本發(fā)明涉及爪極加工制造領(lǐng)域，具體為一種確定爪極多工步熱模鍛預(yù)鍛件形狀尺寸的方法。

背景技術(shù)：

爪極是汽車交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子總成中的核心零件，其主要作用是將轉(zhuǎn)子中勵磁線圈產(chǎn)生軸向磁場轉(zhuǎn)化為徑向磁場，從而使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時獲得沿空間三維分布的交變磁場，該交變磁場相對定子運(yùn)動產(chǎn)生交流電，因而汽車發(fā)電機(jī)爪極有時也被稱作汽車發(fā)電機(jī)磁極。

目前爪極零件制造工藝很多，如江蘇龍城精鍛有限公司在中國專利文獻(xiàn)中公開了一種汽車發(fā)電機(jī)用爪極及其制造工藝[公開號：CN1772413],其工藝步驟為a.下料；b.加熱；c.鐓粗；d.預(yù)鍛；e.精鍛；f.切邊；g.磁性退火；h.冷整形；武漢理工大學(xué)在在中國專利文獻(xiàn)中公開了一種發(fā)電機(jī)磁極精鍛成形的方法[公開號：CN1935408A],其步驟為a.原材料下料；b.預(yù)鍛；c.精鍛；d.切邊；e.機(jī)械加工；西安交通大學(xué)在中國專利文獻(xiàn)中公開了一種汽車用發(fā)電機(jī)爪極成形工藝[公開號：CN102179464A],其步驟為a.下料；b.加熱；c.徑向鐓擠；d.反擠；e.機(jī)加工；臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院在中國專利文獻(xiàn)中公開了一種汽車發(fā)電機(jī)爪極及其制造工藝，其步驟為a.毛坯成型；b.熱處理；c.整形；d.磷皂化；e.冷整形一；f.冷整形二；g.精加工。

上述制造工藝中大多采用了熱模鍛工藝來對爪極零件進(jìn)行預(yù)制坯，且由于爪極結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中普遍使用多工步熱模鍛。在多工步熱模鍛工藝中，預(yù)鍛件的形狀和尺寸的確定是最為關(guān)鍵的一環(huán)，也是目前多工步熱模鍛工藝設(shè)計的難點之一，預(yù)鍛件的形狀尺寸設(shè)計如果不合理，則最后的終鍛成形工步中易出現(xiàn)充不滿、紊流、折疊凳鍛造缺陷，無法保證生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，同時也極大降低了模具的使用壽命，這些都會極大的增加生產(chǎn)的成本，浪費(fèi)有限的資源，嚴(yán)重時會由于預(yù)鍛件的形狀尺寸設(shè)計不合理而引起的變形力過載或失衡還會造成加工設(shè)備的損壞，對現(xiàn)場操作人員的人身安全造成極大的潛在威脅，中斷了生產(chǎn)，影響生產(chǎn)進(jìn)度，為公司帶來巨大的損失。

目前現(xiàn)有的確定多工步熱模鍛預(yù)鍛件形狀和尺寸的方法大多采用等體積原則進(jìn)行大致的體積分配，這種方法無法實現(xiàn)預(yù)鍛件不同部位體積的合理分配，無法滿足多工步熱模鍛工藝中合理分配預(yù)鍛件體積的要求，更加無法保證爪極在后續(xù)成形過程中不同位置的材料能夠同時充滿型腔，在終鍛成形過程中的會出現(xiàn)各種鍛造缺陷，打破不同工步之間變形力的均衡，極大降低了成形模具和設(shè)備的使用壽命，增加生產(chǎn)過程中的成本。

因此，為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽舜_定爪極多工步熱模鍛預(yù)鍛件形狀尺寸的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種確定爪極多工步熱模鍛預(yù)鍛件形狀尺寸的方法，解決了背景技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種確定爪極多工步熱模鍛預(yù)鍛件形狀尺寸的方法，包括以下步驟：

1)初始形狀尺寸確定：根據(jù)所需爪極終鍛件的形狀特征確定其去除局部位置圓角后的體積V0，并將預(yù)鍛件劃分為爪部、凸臺和底座三個特征單元，分別確定三個特征單元的初始形狀尺寸，在三維造型軟件中模擬構(gòu)造出預(yù)鍛件初始數(shù)模；

2)爪部特征單元的形狀尺寸修正：將爪部除上下表面以外的所有外表面向內(nèi)側(cè)整體偏移距離為L1，L1的取值范圍為0.01-0.35mm。

3)凸臺特征單元的形狀尺寸修正：將凸臺上表面和外圓面向內(nèi)側(cè)偏移距離為L2，L2的取值范圍為0.1-2mm；

4)底座特征單元的形狀尺寸修正：將底座的外圓面向內(nèi)側(cè)整體偏移距離為L1，底座的下表面向外側(cè)偏移距離為L，L取值范圍為0.1-2mm，并通過三維造型軟件分別計算和記錄預(yù)鍛件修正后的爪部體積V1、凸臺體積V2以及底座體積V3；驗證(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否滿足大于1且不小于1.01的條件，若所述條件不滿足則需要不斷重新調(diào)整L的數(shù)值大小，直到滿足該條件后方可進(jìn)行下一步驟；

5)局部形狀尺寸完善和完整數(shù)模的構(gòu)造：確定局部位置過渡圓角的半徑，完成預(yù)鍛件形狀尺寸的確定，并在三維造型軟件中完成完整數(shù)模的構(gòu)造。

進(jìn)一步，步驟1)中所述爪極的初始形狀尺寸不包含步驟5)中的過渡圓角。

進(jìn)一步，所述爪部的初始形狀尺寸和所需終鍛件的爪部形狀尺寸相同。

進(jìn)一步，在步驟1)中所述凸臺的初始形狀為帶有拔模角度為3-8°的圓柱體，該圓柱體大端部的尺寸和所需終鍛件的凸臺小端部尺寸相等，該圓柱體的高度通過與所需終鍛件凸臺體積相等原則計算確定。

進(jìn)一步，在步驟1)中所述底座的初始形狀尺寸與所需終鍛件的底座上表面、下表面去除槽、孔以及局部微結(jié)構(gòu)后的形狀尺寸相同。

進(jìn)一步，在步驟5)中的所述局部位置過渡圓角的半徑相比所需終鍛件相同位置的過渡圓角半徑大1-10mm。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的步驟分為初始形狀尺寸確定、爪部特征單元的形狀尺寸修正、凸臺特征單元的形狀尺寸修正、底座特征單元的形狀尺寸修正和局部形狀尺寸完善和完整數(shù)模的構(gòu)造，結(jié)合目前使用的三維造型軟件配合使用就可以根據(jù)所需爪極終鍛件的形狀尺寸，精確分配預(yù)鍛件不同部位的體積，實現(xiàn)爪極終鍛時不同位置的材料能夠同時充滿型腔，有效的避免終鍛成形過程中的各種鍛造缺陷，同時還能夠均衡不同工步的變形力，提高模具和設(shè)備的使用壽命。與現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了爪極多工步熱模鍛預(yù)鍛件體積的合理分配難題，確定出形狀和尺寸精確合理的爪極預(yù)鍛件，對爪極的加工領(lǐng)域發(fā)展有著重要的推動意義。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明的方法流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例2中客戶所需爪極終鍛件的三維模型示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例2中客戶所需爪極終鍛件的二維平面示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例2中爪極預(yù)鍛件的初始三維模型示意圖；

圖5、6是本發(fā)明實施例2中爪部形狀尺寸修正示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例2中凸臺形狀尺寸修正示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例2中底座形狀尺寸修正示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例2中爪極預(yù)鍛件的最終形狀三維模型示意圖；

圖10是本發(fā)明實施例2中爪極預(yù)鍛件的最終形狀二維平面示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實施例1：如圖1所示，一種確定爪極多工步熱模鍛預(yù)鍛件形狀尺寸的方法，包括以下步驟：

1)初始形狀尺寸確定：根據(jù)所需爪極終鍛件的形狀特征確定其去除局部位置圓角后的體積V0，并將預(yù)鍛件劃分為爪部、凸臺和底座三個特征單元，分別確定三個特征單元的初始形狀尺寸，在三維造型軟件中模擬構(gòu)造出預(yù)鍛件初始數(shù)模；

2)爪部特征單元的形狀尺寸修正：將爪部除上下表面以外的所有外表面向內(nèi)側(cè)整體偏移距離為L1，L1的取值范圍為0.01-0.35mm。

3)凸臺特征單元的形狀尺寸修正：將凸臺上表面和外圓面向內(nèi)側(cè)偏移距離為L2，L2的取值范圍為0.1-2mm；

4)底座特征單元的形狀尺寸修正：將底座的外圓面向內(nèi)側(cè)整體偏移距離為L3，底座的下表面向外側(cè)偏移距離為L，L取值范圍為0.1-2mm，并通過三維造型軟件分別計算和記錄預(yù)鍛件修正后的爪部體積V1、凸臺體積V2以及底座體積V3；驗證(V1+V2+V3)/V0的比值大小是否滿足大于1且不小于1.01的條件，若所述條件不滿足則需要不斷重新調(diào)整L的數(shù)值大小，直到滿足該條件后方可進(jìn)行下一步驟；

5)局部形狀尺寸完善和完整數(shù)模的構(gòu)造：確定局部位置過渡圓角的半徑，完成預(yù)鍛件形狀尺寸的確定，并在三維造型軟件中完成完整數(shù)模的構(gòu)造。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，步驟1)中所述爪極的初始形狀尺寸不包含步驟5)中的過渡圓角；所述爪部的初始形狀尺寸和所需終鍛件的爪部形狀尺寸相同；在步驟1)中所述凸臺的初始形狀為帶有拔模角度為3-8°的圓柱體，該圓柱體大端部的尺寸和所需終鍛件的凸臺小端部尺寸相等，該圓柱體的高度通過與所需終鍛件凸臺體積相等原則計算確定；在步驟1)中所述底座的初始形狀尺寸與所需終鍛件的底座上表面、下表面去除槽、孔以及局部微結(jié)構(gòu)后的形狀尺寸相同；在步驟5)中的所述局部位置過渡圓角的半徑相比所需終鍛件相同位置的過渡圓角半徑大1-10mm。

實施例2：已知客戶所需的一種爪極終鍛件的形狀特征，其三維模型圖及二維平面圖分別如圖2和圖3所示，二維平面圖中爪極終鍛件的各個特征的尺寸均為已知，下面就以該爪極終鍛件為例說明本發(fā)明的方法。

在三維造型軟件內(nèi)將所述爪極終鍛件去除圓角后的體積V0通過計算得出為117126.1277mm³，將預(yù)鍛件劃分為爪部、凸臺和底座三個特征單元，分別確定三個特征單元的初始形狀尺寸，并使用三維造型軟件UNX7.5構(gòu)造出其初始的三維模型，如圖4所示；

爪部形狀尺寸修正：將爪部除上下表面以外的所有外表面向內(nèi)側(cè)整體偏移距離L1為0.12mm，如圖5和6所示，其中，圖中實線部分是爪部修正之前的形狀，虛線部分為爪部修正之后的形狀；

凸臺形狀尺寸修正：將凸臺上表面和外圓面向內(nèi)側(cè)偏移距離L2為0.5mm，如圖7所示，圖中的實線部分是凸臺修正之前的形狀，虛線部分是凸臺修正后的形狀；

底座形狀尺寸修正：首先將底座的外圓面向內(nèi)側(cè)整體偏移距離L3為0.12mm，然后將底座下表面向外偏移距離L為0.12mm后，如圖8所示(圖中虛線部分表示底座下表面向外偏移后的位置)，通過三維造型軟件分別計算并記錄預(yù)鍛件修正后的爪部體積V1為19075.6918mm³，凸臺體積V2為21688.4945mm³以及底座體積V3為76541.5041mm³；(V1+V2+V3)/V0＝1.002，滿足1<(V1+V2+V3)/V0<1.01的條件，可直接進(jìn)行下一步驟；

局部形狀尺寸完善：確定局部位置過渡圓角的半徑，完成預(yù)鍛件最終形狀尺寸的確定，其三維模型及二維平面圖分別如圖9、圖10所示。

在上述的確定爪極多工步熱模鍛預(yù)鍛件形狀尺寸的方法中，在步驟1)中所述凸臺的初始形狀為帶有拔模角度為5°的圓柱體，該圓柱體大端部的尺寸和所需終鍛件的凸臺小端部尺寸相等，該圓柱體的高度通過與所需終鍛件凸臺體積相等原則計算確定。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。