电机定子铁心硅钢片的模具设计与制造

李俊

摘 要：文章当中主要是根据电机定子铁心硅钢片所包含的特点对其进行研究，重点分析了模具与落料模具如何能更好地进行设计和配装。同时设计了包含有卸料装置的精密落料模。在这里还介绍了这种模具的结构构成和模具独有的特点，详细分析了在设计当中的思路以及在设计和后期制造当中所应当注意到的问题。

关键词：定子铁心 电机 硅钢片 模具的构成

中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（c）-0118-02

电机的设计方式有很多种，但最主要的定子设计只有一种，电机定子当中三部分，第一部分为定子铁心，第二部分为绕组，第三部分为机座，这三部分链接在一起进行组装才能拼接成为最后的电机定子。而定子铁心的硅钢片在使用冲压后会形成细微的毛刺，这种毛刺会间接地影响到电磁场，降低电机的功率，更严重的是还会对设备产生破坏，最终导致设备故障，如何能够更好地生产设备这就需要我们在模具的设计和制造当中来着手进行考虑。

1 定子铁心技术要点

（1）首先，对于定子铁心的冲片尺寸要把握精确，长度、通风槽等设备的尺寸要符合设计规定。

（2）其次，定子铁心的冲片表面应毫无瑕疵，最好选择无毛刺的冲片进行组成，而铁心的重量及各指标都要符合电机安装要求。

（3）最后，定子铁心的通同心轴距应当为0.025 mm左右，同时对设备进行压装后冲片不应该出现波浪形。定子铁心的边缘以及齿部不能有明显的翘起，整体设计不能有明显的歪斜，进而保证其中心能够很好地对称。

2 明确设计方案初步进行研究

根据上面的分析而得出结论，由于本部件自身的特点和需求量的原因，我们考虑应该采用级进模，这样能够提高生产效率。级进模具就是将工件分别冲出若干个槽口以及销口，待冲出若干个槽口与销口后将剩余的条料进行冲外形，但级进模具看似便利，但还是有缺点存在的。它的缺点：一是在进行出料与进料的过程当中由于级进模没有弹顶装置，非常容易造成在冲料后槽口的齿部回弹[1]。二是由于材料的硬度高，非常容易对凹凸模具产生破坏，减少使用寿命。三是工件的本身对于同心度要求非常高，在采用了级进模设计和冲床后的安装与制造方面都有很大的困难，同时也不利于保证设计出的工件尺寸符合标准。四是由于工件的自身尺寸比较大，在使用过后有可能超出压力机的安装尺寸，对后期的组装造成不便。所以采用具有弹性的顶料和落料模才能更好地解决其带来的这些缺点。

3 模具各部位零件的设计

在对模具设计的时候，一般因为工件的尺寸比一般规格的大，所以采用对角推送和弹性顶料的原理去进行设计，这样能最大程度上避免冲片回弹过程中对设备造成的损害。直接采用单向落料模能够有效地减少废弃材料的产生，在保证精度的同时能使模具自身的连接更加紧凑，进一步减少了模具的成本[2]。

同时在对这些主要工件进行设计的时候要考虑每种零部件都使用什么机床进行加工和制造，还要考虑制造后是否耐用以及便于安装。分析各个模具的样式以及特点，对每一个不同的零件分批进行设计和組装，使其组装效果能够在最简单的前提下来完成。

3.1 慎重选择材料

由于硅钢片自身材料的原因，硅钢片自身密度比较大，同时冲裁出来的刃口也比较大，对各部件的性能要求都非常高，耐高温性强，而硅钢片的密度要比一般的材料强所以在这里就选择此类材料。

3.2 凸模与凹模的设计

在设计当中凸模可以直接用慢走丝线的方式对其材料进行切割，直接加工成凸模。并在此基础上用稍钉进行定位，一般使用6～8个左右螺钉牢牢固定在垫板之中，凸模长度设计正常为卸料板自身的长度和橡胶加起来的总和再减去凸模凹入卸料板的1 mm为基准，而高度通常为50～60 mm，以这套模具的凹模为基准对凸模进行后期的配做。在凹模当中利用整体的凹模对凹孔利用慢走丝线这种切割方式进行切割和加工。待两种模具都设计完成后按数据测算结果，依次进行安装，安装中通常将压力中心与模柄中心相互重合。

3.3 对定位的零部件进行设计

定位零部件的设计与基础设计相同，都是采用导尺作为依据，材料之间的变化也没有太多的改变，预留出0.1 mm即可，在使用螺钉将导尺平稳地固定在凹模当中。利用T10A的钢密度大的特性对其进行制作，而在热处理当中强度应保持在HRC50-60左右。纵向挡销仍然留出3个档销的位置。

3.4 对于卸料装置的设计方式

在对定子铁心片进行冲裁以后大多数的工件都为封闭式曲线，这样非常容易在冲裁后使槽口慢性回弹甚至变形，其中特别是上文当中提到的齿部和外形翘起以引起设备故障，所以在对卸料装置进行设计的时候必须选择弹性卸料和弹性顶料的装置[3]。一般在设计当中弹性顶料装置都是安装在下模的。这样造成的结果就是，若是将橡胶放在凹模当中，会使凹模的模具厚度不断地增大，这样就会大大地加大投入的力度和模具的研究设计时间。为了节省时间，将橡胶从内部移动到模具的外部，为了在达到一定寿命后便于更换，将其放在固定板下方。弹性顶料板的厚度通常为25 mm以内，材料的热处理硬度选择HRC43～47左右，钢种则不可以再使用T10A种钢了，应该选择45#钢来使用。

在对顶料板安装过后对卸料板进行初步的研究，在进过研究发现卸料板使用厚度为30 mm的厚度最为标准，材料的热硬度仍然是选择HRC43-47左右，钢种也用45#来代替普通钢。

3.5 对垫板进行材料选择和组装

在设计的结尾当中，在上垫板当中安装凸模，凸模的厚度一般选择30 mm左右。下垫板对凹模起到了一个支撑的作用，厚度一般选择25 mm。垫板与顶料和卸料板材料一样。都选用45#钢以及热处理硬度为HRC43～47的材料。这些步骤都完成后即可对整体的设备进行安装和调试了。

4 模具最重要的一点

此论文进行冲裁的是对硅钢片，所以这对外形和尺寸都有了很高的要求。在对其冲裁后不能有毛刺的存在，这就给整个设计带来很大的难题。首先要考虑的是在对凸模与凹模设计和制造当中尽可能地让二者使用一台线切割机床。可以使用慢走丝多修两次，尽量做到在制成成品的尺寸与表面的粗糙度符合设计所需，设计过程当中减少机床所带来的影响，方便后期模具的安装与调配。而最重要的是凸模与凹模在安装过后二者之间的缝隙必须均匀。否则就会产生毛刺的存在。所以在安装过程当中应先进行下模的安装，待下模安装好后对凸模进行调节，使凹凸模之间的缝隙均匀无误差后再对上模进行安装。减少复装次数以免对模具造成损害。

5 结语

通过该方式设计的模具经后期检查符合设计理念，设计结构紧凑，同时既节省了材料、生产效率也得到了显著的提高。经检验后设备在期维护以及设备调整方便有着显著的效果，生产大规模的定子铁心即便模具磨损了也非常容易进行更换，适合大范围的生产。而利用此模具生产出来的定子铁心硅钢片在外形结构、尺寸重量当中完全符合现代所需的标准，在生产过后基本无毛刺或变形发生。所以此种方式可行。

参考文献

[1] 黄豪杰，吴波，曹建树，等.电机定子硅钢片冲压模具设计及ANSYS有限元应力分析[J].模具技术，2015（1）：40-46.

[2] 王旭.苏联对硅钢片硬质合金冲模寿命的探索[J].电机技术，1983（2）：36.

[3] 陈国强.电机铁心定、转子片复合冲压工艺及模具设计[J].中小型电机，1999（1）：44-45.