谈微电机转子端盖塑料模具设计与制造

谈微电机转子端盖塑料模具设计与制造

摘要:微电机转子端盖是PA66+GF20%做成一个壁厚0.5mm,并且不易成型满足,对称性好的产品。为了达到产品的要求,介绍了模具设计的要点,阐述了模具制造过程重要点。并以镶块为基准进行加工。电极设计采用固定板组合式,以固定板为基准加工。成型工艺中辅助与模温机的应用。能较好地解决不易成型满足,对称性好,厚薄均匀的产品,被用户接受。

关键词:转子端盖;塑料模具;设计;制造

1产品介绍

在微型电机中,转子和铜线圈之间在绕线时,经常出现转子和铜线之间碰擦影响电机的性能。为了避免导线与转子之间在装配过程中,导线与矽钢片的碰伤等因素,设计了在转子两端套上一个端盖(护套),再进行崁线,起到在崁线过程中,线不被转子上锐角等碰伤,影响整个微电机的绝缘性能,如图1所示。图1端盖(护套)安装在转子上示意图端盖(护套)已经形成了系列产品,用增强尼龙PA66+GF20%本色制作,有10个,12个,也有18个凸台,甚至还有更多的,这就需要根据转子的需要而设计。一般端盖(护套)设计周边厚度均为0.5mm,取负公差0.1mm,太厚了会占有绕线的空间,不利于电机的性能。一般长度为15mm,能封住口部就可以了。如果长了端盖(护套)不易成型到位,容易有偏心,造成厚薄不均,也是模具制作上的难点,其他厚度为1~2mm之间,外径为46mm,并不是很大,重量为3±0.2g。如图2所示。增强尼龙PA66+GF20%材料,是PA66的基材上加入20%的玻璃纤维改性而成的,尼龙通过改性后能达到增强、增韧、耐磨、耐候、耐油、耐水解、耐温、耐热等优点,为发挥改性尼龙材料的韧性,冲击强度,抗拉强度等,需要对注塑后的产品进行调湿处理,调湿处理方法为一般在沸水里煮0.5h后晾干,以完成聚酰胺的结晶,以获得较好的机械性能。

2模具设计

2.1模具设计分析

由于端盖(护套)产品的壁薄,成型有一定的困难,模具设计时考虑模具分型选择在12个凸台的根部,即12凸台做在定模上,其他的圆孔和圆盘等做在动模上,12个型芯在动模上,这样产品容易粘附在12个型芯上,通过均布的顶出杆可以将产品顶出模具外。考虑到12个凸台中不易注塑满,选用12个型芯擦碰到定模上,这样注塑中有排期作用,产品容易注塑满足。由于12个型孔加工的一致性,将定模和动模成型部位做成独立的镶块,这样便于加工等。12个凸台壁厚0.5mm,在成型时一定采用模温机,没有模温机的话成型很困难,注塑不满足。起初加工时模具可以在80℃,正常生产可以40~50℃。模具采用侧浇口进料。没有模温机时,往往通过提高料温和加大注塑压力等,使其充满模,这样模具的型芯在高压下,容易变形,容易造成壁厚不均匀的现象,这值得注意的地方。模具设计结构如图4所示。模具工作原理:产品注塑完后,动模框板4与定模框板5分型,定模型芯9也离开孔,产品及浇口全部包容在动模上,模具继续后移,设备上顶出柱将推动顶出板18和顶出固定板19一起运动,并带动顶出杆8和拉料杆10一起前进,将产品从动模型芯12上顶出;模具合拢时,定模框板碰到复位杆17,将和顶出固定板一起退回,同时顶出杆和拉料杆复位,可以下一次注塑。

2.2模具零件设计与加工

(1)定模镶块和动模镶块设计

应考虑两件的对中性好,将镶块做成六面大小一致尺寸,做好线切割预孔,做好其他预孔和螺纹孔,考虑生产两大可以做成硬模(淬火后加工)。如图5所示。线切割穿丝孔为Φ3mm,动模上多顶出杆孔Φ2.5mm,淬火后加工时以外形为基准,把所有型孔都割完,这样比较好,动模镶块上电火花做圆盘和中心孔均以外形为基准;定模镶块上做12凸台成型用组合电极分粗打和精打两次完成。

(2)电极设计

电极设计是这副模具制造中的关键加工,12个凸台成型要一致,只能做成一个组合电极,考虑成型处不易抛光等,需要粗打后再精打,留双边0.05~0.08mm进行精打,这样比较好,如图6所示。动模与定模电极都采用组合结构,主要便于找正基准。动模电极图6(a),用60×60×10的45钢板割出电极的形状,注意以钢板外形为基准,外形应该磨加工。紫铜电极与钢板为过盈配合,装配时注意控制过盈量大小,装配后可以两面磨一刀(余量少留),保证平行。定模电极图6(b),也是用60×60×10的45钢板,先做好线切割穿丝孔,基准做个同动模电极一样。不同的定模电极要12个图6(c),12个电极先割好,和45钢板一定要紧配合好,成型部分和固定部分留有一定的余量。电极紧配后,成型部分倒角,台阶,高度等尺寸应该在加工中心上用较小的刀具进行铣加工,成型后砂光抛光完可进行加工。主要控制放电量,分两次打,粗打和精打。

(3)动模型芯的加工

动模型芯加工考虑与定模型腔擦碰,放5mm余量,固定部分的长度和成型部分的长度之和。动模镶块与型芯是过盈配合。同时型芯上应抛光,便于脱模。

(4)水管孔加工

考虑做硬模,动顶模镶块上做水管孔比较困难,将水管孔做在动模框板和定模框板上,这样也能起到控制模具温度的要求的。2.3模具改进和产品发展由于端盖(护套)的产品生产量比较大,型号规格也多,对于1模出2件的生产远远不能满足生产的需要,往往将模具做成了1模出4件,这样大大的提高了工效,其模具设计和加工都是和1模出2件一样的,加工中更要注意和保证产品壁厚的均匀性。同时端盖(护套)的在微电机上的应用得到业界的认同,已经将端盖(护套)拓展到其他电机上,这是一个进步。目前有直接注塑在转子上,这对模具的要求有更高的要求了,需要做好技术论证后,再投入。

3结束语

微电机转子端盖模具并不是很复杂,主要是控制凸台的厚度在0.5mm之内,电机的转子设计是比较严谨的,每个极上线圈匝数是一样的,控制各个极的磁通量。如果厚度不均匀,未注塑满足,用户是都不接受的。产品上每个凸台放入转子中是随意的,需要产品的对称性要好。模具制造中的控制凸台的厚度和对称性至关重要。模具经过认真加工和注塑改进等,产品能被用户接受。厚度均匀,注塑满足,对称性好在转子上装配自如。

参考文献:

[1]李勇.塑料注塑模具经典结构180例[M].北京:机械工业出版社,2009.11.

[2]陶永亮.球头螺母成型工艺的改进及优化[J].工程塑料应用,2011,39(10),44~47.

作者:陶怡 郑英杰 陶永亮