TFYD系列电机定子磁极冲片整体复合模设计

朱惠芳，谭海林

（1.湘潭电机股份有限公司电机事业部，湖南湘潭 411101；2.湖南化工职业技术学院机电工程学院，湖南株洲 412000）

1 定子冲片分析

图1 所示为TFYD5500-24 型同步电机磁极冲片。4个磁钢孔并排，与外圆边距只有2mm，磁钢孔与磁钢孔之间也只有2mm，冲片工艺性很差。该冲片槽型公差为IT9，毛刺要求0.04mm，精度要求高，形状复杂，常规多工序冲压成形定位误差大、互换性差，满足不了冲片精度要求。

图1 定子冲片

2 定子冲片的成形工艺方案比较

该冲片的成形所需要的基本冲压工序为落料、冲孔、冲槽。可以制订以下4 种方案：①采用普通级进模；②采用高速级进模；③采用整体复冲模；④采用多工序模。

4种方案各自的优缺点如表1所示。

表1 冲压方案比较

由于此系列电机在我司为新冲片的开发，产量不大，为保证冲片精度，降低试制成本，决定采用整体复合冲压的方案。

3 整体复合模具设计

（1）模具设计的关键技术问题。

由于该类冲片的冲压工艺性，会导致复冲模具的强度不好，特别是凸凹模强度会很弱，如果冲孔废料不能及时漏下，会形成很大的胀力，有可能在凸凹模薄弱处出现开裂和崩刃现象。因此模具设计工程中主要进行以下的改进创新。

试冲阶段（约试冲3 千片左右）在外圆弧与磁钢孔薄弱处之间（如图2 中A 处）出现了局部变形。经分析是因上模采用刚性卸料，没有压料，对于常规冲片不会出现这种现象，对这种工艺性不好（孔到外圆边的距离太小）的特殊冲片会造成变形现象。为了解决这个问题，采取在上模座上表面加开聚氨酯的沉头，加放聚氨酯，再加放一块盖板，提供弹性压料力。前面的刚性打料结构保留，采用了双重卸料压料机构，可以完全解决了局部变形问题。

图2 凸凹模

继续试冲（约试冲3万片左右）冲片毛刺超差。经过分析是因为磁钢孔的废料积压在漏料孔产生巨大的胀力，而凸凹模的薄弱处只有2mm，因此凸凹模会产生变形，造成间隙不均匀引起毛刺超差。解决这一问题关键是废料不能滞留在漏料孔内。因此采取3项措施：①在凸模上加顶杆，里面放弹簧，冲压时将废料往下推；②另外将凸凹模的有效刀口从7mm 降低至5mm，减少废料滞留高度；③在凸凹模的外圆弧上增加了挡块，起到保护凸凹模的作用。

解决了毛刺问题继续试冲发现凸凹模在图2 B处正中间出现了开裂。经分析是因为推料力不够，废料不能顺利推出。因此采取3项措施：①将原来的向下漏料（废料从下模座里掉出）改为从上顶出，在凸凹模中增加顶出装置，即四个磁钢孔的废料与工件要同时顶出；②将常规冲裁模所用材料Cr12MoV改为常用硬质合金钢。硬质合金钢是目前模具行业中冲裁模机械性能最好的材料，抗拉和抗剪强度都很好；③在最薄弱处增加镶嵌件设计。

（2）模具结构。根据以上分析和研究，最终确定该冲片整体复合模结构如图3所示。

图3 整体复合模结构

4 结束语

模具质量决定了冲片与铁芯的品质，直接影响电机的性能。目前为提高永磁同步电机质量，将磁钢孔与磁钢孔之间的距离越来也小，磁钢孔与外圆边的距离也越来越小。而且电机批量一般不大，还有很多是试制冲片，为了降低试制成本，将电机冲片的工装设计成整体复合模，不但可以缩短制造周期，还能降低开发成本，保证冲片的质量。该整体复冲模目前已完成了新研发的某电机的铁芯冲片的冲制，冲片质量完全满足企业要求。而且单副复合模设计制造成本约35,000元，如果采用复杂的高速级进模单副需要40多万元，每副模具在成本上可以节约30多万元，因此推广和应用整体复冲模还可取得较好的经济效益。