汽轮发电机、水轮发电机、大型交直流电机的铁芯冲片的质量对整台电机产品质量将产生很大影响。在冲制冲片时,毛刺会引起铁芯的片间短路,增大铁损和温升。由于毛刺的存在,会使冲片数量减少,引起激磁电流增加和效率降低。槽内的毛刺会刺伤绕组绝缘,还会引起齿部外胀;转子轴孔处毛刺过大时,可能引起孔尺寸的缩小或椭圆度增大,致使铁芯轴上的装压困难,直接影响电机质量。因此,分析铁芯冲片毛刺产生的原因并采取相应的预防措施,对于电机的加工制造是十分必要的。

2 产生毛刺大的原因分析

目前,国内外大型电机铁芯冲片主要是采用0.5mm或0.35mm的薄电工硅钢片冲制。在冲制过程中产生毛刺大的原因,一般说来主要是以下几方面原因造成的。

(1)冲模间隙过大、过小或不均匀。

这三种情况对冲片断面质量及表面质量都有很大影响。从板料的冲裁变形过程分析可知,若凸模和凹模之间的间隙过小,凸模刃口附近的裂纹比正常间隙范围时向外错开一段距离。硅钢片在分离时,断裂层就会出现毛刺的夹层。由于凹模刃口的挤压作用,冲裁断面形成第二光亮带,其上部出现挤压毛刺或带锯齿状边缘并呈倒锥形,见图1a。若间隙过大,凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙范围时向里错开一段距离。材料受到很大拉深,冲裁断面斜度增大,这样硅钢片则易被拉入间隙中,故形成拉长的毛刺,见图1c。此外,冲模间隙分布不均也会使冲片在局部产生较大毛刺,即在间隙小处产生挤压毛刺而在间隙大处则产生拉长毛刺。

(2)冲模工作部分刃口变钝

冲模工作部分刃口由于长期磨损出现圆角时,则就不能很好起到材料分离作用。这时,整个断面因撕裂而不规则,则会产生较大毛刺,见图2。尤其是在落料时的凸模刃口及冲孔时的凹模刃口变钝时所产生的毛刺更为严重。

(3)设备原因

冲床的导轨精度,滑块与床面的平行度不好,滑块运动方向与台面的垂直度不好等也容易产生毛刺。冲床精度不好,会造成凸模与凹模的中心线不重合,产生毛刺,而且还会使模具导柱研坏。另外,冲床有沉车现象时,会出现二次冲切,或冲床的冲切力不够时,也容易产生很大毛刺。

4)材料原因

在实际生产中,硅钢片材料的机械性能、材料厚度不均、表面质量不好等因素也会影响冲片的断面质量。金属材料的弹性和塑性,确定了金属的冲压性能。一般说来,电机铁心用的硅钢片必须具有一定的弹性和塑性。由于电机铁心冲片只有冲孔、落料、及切边等冷冲压工序,用弹性较好的硅钢片材料比较合适。这是因为弹性较好的材料,流动性极限高,可以得到良好的断面质量。

3 预防措施

针对上述分析的冲片毛刺产生的原因,为了减少上述原因引起的毛刺,应从下述几方面来考虑:  (1)在加工冲模时,必须要保证凸、凹模的加工精度和装配质量,并且应保证凸模的垂直度和承受侧压的刚性及整个冲模也要有足够的刚性。合格的模具、正常间隙冲制时,对于普通金属板材,冲裁剪断面允许的毛刺高度可见表1。

(2)在安装冲模时一定要保证凸、凹模的正确间隙值,并且凸、凹模在固定板上固定要牢固可靠。上、下模板应与压力机工作台面保持相互平行。

(3)要求压力机的刚性好,弹性变形小,导轨精度高以及垫板与滑块平行。

(4)要求压力机有足够的冲裁力。 

(5)利用材检合格的硅钢片进行冲制。

4 结束语

在冲压过程中,只要满足上述条件,毛刺就会大大减小。但是上述只是从预防的角度考虑,在实际生产中还会遇到一些新问题。虽然在大型电机铁心冲片冲制完后有专门的去毛刺工序,但如果毛刺过大,就无法去净。这就要求操作者在生产中要经常对冲片的断面质量进行自检,以便能及时发现伸缩接头问题并解决问题,保证冲片毛刺在工艺要求的范围之内。