1.1.1 定子冲片的紧张技能哀求
1 内外径尺寸精度
一样平常内径尺寸精度为 H8。
外径尺寸精度:内装压为 h7。
外装压:上偏差 es1:当外径 D≤280 时,es1=公差带 r7 的下偏差;
当外径 D>280 时,es1=公差带 E7 的下偏差。
下偏差 ei1= es1-公差带 H7 的上偏差,拜会表 1
2 内外径同轴度 见表 1-2
3 槽齿分布不屈均度,即大小牙或大小齿一样平常分为流动大小牙和固定大小牙,流动大小牙齿宽相差不大于 0.12,固定大小牙齿宽相差不大于 0.2。
4 槽型尺寸精度 槽型尺寸精度一样平常为 H10,槽口为 H12,扣片槽尺寸精度为 H11。
5 毛刺:一样平常掌握在 0.05~0.08。
1.1.2 定子铁心技能哀求
1 叠压后铁心冲片间要保持一定的压力,一样平常为 0.8~1.0MN/m2(8~10 公斤/cm2)。由于压装时要战胜较大的摩擦力(如冲片与装压胎、槽样棒、轴或机座间的摩擦)。电工钢片受压后进一步展平,毛刺的支承;运行中冲片绝缘老化紧缩等都会引起铁心实存片间压力降落。以是,压装压力要高于 0.8~1.0 MN/m2。为了防止外装压铁心在搬运、碰撞引起冲片松动,实际叠压力还要高一些。一样平常对付冲片涂漆的铁心采取 2~2.5MN/m2,对付不涂漆的或氧化处理的冲片,铁心可采取 2.5~3.0MN/m2。
2 铁心的冲片重量要符合图纸哀求。
3 铁心长度要符合设计哀求。
4 槽形应光洁整洁,一样平常槽形尺寸(透光尺寸)许可比单张冲片槽形尺寸小 0.2。
5 外装压的铁心外径尺寸应符合设计哀求,拜会表 1,内装压的铁心内径尺寸应符合设计哀求,拜会表 1-3。
6 尽可能减少齿部弹开尺寸(齿外涨)。
7 应肃清同板差造成的蹄形。一样平常采取变位冲裁或装压时用扇形片找正。
1.2 转子冲片、铸铝转子紧张技能哀求
1.2.1 转子冲片技能哀求
1 轴孔尺寸精度 一样平常 H63~H132,采取 H7; H160~H355,采取 H8。
2 其它尺寸精度 槽形尺寸 H10,槽口宽 H12,键槽宽 H9,槽底园 h10。
3 毛刺不大于 0.08。
4 肃清同板差造成的蹄形。
5 斜槽铁心按铁心槽斜度冲制。
6 瓢曲度,冲片外径Φ 230 以下不超过 1.5,Φ 230 以上不超过 2.5。
1.2.2 铸铝转子紧张技能哀求
1 内径(轴孔)尺寸精度拜会表 2-2
3 槽斜度,按 GB/T1804-C。
4 波浪形,(冲片瓢曲造成)外径Φ 230 以下不超过 1.5,Φ 230 以上不超过 2.5。
5 铝液,含铁量不超过 0.8%。
6 实际用铝量不低于设计值的 95%。
2、定转子冲片制造工艺
2.1 复冲转子槽、轴孔→复冲定子槽、扣片槽、键槽(标记槽)→定转子冲片分离。
2.2 复冲定子槽、扣片槽、键槽(标记槽)、假轴孔→定子片、转子片坯料分离→复冲转子槽、真轴孔。
2.3 复冲定子槽、扣片槽、键槽、定子片内外径、轴孔(定子片一次成型)→转子片坯料冲除定子槽片→复冲转子槽。
2.4 一落三落出定转子片坯料——定子片复冲槽形、键槽、扣片槽或焊槽、转子片复冲槽形
2.5 一落三落出定转子片坯料——单冲定子槽、单冲转子槽
2.6 一落二落出定子片外园及轴孔→轴孔定位,键槽抠动,用内定位冲槽机冲定子槽切——单冲转子槽(切气隙)、复冲转子槽
2.7 剪方料(扭 90°)冲轴孔→冲外园→冲扣片槽→冲键槽→冲定子槽切内园→冲转子槽(切气隙)。
2.8 级进冲
1、四工位方案: 冲转子槽、轴孔及工艺定位孔→冲定子槽、键槽、扣片槽→分离转子片→分离定子片
2、八工位方案: 冲转子键槽、平衡槽及工艺定位孔→冲轴孔及两条工艺槽(割断废物)→冲转子槽→分离转子片→冲定子槽→冲气隙→冲扣片槽、定子键槽(标记槽)→分离定子片。
电机定转子铁心生产规模大小,可分为单件、成批和大批量几种生产类型。生产类型不同,所采取的工艺方法和生产设备也有所不同,只有工艺方法与生产类型相适应,才能得到好的经济效益。
单件生产时,如 3 台 5 台,这种情形适宜采取第 7 种工艺方案。而对付相同外径产品较多的产品,可适当地制造一落二模具,采取第 6 种工艺方案。
批量生产时,由于常年生产,可采取第 3、第 4 种工艺方案。在有了第 4 种工艺情形下,单件产品也可以利用一落三模具采取单冲工艺,采取第 5 种工艺方案。只有大批量产品时才可以采取级进冲工艺方案。以上工艺方案质量最好的该当是第 3 种工艺方案,由于它是一次成型,各尺寸精度、形位精度都由模具担保。定位次数越多,形位精度越差。其次该当是第 1、第 2、第 4 方案。
定子片都经二次定位,单冲工艺冲片质量与利用设备及技能装备状况有关,做的好的,它的质量与第 1、第 2、第 4 方案做的冲片质量不相上下。而级进冲由于多次定位,形位精度要差一些。但是,如果模具制造水平高的,它做出的冲片质量也是不错的。
3、 定转子冲片存在的质量问题及产生缘故原由
3.1 定子冲片
3.1.1 定子冲片内外径尺寸超差
产生缘故原由:
1 复冲模具内外径尺寸超差。
2 单槽冲尺寸调度禁绝确或调度后没锁去世,尺寸走动。
3.1.2 定子冲片内外径同轴度超差
产生缘故原由:
1 复冲:
一次成型工艺,模具内外径同轴度超差;
一落三工艺,模具内外径同轴度超差。
2 单槽冲:
a、冲槽机主轴偏幸超差。
b、冲片托盘孔与冲片止口同心度超差。
c、冲片托盘与主轴合营太松。
d、冲片托盘止口与冲片轴孔合营太松。
3.1.3 定子冲片槽形尺寸超差产生缘故原由:模具尺寸超差。
3.1.4 槽齿分布不屈均度(大小牙或大小齿)超差
产生缘故原由:
1 复式冲:模具不合格。
2 单槽冲:
a、冲槽机:分度机构分度不屈均度超差,牙盘齿分布不屈均度,福开森分度机构分度不屈均度,各种齿轮磨损,合营精度降落。
b、冲槽机冲次太高。
c、冲片托盘迁徙改变惯量太大。
d、冲片托盘止口与冲片轴孔合营太松。
e、冲片托盘键与冲片轴孔键槽合营太松。
f、冲片轴孔与托盘止口合营太紧,合营部位没压平,不固定的一端高一端低。
3.1.5 一落三工艺,定子坯料内径定位,复冲定子槽工序,内定位合营太松,导致槽根圆不固定式与内外径同轴度超差。用这样冲片装压的铁心,内外径超差或槽形不齐。
3.1.6 毛刺超差产生缘故原由:
1 模具刃口钝。
2 冲双次造成模具啃嘣。
3 模具间隙大。
4 冲双片。
3.2 转子冲片
3.2.1 轴孔尺寸超差
产生缘故原由:
1 模具尺寸超差。
2 导头垫片太多。
3.2.2 槽形尺寸超差
产生缘故原由:
模具尺寸超差。
3.2.3 冲片瓢曲(翘曲)值超差,一样平常复式冲不发生,紧张发生在闭口单槽冲工序上。产生缘故原由:槽数多,槽形长,采纳凸模磨凸办理。
3.2.4 毛刺超差产生缘故原由:
1 模具刃口钝。
2 冲双次,造成模具啃嘣。
3 模具间隙大。
4 冲双片。
4、电机定转子铁心技能哀求及其对电机性能的影响
4.1 定子铁心
4.1.1 定子铁心长度超差:必须担保铁心的紧密度。短了或松,导磁截面变小,磁阻大,磁密高,激磁电流大,定子电流大,铁耗大,使电机效率低,温升高;太长,漏磁通路径加长,附加损耗增大。
4.1.2 定子铁心蹄形:一样平常是由同板差造成。使铁心一半过紧,破坏硅钢片漆膜,另一半过松,减少导磁截面,磁密高,同时产生电磁噪声及振动。
4.1.3 定子铁心轴线对端面跳动超差(棱形):使定转子相对位置漏磁路径加长,附加损耗增大。
4.1.4 定子铁心内外径尺寸超差:影响电机气隙尺寸,气隙过大,磁阻增大,激磁电流增大,功率因数降落;过小将使铁心损耗增加,运行时可能引起铁心相擦,乃至难以启动。因此异步机气隙不得过大过小,中小型一样平常为 0.2~1.0mm,大型为 1.0~1.5mm。外装压:外径尺寸大,铁心与机座合营过紧,易造成机座止口偏,严重机遇壳涨裂;外径尺寸小,铁心与机座合营太松,一是影响铁心散热,二是铁心易松动。内装压:外径尺寸大,影响装片。装片时冲片翘起影响槽形质量;外径尺寸小,一是影响铁心内径与机座铁心档的同轴度,二是影响铁心散热。
4.1.5 铁心槽形尺寸(透光尺寸)超差:一是下线困难,易造成破压。二是浸漆时,槽与线圈之间的缝隙很难填满,影响线圈散热。
4.1.6 齿外涨超差:漏磁路径加长,附加损耗增大。
4.1.7 定子铁心内外径同轴度超差:使电机气隙不均,磁拉力不均,增大电机的噪声与振动,严重时造成定转子铁心相擦(扫膛)。
4.2 转子铁心(铸铝转子)
4.2.1 铁心长度超差:铁心短或松,造成铁心重量不敷,减小了导磁截面,磁阻增大,激磁电流增大,功率因数降落,同时使定子电流增大,效率降落,温升高;铁心长,漏磁路径加长,附加损耗增大。
4.2.2 槽形不齐:1 减小铝条有效面积,相称于导条变细,电阻增大,损耗增大,效率低,温升高,转差率大;2 相称于转子槽口尺寸减小,转子槽漏抗增大,电机总漏抗增大。a、最大转矩低。b、起动转矩低。c、满载时的电抗电流大,功率因数低。d、定转子电流大,定转子铜耗大,电机效率低,温升高,转差率大。
4.2.3 铸铝转子细条或断条:使转子电阻增大,启动转矩减小。
4.2.4 铸铝转子内气孔过多或产生大的缩孔:均使转子电阻增大。
4.2.5 铝水处理不好、铝内杂质多、气体多、含铁量超标都会使转子电阻增大,转子损耗大,效率低,温升高,转差率大。
5、模具范例构造
5.1 一落二复式落外圆模
当相同外径冲片达到一定规模时,可以制造一落二复式落料模,这样可以提高效率,同时也可以提高冲片质量,其构造外径为Φ 850,有 12 个扣片槽,一个键槽,并有一个Φ58 的工艺孔。一样平常外径Φ 850 定转子冲片相应的转子冲片轴孔为Φ 280(4P)、Φ 350(6P)、Φ 423(8~12P),有的厂家转子冲片轴孔为;Φ 210(2P)、Φ 280、Φ 350、Φ 400。都可以用该落料模落料,然后以Φ 58 孔中央定位、键槽周向定位,进行扩孔。这样重新做轴孔模的用度较低,而且落出的轴孔料可以做成套相应的定转子冲片。如Φ 280 的轴孔料、可以生产 Y160(Φ 260×Φ 150×Φ 60)定、转子片,Φ 350 轴孔料可以生产 Y200(Φ 327×Φ 182×Φ 75)定转子冲片,而Φ 423 轴孔料可以生产 Y250(Φ 400×Φ 225×Φ 85)定转子冲片。有的厂家直接制造 2P 轴孔落料模,之后再扩其它轴孔。这种方法不可取,造成材料摧残浪费蹂躏。
5.2 单槽冲模
5.2.1 定子片冲槽切内圆模定子片冲槽切内圆模,构造特点是切圆凹模不用安装弹料装置。在 1、2、3、4 处铣掉6mm 深即可。2、3 间间隔约为 h 的一半,可防止切齿时造成齿弯。
5.2.2 定子端板冲槽切内外圆模该模冲定子槽时,同时切出定子端板内圆和转子端板外圆,即简化了定子端板冲切模,同时也为冲转子端板时免去了冲外径的麻烦。
5.2.3 转子片冲槽切气隙模
5.2.4 模具凸凹模刃口尺寸设计原则落料件的尺寸是由凹模刃口尺寸决定的,而孔形件尺寸是由凸模刃口尺寸决定的。在冲裁过程中,凸模越磨越小,凹模越磨越大。对付落料,先确定凹模刃口公称尺寸,可取凹模刃口公称尺寸靠近或即是工件最小极限尺寸,然后通过减少凸模公称尺寸,以担保最小合理间隙。对付冲孔,先确定凸模刃口公称尺寸靠近或即是孔的最大极限尺寸,然后通过增大凹模的公称尺寸,以担保最小合理间隙。
6、工装范例构造
6.1 冲片托盘
冲片托盘是单槽冲工艺中不可短缺的很主要的一个工装。其与主轴合营的中央孔及冲片轴孔合营的止口都哀求紧配,且托盘的键与轴孔的键槽也是紧配。它们的合营精度将直接影响冲片制造质量。根据同心度哀求,中央孔与托盘止口应在一次装卡中加工。另考虑托盘的迁徙改变惯量,φ 300 及以上的托盘应去重,减少其重量。φ 300以下的托盘可不予考虑。托盘一样平常采取 Q235-A 即可,上面镶 3 个 Cr12 镶块,耐磨损。也有厂家采取铝合金的,其本钱较高。
6.2 定子铁心装压胎
定子铁心装压胎,一样平常都因此定子冲片内径为基准进行,圆筒构造(去世胎)装压胎已很少采取。H280 以下一样平常采取定子铁心装压涨胎涨套构造涨胎。这是由于涨套外径在φ 300旁边,全体形体不是太大,加工难度不是很大,而且产品生产基本都达到了批量。这种涨胎一样平常都配有滚压扣片机构,生产效率较高。而对付产量较少的,H315~H355 一样平常都采取单缸油压机用装压胎装压胎。这种胎用于单缸油机上。胎具加工大略,装压的产品质量能知足哀求。而对付 H400 以上的产品可以采取中型定子铁心装压胎。以上先容的都是扣片构造铁心用的装压胎,对付焊接构造,须要车加工的铁心应采取定子铁心装压车胎。该胎即用于装压、焊接,也可用于车加工。该胎具的要点是:四筋外圆(定子冲片内径定位基准)φ与坐胎止口φ 1及找正外圆φ 2同心度在定子冲片内外径同轴度哀求范围内。坐胎合营间隙在0.05 以内。该胎车加工在立车上进行。
6.3 离心铸铝工装
6.3.1 铸铝模离心铸铝模模具材料采取 HT250 或 45。若采取整体构造,坯件要翻沙模型,加工工期长,本钱高。若采取分体构造,直浇口、上模坯料用两个环料即可,压板用 Q235-A。若采取 45,两个环形坯料可直接用厚钢板割成,缩短加工工期,同时也降落了本钱。高下模型腔氮化或磷化处理可延长模具利用寿命,且不易粘铝。离心铸铝模排气系统:下模内环端面设 0.3深 12~20 宽数个排气槽,上模风叶端靠端面缝隙排气,上模平衡柱端设排气孔,内装排气塞或钻φ 2 排气孔也可,但防止φ 2 孔堵塞,与平衡柱连接处应是倒漏斗形。
6.3.2 铸铝轴离心铸铝由于铁心是须要加热,铸完铝后脱轴是个难题。根据实践,轴孔φ 220 及以下采打水冷构造,轴外径比轴孔小 0.10~0.15。φ 240 及以上采取斜肋构造,筋外圆公差为0 及冲片轴孔的中间公差,例,冲片轴孔为φ 240H8(0.0720),筋外圆为φ 2400.0360。若冲片轴孔为φ 240h10(0-0.185),筋外圆为φ 2400-0.093。
7、工艺要点
7.1 冲片的绝缘处理
当电机定子线圈通入互换电时,铁心中将感应产生涡流,在铁心中产生涡流损耗。铁心中的涡流损耗大小与硅钢片厚度方向的通路是非有关。为了减小涡流损耗,应对冲片表面进行绝缘处理,目前海内基本采取涂漆或氧化处理方法。
7.1.1 冲片涂绝缘漆处理
涂绝缘漆处理是冲片绝缘处理常用方法之一,它是在涂漆机上完成的。运用最广泛的是三段式涂漆机。涂漆机是由涂漆机构、传动机构、烘炉和温度掌握系统及透风装置几部分组成。
涂漆机构:由两个滚筒、滴漆管和漆槽组成。滚筒上套有布套或毡套,高下滚筒采取齿轮传动,之间的间隙可调,下滚筒的 1/3~1/2 浸在漆槽的漆中,滚筒迁徙改变时,可使高下滚筒套浸满漆,使传入的冲片两面涂上漆液。调度两滚筒之间的间隙掌握漆膜的厚度。
传送装置:一样平常分三段,第 I 段 2-3 米,不进入烘炉内,涂漆后的冲片在这一段韶光内溜平,赌气泡打消,漆摊平。第Ⅱ段完备在烘炉内,长约 10~30 米,从温度布控上讲,它分三个区,第一个温控区是溶剂挥发阶段,温度不宜过高,否则溶剂挥发过快,漆膜表面会产生微孔。第二个温控区温度应适当高些,在这个区段,漆膜要进行氧化、聚合,以形成良好的绝缘层。第三个温控区温度要降落一些,在这个区域内漆膜进行固化、冷却。烘炉炉温高低与硅钢片漆的牌号、烘焙韶光、冲片及漆膜的厚度以及炉中冲片数量有关,以是炉温及烘焙韶光一样平常应通过试验选定。
涂漆优点是:质量稳定,叠压系数较高,有良好的耐热性,绝缘电阻值稳定,吸潮性小,附着力好,漆膜分布均匀且有弹性。缺陷是:工人劳动强度大,由于废烟及挥发气体的产生,劳动条件差、生产效率低、本钱高。
7.1.2 冲片的氧化处理
冲片的氧化处理是在专用的氧化炉内完成。氧化炉是一个密封的罐体或箱体式的加热设备。须要处理的冲片按哀求分层叠落放置在氧化炉内,将炉密封盖好,加热至 400℃旁边时,打开排烟口,将油污燃烧的烟气排放出去。当冲片达到 540~550℃旁边时,开始通入氧化剂。炉内温度掌握在 560℃~570℃以内、在这个温度下处理 1~1.5 小时后,断电、断气,通入空气将炉内的水蒸气排净。温度降至 300℃旁边,可以开炉,自然冷却。所谓氧化,即金属在空气或氧中加热时,其表面部分将变成氧化物,这种转变即称氧化。根据以上事理所采取的氧化工艺是:将冲片放置在密封的罩内,然后加热,使罩内的冲片的温度达到 540~550℃时,通入一定的氧化剂,使冲片表面产生一种稠浊氧化物,即我们称的氧化膜,保温一定韶光,使氧化膜达到一定厚度。
氧化剂一样平常可以采打水蒸气、及空气与水蒸气的稠浊气体。试验室也有采取氧气做氧化剂的。以水蒸气做氧化剂来解释一下炉内的反应情形:
上述反应的顺序只有在硅钢片表面没有氧化物时才成立。而热轧硅钢片在制造过程中由于高温且打仗氧,其表面已产生了很薄的一层稠浊物,它紧张是由最里层的 Fe3O4与 Fe的稠浊物,其次是 Fe3O4,最外层是 Fe2O3与 Fe 的稠浊物组成。因此,氧化时炉内上述三个反应是同时进行的。氧化处理后覆盖在冲片表面氧化物是这样分布的,最靠近金属的是 Fe3O4与 Fe 的稠浊层,之后是 Fe3O4与 Fe2O3的稠浊层,最外层是 Fe2O3及少量的 Fe。从这里不丢脸出越靠近金属的氧化物,其金属含量越高,而氧含量越少。以上方程式中还可以看出,是先产生 FeO,之后产生 Fe3O4,再之后转变成 Fe2O3。但是 FeO 本身只有在 570℃以上才是稳定相,才能存在,在 570℃以下,它是不稳定相,也便是说,当 FeO 产生之后,随之就转变成 Fe3O4,即 FeO 没有存在的可能。而 Fe3O4不论是高温还是低温,其相都是稳定的。Fe3O4转变成 Fe2O3是由于充足的氧的浸染,使其先失落去 Fe,之后才转变成 Fe2O3。
在 570℃以上时 FeO 成为了稳定相,这时金属表面的氧化物将由三层氧化物组成,最靠近金属的氧化亚铁(FeO)层,而且是三层中最厚的一层,其次是磁性氧化铁(Fe3O4)层,最外层是氧化铁(Fe2O3)层。当温度由 570℃以上降下来时 FeO 将在 570℃时开始,分解为Fe 与 Fe3O4密合的稠浊物层(是很厚的一层)。
我们所要得到的氧化膜的紧张身分应该是 Fe3O4和 Fe2O3,相对付 Fe 比较,它们具有较高的电阻值,我们正是靠这样的稠浊物膜来减少电机的涡流损耗。但是当氧化膜渗入 Fe 的成份后,氧化膜的电阻值显著低落,严重时趋于零,这是我们所不肯望的。因此,氧化处理时,温度必须掌握在 570℃以下使膜中根本不产生 FeO。
根据炉内反应的方程式还可以看出,在用水蒸气做氧化剂时,将有大量的氢气产生,虽然有排烟道,由于排烟道不才方,罩内肯定存在一定的氢气,当温度低落往后(氧化终了时),H2便是很好的还原剂,使氧化膜中产生游离铁,使氧化膜的阻挡值降落。为了避免和减轻这一征象的发生,在氧化即将终了时,应停滞供应水蒸气,改为用压缩空气做氧化剂,这时炉内一壁连续进行氧化,一壁把罩内的氢气排挤出去,以担保氧化膜的终极质量。
冲片氧化处理本钱低,改进了工人劳动条件、效率高、易管理;氧化膜本身是金属化合物,导热性能比漆膜好,有利于铁心散热,耐热性比漆膜高,冲片毛刺被处理掉,叠压系数比涂漆高;而且在处理过程中,冲片起到了一定的退火浸染,改进了磁性能;但它的附着力不如漆膜强,绝缘电阻不如漆膜稳定。
表 7-1 是 1999 年 6 月我在佳电时对 YB280-4 75KW 电机定子冲片进行氧化处理与不氧化处理电机性能参数的测试记录
表 7-2 是 2002 年在佳电对十余种样料测试记录。
7.2 冲片的退火处理
电工钢片在剪切和冲裁过程中,沿分离线约 0.5~3mm 宽的边缘因塑性变形引起的钢片内部应力和物理性能的变革,称为冷作硬化征象。冷作硬化区材料硬度增加,导磁性能恶化,铁损增大。由于,小电机冲片冷作硬化区相对较大,这种影响特殊显著,对付无硅钢片及低损耗钢片这种影响更大。为了肃清冷作硬化的影响,采取退火处理,使材料性能规复到原来水平。常用的退火工艺有沙封退火,保护气体退火和连续退火三种。沙封退火的工艺装备大略;保护气体退火效果好;连续退火效率高。以下是三种退火办法常用工艺参数。
7.2.1 沙封退火
将冲片或铁心装入炉内,用沙密封以防氧化。升温至 600℃,在以低于每小时 40℃的速率升温到 750℃,保温 2-4 小时后,以低于每小时 40℃的速率降温至 600℃,末了冷却至 300℃以下出炉。
7.2.2 保护气体退火
升温、降温和保温的工艺参数与沙封退火相似。不同的是当升温到 300℃旁边经一段韶光除油后,通入保护气体再连续升温。降温至 500℃或更低温度后,停滞通入保护气体。常日采取的保护气体有纯氮或氮加 2﹪的氢。
7.2.3 连续退火
将单张电工钢片或冲片处于 760~800℃的连续炉内,保持四分钟旁边,就能达到退火目的。因保温韶光短,不须要保护气体。因受热和冷却较均匀,故无升温、降温速率哀求。
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