способ изготовления промежуточной заготовки для коллектора электродвигателя

Формула изобретения

Способ изготовления промежуточной заготовки для коллектора электродвигателя, включающий получение цилиндрической заготовки, ее калибровку, формирование из откалиброванной заготовки стакана с опорными выступами ламелей на его внутренней боковой поверхности путем продольного выдавливания в матрице пуансоном с продольными пазами на рабочем конце, имеющими в поперечном сечении форму поперечного сечения опорных выступов ламелей, формирование на открытой части стакана предназначенного для последующего образования лепестков ламелей кольцевого венца путем продольного выдавливания в матрице пуансоном с гладкой боковой поверхностью, а также удаление дна стакана и обточку торцов, при этом опорные выступы ламелей формируют длиной, равной длине ламелей коллектора с припуском на торцевую подрезку после удаления дна стакана, а кольцевой венец - с высотой стенки, равной длине лепестков ламелей с припуском на торцевую подрезку, отличающийся тем, что после калибровки производят отжиг цилиндрической заготовки, формирование кольцевого венца осуществляют перед формированием стакана с опорными выступами ламелей в закрытой с одного конца матрице пуансоном, гладкая боковая поверхность которого расположена на его рабочем конце, а формирование стакана с опорными выступами ламелей на его внутренней боковой поверхности ведут за один проход другим пуансоном в матрице, выполненной закрытой с одного конца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для изготовления коллекторов электрических машин.

Известен способ изготовления промежуточной заготовки для коллектора электродвигателя, снабженный пазами по всей длине из материала ЕС и 57 (см. доклад Карла Штадя "Прогрессивная технология обработки давлением и холодной штамповки с применением кривошипно-коленных прессов", представленный на международной выставке "Станки-91").

В известном способе коллекторную деталь изготовляют из предварительно обработанной заготовки из прутка за три перехода: 1-й переход - осадка заготовки - калибровка;

2-й переход - глубокая вытяжка стакана с гладкой внутренней поверхностью боковой стенки и пробивка дна;

3-к переход - выдавливание и калибровка.

Формообразование ламелей на внутренней поверхности заготовки и формирование фланца, из которого в дальнейшем должны быть образованы лепестки ламелей. Образование ламелей на внутренней поверхности пустотелой заготовки осуществляют продольным выдавливанием пуансоном за один переход по всей длине заготовки, что позволяет сократить набор инструментов.

Основным недостатком известного способа является высокая нагрузка на концевую часть пуансона, что приводит к снижению стойкости инструмента.

Известен также способ изготовления промежуточной заготовки для коллектора электродвигателя (RU 2090296 С1, 20.09.1997, B 21 К 21/00), принятый в качестве наиболее близкого аналога. Он включает получение прутковой цилиндрической заготовки, ее калибровку, выдавливание из откалиброванной заготовки стакана с формированием опорнвх выступов ламелей, выполняемых на его внутренней боковой поверхности пуансоном, на рабочем конце которого выполнены продольные пазы, имеющие в поперечном сечении форму поперечного сечения формируемых опорных выступов ламелей, и с формированием цилиндрического гладкого кольцевого венца, расположенного на открытой части стакана и предназначенного для последующего образования лепестков ламелей, а также удаление дна стакана и обточку торцов, при этом цилиндрический гладкий кольцевой венец формируют цилиндрическим кольцевым пояском, выполненным на боковой поверхности упомянутого пуансона непосредственно за продольными пазами. Стакан формируют сначала продольным выдавливанием при внедрении пуансона в откалиброванную заготовку на неполную длину продольных пазов, поместив заготовку в цилиндрическую закрытую с одного конца матрицу, а затем, не снимая стакана с пуансона, тем же пуансоном протягивают через сквозную матрицу вытяжки с калибрующим круглым отверстием до образования полости с глубиной, равной длине ламелей коллектора и их лепестков.

Благодаря изложенной схеме формообразования промежуточной заготовки снижена нагрузка на концевую часть пуансона. Однако необходимо отметить, что формирование цилиндрического гладкого кольцевого венца на открытой части стакана осуществляют в процессе протяжки заготовки через сквозную матрицу вытяжки с калибрующим круглым отверстием до образования в заготовке полости с глубиной, равной длине ламелей коллектора и их лепестков, т.е. открытая часть стакана, которая имеет форму цилиндрического гладкого кольцевого венца, образуется в конце процесса протяжки из части металла, который претерпел значительную деформацию, приобрел большой наклеп, высокую жесткость и низкую пластичность. Последующее образование лепестков ламелей из кольцевого венца, состоящего из металла с высокой степенью наклепа, высокой жесткостью и низкой пластичностью, затруднено.

Основным недостатком известного способа по патенту РФ N 2090296 является высокая жесткость и низкая пластичность кольцевого венца, из которого в последующем предстоит формировать лепестки ламелей, что приводит к усложнению технологии изготовления коллектора электродвигателя, например, потребуется дополнительная операция отжига промежуточной заготовки. Кроме этого, масса металла, составляющая указанный венец, может оказаться неоднородной, что может отрицательно повлиять на прочность лепестков ламелей в процессе эксплуатации электродвигателя.

Перед изобретением поставлена задача снизить вероятность появления наклепа в металле кольцевого венца при его формообразовании и сохранить пластичность металла, близкую к первоначальной пластичности откалиброванной заготовки.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления промежуточной заготовки для коллектора электродвигателя, включающем получение цилиндрической заготовки, ее калибровку, формирование из откалиброванной заготовки стакана с опорными выступами ламелей на его внутренней боковой поверхности путем продольного выдавливания в матрице пуансоном с продольными пазами на рабочем конце, имеющими в поперечном сечении форму поперечного сечения опорных выступов ламелей, формирование на открытой части стакана, предназначенного для последующего образования лепестков ламелей кольцевого венца путем продольного выдавливания в матрице пуансоном с гладкой боковой поверхностью, а также удаление дна стакана и обточку торцов, при этом опорные выступы ламелей формируют длиной, равной длине ламелей коллектора с припуском на торцевую подрезку после удаления дна стакана, а кольцевой венец - с высотой стенки, равной длине лепестков ламелей с припуском на торцевую подрезку, согласно изобретению после калибровки производят отжиг цилиндрической заготовки, формирование кольцевого венца осуществляют перед формированием стакана с опорными выступами ламелей в закрытой с одного конца матрице пуансоном, гладкая боковая поверхность которого расположена на его рабочем конце, а формирование стакана с опорными выступами ламелей на его внутренней боковой поверхности ведут за один проход другим пуансоном в матрице, выполненной закрытой с одного конца.

Благодаря тому, что формообразование гладкого круглого кольцевого венца, расположенного на открытой части стакана, осуществляют на первом этапе изготовления промежуточной заготовки для коллектора электродвигателя, т.е. непосредственно после начальной калибровки и отжига исходной заготовки, и при формообразовании остальной части стакана кольцевой венец деформации не подвергается, достигнут технический результат, заключающийся в том, что металл, составляющий кольцевой венец, сохраняет свою пластичность, близкую к исходной пластичности откалиброванной и отожженной заготовки.

Достигнутый технический результат позволяет упростить дальнейшую технологию образования лепестков ламелей из кольцевого венца и повысить их надежность при эксплуатации электродвигателя.

На фиг.1 представлена схема продольного выдавливания открытой части стакана в виде гладкого кольцевого венца, осевой разрез.

На фиг. 2 представлена схема продольного выдавливания стакана с образованием на его внутренней поверхности опорных выступов ламелей, осевой разрез.

На фиг.3 изображен поперечный разрез А-А фиг.2 в увеличенном масштабе.

На фиг.4 представлена промежуточная заготовка в готовом виде.

Способ изготовления промежуточной заготовки для коллектора электродвигателя включает ряд последовательных операций.

От прутка отделяют цилиндрическую заготовку 1, которую калибруют поперечным выдавливанием. Откалиброванную заготовку 1 помещают в матрицу 2 (фиг. 1), закрытую с одного конца противопуансоном 3, и продольным выдавливанием пуансоном 4, боковая поверхность 5 рабочего конца которого выполнена гладкой, формируют открытую часть стакана 6 в виде гладкого кольцевого венца 7 с высотой, равной длине лепестков ламелей готового коллектора с припуском на торцовую подрезку.

Следующую операцию выполняют пуансоном 8 (фиг.2 и 3), на рабочем конце которого, начиная с торца, образован профильный участок 9, на поверхности которого выполнены продольные пазы 10, имеющие в поперечном сечении форму поперечного сечения опорных выступов 11 ламелей готового коллектора и разделенные между собой ребрами 12. Пуансоном 8 за один проход продольным выдавливанием в матрице 2, закрытой с одного конца противопуансоном 3, формирует остальную часть 13 стакана 6 с образованием на ее внутренней поверхности опорных выступов 11 ламелей с длиной, равной длине ламелей коллектора с припуском на торцовую подрезку после удаления дна 14 стакана. Диаметр гладкой поверхности 5 пуансона 4 (фиг.1) выполняют равным 1,0 - 1,1 диаметра профильного участка 9 пуансона 8 (фиг.2) по выступам ребер 12. Диаметр рабочего цилиндрического отверстия матрицы 2 выполняют равным диаметру изготовляемого коллектора с припуском на финишную обточку.

В процессе формообразования профильной части 13 стакана 6 продольным выдавливанием предварительно полученный гладкий кольцевой венец 7 дополнительной деформации не подвергается и сохраняет свою первоначальную форму и положение на открытой части формируемого стакана 6.

После завершения формообразования профильной части 13 стакана 6 удаляют его дно 14 и подрезают торцы. Таким образом получают промежуточную заготовку 15 (фиг.4) в виде втулки, на внутренней поверхности которой расположены опорные выступы 11 ламелей, а на одном из торцов расположен гладкий кольцевой венец 7, предназначенный для последующего образования лепестков ламелей.

Благодаря тому, что формообразование гладкого кольцевого венца осуществляют на первом этапе изготовления промежуточной заготовки для коллектора электродвигателя и при последующем ее формообразовании кольцевой венец деформации не подвергается, достигнут технический результат, а именно металл, составляющий кольцевой венец, сохраняет свою пластичность, близкую к исходной пластичности откалиброванной и отожженной заготовки. Это позволяет упростить дальнейшее образование лепестков ламелей из кольцевого венца и повысить их надежность при эксплуатации электродвигателя.