高速冲模中的两种特殊结构

[摘要]　通过对高速冲模的快换凸模机构和转子旋转叠片机构的介绍，说明了其在电机定转子自动铆扣级进模中具有较好的实用性。 
关键词　高速冲模 定子冲片 转子冲片 旋转叠片机构 
[Abstract]　Through the introduction of the quick punch－replacing mechanism and the revolving－laps mechanism of rotators of high－speed dies, it shows that the quick punch－replacing mechanism and the revolving－laps system of rotators have a very good practicability in the progressive die for automatic 

rivet buttons of the stators and rotators of motors. 
Key words　high－speed die, stator plate, rotator plate, revolving－lap mechanism 
　　图1、图2、图3是某种电机冲片的各组件，由于产量大，所以每减少1道工序，对经济效益有较大的影响。过去的生产工艺为：定子冲片：落料→理片→叠片→铆压；轭冲片：落料→理片→叠片→铆压；转子冲片：落料→理片→叠片(旋转一角度)→铆压。在开发另一个系列规格时，将高速冲模的设计做了相应的更改。更改后的工艺是：落料→理片→叠片→压紧在1副高速冲模上完成。  
           
                     图1 定子冲片                                                      图3 转子冲片 
　　根据需要制订了高速冲模的技术要求，其中定子、轭、转子采用自动铆扣，且任意设定片数时，第一片的铆扣点必须是通孔，其中转子旋扭的角度应为0°～50°可调。 
1 快换凸模机构及模具工作过程 
　　为了更换凸模快速、方便，提高效率，根据上述工艺方案，设计了如图4所示的快速换凸模机构。模具工作过程如下：当冲模冲第一片时，高速冲床的控制系统发出一个指令，对气缸供气，气缸运动，使得斜楔板往前运动，凸模顶部在斜楔的作用下，从斜楔板的A面运动到B面，这个间距为2mm，大于板料厚度(该产品板料厚度为0.5mm)。当上模继续工作，第一冲片被冲孔，接着立即供气退回，凸模顶部回到空槽处，值得注意的是，此时凸模并未退回。第二片冲裁时，由于凸模轴向顶部无支承，被板料压回槽内，而不进行冲孔。设计要求这一周期要在0.15s内完成。为了达到这一指标，选用日本产的气缸，行程为5mm。经过实践证明这一设计安全可靠，效果很好。  
                                             
                                                          图4 快换凸模机构 
1.气缸 2.斜楔板 3.凸模 
2 旋转叠片机构 
　　旋转叠片机构如图5所示。为了使凹模1能够正常工作，就需要良好的定位精度和刚性。为了保证这两点，用凹模固定板2保证凹模通过上轴套3直接承受在下模板上，凹模的刚性也得到了保证。由于旋转时，凹模不工作，只承受它的自重，在轴向采用滑配，在径向，凹模通过4个滚针轴承配合，旋转轻巧灵活，结构紧凑。  
                                                
                                                                图5 旋转叠片机构 
1.凹模 2.凹模固定板 3.上轴套 4.滚针轴承 5.隔圈 6.涡轮 7.键 8.平面滚针轴承 9.下轴套 10.下模板 11.蜗杆 
　　用超越离合器，带动蜗杆运动，蜗杆带动蜗轮，蜗轮通过键带动凹模旋转。由于蜗杆将力传给蜗轮时，蜗轮承受轴向分力，为了减少摩擦，在蜗轮底下增设了一个滚针轴承。凹模的旋转角度可以利用调整超越离合器摆角来实现。 
　　使用超越离合器有许多优点，最主要一点是在它的工作范围内是连续可调的， 这一点能满足设计要求，使得转子旋扭角度在10°～50°可调。可是它有一个缺点是从工作状态到放松状态会给转轴一个附加的力，这个力有使转轴倒转的趋势。在低速工作时，很少发生。即使发生，由于惯性的作用，误差也不大，可是在高速冲模中由于冲床振动大，这个影响就不能忽略不计。为了解决这一问题，设计了双超越离合器机构。在蜗杆轴上，设计用圆锥轴承承受一定的轴向力和径向力。在轴的输入端上还用超越离合器轴承支承。特别要说明的是这个超越离合器与输入用的超越离合器的方向相同。当输入用超越离合器工作时，它只起轴承的作用，相当于轴的转速高于超越离合器的转速。当输入超越离合器退回时，该超越离合器进行工作，阻止蜗杆轴反转。 
3 旋转角度的确定 
　　转子冲片组件的旋转角度是按如下方法确定的。如某一产品共有28片转子冲片，转子组件的旋转角度为30°。这个30°是指凹模在冲入组件最后1个冲片时相对于该组第一片的角度。换句话说，只需凹模在冲第27片时，相对于第一片旋转30°，即每片相对于前面一片要转30°/27。设计的蜗轮蜗杆机构，蜗轮模数为2.5，齿数为28，蜗杆设计为单头蜗杆。通过计算，每一片蜗杆只需转动280°/9即可满足设计要求。通过验证，此机构能满足产品的设计要求。 
4 冲片的压紧 
　　由于转子冲片要在凹模中完成落料、理片、叠片、压紧的工作。所以除了落料、理片(计算机计数)、叠片(旋转凹模)、最后压紧，为了能够做到这一点，将落料模刃口部分的长度设计为60mm，在刃口部分的前30mm内，将凹模设计成具有0.03～0.04mm过盈的倒锥，其余部分为具有0.03～0.04mm过盈的直壁凹模。利用冲片与凹模的过盈，使得先落下的冲片滞留在凹模中，当冲片的数量达到一定时，就形成了很大的阻力，这个阻力使后面的每一片冲片都能够被压紧。由于第一片冲片是通孔，不会压入到前面一片冲片上的铆扣中，所以每组多少片，从落料槽中出来后，分得清清楚楚。定子冲片、轭冲片的压紧原理相同。 
5 使用效果 
　　该模具已使用多年，效果很好。由于定子冲片、轭冲片、转子冲片利用凹模理片、叠片、压紧，使得错片、乱片的现象降为零,质量好、效率高，在实际应用中已证明了它的优点。 
厉春元（湖南大学衡阳分校(湖南衡阳 421101)）