水轮发电机转子铁芯磁轭冲片加工工艺的改进.doc

水轮发电机转子铁芯磁轭冲片加工工艺的改进【摘要】介绍了水轮机转子铁芯磁轭冲片两种加工方法的原理及优缺点，重点阐述了磁轭冲片的加工工艺的改进。【关键词】模具冲裁；激光切割1.前言随着近年来激光切割技术的发展与完善，激光切割技术的应用越来越广泛，激光切割无毛刺，皱折、精度高，对许多机电制造行业来说，由于微机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件（工件图纸也可修改），它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度慢于模冲，但它没有模具消耗，无需修理模具，还节约更换模具时间，从而节省加工费用，降低产品成本，所以从总体上讲在经济上更为合算。以上优点在水轮发电机转子铁芯磁轭冲片的生产中表现较为突出，下面对本企业现在采用的两种生产方法加以说明和对比。2.冲裁变形过程分析传统的水轮发电机转子铁芯磁轭冲片加工采用的方法是模具冲裁法，就是在冲床上利用模具进行冲裁的生产方法，材料冲裁变形过程分析如下图：（a）弹性变形 (b) 塑性变形 (c) 出现裂纹 (d) 裂纹贯通 (e) 断裂分离 (f) 剪切断面冲裁变形过程主要分为：弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段，如图1(f)所示，断面明显分为四个区域：a为圆角区，即塌角；b为光亮带，表面光滑，表面质量最好；c为剪裂带，表面粗糙并略带斜度，不与板面垂直；d为毛刺。普通冲裁件的剪切断面状况如图1(f)所示，其精度一般在itl0级以下，表面粗糙度在3.2m50?m。3.激光切割的原理阐述现在常用的水轮发电机转子铁芯磁轭冲片加工采用的方法是激光切割法，激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，在光斑处会焦的激光功率密度高达106109w/cm2。处于其焦点处的工件受到高功率密度的激光光斑照射，会产生10000c以上的局部高温，使工件瞬间汽化，再配合辅助切割气体将汽化的金属吹走，从而将工件切穿成一个很小的孔，随着数控机床的移动，无数个小孔连接起来就成了要切的外形。由于激光切割的频率非常高，所以每个小孔连接处非常光滑，切割出来的产品光洁度很高。激光切割机的原理见下图2，图3。激光切割技术的明显优点是：（1）切割质量好。切口宽度窄（一般为0.1-0.5mm）、精度高（一般孔中心距误差0.1-0.4mm,轮廓尺寸误差0.1-0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般ra为12.5-25m）。（2）切割速度快。例如采用2kw激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min,热影响区小,变形极小。（3）清洁、安全、无污染，无噪音。大大改善了操作人员的工作环境。4.模具冲裁与激光切割的对比综上所述，磁轭冲片激光切割加工与模具冲裁加工优缺点对比如下：（1）激光切割无毛刺、皱折、断面质量好；模具冲裁有毛刺、断面质量较差；（2）激光切割没有模具消耗，无需修理模具，还节约更换模具时间，从而节省加工费用，降低产品成本及生产周期；模具冲裁先期要进行模具设计及模具生产加工，生产期间还要经常维修模具，增加了先期产品成本及生产周期；（3）激光切割由于微机程序的现代化激光切割系统的建立，产品从设计到生产周期大大缩短，产品设计改版灵活；模具冲裁先期的模具设计及生产需要的时间长，产品设计改版需要更换的零部件多，成本高；（4）激光切割由于激光程控切割便于工件紧密编排，节省材料；而模具冲裁则需要每个工件周围预留材料，从而造成材料浪费；（5）激光切割清洁、安全、无污染，无噪音，大大改善了操作人员的工作环境，由于生产自动化程度较高，设备定员较少，一般24人，节约了人力资源；模具冲裁一般采用大吨位的冲床，生产时噪音较大，生产自动化程度较低，需要生产配合人员较多，一般设备定员58人。5.结语随着三峡水电站的大力兴建，后续电站不断上马，这些大型水轮发电机组质量要求比较高，所以本企业生产的三峡相关水轮机组转子铁芯磁轭冲片的加工工艺都由原来的模具冲裁法改为激光切割方法加工的，主要是因