鼠笼转子压力铸造工艺参数的优化.pdf

·26· 鼠笼转子压力铸造工艺参数的优化 杨亚琴 (苏州工业职业技术学院，江苏苏州215104) 摘要：鼠笼式电机转子是电机中最为重要的铸铝件之一，其结构复杂，利用多方案实验方法计算量巨大、耗时长，本文提出 较为科学的实验方法，对其中重要的工艺参数进行研究，从而提出简单优选的参数方案，即：单因素试验，以期达到减少工 作量、提高铸件质量的目的。 关键词：压力铸造工艺 电机转子工艺参数单因素试验 中图分类号：TD406 文献标识~-B：A 文章编号：1(}02—6886(2012)01—0026—03 Squirrel-cage Rotor Die Casting Process Parameters Optimization YANG Yaqing Abstract：Squirrel—cage rotor motor is the most important pieces of aluminum．The configuration is SO complex that it spends SO much calculation and time by experimental method using multi—program． I]lis paper mainly researched several main parameters using scientific experimental method，thus introduced a simple project with optimized paranleters in order to achieve a goal that can reduce in workload and improve the quality of castings． Key words i pressure die—casting technology；motor rotator；technology parameter；one—factor experimentation 鼠笼型异步电动机转子铝笼是异步电机转子的短路 绕组，其电阻率直接影响电机转子电阻损耗，铝笼的内在 铸造质量在很大程度上决定了转子绕组的电性能，从而 影响电机的性能参数，转子铸铝的主要任务之一就是改善 和提高铝笼的内在质量。目前国内外从事铝合金电机转 子压铸生产的厂家已有多家。采用压铸铝合金电机转子 在国内会得到越来越广泛的应用。 压铸工艺方法是金属熔体在一定的压力下被压入可 分的金属永久型中的一种铸造方法。其充型过程与砂型 铸造过程不同，压力铸造属于特种铸造的范畴，它是一种 将液态或半固态金属在高压下，以较高的速度填充入铸模 的型腔内，并使金属或合金在压力下凝固结晶形成铸件的 铸造方法。由于压力铸造中一般作用于液态金属上的压 力在20 MPa范围，充型的初始速度为15 m／s～70 m／s，充 型时间仅为0．O1 S～0．2 S，因此可以得到薄壁、形状复杂、 轮廓清晰点的铸件。铸件具有尺寸稳定、精度高、一致性 好、加工余量少、表面光洁、铸件组织致密、具有较好的力 学性能，压力铸造效率高，铸件表面可进行涂覆处理，是生 产电机鼠笼转子的铝合金压铸件的重要工艺。 压铸能生产具有尺寸精确，表面光洁度好、薄壁类零 件。但仍存在很多问题：1)由于压铸模内的合金液一般是 在非真空的条件下急速冷却凝固的，如铸件不当，铸件易 产生气孔，裂纹、冷隔等缺陷；2)普通方法生产的压铸件不 能进行高温热处理和焊接；3)目前压铸某些内凹件、高熔 点合金铸件还比较困难；4)压铸设备价格高，模具制造需 要一定周期，所以不宜单件小批量生产，只有在大批量生 产时，才有很好的经济效益。 近年来各种微观组织模拟方法纷纷出现，已成为材 料科学的研究热点之一。目前主要的模拟方法有确定性 模拟、随机性模拟、相场方法、介观尺度模拟方法等。上述 方法虽然能帮助解决一些问题，但不能完全准确贴近实 际。本文以国内某公司生产的铝合金鼠笼转子项目为基 础，试图通过实验的方法改进铝合金鼠笼转子生产中的工 艺问题。 由于科学研究和生产中，所考察的指标一般是受多 个因素的影响，当涉及的因素及其水平比较多或一次实验 的计算量大时，作全面的实验是不现实的，需要用科学的 方法安排实验方案。有两种最常见的实验方案安排方法： 单因素多水平简单实验法和多因素多水平正交实验法。 单因素多水平简单实验是研究单个因素作取值变化时对 考察指标的影响。单因素、多水平简单实验的具体方法是 将某个要研究的因素从众多因素中独立出来，给它设定几 个不同的主要工作水平，让其他因素以定值出现，研究这 个因素在不同的工作水平上变化时对考察指标的影响规 律。 整个压铸过程影响因素很多，如压铸时的压射力、比 压、锁模力、冲头速度、模型温度、浇注温度、充填时间、留 模时间等。此外，每个影响因素的取值范围较大，需要重 ·28· 松缩孔缺陷的倾向有所减少，但容易出现飞边等现象。 浇注压力是填充时的压力。综合分析图1和表4对 比不同浇注压力下以上三种方案的实验结果可知通常在 保证铸件成形和使用要求的前提下，选用低的压力，但压 力过低如图1方案A2B2C1所示，铸件表面上易出现不规 则的光滑条纹、缩凹、缩陷、疏松及其他欠铸现象。压力过 高如图1方案A2B2C3所示，会出现飞边、变形等等缺陷。 由实验分析可知压铸该电机转子选择60 kN的压力可使 缺陷很大程度上降低。 通过对电机转子压力铸造工艺的分析，掌握了该电 机转子充型、凝固的规律以及存在的问题，得出了优化的 压力铸造工艺参数，采用优化后的工艺参数对电机转子进 行压铸，并对其铸件质量进行解剖和宏观分析，分析结果 表明：单因素实验优化后的电机转子压铸件的质量得到提 高。 本文对电机压铸件质量进行了宏观分析，在对比了 原来压铸工艺转子件的质量缺陷特征后，得出单因数优化 实验电机转子的质量提高的结果。 本文的主要创新点在于： 1)采用单因数实验的方法，减少了实验的次数，缩短 了实验周期，提高了效率和效益； 2)利用单因数实验的方法，优化了电机转子的压铸 l[艺参数，提高了铸件的质量； 3)利用单因数实验的方法，为压铸企业的工艺改进 及参数优化带来了积极的影响，解决了困扰多时的难题。 压铸工艺有许多课题和项目尚待深入研究，也存在 一些难点需要解决，诸如填充理论中流动形态的分析和实 现，型腔中各种参数的动态即时测定以规范参数值并智能 化，热交换理论中温度场分布以确定控温效果，模具热平 衡理论的温度参数的确定，实时压射技术中“真正实时” 的实施方法，高能充型中最佳能量值的确定等等。 本文对提高和改进电机转子工艺及参数的正交实验 进行了初步的研究与探讨，初步解决了之前实验次数多、 实验周期长效率低下的问题，对改进压铸工艺、优化参数 产生了积极影响。本文采用的单因数实验法还有待于进 一步深入研究与完善。 参考文献 [1]赵洪基，黄力明，叶益良，蒋旭平．中小型电机．1993．20(3) [2]权林林．468Q发电机缸体压力铸造工艺及数值模拟研究[D]．哈 尔滨工业大学硕士论文，2006年6月 [3]王式安．数理统计．北京理工大学出版社，1994：45．48 [4]潘宪曾，张化明．压铸工艺与模具[M]．电子工业出版社，2007 年9月 [5]郭敖如．我国压铸发展和行业基本情况[J]．铸造设备研究，1999， (3)：29-3O [6]Kang C G，Jung H K．Semisolid Foming Process Numerieai Simuia— tion and Experimental Study[J]．MetalIurgicaland Materials and Transections B，2。【)6，3Z(2)：363—371 作者简介：杨亚琴(1974一)，女，江苏苏州人，苏州工业职业技术学 院机电工程系讲师。 收稿日期：2011—11—6 t})· ：>．-：¨ }· …{)·专·牛·÷·夸·夺·串·夺· ·孛· ·毒，·夺· ·毒，·专·专· … · }·夺·奇…≥· ·专¨ ·t≥·毫一+·夺·々· }· }· · {… ·{ ·t》· ·≮---t： · (上接第25页) 2)禁止带电热插拔和改动机床内通讯参数。 3) 列表程序中只能有一个Rill，并且每次只 能调用一个程序。 4应用推广分析 综上所述，通过上述搭建的无线CIMCO DNC数控机 床网络，实现了数控机床与企业以太网的无线在线通讯， 取得了初步应用成果，基本解决了数控程序传输、备份等 问题，提高了生产、工作效率以及数控程序传输的准确性。 在此无线数控机床网络构架基础上，可进一步对数 控机床的时时运行信息进行采集，以便对机床状态信息及 产品工件工艺信息进行监控、搜集，从而提高企业的设备 管理水平和工艺技术应用水平。 参考文献 [1](FANVC 18i编程手~~-}FANVC公司 [2]《西门子840D编辑手册》西门子公司 作者简介：侯昆仑，2002年毕业于兰州铁道学院机械电子专业，本科 学历，现为长春轨道客车股份有限公司转向架制造中心 _T-艺组负责人，时速300公里动车组转向架项目工艺负 责人，从事铁路制造行业10年。 收稿日期：2011—10—9