專利名稱：銅平面換向器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銅平面換向器的制造方法，尤其是涉及一種通過冷擠壓技術(shù) 和精密整形技術(shù)制造銅平面換向器的方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)工藝中，平面換向器的制造方法為插片式，即首先對(duì)線材進(jìn)行輥 軋、拉拔、退火，然后將該線材沖制成換向片單片，再經(jīng)插片、注塑成型、 車外圓及端面、銑槽、拋光等工序，制得平面換向器成品。其中插片工序是 利用手工將換向片單片按同一方向一片一片嵌入特制的排片裝置的凹槽中， 再將云母片插入各換向片之間，然后用固緊物箍緊。上述平面換向器的插片式制造方法中，對(duì)線材進(jìn)行輥軋、拉拔、退火， 以及將該線材沖制成換向片單片經(jīng)排片裝置進(jìn)行排片、再插入云母片等工序 復(fù)雜、繁瑣，生產(chǎn)效率低，成本高。特別是插片工序需經(jīng)人工操作，常使換 向片與該排片裝置存在間隙，導(dǎo)致車外圓及端面工序時(shí)平面換向器半成品的 徑向跳動(dòng)較大，使換向器的圓度較差，從而影響了使用性能。另外，銑云母 槽時(shí)必須是一次進(jìn)刀銑一片，不能進(jìn)行對(duì)角兩片云母槽一次進(jìn)行銑槽，其手 工組成的換向器兩兩對(duì)應(yīng)的換向片不在同 一直線上對(duì)稱，從而造成電機(jī)碳刷 在換向時(shí)產(chǎn)生偏差，進(jìn)而產(chǎn)生火花、噪聲增大，導(dǎo)致?lián)Q向器使用壽命及電機(jī) 性能降低。為了解決傳統(tǒng)工藝的上述問題，中國專利文獻(xiàn)CN1249867中公開了一種 通過冷擠壓的方法制造平面換向器的方法，其制造步驟包括將圓銅絲切割 后，進(jìn)行冷擠壓成換向器毛坯，清洗后將之壓注成型，經(jīng)過車削、銑槽、銑 鉤后，最后彎鉤而成。該制造方法用冷擠壓工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的插片工藝，簡化了生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率得到了提高，然而因?yàn)槠湓诶鋽D壓、壓注成型后 仍舊需要進(jìn)行車削、銑鉤等精加工步驟，因此仍舊存在工藝繁瑣，效率低的 問題。為了解決傳統(tǒng)工藝的上述問題中國專利文獻(xiàn)CN1595734也公開了一種 平面換向器的制造方法，其工藝步驟包括取所需換向器外徑相差不多的圓 形銅棒為圓柱形銅坯，冷擠壓成整體的圓桶狀銅坯，其桶狀內(nèi)壁有數(shù)量與換 向器鉤相同的凸筋條，底部具有豎鉤條，進(jìn)一步車削、沖孔、沖邊、彎鉤整 形加工至桶壁成為相間的凸筋條，底部成為具中心孔、豎鉤條傾斜的鉤腳， 清洗后壓注成型，即在桶狀內(nèi)腔注入絕緣樹脂注塑成型再整形，并對(duì)銅坯底 部對(duì)開銑槽按需等分底圓面，并洗至絕緣層深處，將凸筋條彎鉤成換向器鉤 部。該制造方法用冷擠壓工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的插片工藝，在一定程度上簡 化了生產(chǎn)工藝，然而其在冷擠壓后還需要進(jìn)行車削、沖孔、沖邊、彎豎鉤條 等精加工步驟，因此仍舊存在工藝繁瑣，效率低的問題。中國專利文獻(xiàn)CN1546279公開了一種平面鉤形換向器的制造方法，包括 制坯、冷擠壓、壓注成型、彎鉤、銑槽等工序，該工藝的優(yōu)點(diǎn)為采用冷擠壓 技術(shù)成型出一種片爪分開的平面構(gòu)型換向器整體銅制外殼，然而，其存在的 缺點(diǎn)是對(duì)坯料的要求高，需要用具有中軸孔的"墊圈形坯料"(參見說明書第 一頁第六段和說明書附圖1),也就是說如果原料為銅板則需要對(duì)其進(jìn)行沖壓 或切削以得到中軸孔，否則就只能用銅管做原料；另外，該專利文獻(xiàn)沒有公 開為增強(qiáng)銅換向片與支撐體間的連接強(qiáng)度的鉤爪的成型方法。發(fā)明內(nèi)容為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一種工藝步驟簡單、更加節(jié) 省工時(shí)和材料、生產(chǎn)效率更高的銅平面換向器的制造方法。本發(fā)明所要解決的另 一個(gè)技術(shù)問題在于提出 一種尺寸準(zhǔn)確，使用壽命長 且不需要進(jìn)行精加工的銅平面換向器的制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的銅平面換向器的制造方法，包括以下步驟(a)將成型好的圓柱形銅坯冷擠壓成整體的銅殼粗坯，使所述銅殼粗 坯具有半封閉的空腔、使所述空腔呈向外開放的開口端、以及與開口端相對(duì)的具有一個(gè)中軸孔的工作端；(b )對(duì)所述銅殼粗坯進(jìn)行精密整形及落料后得到在所述開口端具有多 個(gè)相互獨(dú)立的片爪的精密銅殼，或?qū)λ鲢~殼粗坯先落料，再進(jìn)行精密整形 得到在所述開口端具有多個(gè)相互獨(dú)立的片爪的精密銅殼；(c)所述精密銅殼經(jīng)壓注成型和后處理，即得到銅平面換向器。所述步驟(a)中的所述冷擠壓是一次性冷擠壓。所述步驟(a )中的圓柱形銅坯是實(shí)心的。所述步驟(c)中的所述后處理為銑槽和彎鉤，其中銑槽和彎鉤步驟的順 序可調(diào)換，所述銑槽步驟將所述精密銅殼分為多個(gè)銅換向片，所述彎鉤步驟 將所述片爪彎成所述銅平面換向器的連接鉤。在所述銅殼粗坯的工作端朝向所述開口端的內(nèi)腔端面上具有多個(gè)豎鉤條。所述多個(gè)豎鉤條在所述內(nèi)腔端面上沿所述中軸孔的圓周方向均勻分布。 所述銅殼粗坯內(nèi)腔端面上還具有多個(gè)凸臺(tái)。 每個(gè)所述銅換向片上至少具有一個(gè)所述豎鉤條。所述精密整形還包括將所述銅殼粗坯的豎鉤條和凸臺(tái)分別整形為所述精 密銅殼的具有枝叉結(jié)構(gòu)的內(nèi)鉤爪和向軸心方向傾斜的外鉤爪。由所述豎鉤條形成的內(nèi)鉤爪和由所述凸臺(tái)形成的外鉤爪相配合形成相向 的"八"字形結(jié)構(gòu)。所述精密整形也是通過冷擠壓方式實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的上迷技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明銅平面換向器的制造方法中，精密銅殼在壓注成型工藝步驟前已通過冷擠壓技術(shù) 和精密整型技術(shù)全部完成，即在壓注成型工藝步驟后不再需要對(duì)其進(jìn)行車削、 銑鉤等精加工步驟，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用本發(fā)明的方法不會(huì)破壞形成 的熱固性材料的基體，使得制得的銅平面換向器更加精密，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的使用壽命；(2)同樣地，本發(fā)明由于在冷擠壓、精密整形和壓注成型工 藝步驟后，不需要再進(jìn)行車削、銑鉤等精加工步驟，因此是一種真正意義上 的通過冷擠壓技術(shù)制造銅平面換向器的方法，所生產(chǎn)的銅平面換向器具有尺 寸準(zhǔn)確、表面光潔、可靠性強(qiáng)、節(jié)約原材料、生產(chǎn)率高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)；(3) 本發(fā)明銅平面換向器的制造方法，由于不需要進(jìn)行車削、銑鉤等精加工步驟， 因此減少了工時(shí)和生產(chǎn)工序，非常適合于工業(yè)化大批量生產(chǎn)；(4)制造本發(fā) 明銅平面換向器所用的原料為成型好的圓柱形銅坯，與現(xiàn)有^^支術(shù)相比不需要 預(yù)先通過專門的沖壓步驟得到具有中軸孔的"墊圈形坯料"，本發(fā)明方法的原 料也可以為圓環(huán)形銅坯，對(duì)原料的初始形狀要求低，有無中軸孔都可以在冷 擠壓步驟中通過一次冷擠壓得到具有中軸孔的銅殼粗坯，因此進(jìn)一步筒化了 工藝并節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且由于對(duì)原料的初始形狀要求低，適用性更強(qiáng)。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施 例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。首先對(duì)附圖進(jìn)行簡要說明， 其中圖1是本發(fā)明實(shí)施例成型好的圓柱形銅坯的形狀圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的銅殼粗坯的示意圖；圖3是圖2的A-A向剖視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的精密銅殼的剖面圖；圖5是本發(fā)明的銅平面換向器的俯視圖；圖6是圖5的A-A向剖視圖。圖中所示附圖標(biāo)記分別為1-圓柱形銅坯、2-銅平面換向器、3-銅殼粗坯、4-精密銅殼、5-凸臺(tái)、6-豎鉤條、7-連接鉤、8-接觸段、9-銅殼壁、10-中軸孔、11-銅換向片、12-支撐體、13-絕緣槽、14-內(nèi)鉤爪、15-外鉤爪、31-空腔、32-開口端、34-工作端、35-內(nèi)腔端面、41-片爪。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明中所述的銅平面換向器的端面是指銅平面換向器2朝向電刷的一 面，與換向器端面相對(duì)的一面稱為支撐體端面。圖5和圖6是本發(fā)明銅平面換向器一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括多 個(gè)大小形狀均一的均勻環(huán)繞于換向器中軸孔IO且垂直于中軸孔10的銅換向 片11, 一個(gè)由電木粉制成的支撐體12,相鄰換向片間存在一個(gè)沿徑向的絕緣 槽13,保證換向片間不導(dǎo)電連通。其中，銅換向片11包括用于與電刷相接 觸的接觸段8和用于連接繞組的連接鉤7。如圖6所示，在各個(gè)銅換向片朝 向所述支撐體端面的一側(cè)具有深入至支撐體內(nèi)部的一個(gè)內(nèi)鉤爪14和一個(gè)外 鉤爪15,所述內(nèi)鉤爪14和外鉤爪15相互配合形成相向傾斜的"八"字形 結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)鉤爪14為"Y"型枝叉結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)換向片與支 撐體間的接觸強(qiáng)度，以保證所述銅平面換向器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)發(fā)生飛片或 跳片的情況。圖5所示的銅平面換向器包括8個(gè)銅換向片11，實(shí)際生產(chǎn)中換向片的數(shù) 目可根據(jù)具體情況進(jìn)行增減，如7個(gè)或10個(gè)。另外，圖6中所示內(nèi)鉤爪14 和外鉤爪15的形狀可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改變，如可以為其它枝叉型結(jié)構(gòu)，只 要能起到增強(qiáng)換向片與支撐體間的接觸強(qiáng)度的作用即可。以下詳細(xì)介紹本發(fā)明的銅平面換向器的制造方法。圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例成型好的圓柱形銅i丕1的形狀圖，所述成型好 的圓柱形銅坯1是通過將圓形銅棒沖裁下料或鋸切下料得到的實(shí)心圓柱形銅 坯。本發(fā)明的銅平面換向器2的制造方法為(1 )先將所述圓柱形銅坯1放在安裝有模具的冷擠壓機(jī)上， 一次性直接正擠壓出整體的銅殼粗坯3 (參見圖2和圖3)，所述銅殼粗坯3為一個(gè)半封閉的空腔31，包括使所述空腔31呈向外開放的開口端32、與開口端32相對(duì) 的具有一個(gè)中軸孔10的工作端34,以及連4妄開口端32和工作端34的銅殼壁 9。在所述銅殼粗坯3的工作端34朝向所述開口端32的內(nèi)腔端面35上具有 多個(gè)凸臺(tái)5和豎鉤條6，所述多個(gè)凸臺(tái)5和豎鉤條6在所述內(nèi)腔端面35上分 別沿所述銅殼壁9的內(nèi)壁和中軸孔10的圓周方向均勻分布，其中，每個(gè)所述 銅換向片11上至少具有一個(gè)所述豎鉤條6。(2 )對(duì)所述銅殼粗坯3進(jìn)行精密整形，經(jīng)落料后即得到精密銅殼4 (參 見圖4 ),所述精密銅殼4與銅殼粗坯3結(jié)構(gòu)不同的地方在于，精密銅殼4的 所述開口端32經(jīng)落料后具有多個(gè)相互獨(dú)立的片爪41,所述銅殼粗坯3中的豎 鉤條6和凸臺(tái)5通過精密整形分別整形為所述精密銅殼4的具有"Y，，型枝叉 結(jié)構(gòu)的內(nèi)鉤爪14和向軸心方向傾斜的外鉤爪15，且所述內(nèi)鉤爪14和外鉤爪 15相配合形成了相向傾斜的"八"字形結(jié)構(gòu)。(3 )在精密銅殼4的容腔內(nèi)填入電木粉，放在壓注機(jī)上進(jìn)行壓注成型， 所述壓注成型使熱固性電木粉與精密銅殼4凝聚在一起，然后將該成型品的 銅殼進(jìn)行銑槽，銑槽完成后，將位于精密銅殼4外部的片爪41進(jìn)行彎鉤得到 連接鉤7，即制得本發(fā)明的銅平面換向器2,參見圖5和圖6。當(dāng)然，在另外的實(shí)施例中，所述銅坯1也可以為具有中孔的圓環(huán)形銅坯， 例如銅管或者銅環(huán)。上述步驟(l)中，凸臺(tái)5和豎鉤條6的數(shù)量也可根據(jù)實(shí)際情況增減，當(dāng) 然也可以不設(shè)置凸臺(tái)5。在步驟(2)中，所述精密整形是指通過冷擠壓技術(shù)對(duì)所述銅殼粗品3的 圓度進(jìn)行調(diào)整，從而提高其使用性能，在所述精密整形步驟中還實(shí)現(xiàn)了將所 述銅殼粗坯3中的豎鉤條6整形為所述精密銅殼4的具有枝叉結(jié)構(gòu)的內(nèi)鉤爪 14以及將所述銅殼粗坯3中的凸臺(tái)5整形為所述精密銅殼4的向軸心方向傾 斜的外鉤爪15，且上述內(nèi)鉤爪14和外鉤爪15為相向傾斜的"八"字形結(jié)構(gòu)。通過本發(fā)明的精密整形方法成型的內(nèi)鉤爪14和外鉤爪15由于是通過冷擠壓 成型，組織結(jié)構(gòu)致密，并且由于沒有經(jīng)過機(jī)械切削加工，結(jié)構(gòu)的整體性好， 可以增強(qiáng)換向片與支撐體間的接觸強(qiáng)度，以保證所述銅平面換向器在高速運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)發(fā)生飛片或跳片的情況。另外，在該步驟中，也可以對(duì)所述銅殼粗坯3先落料，再對(duì)其進(jìn)行精密整形得到精密銅殼4。在步驟(3 )中，所述精密銅殼4壓注成型后，也可以先將位于精密銅殼 4的開口端32的片爪41進(jìn)行彎鉤得到連接鉤7，然后再對(duì)其銑槽以得到本發(fā) 明的銅平面換向器。本發(fā)明銅平面換向器的制造方法中，精密銅殼在壓注成型工藝步驟前已 通過冷擠壓技術(shù)和精密整型技術(shù)全部完成，即在壓注成型工藝步驟后不再需 要對(duì)其進(jìn)行車削、銑鉤等精加工步驟，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用本發(fā)明的 方法不會(huì)破壞形成的熱固性材料的基體，使得制得的銅平面換向器更加精密， 進(jìn)一 步提高了產(chǎn)品的使用壽命。同樣地，本發(fā)明由于在冷擠壓、精密整形和壓注成型工藝步驟后，不需 要再進(jìn)行車削、銑鉤等精加工步驟，因此是一種真正意義上的通過冷擠壓技 術(shù)制造銅平面換向器的方法，所生產(chǎn)的銅平面換向器具有尺寸準(zhǔn)確、表面光 潔、可靠性強(qiáng)、節(jié)約原材料、生產(chǎn)率高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。另外，本發(fā)明銅平面換向器的制造方法，由于不需要進(jìn)行車削、銑鉤等 精加工步驟，因此減少了工時(shí)和生產(chǎn)工序，非常適合于工業(yè)化大批量生產(chǎn)。制造本發(fā)明銅平面換向器所用的原料為成型好的圓柱形銅坯，與現(xiàn)有技 術(shù)相比不需要預(yù)先通過專門的沖壓步驟得到具有中軸孔的"墊圏形坯料"，本 發(fā)明方法的原料也可以為圓環(huán)形銅坯，對(duì)原料的初始形狀要求低，有無中軸 孔都可以在冷擠壓步驟中通過一次冷-橋壓得到具有中軸孔的銅殼粗坯，因此 進(jìn)一步簡化了工藝并節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且由于對(duì)原料的初始形狀要求低， 適用性更強(qiáng)。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做 出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮 舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍 之中。
權(quán)利要求
1.一種銅平面換向器的制造方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(a)將成型好的圓柱形銅坯(1)冷擠壓成整體的銅殼粗坯(3)，使所述銅殼粗坯(3)具有半封閉的空腔(31)、使所述空腔(31)呈向外開放的開口端(32)、以及與開口端(32)相對(duì)的具有一個(gè)中軸孔(10)的工作端(34)；(b)對(duì)所述銅殼粗坯(3)進(jìn)行精密整形及落料后得到在所述開口端(32)具有多個(gè)相互獨(dú)立的片爪(41)的精密銅殼(4)，或?qū)λ鲢~殼粗坯(3)先落料，再進(jìn)行精密整形得到在所述開口端(32)具有多個(gè)相互獨(dú)立的片爪(41)的精密銅殼(4)；(c)所述精密銅殼(4)經(jīng)壓注成型和后處理，即得到銅平面換向器(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅平面換向器的制造方法，其特征在于所 述步驟(a)中的所述冷擠壓是一次性冷擠壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅平面換向器的制造方法，其特征在于所 述步驟(a)中的圓柱形銅坯(1)是實(shí)心的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅平面換向器的制造方法，其特征在于所 述步驟(c)中的所述后處理為銑槽和彎鉤，其中銑槽和彎鉤步驟的順序可調(diào) 換，所述銑槽步驟將所述精密銅殼(4)分為多個(gè)銅換向片(11)，所述彎鉤 步驟將所述片爪(41)彎成所述銅平面換向器(2)的連接鉤(7)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅平面換向器的制造方法，其特征在于在 所述銅殼粗坯(3)的工作端(34)朝向所述開口端(32)的內(nèi)腔端面(35)上具有多個(gè)豎鉤條(6)和凸臺(tái)(5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅平面換向器的制造方法，其特征在于所 述多個(gè)豎鉤條(6)在所述內(nèi)腔端面(35)上沿所述中軸孔(10)的圓周方向 均勻分布。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的銅平面換向器的制造方法，其特征在于每 個(gè)所述銅換向片(11)上至少具有一個(gè)所述豎鉤條(6)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的銅平面換向器的制造方法，其 特征在于所述精密整形還包括將所述銅殼粗坯(3)的豎鉤條(6)和凸臺(tái)(5)分別整形為所述精密銅殼(4)的具有枝叉結(jié)構(gòu)的內(nèi)鉤爪(14)和向軸 心方向傾斜的外鉤爪(15)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的銅平面換向器的制造方法，其特征在于由 所述豎鉤條(6)形成的內(nèi)鉤爪(14)和由所述凸臺(tái)(5)形成的外鉤爪(15) 相配合形成相向的"八"字形結(jié)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的銅平面換向器的制造方法，其特征在于所 述精密整形也是通過冷擠壓方式實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅平面換向器的制造方法，尤其是涉及一種用于汽車油泵馬達(dá)的銅平面換向器的制造方法。所述制造方法包括以下步驟對(duì)成型的圓柱形銅坯進(jìn)行冷擠壓，得到銅殼粗坯，然后對(duì)所述銅殼粗坯進(jìn)行精密整形，落料后得到精密銅殼，對(duì)所述精密銅殼進(jìn)行壓注成型、銑槽和彎鉤，即得到本發(fā)明的銅平面換向器。本發(fā)明所述銅平面換向器的制造方法中，精密銅殼在壓注成型工藝步驟前已通過冷擠壓技術(shù)和精密整型技術(shù)全部完成，不再需要車削、銑鉤等精加工步驟，因此具有工藝步驟簡單、節(jié)省工時(shí)和材料、生產(chǎn)效率高以及所生產(chǎn)的銅平面換向器精密、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01R43/06GK101242067SQ20081008413
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者張浩宇 申請(qǐng)人:張浩宇