專利名稱：發(fā)電機磁極精鍛成形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機磁極精鍛成形的方法。
背景技術(shù)：
磁極是發(fā)電機的關(guān)鍵，磁極需要在保證發(fā)電機輸出較大功率的前提下，盡量減輕質(zhì)量。磁極形狀復(fù)雜，其六個極爪幾何精度要求嚴(yán)格，不允許有差錯。磁極的傳統(tǒng)成形方法主要有鑄造成形和普通鍛造成形。其中，鑄造成形工藝生產(chǎn)的發(fā)電機磁極，內(nèi)部組織存在疏松、縮孔、偏析等缺陷，降低了磁極的電磁性能，難以滿足性能質(zhì)量要求。而普通鍛造成形方法制造磁極的工藝過程是1).下料，2).加熱，3).鐓粗，4).預(yù)鍛，5).終鍛，6).切毛邊，7).機械加工，這種方法雖然大大改善了磁極內(nèi)部組織和性能質(zhì)量，但是仍然存在制造工序長、生產(chǎn)成本高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)工藝簡單、發(fā)電機磁極性能質(zhì)量和產(chǎn)品合格率高的發(fā)電機磁極精鍛成形的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是發(fā)電機磁極精鍛成形的方法，其特征是按如下步驟實現(xiàn)a)原材料下料將原材料切成料段，按照公式Db＝Dp-C確定料段直徑，其中，Db為料段直徑，Dp為磁極凸臺的直徑，C＝0～20毫米，料段的軸向高度H的尺寸由料段體積與磁極鍛件體積相等條件確定；b)預(yù)鍛將料段投入加熱爐內(nèi)加熱至預(yù)定溫度1000～1200℃，在預(yù)鍛模內(nèi)進行預(yù)鍛成預(yù)鍛件，料段在加熱爐內(nèi)加熱時間為30～90秒；預(yù)鍛件的下部為圓柱體，預(yù)鍛件的上部為圓錐體，預(yù)鍛件的下端外徑D＝D0-B，D0為磁極的下端外徑；預(yù)鍛件的下端外徑D＝D0-B，B＝3～5毫米，預(yù)鍛件的上端外徑Dq＝0.6D，角度θ為44-46°；c)將預(yù)鍛件在閉式精密熱鍛模一次鍛造成鍛件，鍛造溫度為1150℃～950℃，鍛造時間4～10秒；d)鍛件切邊；e)機械加工為發(fā)電機磁極產(chǎn)品。
本發(fā)明原材料下料采用公式Db＝Dp-C確定料段直徑，料段的軸向高度H的尺寸由料段體積與磁極鍛件體積相等條件確定；減少了原材料的浪費，降低了生產(chǎn)成本，同時也提高了磁極的成形精度和產(chǎn)品合格率。本發(fā)明根據(jù)磁極塑性成形規(guī)律設(shè)計了合理的預(yù)鍛件，預(yù)鍛件的下部為圓柱體，預(yù)鍛件的下部為圓錐體，由有限元軟件分析計算的結(jié)果，此種形狀的鍛件更有利于毛坯的流動和型腔的充滿；預(yù)鍛件的上部為圓錐體，下部為圓柱體，預(yù)鍛件的下端外徑D＝D0-B，D0為磁極的下端外徑，B＝3～5毫米；預(yù)鍛件的上端外徑Dq＝0.6D，角度θ為45°，角度θ為預(yù)鍛件的圓錐體的錐面與水平面之間的夾角；預(yù)鍛件的形狀和尺寸，經(jīng)計算機成形數(shù)值模、優(yōu)化設(shè)計擬和生產(chǎn)實踐證明，有利于預(yù)鍛件在閉式精密熱鍛模中的成形，其成形精度和產(chǎn)品合格率得到了很大提高，效果顯著。將常規(guī)工藝中的鐓粗與有預(yù)鍛合二為一，節(jié)省了工序數(shù)量，提高了生產(chǎn)率。
采用加熱后預(yù)鍛工藝成形出預(yù)鍛件，再經(jīng)閉式精密熱模鍛成形出磁極精密鍛件。本發(fā)明的預(yù)鍛和精密模鍛二工步精密成形的工藝方法，不僅減少了一個鍛造工步，而且顯著地改善了材料在模具中的塑性流動條件，避免了鍛件上產(chǎn)生折疊或充不滿現(xiàn)象，提高了磁極的內(nèi)部質(zhì)量和電磁性能以及產(chǎn)品合格率，縮短了磁極生產(chǎn)工藝流程，簡化了生產(chǎn)工藝，減少了后續(xù)機加工。
本發(fā)明的閉式精密熱鍛模模型腔的底面有六個均勻分布的凸臺，與之對應(yīng)的凸模也有六個凸臺，六個凸臺的尺寸形狀與磁極零件的六處凹槽一致，如圖1所示的六處R；模具結(jié)構(gòu)的這種獨特設(shè)計使金屬更加易于充滿凸模的六個齒槽型腔。即沖頭與凹模型腔上制造的相互對應(yīng)的六個凸臺，在改善材料在模具中的塑性流動條件的同時，減薄了鍛件上連皮的厚度，減少了原材料的消耗。這種模具結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的鍛件，在切邊工序避免了一般厚連皮切邊時對鍛件外形的破壞，不對鍛件外形產(chǎn)生影響，提高了鍛件的幾何形狀精度，降低了切邊工序的沖壓力。金屬在閉式精密熱鍛模中的塑性流動更加合理，提高了鍛件質(zhì)量，并最大限度的減少了鍛件連皮的厚度。由于減少了鍛件連皮的厚度，使鍛件的原材料消耗更少，較現(xiàn)在一般結(jié)構(gòu)的模具更加節(jié)省原材料，也使閉式精密熱鍛模的模具壽命更長，同時降低了鍛件切邊時的切邊力、并使切邊定位準(zhǔn)確。
本發(fā)明的有益效果是生產(chǎn)工藝簡單、發(fā)電機磁極性能質(zhì)量和產(chǎn)品合格率高。


圖1為發(fā)電機磁極產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)2是圖1的A向視3是圖1的沿B-B線剖視4為本發(fā)明的鍛件的結(jié)構(gòu)5為本發(fā)明的料段的結(jié)構(gòu)6為本發(fā)明的預(yù)鍛件的結(jié)構(gòu)7為閉式精密熱鍛模具結(jié)構(gòu)8為上模的結(jié)構(gòu)示意9為將預(yù)鍛件在閉式精密熱鍛模一次鍛造成鍛件示意中1-限位套，2-導(dǎo)套，3-導(dǎo)柱，4-上模座，5-上墊板，6-上模壓圈，7-沖頭，8-鍛件，9-凹模，10-下模壓圈，11-下墊板，12-頂桿，13-下模座，14-預(yù)鍛件。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖1-9對本發(fā)明作進一步的闡述。
發(fā)電機磁極精鍛成形的方法，按如下步驟實現(xiàn)1)原材料下料將原材料(棒材)切成料段，按照按照公式Db＝Dp-C確定料段直徑，其中磁極凸臺的直徑為Dp，料段直徑為Db，C＝0～20毫米，料段的軸向高度H的尺寸由毛坯體積與磁極體積相等條件確定；如圖1、圖2、圖3、圖5所示，由凸臺直徑Dp為Φ52毫米，確定料段直徑Db為Φ45毫米，其中C取7毫米；按鍛件圖計算出鍛件的體積，根據(jù)鍛件體積與料段體積相等的原則，計算出料段高度為111毫米。
2)預(yù)鍛將料段投入加熱爐內(nèi)加熱至預(yù)定溫度1000～1200℃，加熱時間為30～90秒，在預(yù)鍛模內(nèi)進行預(yù)鍛成預(yù)鍛件，如圖6。預(yù)鍛件的上部為圓錐體，下部為圓柱體，預(yù)鍛件的下端外徑D＝D0-B＝105-3～5mm毫米，D0為磁極的下端外徑，B＝3～5毫米；預(yù)鍛件的上端外徑Dq＝0.6D，角度θ為45°，角度θ采用45°為最佳方案，其成形精度和產(chǎn)品合格率最好，角度θ的公差為±1°。預(yù)鍛件的高度H1可根據(jù)預(yù)鍛件的體積與料段的體積相等條件確定，預(yù)鍛件的圓錐體的高度H0可由角度θ確定。
3)閉式精密熱模鍛成形a)閉式精密熱模鍛模具的準(zhǔn)備如圖7、圖8、圖9，閉式精密熱模鍛模具，它包括上模、下模、上模座4、上墊板5、上模壓圈6、下模壓圈10、下墊板11、頂桿12、下模座13、導(dǎo)向機構(gòu)。上模座4的兩端與下模座13的兩端由導(dǎo)向機構(gòu)相連接，上模部分為上墊板5與上模座4由螺栓固定連接，帶有六個凸臺的沖頭7嵌入上墊板5中，沖頭外周圍套有上模壓圈6，上模壓圈由螺栓與上墊板固定連接；下模部分為下墊板11與下模座13由螺栓固定連接，凹模9嵌入下墊板11中并壓緊，凹模外周圍套有下模壓圈10，下模壓圈由螺栓與下墊板固定連接，凹模9、下墊板11、下模座13上開有通孔，其通孔在制造時應(yīng)保證軸心線的同軸度，頂桿12位于通孔內(nèi)；導(dǎo)向機構(gòu)由限位套1、導(dǎo)套2、導(dǎo)柱3組成，限位套固定在下模座13上，當(dāng)鍛件成形至尺寸時，限位套1與上模座4相接觸，保證了鍛件的軸向尺寸精度。
閉式精密熱鍛模的凹模的底面有六個均勻分布的凸臺，與之對應(yīng)的沖頭也有六個凸臺，六個凸臺的尺寸形狀與磁極零件的六處凹槽一致，如圖1所示的六處R；模具結(jié)構(gòu)的這種獨特設(shè)計使金屬更加易于充滿凸模的六個齒槽型腔。同時，成形了磁極零件上的六個R凹槽，只留下3～5毫米的連皮。沖頭和凹模凸臺的高度均為H4，H4＝1/3H3；H3的高度如鍛件圖中的圖4的所示。
在磁極鍛件的閉式精密模鍛過程中，很難使料段體積與閉式鍛模型腔體積剛好相等，應(yīng)在上模的極爪部分頂端設(shè)置補償空間以容納多余的材料。還要考慮型腔內(nèi)封閉空氣的排放，其極爪的型腔高度比正常高度高3～5毫米，這樣既保證了磁極極爪的成形，又避免了毛坯體積的波動造成模具的損壞。沖頭與凹模，頂桿與凹模間要有適當(dāng)間隙，沖頭和凹模間隙值取0.5～1.0毫米。頂桿和凹模間按IT8精度配合。
b)將成形的預(yù)鍛件迅速放入閉式精密熱鍛模的凹模型腔中，壓力機滑塊帶動沖頭進入下模，磁極材料沿四周徑向流動并向上直至充滿沖頭的六個極爪型腔，通過閉式精密熱鍛模具鍛造成形；鍛造成形后，在壓力機滑塊帶動下沖頭向上離開凹模，頂桿將留在凹模內(nèi)的磁極鍛件頂出。
4)鍛件切毛邊以鍛件在閉式精密熱鍛模中成形出的六個凹槽定位，切除鍛件上的連皮。
5)機械加工成磁極產(chǎn)品為常規(guī)工藝。
權(quán)利要求
1.發(fā)電機磁極精鍛成形的方法，其特征是按如下步驟實現(xiàn)a)原材料下料將原材料切成料段，按照公式Db＝Dp-C確定料段直徑，其中，Db為料段直徑，Dp為磁極凸臺的直徑，C＝0～20毫米，料段的軸向高度H的尺寸由料段體積與磁極鍛件體積相等條件確定；b)預(yù)鍛將料段投入加熱爐內(nèi)加熱至預(yù)定溫度1000～1200℃，在預(yù)鍛模內(nèi)進行預(yù)鍛成預(yù)鍛件，料段在加熱爐內(nèi)加熱時間為30～90秒；預(yù)鍛件的下部為圓柱體，預(yù)鍛件的上部為圓錐體，預(yù)鍛件的下端外徑D＝D0-B，D0為磁極的下端外徑；預(yù)鍛件的下端外徑D＝D0-B，B＝3～5毫米，預(yù)鍛件的上端外徑Dq＝0.6D，角度θ為44-46°；c)將預(yù)鍛件在閉式精密熱鍛模一次鍛造成鍛件，鍛造溫度為1150℃～950℃，鍛造時間4～10秒；d)鍛件切邊；e)機械加工為發(fā)電機磁極產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機磁極精鍛成形的方法。發(fā)電機磁極精鍛成形的方法，其特征是按如下步驟實現(xiàn)a)原材料下料將原材料切成料段；b)預(yù)鍛將料段投入加熱爐內(nèi)加熱至預(yù)定溫度1000～1200℃，在預(yù)鍛模內(nèi)進行預(yù)鍛成預(yù)鍛件，料段在加熱爐內(nèi)加熱時間為30～90秒；預(yù)鍛件的下部為圓柱體，預(yù)鍛件的上部為圓錐體；預(yù)鍛件的下端外徑D＝D
文檔編號B21J1/06GK1935408SQ20061012467
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者華林, 趙玉民, 毛華杰, 賈耿偉 申請人:武漢理工大學(xué)