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小功率电机圆筒机壳板料成形工艺及模具设计 |
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作者：许国旺 陈小春 付汉兴 |
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引言
我公司生产多个品种的微电机，圆筒机壳的电机已成为出口创汇的主要产品。交流电机圆筒形钢制外壳用以固定定子铁心，配以前后端盖成为电机结构不可缺少的结构部件，传统上都是由直径ф60～ф100，壁厚3～5mm的无缝钢管车制而成。成本高，生产效率低，劳动强度大。
为此我公司开发了两辊卷圆机，对于中小批、多直径规格的圆筒机壳生产非常适用。但对于大批生产固定直径规格的机壳，还需要改进工艺提高生产率，经多年研究采取了5道单工序，即落料、冲散热孔、压圆、扣合、整形。
首先落下两端有凹凸扣合槽的坯料，冲制散热孔等特征，然后一步冲制成圆形工件，扣合，整形，能够较好的满足设计要求，如图1。
图1 机壳的图样
1 工艺分析及计算
1．1 工艺分析
工件材料为08F，厚度1．2mm，不仅有良好的延展性也有良好的导磁性和较少剩磁，最适合作为小功率电机机壳。应力应变会引起变性中的回弹，对于厚度较大的工件更为突出，应在模具设计中考虑。工件成圆后，须有一段凹凸扣合槽重叠段，应确保精确重合，紧扣住。
1．2工件展开长度计算
本例的基本尺寸应确保机壳内圆直径西82．5±0．025，成圆过程中会有外层受拉应力和应变后变长，内层受压应力和应变后缩短，在受拉和受压之间有一层既不受拉也不受压的过渡层即中性层，该层成圆前后尺寸不发生变化，以此计算毛坯料的展开长度。
坯料展开长度L=пd=262．9mm，考虑到整形须留一定的量，一般将落料尺寸减少0．3％。因此展开尺寸L=262．9X(1-O．3％)=262．1mm。扣合用凹凸槽长度另外计算并加到展开尺寸上。
1．3冲裁力计算
1．3．1落料力
落料力的大小与材料的机械性能、厚度及落料件周边长度有关。用平刃落料时，落料力可由下式计算：P1=1．3L1*t*τ
式中：P1，为落料力，N；T为板料厚度，mm；τ为材料的剪切强度，08F由手册查得τ=310N／mm2；L1为落料件周边长度，本例中为1074mm。
本例中P1=1．3*1074*1．2*310=520kN。根据落料力和模具大小可选J29-160型开式压力机。
1．3．2弯曲力
弯曲力与工件材料机械性能、板料厚度、工件形状尺寸、弯曲半径、模具间隙等因素有关。由于因素错综复杂，难以精确计算，需用经验公式概略估计。应采取校正弯曲时的弯曲力计算。可按下式计算：P2=gF
式中：P 2为校正力，N；g为单位校正力，MPa，本例取40MPa；F为工件被校正部分的投影面积，mm2。
本例为10400 mm2。P2=10400×40=416kN。选用630kN压力机。
2模具结构设计及工作过程
2．1 成形工艺
将落料后冲制好散热孔的坯料放入卷圆模中，压制卷圆，模具结构如图2所示。工作过程是将坯料放入凹模上，由定位块定位，开启压力机，凸模接触到工件后，工件中间随凸模下行，工件弯曲成U形，随着凸模的继续下行接触到凹模，使左、右凹分别模绕旋转销转动，将工件抱在凸模上成形为圆，卷圆完毕，滑块回程后，将工件取出即可，随后扣合。
图2 模具结构图
2．2整形
机壳圈圆扣合后必须整形，用胀形模将机壳内径胀至所需尺寸，保证有足够圆度和尺寸精度。
将已卷圆扣合的机壳套在如图3所示的整形模的胀套中，开启油压缸，胀芯下行(通过连接件与油压缸连接紧固)，胀套横向涨开。当油压缸回程后胀套在弹簧力的作用下脱离工件，然后将机壳从胀套中取出，机壳整形完毕。
图3 整形模
3 结束语
近年来，钢板机壳在微电机的使用越来越广泛。经过几年的试验和改进，以及上百万电机的使用证明设计是合理的，整形后的工件是符合实际需要的，大大降低了成本，提高了效益率，经济效益十分显著。(end)
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(2/28/2009) |
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