方形步进电机定转子自动叠片级进模设计
马涟生
常州机电职业技术学院 江苏常州 213164
摘要：叙述了用一副高精度多工位级进模来自动冲制方形步进电机定子铁芯和转子铁芯，介绍了冲压方形步进电机定转子冲片的排样图和铁芯的叠片原理，并介绍了级进模常用的结构形式。
关键词：定子铁芯；转子铁芯；双回转；叠片；级进模
0 引言
在微电机行业中，定、转子铁芯是电机的重要部件，它的质量好坏，直接影响到电机技术性能，其中步进电机的技术要求比较高：第一，步距角要求，靠定子铁芯冲片与转子铁芯冲片的极齿之间等分度来保证；第二，定子铁芯和转子铁芯磁性能均匀和铁芯厚度尺寸要求均匀，需要靠定子铁芯冲片之间的叠片和转子铁芯冲片之间的叠片间每叠一片要转动规定的角度来保证。如果用过去制造铁芯工艺：先用普通模具冲出散片，经过齐片，再用铆钉等方法制成铁芯，这样的制造方法是不能够保证步进电机定、转子铁芯的技术要求的，而且不适应步进电机大批量生产需要。随着冲压生产技术的不断发展，已广泛采用高速冲压多工位级进模来生产带回转自动叠片式的电机铁芯。本文主要介绍方形步进电机定转子自动叠片级进模在一副高精度、多工位级进模上冲制出该电机的转子铁芯和定子铁芯。定、转子铁芯产品如图1所示，其冲制过程是，从冲制条料（卷料）通过校平机、自动送料器、自动加油润滑装置等进入多工位级进模，通过13工位的冲压，到转子铁芯和定子铁芯从模具中通过输送带输送出来，所留条料搭边有冲床专用废料刀切断，整个过程都是自动进行的，如图2所示。该副级进模主要工作零件凸模、凹模采用硬质合金材料，具有制造精度高、结构先进、带有技术性高要求的双回转机构和安全机构，适用于铁芯的大批量生产，并且模具具有使用寿命长的特点。
1 定转子铁芯的叠片方法
1.1 直接叠片
将冲片直接冲入凹模中，当冲片叠压在凹模内时，靠每一冲片上的叠片凸出部位使冲片固定在一起。
1.2 带扭转叠片
铁芯上每一冲片之间要扭转一个小角度再叠片。冲床每冲压一次后，模具内一个部件旋转一个小角度，旋转量可以改变和调整。冲片被冲下后，铁芯旋转，接着被叠压在下一冲片的铁芯上。此叠片方式一般多用于交流电机转子铁芯上。
1.3 带回转叠铆
铁芯上每片冲片要转动规定的角度（一般为大角度）再叠铆。冲床每冲一次后，模具内一个部件转动规定的角度，每次转动的规定角度要精确。冲片冲下后就被叠压在铁芯上，接着铁芯再转动规定的角度。此叠片方法可补偿叠片厚度方向尺寸的变化。
该副级进模属带回转叠片模具，转子铁芯冲片之间和定子铁芯冲片之间都旋转各自规定的角度再叠片，模具上要带双回转机构，双回转叠片技术要求较高。
2 冲压工艺分析
2.1 叠压点选择
由冲压产品图可知，定、转子冲片材料为冷轧电工钢带DW470，厚度为0.5mm，经过对定转子产品结构的工艺分析，再根据定、转子冲片之间旋转角度的要求，转子铁芯冲片上选择5个等分的圆柱形叠压点，定子铁芯冲片上选择24个均布的圆柱形叠压点。
2.2 排样图设计
排样图如图3所示，条料宽度为62mm，步距为58.5mm，共分13个工步：
（1）冲导正孔、转子轴孔和定子上的4个小孔；（2）冲转子计量孔；
（3）冲转子叠铆孔；（4）空步；（5）转子回转落料；（6）空步；
（7）冲定子极槽；（8）冲定子内孔；（9）冲定子计量孔；（10）冲定子齿槽；
（11）冲定子叠铆孔；（12）空步；（13）定子回转落料。
3.1模具基本组成部分
双回转叠片级进模结构如图4所示。模具由7部分组成：
（1）模具主体；（2）转子回转机构；（3）转子回转驱动装置；
（4）转子铁芯排出机构（输送带）；（5）定子回转机构；（6）定子回转驱动装置；（7）定子铁芯排出机构(输送带)。
3.2 模具主体结构设计
在模具主体结构设计中，为确保铁芯叠铆的精度和制造中的工艺要求，考
虑了两个较突出的问题：一是采用双导向结构，即上下模座靠6根大的滚珠导
套导向外，另外在每个卸料板与上下模座之间有4根滚珠小导柱导正，如图5
所示。二是采用较多的镶拼式结构，以保证制造、检测和维修、更换的方便。
3.2.1 凸模、凹模设计
凸模固定形式采用压板式或用螺钉紧固，便于更换和维修。凹模采用镶拼结构，用圆柱销定位，确保精度。
3.2.2 卸料系统和模架
卸料板采用组合式，即由卸料板主体和镶拼件组成。卸料板主体共三块，每块分别有四个小导柱与上下摸座上的滚珠导套相配，作为卸料装置的导向。另外采用极重负荷矩形弹簧来确保足够大的卸料、压紧力和卸料的稳定性。
3.2.3 回转结构
如图6所示，是转子回转结构和定子回转结构，回转时由皮带轮通过键带动回转套转进行回转。该副级进模的回转精度要求比较高。
3.2.4 导料系统和导正系统
采用侧导板导料，在凹模上装有顶料销，便于条料移动。条料定距采用导正销导正，保证步距精度。导正销材料选用硬质合金。
3.2.5安全保护装置
上下模座上设有6个限位柱，控制上下模之间的距离和叠铆点的深度。为防止发生误送料故障，设计有微动开关进行误送检测。
4 结束语
该副级进模研制，为方形步进电机定转子铁芯的自动化、大批量生产创造可靠的条件， 同时也解决了在一副模具上同时冲制出步进电机定、转子铁芯技术的难题。带回转和自动叠片技术在电机模具行业是一门新技术，配合高速冲床，实现高速自动化作业，能使冲压电机铁芯生产效率大幅度提高，成为电机行业中冲压模具发展的方向。
参考文献：
【1】 邱永生。多工位级进模设计【M】。北京：国防工业出版社，1987.
【2】 张春水，祝俊昶。高效精密冲模设计与制造【M】。陕西：西安电子科技大学出版社，1898.
【3】 明海进。图解冲压级进模设计【M】。日本：日刊工业新闻社，1987.
