专利名称：平面槽型换向器整体冷锻制造方法与模具的制作方法
技术领域：
本发明属于金属制电机换向器及其类似零件的生产领域，涉及金属塑性成形技术中的冷锻工艺与模具设计。
背景技术：
电机换向器是直流电机和交流换向器电动机电枢上的一个重要部件，是由云母片隔开的许多铜片组成的圆筒形或圆盘形零件。现有的换向器的传统制造过程是线材-拉拔-退火-拉丝(4道次)-冲压切断(成单片)-去毛刺(甩筒)-排片(将换向片与云母片交错嵌排，排成圆环状并箍紧，形成换向器的本体件)-压制酚醛树脂并固化-切削加工(铣槽等)-焊嵌漆包线等，然后获得换向器成品。
平面槽型换向器的制造工艺同样还是停留在现有的传统换向器制造工艺上，制造过程与换向器的传统制造过程大致相同。这种传统换向器制造工艺存在着许多技术上的落后，例如制造工序多、生产流程长；占用的生产设备多、工装数量多、生产场地大；材料利用率低；工件耐磨性不够；有一部分工序工人劳动强度大，有一部分工序为劳动力密集性生产等等。
近年来，国内外已出现对换向器落后的制造工艺进行革新的动向，提出了采用冷冲压、冷挤压、冷锻等先进的精密冷压成形工艺的制造方法，并针对不同类型的换向器提出了不同的技术解决方案。中国发明专利公报中公开了“一种冷挤压换向器端面的制造方法及其产品(公开号为1391319A)，提出先挤压出换向器端部，然后对内外圆进行车削、再铣槽加工出片爪的方法”；还公开了一种“带台阶槽型换向器整体冷锻制造方法”(公开号为CN1403226A)，提出了通过将挤压、镦粗、扩径、压入等基本变形工序复合在一个模具型腔中，一次性冷锻成形带台阶槽型换向器组件的技术方案。公开号为CN1546279A的专利申请中也提出了一种一次冷锻成形“平面钩形换向器整体冷锻成型方法”，通过一次冷锻用薄连皮连接片爪的整体成形出换向器本体。
本发明的目的是针对另一类(结构设计特别的)平面槽型换向器本体的传统制造方法，提出一种通过采用冷锻技术的生产工艺方法及其模具设计，以克服该类换向器现有生产技术的不足。
本发明的目的是通过以下途径实现的。
本发明换向器的工艺过程是(1)将铜管切断成管坯，如图2所示；(2)将管坯置于第一道冷锻工序的模具中，通过剪挤变形，成形出换向器本体的直槽，如图3所示；(3)将已成形出直槽的坯料经退火后置于第二道冷锻工序的模具中，通过剪挤变形成形出横槽，同时镦粗且压凹出平面及连皮，成形出换向器本体的横槽及平面，参见图4。这样就成形了如前所述的平面槽型换向器的本体件。
然后再用整体冷锻成形出的换向器本体件，经过现有技术中的压制酚醛树脂并固化、切削加工(铣槽等)、焊嵌漆包线等工序，即获得了本发明所述的平面槽型换向器成品。
本发明所说的模具，是指第一和第二两道(套)冷锻工序的冷锻模具，其中第一道冷锻工序的模具如图5所示，将管坯置于凹模5中，冲头2下行，芯轴3插入管坯并进入凹模5中，凹模5为具有与换向器本体的直槽相对应的空槽结构，通过模具的剪挤变形，使管坯成形出坯料4，即成形出换向器本体的直槽，亦即如图3所示的形状，图5中的1、2分别为上模套和下模套。
第二道冷锻工序的模具如图6所示，将已成形出换向器本体直槽的坯料4插入镶嵌有相应直槽数压槽片8的下凹模7中，下凹模7中的压槽片8是与坯料4的直槽相对应，并且成形出换向器本体的横槽，当冲头2(与芯轴3)下行进入上凹模5和下凹模7中时，成形出了换向器本体的横槽，并镦粗且压凹出平面及连皮。通过以上过程就成形出本发明所说的平面槽型换向器的本体件。
本发明所说的第二道冷锻工序的模具中，压槽片8是单独加工，镶嵌在凹模7中，也可以将两者加工成一个整体结构。
本发明与现有的传统换向器制造工艺相比，有很明显的先进性，其制造工序少，生产流程短，只需要两道冷锻工序，就能成形换向器本体件，显然其占用的生产设备和工装数量少、生产场地小；材料利用率高；工件耐磨性好；减轻了工人的劳动强度，并由劳动力密集型转为了技术密集型生产。
图1为平面槽型换向器本体示意图，图中1为端面凸筋(连皮)，2为横槽，3为凸台，4为直槽。
图2为管坯示意图。
图3为第一道工序成形出的坯料的示意图，即一端成形出了直槽，大部分长度管坯上在模具里不变形。
图4为第二道工序成形出的换向器本体件的示意图，即成形出横槽并与原成形好的直槽相连，且端面同时镦粗并压凹出连皮状。
图5为第一道工序的冷锻模的主视图。图中1为上模套，2为冲头，3为芯轴，4为坯料，5为凹模，6为下模套。
图6为第二道工序的冷锻模的主视图。图中1为上模套，2为冲头，3为芯轴，4为工件，5为上凹模，6为下模外套，7为下凹模，8为压槽片，9为凹模套。
图7为本发明实施例之管坯及成形出的换向器本体件之零件图，图7左为管坯，图7右为换向器本体件的视图。图示的实施例有23个直槽，即为23片换向片组成，即图7右中之n＝23。
具体实施例方式
本发明可通过以下实施例作进一步地说明。
实施例。在本实施例中，所述平面槽型换向器是由23片换向片组成的。
其具体的技术途径为(1)将设计选择好的标准紫铜管(软态Φ25×3.5)切断成25毫米长的管坯，如图7左所示；(2)将此管坯置于第一道冷锻工序的模具图5的凹模5中，芯轴3插入管坯中间，因为凹模5为具有与换向器本体的直槽相对应的空槽结构，当冲头2下行进入凹模5中时，通过模具的剪挤变形，就使管坯成形出坯料4，即成形出换向器本体的直槽，亦即如图3所示的形状，此时换向器本体件成形出了23个直槽，且使管坯大部分长度在该模具中不产生变形。
(3)将已退火的坯料4插入镶嵌有23片压槽片8的下凹模7中，当冲头2(与芯轴3)下行进入上凹模5和下凹模7中时，成形出换向器本体的23个横槽，同时镦粗且压凹出平面及连皮。于是成形出了本发明所说的平面槽型换向器的本体件。
(4)再将换向器本体件，经过压制酚醛树脂并固化、切削加工(铣槽等)、焊嵌漆包线工序，即获得了具有23片换向片平面槽型换向器成品。
权利要求
1.一种平面槽型换向器整体冷锻制造方法，由换向器的本体件的制作、酚醛树脂的压制固化、切削加工、焊嵌漆包线等工序组成，其特征是换向器的本体件由两道冷锻工序成形，先将管坯置于第一道冷锻工序的模具中，通过剪挤变形，成形出换向器本体的直槽，然后将已成形出直槽的坯料经退火后置于第二道冷锻工序的模具中，通过剪挤变形成形出横槽，同时镦粗且压凹出平面及连皮，成形出换向器本体件的横槽及平面。
2.一种平面槽型换向器整体冷锻制造方法的模具，其特征是由两道冷锻工序模具组成，第一道冷锻工序的模具由上模套、冲头、芯轴、凹模、下模套等零件组成，其中凹模具有与换向器本体件的直槽相对应的空槽结构，第二道冷锻工序的模具由上模套、冲头、芯轴、上凹模、下模外套、下凹模、压槽片、凹模套等零件组成，其中压槽片镶嵌在下凹模中，压槽片与坯料的直槽相对应。
3.根据权利要求2所述的模具，其特征是将下凹模和压槽片制作成整体结构。
全文摘要
一种平面槽型换向器整体冷锻制造方法和模具，其特征是换向器的本体件由两道冷锻工序成形，通过第一道冷锻工序的剪挤变形成形出换向器本体的直槽，再通过第二道冷锻工序的剪挤变形、镦粗、压凹成形出换向器本体件的横槽及平面，其第一道模具由上模套、冲头、芯轴、凹模、下模套等零件组成，其中凹模具有与换向器本体件的直槽相对应的空槽结构，第二道模具由上模套、冲头、芯轴、上凹模、下模外套、下凹模、压槽片、凹模套等零件组成，其中压槽片镶嵌在下凹模中，压槽片与坯料的直槽相对应，本发明工序少，流程短，占用设备和工装数量少、生产场地小；材料利用率高；工件耐磨性好；减轻了工人的劳动强度。
文档编号B21K1/00GK1644269SQ200510006678
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月26日 优先权日2005年1月26日
发明者卢险峰, 蔡琨, 李湖峰 申请人:南昌大学