小于0.05mm，考虑到模具寿命、冲片材料特性等因素，查表，确定凸凹模总间隙为0.04～0.07mm，退料板与模刃的总间隙0.10～0.15mm。理想的模刃间隙为0.06mm且间隙均匀，在多年的实际生产中，也证实了采用这个间隙是比较经济合理的。 注：冲裁力和退料力计算方法无特别处，不在此阐述。

1.2 模具结构设计

模具结构采用复式落料模设计如图1所示。

1.2.1 模板

模板(见图2)材料为45#钢，须做调质处理，处理后HRC32～34，以提高模板的综合机械性能。模板厚度80mm,模板上设置有4个同心导柱导套孔、吊装孔、装配孔等，模板两面平行度要求小于0.02mm。

图1定子扇形片模具结构

图2定子扇形片模具模板结构

1.2.2 退料机构

退料机构由内外退料板、退料螺栓、弹性橡胶组成，内、外退料板材质选用45#钢，调质处理HRC32～34，退料螺栓强度12.9级，弹性元件为聚氨酯橡胶，退料板设计厚度为25mm,缓冲距离15mm，模具装配时退料板高度需高出模刃0.5～1mm。

1.2.3 扇形镶拼凸模

扇形镶拼凸模由扇形轭凸模(见图3)和扇形槽齿(见图4)组成。

图3扇形轭凸模

图4扇形槽齿

模刃材料选用DC53合金工具钢， DC53合金工具钢的冲裁寿命高于Cr12MoV, 淬火后加工产生的变形较小，特别是齿部和轭部产生的应力变形。

扇形轭凸模和扇形槽齿通过定位面和粘合面固定在一起，定位面配合为0～0.01mm,粘合面间隙为0.10～0.15mm，经轻度修整，装配在一起,粘合面和定位面全部涂厌氧胶固化，组成扇形镶拼凸模，扇形轭凸模与扇形槽齿有与固定板连接定位的销孔和螺孔如图5所示。

图5扇形镶拼凸模

该结构由于齿部是独立元件，避免了整体结构的齿部变形较大，轭部变形小，齿部变形难于控制的问题，同时使齿部装配间隙调整容易且更换成本较低，对将来维修带来极大的方便。

另一角度看，镶拼结构的另一大优点是节约了大量的模刃材料，大幅降低材料费用。这一点从加工排样图对比中可看出，如图6所示。

图6扇形槽齿加工排样图

扇形槽齿加工，材料利用率达到85%，优于整体结构齿部加工40%材料利用率的水平，大量节约模刃材料。

1.2.4 扇形镶拼凹模

该结构由集体边块、镶条、镶块组成见图7。基体边块的材料使用45#普通碳素结构钢，模刃镶条和镶冲采用DC53模具钢材料，镶条、镶块与基体边块的连接方式与扇形镶拼凸模相同，在此不再赘述。扇形凹模整体结构如图8所示。

图7扇形凹模镶拼结构

图8扇形凹模整体结构

2 安装流程

该模具既可用于单料冲裁也适用于自动送料生产线冲裁使用，模具安装后，当坯料送入模具内时，压力机滑块下行，内外退料板首先压住坯料，固定坯料的位置后滑块继续下行，聚氨酯橡胶被压缩，凸凹模合模，坯料被裁剪，压力机滑块抬起，内、外退料板件将工件和废料顶出，定子扇形片落料完成。

3 结语

该模具成功的将模刃材料成本在传统模具结构的基础上降低50%以上，有效控制了淬火件加工后内应力重新释放引起的变形，提高了模具加工精度和模具装配精度，进而控制了电机定子扇形片的尺寸精度和毛刺的高度，提高了模具使用寿命，维修快捷方便，为生产厂家创造了显著的效益。

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