论文部分内容阅读
摘要：本文从冲模设计与制造两方面分析研究了YQ-200地铁牵引电机高精度定转子冲片冲制工艺。
随着国家经济实体的增长，需求大量的城市轨道车辆。YQ-200地铁牵引电机设计都是参照国外技术，铁心冲片比常规产品电机精度要求高，给模具及产品制造提出了更高的要求。高精度铁心冲片冲制工艺研究势在必行。
关键词：地铁牵引电机;高精度铁心冲片;工艺研究
高精度要求的YQ-200地铁牵引电机铁心冲片：
1 定子冲片毛刺不大于0.04;转子冲片毛刺不大于0.03。
2 为优化电机齿部磁场分布，且嵌线时为避免线圈绝缘部分受到损伤，定转子冲片槽口要求圆弧过渡。
常规冲模模具结构，槽形凸、凹模采用拼合结构快走丝线切割加工，难以保证槽形的位置度要求以及槽口圆角的产品图样要求，且凸、凹模材料采用普通的高碳高铬模具钢Cr12，虽然其由于高的含碳量和含铬量，使钢具有较高的硬度及耐磨性，铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性，但由于碳化物容易形成网状和带状分布，往往使其强度和韧性不足，易造成模具的崩裂。且在热处理后，残余奥氏体又不稳定，容易造成变形、开裂及磨削裂纹等问题。冲模的类型与结构直接影响铁心冲片的生产率和质量。要冲制高精度的铁心冲片，必须要求高精度的冲模。高精度铁心冲片冲制工艺研究从冲模设计与冲模制造两方面入手。
1 冲模设计方案：
1.1确定工艺方案： 采用复冲模设计，定子冲片内外圆及外圆8个扣片槽、记号孔、36槽槽形一次复冲成形;转子冲片外圆、轴孔键槽、12个轴向通风孔及46槽槽形一次复冲成形。
1.2 定转子冲模导向装置采用2组φ50的滚珠导柱、导套。滚珠导向装置是一种无间隙导向的结构，其精度要比普通的光滑圆柱导向装置的来得高， 且其壽命也长。
1.3 冲模主要零部件凸、凹模材料采用Cr12MoV，凸模硬度HRC56～60，凹模硬度HRC58～62。由于常规冲模凸、凹模材料采用的Cr12，因为其含碳量高达2.3%，所以冲击韧性差、易脆裂。而Cr12MoV由于含碳量只有1.45～1.7%，且加入少量的钼和钒能细化晶粒，在其它性能相当的情况下，有较好的冲击韧性，刃口不易崩裂。
1.4 凸、凹模结构设计：
1.4.1定子冲模：为保证槽口R1.2成形，36槽槽形与内圆
整体凸凹模设计，具体是上模中槽形凹模与内圆凹模整体，下模中槽形凸模与内圆凸模整体。内、外圆同轴度0.03，槽形相对内圆位置度0.02。
1.4.2转子冲模：46槽槽形与外圆整体凸凹模设计，保证槽口R0.4成形，具体是上模中外圆凹模与槽形凸模整体，下模中外圆凸模与槽形凹模整体。内、外圆同轴度要求0.02，槽形相对内圆位置度0.02，键槽相对内圆对称度0.02。
1.5 凸、凹模冲裁间隙的确定
冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之差。
冲裁间隙一方面对于冲裁件尺寸精度有很大的影响，当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在比较纯的剪切作用下被分离，冲裁后的回弹较小，冲裁件相对凸模和凹模尺寸的偏差也较小;若冲裁间隙过大，会产生明显的拉断毛刺，间隙过小，会产生尖锐的挤出毛刺。显然，若间隙值合理而分布不均匀，则依然会在冲片上产生局部毛刺。常规冲模快走丝线切割的凸、凹模间隙值设计0.03～0.06，取值范围大，间隙不均匀，冲片的毛刺只能控制在0.06以下。该电机冲片毛刺要求在0.04以下，故凸、凹模必须采用慢走丝线切割，间隙值取0.05～0.06。
2 冲模制造
2.1 冲模主要零部件凸、凹模的热处理
凸凹模材料Cr12MoV，通过淬火能提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性越高，由于淬火后，存在大量的残余奥氏体不稳定，容易造成变形、开裂及等问题，应采用多次回火。具体热处理工艺规范：淬火（提高硬度及耐磨度）：加热温度1020～1050℃ ，时间1.2～1.6min/mm，冷却介质：油回火（调整硬度）：温度 160～260℃， 时间3～4h ， 2～3次。
2.2冲模主要零部件凸、凹模的制造加工凸、凹模加工采用慢走丝线切割加工，对于高精度冲模，由于慢走丝线切割加工每次加工余量少，加工过程中材料应力得到释放，刃口不易崩裂;另一方面慢走丝切割加工，模具光洁度高、间隙均匀而精度高。
3冲模实物图：
4 结束语
通过以上 YQ-200地铁牵引电机高精度铁心冲片冲制工艺研究，冲片实物能达到的精度：定转子冲片毛刺均在0.03mm以下，定子冲片内、外圆同轴度0.04，定子槽形相对内圆位置度0.03;转子冲片内、外圆同轴度0.03。转子槽形相对轴孔位置度0.02转子键槽相对轴孔对称度0.02。
参考文献
[1]肖景容，姜奎华 ，冲压工艺学，机械工业出版社。2011
[2]丁颜彬 最新冲压新工艺、新技术与冲模设计图集及典型疑难实例应用手册，中国科技文化出版社，2006，3
作者简介：杨群英（1970-），女，工程师，本科，主要从事电机铁芯冲片、电机转子铸铝工艺工作。
随着国家经济实体的增长，需求大量的城市轨道车辆。YQ-200地铁牵引电机设计都是参照国外技术，铁心冲片比常规产品电机精度要求高，给模具及产品制造提出了更高的要求。高精度铁心冲片冲制工艺研究势在必行。
关键词：地铁牵引电机;高精度铁心冲片;工艺研究
高精度要求的YQ-200地铁牵引电机铁心冲片：
1 定子冲片毛刺不大于0.04;转子冲片毛刺不大于0.03。
2 为优化电机齿部磁场分布，且嵌线时为避免线圈绝缘部分受到损伤，定转子冲片槽口要求圆弧过渡。
常规冲模模具结构，槽形凸、凹模采用拼合结构快走丝线切割加工，难以保证槽形的位置度要求以及槽口圆角的产品图样要求，且凸、凹模材料采用普通的高碳高铬模具钢Cr12，虽然其由于高的含碳量和含铬量，使钢具有较高的硬度及耐磨性，铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性，但由于碳化物容易形成网状和带状分布，往往使其强度和韧性不足，易造成模具的崩裂。且在热处理后，残余奥氏体又不稳定，容易造成变形、开裂及磨削裂纹等问题。冲模的类型与结构直接影响铁心冲片的生产率和质量。要冲制高精度的铁心冲片，必须要求高精度的冲模。高精度铁心冲片冲制工艺研究从冲模设计与冲模制造两方面入手。
1 冲模设计方案：
1.1确定工艺方案： 采用复冲模设计，定子冲片内外圆及外圆8个扣片槽、记号孔、36槽槽形一次复冲成形;转子冲片外圆、轴孔键槽、12个轴向通风孔及46槽槽形一次复冲成形。
1.2 定转子冲模导向装置采用2组φ50的滚珠导柱、导套。滚珠导向装置是一种无间隙导向的结构，其精度要比普通的光滑圆柱导向装置的来得高， 且其壽命也长。
1.3 冲模主要零部件凸、凹模材料采用Cr12MoV，凸模硬度HRC56～60，凹模硬度HRC58～62。由于常规冲模凸、凹模材料采用的Cr12，因为其含碳量高达2.3%，所以冲击韧性差、易脆裂。而Cr12MoV由于含碳量只有1.45～1.7%，且加入少量的钼和钒能细化晶粒，在其它性能相当的情况下，有较好的冲击韧性，刃口不易崩裂。
1.4 凸、凹模结构设计：
1.4.1定子冲模：为保证槽口R1.2成形，36槽槽形与内圆
整体凸凹模设计，具体是上模中槽形凹模与内圆凹模整体，下模中槽形凸模与内圆凸模整体。内、外圆同轴度0.03，槽形相对内圆位置度0.02。
1.4.2转子冲模：46槽槽形与外圆整体凸凹模设计，保证槽口R0.4成形，具体是上模中外圆凹模与槽形凸模整体，下模中外圆凸模与槽形凹模整体。内、外圆同轴度要求0.02，槽形相对内圆位置度0.02，键槽相对内圆对称度0.02。
1.5 凸、凹模冲裁间隙的确定
冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之差。
冲裁间隙一方面对于冲裁件尺寸精度有很大的影响，当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在比较纯的剪切作用下被分离，冲裁后的回弹较小，冲裁件相对凸模和凹模尺寸的偏差也较小;若冲裁间隙过大，会产生明显的拉断毛刺，间隙过小，会产生尖锐的挤出毛刺。显然，若间隙值合理而分布不均匀，则依然会在冲片上产生局部毛刺。常规冲模快走丝线切割的凸、凹模间隙值设计0.03～0.06，取值范围大，间隙不均匀，冲片的毛刺只能控制在0.06以下。该电机冲片毛刺要求在0.04以下，故凸、凹模必须采用慢走丝线切割，间隙值取0.05～0.06。
2 冲模制造
2.1 冲模主要零部件凸、凹模的热处理
凸凹模材料Cr12MoV，通过淬火能提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性越高，由于淬火后，存在大量的残余奥氏体不稳定，容易造成变形、开裂及等问题，应采用多次回火。具体热处理工艺规范：淬火（提高硬度及耐磨度）：加热温度1020～1050℃ ，时间1.2～1.6min/mm，冷却介质：油回火（调整硬度）：温度 160～260℃， 时间3～4h ， 2～3次。
2.2冲模主要零部件凸、凹模的制造加工凸、凹模加工采用慢走丝线切割加工，对于高精度冲模，由于慢走丝线切割加工每次加工余量少，加工过程中材料应力得到释放，刃口不易崩裂;另一方面慢走丝切割加工，模具光洁度高、间隙均匀而精度高。
3冲模实物图：
4 结束语
通过以上 YQ-200地铁牵引电机高精度铁心冲片冲制工艺研究，冲片实物能达到的精度：定转子冲片毛刺均在0.03mm以下，定子冲片内、外圆同轴度0.04，定子槽形相对内圆位置度0.03;转子冲片内、外圆同轴度0.03。转子槽形相对轴孔位置度0.02转子键槽相对轴孔对称度0.02。
参考文献
[1]肖景容，姜奎华 ，冲压工艺学，机械工业出版社。2011
[2]丁颜彬 最新冲压新工艺、新技术与冲模设计图集及典型疑难实例应用手册，中国科技文化出版社，2006，3
作者简介：杨群英（1970-），女，工程师，本科，主要从事电机铁芯冲片、电机转子铸铝工艺工作。