螺纹微调机构在电机冲片单冲槽定心盘上的应用探索

薛金良，刘保平，李宾飞，任银兵

中车永济电机有限公司 山西永济 044502

1 序言

试制电机由于批量小，所以冲片定、转子槽一般通过单冲槽模具和定心盘在单冲槽机上冲裁完成（具体工序见图1～图5），以降低模具成本。冲裁时，将冲片转子轴孔套在定心盘定位轴或定位块上，要求轴孔与定位块之间双边间隙≤0.01mm，则冲裁轴孔的模具要与尺寸相对应的定心盘配对使用，这就造成不同产品甚至同一产品需用多套定心盘来完成冲裁，制造成本高、周期长[1]。

图1 工序1——下料

图2 工序2——复冲（轴孔、通风孔、定子外圆）

图3 工序3——单冲（定子槽、气隙）

图4 定子冲片完成

图5 工序4——单冲（转子槽）

2 现有方案

1）方案1。如图6所示，用定位轴与冲片轴孔配合，用定位键通过冲片轴孔上的键槽传递转矩。

图6 定位轴与定位键定位

2）方案2。如图7所示，通过定位块与冲片轴孔配合，用定位钉通过冲片上的通风孔传递转矩。

图7 定位块与定位钉定位

现有两种方案缺陷主要表现在3个方面。

1）同种产品，冲裁轴孔的不同套模具需与相对应的定心盘配对使用，以确保冲片轴孔与定心盘之间间隙≤0.01mm，确保定位精确，造成互换性差。

2）定心盘磨损后无法调整，造成浪费。

3）冲裁前，在单冲槽机上用百分表检测回转精度，超差后无法现场调整，只能拆卸修理后再次安装检测，费时费力。

3 螺纹微调机构的应用

3.1 螺纹微调机构方案1

该方案（见图8）定位块和定位块锁紧螺母可在滑槽内沿直径方向滑移。调节时，可旋转定位块调节螺钉，定位块调节螺钉通过固定螺孔，实现调节螺钉的旋转并做直线运动[2]，同时带动可调定位块在滑槽内滑动，当达到所要求直径时，锁紧与定位块锁紧螺母联接的压紧螺钉即可。该螺纹微调机构可满足不同的轴孔尺寸，也可以在单冲槽机上对同轴度和旋转精度进行调节，提高了冲片槽的位置精度。可以根据冲片的不同要求通过定位钉定位或定位键配合后传递扭矩（见图9）。

图8 螺纹微调机构方案1

图9 定位钉或定位键定位

3.2 螺纹微调机构方案1应用效果

该方案用于生产后有以下特点。

1）通用性较好、节约成本。改进后，一种定心盘可满足至少3种高铁电机冲片产品，杜绝了以往1种产品加工1种定心盘的情况。

2）精度高。改进后，冲片定、转子槽内直线度由0.05mm提高到0.02mm（见图10）。

图10 改进前后的直线度

3）稳定性好。定位块、定位键采用调质加厚平垫片锁紧，保证工作中定位块不会位移；两个定位钉采用滑键与螺钉锁紧，既保证锁紧可靠，又保证调整方便。

4）调节困难。

该方案虽然已经应用于生产，具有通用性好、精度高、稳定性好三大优点。但是调节定位块时，定位块调节螺钉（见图8）的螺距为1mm，每次旋转1/5圈，可调定位块（见图8）移动0.2mm，而所需的直径精度公差为0.01mm，不易调节到所需的直径。调节时，对操作人员技能要求高，每次调节时间为40min左右。

3.3 螺纹微调机构方案2

如图11所示，该方案借鉴蜗杆蜗轮机构并进一步创新[3]。可调定位块可以通过微调螺钉进行精密调整，通过用百分表或三坐标测量机进行配合调整，可以实现在一定直径范围内定心盘与冲片轴孔的精密配合。可调定位块调整原理：定位盘上加工有4条均布滑槽，滑槽内加工有腰槽，以便锁紧螺钉穿过腰槽将可调定位块锁紧在滑槽内。腰槽的两条直棱上加工有单螺纹线的内螺纹。

图11 螺纹微调机构方案2

如图12所示，可调定位块上加工有容纳驱动螺钉的驱动螺钉腔和微调螺钉腔，微调螺钉表面的外螺纹与驱动螺钉上的蜗齿在腔体内相互啮合，通过锁紧螺钉与锁紧螺母将4个可调定位块锁紧在定位盘的滑槽内，驱动螺钉上的外螺纹与滑槽内螺纹啮合。

图12 定位块锁紧

调整直径时，松开可调定位块上的锁紧螺钉，用内六角圆柱头扳手旋转微调螺钉，微调螺钉上的外螺纹通过驱动螺钉上的蜗齿带动驱动螺钉旋转，实现可调定位块沿滑槽移动。微调螺钉旋转一圈，可调定位块沿滑槽移动驱动螺钉（或滑槽内螺纹）的一个螺距，调节完成后通过锁紧螺钉锁紧可调定位块，直径调整完成。

驱动螺钉螺距为1.75mm，上面的蜗齿共有31个，微调螺钉上的螺纹与驱动螺钉上的蜗齿啮合，其螺距为1mm。调节时，微调螺钉每调节1圈，驱动螺钉旋转1/31圈，移动1.75/31≈0.05（mm）。则微调螺钉旋转1/5圈，驱动螺钉驱动可调定位块移动0.01mm，可以实现精密微调。

为减小微调螺钉的轴向窜动量，将微调螺钉两端面进行精密研磨，确保微调螺钉两端面与空腔之间间隙＜0.005mm，并且能够转动丝滑。

4 结束语

通过将螺旋机构应用于电机冲片单冲槽模具上的定心盘，解决了传统定心盘磨损后直径无法调整造成的定心盘失效问题，满足了不同直径产品的生产需求，节约了制造成本。该结构已应用于公司的多种定心盘。