Способ изготовления коллекторного сегментного кольца

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 80,7151 1)4 Н 01 К 4 ЕТЕНИ ИСАНИ К ПАТЕНТУ о места 7 о 15 17 21 о е 8 даве он- ебг- ами 24,ок екОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО делАм изОБРетений и ОткРытий(71) Роберт Бош ГмбХ (РЕ)( 54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНОГО СЕГМЕНТНОГО КОЛЬЦА(57) Изобретение относится технлогии изготовления электрическихмашин и может быть использовано вэлектротехнической промьпдленностиЦель изобретения - сокращение врени изготовления и повышение качева коллекторного кольца, Способ зключается в формовании методом обработки давлением кольцеобразнойготовки 1 в коллекторное сегментнокольцо. Способ осуществляется с ищью инструмента для обработки давлнием, при котором кольцевой штемп16 и формообразующий штемпель 18один рабочий ход формуют путем выливания заготовку 1 в коллекторносегментное кольцо с фланцем на кце и хвостовиком, с внутренними ррами образующими коллекторные сементы, и соединяющими их перемычкНа первом этапе формования из загтовки формуют предварительную ступень фланца и хвостовую насадкупри этом в установленный промежутвремени в конце первого этапа можполностью образовываться профильвнутренних ребер, образующих колл торные сегменты, также на крайних участках, граничащих с торцовыми сторонами. На втором этапе выдавливают фланец 4 и хвостовик окончательной формы. Коллекторные сегменты, имеющие полный профиль по всей своей длине, позволяют осуществить также формование крепежных средств по всей длине сегментов. Благодаря этому у коллекторов возможно осуществить прочное по отношению к центробежным силам крепление сегментов в изоляторе, так что они могут быть применимы в быстроходных электрических машинах. 4 з.п, ф-лы, 7 ил,13 ГОИзобретение относится к технологии изготовления электрических машин и может быть использовано в электротехнической промьппленности.5Целью изобретения является сокращение времени изготовления и повьппение качества коллекторного кольца,На фиг, 1 изображена заготовка для коллекторного сегментного кольца;10 на фиг, 2 - коллекторное сегментное кольцо, продольный разрез; на фиг.З - сечение А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - инструмент для обработки давлением методом прямого выдавливания в конце первого этапа формования; на фиг,5 то же, в конце второго этапа формования; на фиг. 6 - инструмент для обработки давлением методом обратного выдавливания в конце первого 20 этапа формования; на фиг. 7 - то же, в конце второго этапа формования,Заготовка 1 для коллекторного сегментного кольца 2 коллектора изготавливается из электропроводного ма териала, например меди, Заготовка 1 имеет форму кольца с круглым или прямоугольным поперечным сечением. Заготовка 1 может быть образована из отрезка прутка, который согнут в коль цо.Для того, чтобы отформовать заготовку 1 методом холодной обработки давлением в коллекторное сегментное кольцо 2, из кольцеобразной заготовки 1 образуют хвостовик 3 с фланцем 4 на конце. При этом посредством формообразующего штемпеля на внутренней стороне заготовки выполняют множество аксиальных внутренних ребер, ко торые расположены на равном угловом расстоянии друг от друга. Внутренние ребра образуют исходную форму для коллекторных сегментов 5, которые отделены друг от друга сегментными 45 частичными канавками 6 и связаны по периметру узкими перемычками 7,Холодная обработка давлением заготовки 1 в коллекторное сегментное кольцо 2 происходит в составном ин 50 струменте для обработки давлением за одну технологическую операцию двумя этапами формования. Между этапами формования предусмотрена короткая регулируемая пауза.Нижняя штемпельная плита 8 снабжена отверстием 9, в которое введена матрица 10, выполненная в виде полого цилиндра. Торцовая сторона 11 матрицы 10 тождественна по форме фланцу 4 обрабатываемого давлением коллектор- ного сегментного кольца 2, В отверстие 12 матрицы 10 входит нижний штемпель, который служит контрштемпелем 13 и выбрасывателем, Контрштемпель 13 имеет короткий цилиндрический участок 14 меньшего диаметра. К другому концу контрштемпеля 13 прилегает управляющий штемпель (не показан) регулируемого эластичного управляющего средства (не показано), которое является, например, гидравлической контропорой.В средней штемпельной плите 15, которая имеет возможность перемещения относительно нижней штемпельной плиты 8, закреплен кольцевой штемпель 16. Его внешний диаметр соответствует диаметру отверстия 9 нижней штемпельной плиты 8, Кольцевой штемпель 16 имеет внутреннее отверстие, снабженное продольными зубьями 17, последние имеют профиль коллекторного сегмента 5, В снабженном зубьями 17 внутреннем отверстии кольцевого штемпеля 16 перемещается в продольном направлении верхний штемпель в качестве формообразующего штемпеля 18. Он опирается на пружинное устройство 19 системы управления инструментом, которая связана с верхней штемпельной плитой 20. Средняя 15 и верхняя 20 штемпельные плиты могут перемещаться совместно или относительно одна другой. Формообразующий штемпель 18 по периметру своего формующего участка снабжен выполненными на равном угловом расстоянии друг от друга зубьями 21, профиль которых соответствует сегментным частичным канавкам 6 коллекторного сегментного кольца 2 и которые простираются между зубьями 17 кольцевого штемпеля 16.В исходном положении (фиг. 4 и 5) инструмента для обработки давлением средняя 15 и верхняя 20 штемпельные плиты, а также кольцевой 16 и формообразующий 8 штемпели, образующие раздельный штемпель для обработки давлением, удерживаются в своем верхнем положении для осуществления вкладывания заготовки 1, Формообразующий, штемпель 18 втягивается назад за торцовую сторону 22 кольцевого штемпеля 16. Контрштемпель 13 расположен в отверстии 12 матрицы 10 таким об13715 10 его перемещают относительно штемпе 35 ля 18 далее в отверстие 9. Лишний материал заготовки 1 вытесняют в матрицу О вплоть до контрштемпеля 13 и он образует хвостовую насадку 24 для коллекторного сегментного кольца 2. Через устанавливаемый промежуток времени вдоль формообразующего штемпеля 18 на предварительной ступени фланца 4 и хвостовой насадки 24 полностью образуется профиль внутрен них ребер, служащих в качестве коллекторных сегментов 5. В течение этого промежутка времени не происходит движения штемпеля, т.е. первый этап формования был закончен ранее (фиг; 4). Узкий кольцевой зазор 25, образованный между конечным участком 14 контрштемпеля 13 и стенками отверстия 12 матрицы 10, благодаря восприятию выдавленного материала содействует образованию полного профиля55 внутренних ребер в особенности на конечном участке формуемого хвостовика 3 коллекторного сегментного разом, что его торцовая сторона 23 отстоит от торцовой стороны 11 матрицы 10 примерно на толщину формуемого фланца 4.Заготовку 1 вводят в отверстие 9 нижней штемпельной плиты 8 так, что она лежит на образующей опору обрабатываемой детали торцовой стороне 11 матрицы 10,В течение этапа формования среднюю 15 и верхнюю 20 штемпельные плиты с кольцевым 16 и формообразующим18 штемпелями перемещают на заготовку 1. Кольцевой 16 и формообразующий8 штемпели перемещают при прямомвьщавливании в том же направлении.Если кольцевой штемпель 16, введенный в отверстие 9 нижней штемпельнойплиты 8, ложится на заготовку 1, тоон останавливается, а формообразующий штемпель 18 перемещается далеев заготовку 1 до тех пор, пока невойдет в контакт с торцовой стороной23 контрштемпеля 13 и верхняя штемпельная плита 20 не сядет на кольцевой штемпель 16 или среднюю штемпельную плиту 15. В этом положенииформообразующий штемпель 18 и контрштемпель 3 плотно удерживаются одинвозле другого известными средствами(не показаны). Затем кольцевой штемпель 16 формует заготовку 1, при этом 15 20 25 30 12 4кольца 2 в конце первого этапа формования.На втором этапе формования контрштемпель 13 перемещают обратно в отверстие 12 в нижнее неподвижное конечное положение, ограничивающеедлину хвостовика 3 коллекторного сегментного кольца 2, Среднюю 15 иверхнюю 20 штемпельные плиты перемещают на нижнюю удерживающую плиту 8до тех пор, пока средняя штемпельнаяплита 15 не ляжет на нижнюю штемпельную плиту 8. Перемещающийся вместес ней кольцевой штемпель 16 окончательно формует фланец 4, в то времякак формообразующий штемпель 18 подвлиянием усилия пружинного устройства 19 и силы трения, возникающей притекучести материала между выдавливаемым обрабатываемым материалом изубчатым профилем, перемещается донового контакта с торцовой стороной23 контрштемпеля 13 в матрице 10,при этом образуется хвостовик 3 сполным внутренним профилем ребер(фиг. 5). На этом второй этап формования оканчивается.Коллекторное сегментное кольцо 2при открытом инструменте продвигаютв позицию удаления детали с помощьюконтрштемпеля 13, служащего в качестве выбрасывателя, при возвращенииего в исходное положение. С коллекторного сегментного кольца 2 удаляюткромку, образованную в кольцевом зазоре 25, и снабжают его крепежнымисредствами и изоляционной втулкой,в которой закрепляют коллекторныесегменты 5.Затем разделяют коллекторные сегменты 5 путем удаления перемычек 7,и выполненные во фланце 4 присоединительные гребешки снабжают гребешковыми шлицами. Таким образом, изготовление коллектора заканчивается.Инструмент для обработки давлением методом обратно вьщавливанияпредставлен на фиг. 6 и 7,Направляющая плита 26 снабженапродольным отверстием 27, в которомпродольно перемещают нижний штемпельв качестве формообразующего штемпеля18. Верхний конец формообразующегоштемпеля 18 снабжен зубьями 21, профиль которых соответствует профилюсегментных частичных канавок 6. Нанижнюю торцовую сторону формообразующего штемпеля 18 действует пружинноеустройство 19 системы управления инструментом. На направляющей плите 26 закреплена нижняя штемпельная плита 8, в отверстие 9 которой введена матрица 1 О,выполненная в виде полого цилиндра.Отверстие 12 матрицы 10 снабжено проходящими в продольном направлении зубьями 28, которые имеют профильколлекторных сегментов 5. Торцовая сторона 1 матрицы 10 образует опору обрабатываемой детали.Неподвижно расположенный в средней штемпельной плите 15 кольцевой штемпель 16, который вместе с формообразующим штемпелем 18 образует составной штемпель для обработки давлением, перемещают при обратном выдавливании противоположно к формообразующему штемпелю 18. В центральномотверстии 29 кольцевого штемпеля 16перемещают верхний штемпель, служащий здесь в качестве контрштемпеля 13. Контрштемпель 13 имеет на нижнемконце конечный участок 14 меньшегодиаметра. Верхний конец контрштемпеля 13 снабжен буртиком 30, которыйперемещается в расширенном конечномучастке 31 продольного отверстия иперекрывает кольцевые заплечики 32 впродольном отверстии 29. К торцовойстороне 33 буртика 30 прилегает также управляющий штемпель регулируемого эластичного управляющего средства, В исходном положении инструмента для обработки давлением средняя штемпельная плита 15, имеющая кольцевойштемпель 16 и перемещающийся в кольцевом штемпеле 16 контрштемпель 13,отходит от нижней штемпельной плиты 8 и удерживается в самом верхнем положении. При этом контрштемпель 13 прилегает своим буртиком 30 к кольцевым заплечикам 32 кольцевого штемпеля 6, Кольцевые заплечики 32 ограничивают движение контрштемпеля 13относительно кольцевого штемпеля 16 в направлении на матрицу 10, Аксиальное расстояние между кольцевыми заплечиками 32 и торцовой стороной 22 кольцевого штемпеля 16, а также длинаконтрштемпеля 13 между буртиком 30и торцовой стороной 23 на конечном участке 14 определяют длину хвостовойнасадки 24, которая формуется на первом этапе. формообразующий штемпель18 расположен в исходном положениив матрице 1 О таким образом, что его 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 торцовая сторона не выступает из торцовой стороны 11 матрицы 1 О,Заготовку 1 вводят в отверстие 9 нижней штемпельной плиты 8 так, что она ложится на торцовую сторону 11 матрицы 10, образующую опору обрабатываемой детали.В течение первого этапа формования формообразующий штемпель 18 выдвигают из матрицы 10 через заготовку 1, в то время как среднюю штемпельную плиту 15, имеющую кольцевой штемпель 16, перемещают на нижнюю штемпельную плиту 8. При этом кольцевой штемпель 16 погружается на регулируемую длину в отверстие 8 и формует заготовку 1 в предварительную ступень фланца 4 коллекторного сегментного кольца 2, Лишний материал заготовки 1 течет при этом в отверстие 29 кольцевого штемпеля до контрштемпеля 13, который своей торцовой стороной 23 плотно прижат к торцовой стороне формообразующего штемпеля 18. В этом случае при неподвижных штемпелях 13, 16 и 8 в конце первого этапа в течение установленного отрезка времени в предварительной ступени фланца и хвостовой насадке 24 между зубьями 21 формообразующего штемпеля 18 образуется полный профиль внутренних ребер, а следовательно, коллекторных сегментов 5, Текучесть материала поддерживается еще и тем, что незначительная часть материала заготовки 1 может течь в узкий кольцевой зазор 25 по периметру конечного участка 14 контр- штемпеля 13 (фиг. 6).Затем производят второй этап формования, Кольцевой штемпель 16 нажимает далее на предварительную ступень фланца 4 до тех пор, пока средняя штемпельная плита 15 не ляжет на нижнюю штемпельную плиту 8. В это время контрштемпель 13 движется назад в свое ограничивающее длину хвостовика 3 положение в отверстии 29 и там удерживается. Формообразующий штемпель 18, следующий за контрштемпелем 13 под влиянием усилия пружинного устройства системы управления инструментом и силы трения, образующейся при текучести материала между вдавливаемым обрабатываемым материалом и зубчатым профилем, перемещается до плотного прилегания к торцовой стороне 23 контрштемпеля 13, при113715этом образуется хвостовик 3 коллекторного сегментного кольца с полнымпрофилем внутренних ребер для коллекторных сегментов 5.5Таким образом, заканчивается второй этап формования (фиг. 7).Коллекторное сегментное кольцо 2после этого вновь при открытом инструменте выдвигают с помощью контрштемпеля 13, служащего в качествевыбрасывателя, при возвращении всвое исходное положение из отверстия29 кольцевого штемпеля 16 в положение удаления обработанной детали,15Коллекторное сегментное кольцо 2аналогично первому варианту исполнения комплектуют в коллектор,Формула изобретения 1, Способ изготовления коллекторногосегментного кольца со множествомаксиальных внутренних ребер в хвостовике и фланцем на конце хвостовика, 25 заключающийся в формовании методом холодной обработки давлением кольце- образной заготовки, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, с целью сокращения времени изготовления и повышения качества коллекторного кольца, заготовку, установленную в базирующее устройство инструмента для обработки давлением, включающего составнойштемпель для обработки давлением,35 части которого имеют возможность перемещения относительно друг друга, и контрштемпель формуют в два этапа, на первом этапе формуют предварительно фланец и примыкающий участок хвос О товика с полностью выполненным профилем внутренних ребер, на втором этапе с помощью одной части штемпеля для обработки давлением окончательно отформовывают, фланец коллектор ного сегментного кольца в то время, как с помощью другой части штемпеля для обработки давлением, которая следует за потоком текучести материала, удлиняющим участок хвостовика, полностью образуют внутренние ребра в измененном хвостовике, при этом на первом этапе сначала образующую аксиальные внутренние ребра внутреннюю часть штемпеля для обработки давлением вводят в заготовку до тех пор, пока ее конец не выдвинется в аксиальном направлении предусмотренного истечения материала из стороны 12формуемого фланца, обращенной в сторону, противоположную торцовой стороне формуемого коллекторного сегментного кольца, и не осуществит с регулируемой силой нажима плотноеприлегание к контрштемпелю, затем с помощью внешней части штемпеля для обработки давлением с кольцеобразной рабочей поверхностью благодаря аксиальному движению , направленному против заготовки, при неподвижной внутренней части штемпеля для обработки давлением предварительно формуют заготовку, а на втором этапе контрштемпель втягивают назад и внешняя часть штемпеля для обработки давлением проходит путь, соответствующий окончательной толщине фланца, в то время как внутренняя часть штемпеля для обработки давлением проходит путь, соответствующий длине коллекторного сегментного кольца.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что образование полного профиля внутренних ребер на всей длине коллекторного сегментного кольца поддерживают во время первого этапа формования путем образования короткого кольцеобразного выступа по торцовой стороне хвостовика предварительно отформованной заготовки который выступает из торцовой стороны внутренней части формообразующего штемпеля и простирается на концевой участок уменьшенного диаметра контр- штемпеля, прилегающего к торцовой стороне внутренней части формообразующего штемпеля.3, Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что при открывании инструмента для обработки давлением коллекторное сегментное кольцо перемещают в регулируемое по высоте положение удаления обработанной детали контрштемпелем внутренней части штемпеля, служащим в качестве выбрасывателя.4, Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выполнение коллекторного сегментного кольца производят путем прямого выдавливания для чего внутреннюю часть штемпеля для обработки давлением, образующую внутренние ребра, перемещают во внешней части, отформовывающей фланец, и во время рабочего хода обе части штемпеля для обработки давлением перемещают в том же направлении, при10 12 78 3 Фиг. 5 13715 этом контрштемпель перемещают к внутренней части штемпеля для обработки давлением в базирующем заготовку устройстве инструмента для обработки давлением,5 5. Способ по пп. 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем,что выполнениеколлекторного сегментного кольца производят путем обратного выдавливания,для чего внутреннюю часть штемпеля для обработки давлением, образующуювнутренние ребра, перемещают в баэирующем заготовку устройстве инструмента для обработки давлением и вовремя рабочего хода перемещают в направлении, противоположном к внешнейчасти штемпеля для обработки давлением, отформовывающей фланец и перемещающей контрштемпель к внутреннейчасти штемпеля для обработки давлением., Ж, Рауш Подпис ак итета СССткрытий 4/5 кая водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 П 9 ВНИИПИ Государ по делам из 113035, Москва