湯世松，仲太生，王寅飛，詹俊勇，封 峰

（江蘇揚力集團有限公司，江蘇 揚州 225127）

0 引言

隨著生產規(guī)模的擴大和科學技術的發(fā)展，三相異步電機在各行各業(yè)得到大規(guī)模應用，電機定轉子生產也從而獲得快速發(fā)展。以前的電機定轉子生產過程費工費時費力，基本上是用普通沖床單工位模具沖制出定、轉子沖片（散片），經(jīng)過齊片，再用鉚接、扣片等工藝制成鐵芯。而現(xiàn)有的定轉子沖壓自動化生產線，在電機定轉子沖壓生產工藝上實現(xiàn)生產過程自動化控制，并已廣泛采用高速沖壓多工位級進模制造自動疊片結構的鐵芯，根據(jù)需要定轉子還可帶回轉和扭斜疊斜槽角度。為此，在高速精密壓力機沖壓電機定轉子時，需要一種裝置與沖壓過程同步，以扭轉電機定轉子沖壓角度，以實現(xiàn)自動疊鉚沖片。該生產工藝可促進工程技術進步，提高定轉子領域的自動化水平[1]。

1 電機定轉子沖壓控制系統(tǒng)的組成

1.1 系統(tǒng)設計目的與任務

本系統(tǒng)以揚力公司P2H-500大噸位高速精密壓力機為主體開發(fā)一條全自動沖壓生產線。通過該生產線的總體布局，包括銘誠開卷機、P2H-500高速精密壓力機、電機定轉子多工位級進模具、定轉子帶回轉和扭斜角度沖壓控制裝置等組成模塊的設計，以掌握電機硅鋼片定轉子帶回轉和扭斜角度沖壓全自動生產的核心技術。該生產線整條線單人操作即可，與傳統(tǒng)的單人單機生產需要6-8人相比，大大提高勞動生產率，年生產能力可達500萬件。

本系統(tǒng)開發(fā)設計任務包括：①P2H-500高速精密壓力機；②電機定轉子帶回轉和扭斜控制裝置；③控制系統(tǒng)設計。我們設計的電機定轉子沖壓自動化生產線占地面積小，生產效率高，4～6臺相同類型不同噸位的P2H系列高速精密壓力機生產線生產能力足以滿足電機生產廠家的需要。圖1為電機定轉子自動化生產線現(xiàn)場布置簡圖。

圖1 電機定轉子自動化生產線現(xiàn)場布置圖

1.2 P2H-500高速精密壓力機

P2H-500型閉式雙點高速精密壓力機具有高精度、高強度和高剛度的特點，適用于沖裁、沖孔、落料等工作，特別適合于大尺寸或多排高精密定轉子等高強度薄板類連續(xù)沖壓工作，可大大提高生產效率[2]。P2H-500高速精密壓力機滑塊行程250mm，行程次數(shù)20～60SPM，工作臺板尺寸3200mmx1550mm，主電機功率為90kW。

P2H-500型高速精密壓力機整體機身剛度達1/8000，并確保壓力機在長期運轉中各項精度的穩(wěn)定性[3]。整機采用齒輪驅動，傳動軸左右方向布置，傳動結構緊湊，運轉平穩(wěn)，耐沖擊磨損，運轉噪聲低。齒輪采用高強度齒輪傳遞，高強度齒輪具有齒輪精度高、齒面硬度大，齒面淬火后經(jīng)磨齒處理、承受載荷大等優(yōu)點，且重量輕、轉動慣量小、外形美觀[4]。

整機執(zhí)行機構采用大功率變頻調速電機，機械特性軟，允許飛輪有較大的轉速降而電機不會過載。如圖2為P2H-500型閉式雙點高速精密壓力機簡圖。

圖2 P2H-500高速精密壓力機簡介圖

1.3 電機定轉子帶回轉和扭斜控制裝置

高速精密壓力機準備運行，自動送料裝置和出料裝置同步運行，選擇模具并設定步進電機脈沖數(shù)，匯川PLC輸出控制信號給步進驅動器，步進驅動器提供動力輸出給步進電機。高速精密壓力機每沖壓一次，控制步進電機轉一次，步進電機的具體角度數(shù)由脈沖數(shù)決定?？刂贫ㄞD子扭斜的步進電機動力輸出由步進驅動器提供，步進電機的輸出軸與模具內定轉子沖片回轉機構硬性連接。圖3所示為電機定轉子沖壓控制裝置原理圖。

圖3 電機定轉子沖壓控制裝置原理圖

1.4 電機定轉子多工位級進模具

隨著新產品、新工藝的不斷涌現(xiàn)，國外沖壓模具已經(jīng)從常規(guī)的單副級進模向多功能組合模具、生產線的配套組合模具工裝、特大型級進模以及微細零件沖壓成型模具等方面發(fā)展，而國內企業(yè)則急需掌握特種高精尖模具技術，如特大型高精模、超高速沖壓、超薄、超強和微細型零件成形沖壓模具的關鍵技術，等。此次電機定轉子沖壓多工位級進模具是由與公司合作的某國內知名模具企業(yè)提供[5]。

定轉子材料為卷料硅鋼片，料厚為0.4mm～0.6 mm不等，大批量生產。電機的定子、轉子片在電機中的使用數(shù)量是相同的，其外徑尺寸相差1mm，具備一起套沖的條件，若制成單工序模或復合模則均不能同時完成兩工件的沖裁。另外，零件的精度要求較高，工件的工序均為落料和沖孔，異形孔多，形狀也比較復雜，適宜采用多工位級進模進行生產[6]。

模具結構采用四導柱滾珠導向模架。上模具部分由上模座、凸模固定板、墊板、卸料板、卸料板基體和各個凸模組成，上模板與卸料板之間安裝有滾珠導向小導柱、導套。下模具部分由下模座、凹模基體以及各凹模鑲塊組成[7]。如圖4所示為電機定轉子多工位級進模具圖。

圖4 電機定轉子多工位級進模具圖

2 系統(tǒng)程序設計

該電機定轉子沖壓控制系統(tǒng)包括P2H-500高速精密壓力機控制系統(tǒng)和電機定轉子帶回轉和扭斜控制裝置子系統(tǒng)兩部分。P2H-500高速精密壓力機控制系統(tǒng)包括變頻器、主電機、擴展基板、CPU模塊、總線DeviceNet模塊、Omron觸摸屏、本地I/O模塊、遠程I/O模塊、電子凸輪CAM335。

變頻器電源輸出端口與主電機連接，Omron觸摸屏通過RS485專用高速通訊電纜與變頻器進行高速串行通訊。CPU模塊、總線DeviceNet模塊、本地I/O模塊、遠程I/O模塊安裝在擴展基板上，遠程I/O模塊通過總線DeviceNet專用電纜與CPU模塊進行實時通訊，Omron觸摸屏通過專用工業(yè)以太網(wǎng)直接連接在CPU模塊上，進行實時高速通訊。角度編碼器安裝在壓力機曲軸端部，其信號線接入電子凸輪CAM335，并將曲軸轉過的角度信號提供給電子凸輪CAM335。

遠程I/O模塊通過總線DeviceNet專用電纜與DeviceNet模塊進行通訊連接，壓力機控制所需的所有遠程輸入輸出信號直接連接在遠程I/O模塊上。所有從PLC控制單元到壓力機控制臺部分信號線，也由遠程I/O模塊通過總線DeviceNet專用電纜和CPU通信，而且因DeviceNet專用電纜采用高速雙絞屏蔽纏繞方式，其抗干擾能力大大提高。該線生產后運行良好，取得了很好的經(jīng)濟效益。現(xiàn)場沖壓的電機帶回轉和扭斜定轉子實物圖如圖5所示。

圖5 電機帶回轉和扭斜定轉子實物圖

3 結束語

本文設計開發(fā)了一條電機帶回轉和扭斜定轉子全自動生產線，以P2H-500閉式雙點高速精密壓力機為主體，配套電機定轉子帶回轉和扭斜控制裝置和定轉子多工位級進模具，實現(xiàn)了電機定轉子自動化生產，使客戶生產各型號電機能力大大提高。用精密加工機床作保證，以先進的自動控制技術為后盾，公司開發(fā)制造的全自動電機定轉子生產線，可使不同型號電機的制造水平得到大幅提高，不僅保證了電機的高穩(wěn)定技術性能，而且滿足大規(guī)模生產的需要。

[1] 鄧衛(wèi)國.電機定轉子鐵芯零件的現(xiàn)代沖壓技術[J].電加工與模具，2009，（2）：66-70.

[2] 陳泉劍，陳汝昌，陳孝海.閉式高速精密壓力機剛度測量方法探討[J].鍛壓裝備與制造技術，2013，48（1）：13-15.

[3] 趙升噸，張學來，高長宇，等.高速壓力機的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].鍛壓裝備與制造技術，2005，40（1）：27-30.

[4] 郭 成，儲家佑.現(xiàn)代沖壓技術手冊[M].北京：中國標準出版社，2005：59-63.

[5] 陳炎嗣.多工位級進模具設計與制造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[6] 趙戰(zhàn)峰，康俊遠，關余杰.電機轉子、定子沖壓工藝分析及級進模具設計[J].鍛壓技術，2010，（2）.

[7] 劉 云，王 蕾.旋切機構在級進模具中的應用[J].鍛壓裝備與制造技術，2009，44（6）：83-86