Способ изготовления коллекторов электрических машин и пресс- форма для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления коллекторов высокооборотных электрических машин. Сущность изобретения заключается в следующем. Способ изготовления коллекторов включает сборку заготовки коллектора с помощью технологического кольца и последующее размещение кольца в матрице таким образом, чтобы оно удерживалось в ней силами трения, а матрица имела возможность взаимодействия с внешней опорной поверхностью. На торцах заготовки коллектора размещают кольцевые заготовки из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, ориентированным по окружности. Опрессовывают корпус коллектора в пресс-форме в два этапа: на первом этапе, когда осуществляется жесткая связь матрицы с внешней опорной поверхностью, накапливают энергию упругой деформации элементов пресс-формы, а на втором, когда осуществляется упругая связь матрицы с внешней опорной поверхностью, освобождают запасенную энергию и направляют ее на допрессовку корпуса в условиях нагрева заготовки коллектора. За счет взаимного смещения кольца и матрицы создаются условия, препятствующие образованию торцевого облоя корпуса коллектора. Пресс-форма содержит пуансоны и размещенную между ними матрицу, в которой на скользящей посадке установлено технологическое кольцо для размещения заготовки коллектора. Один из пуансонов снабжен накопителем энергии упругой деформации элементов пресс-формы. Изобретение позволяет получать с высокими прочностными характеристиками без металлических элементов усиления и не требующих дополнительной механической обработки. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к коллекторам высокооборотных электрических машин и технологии изготовления коллекторов.

Известен способ изготовления коллекторов электрических машин, заключающийся в размещении токоведущих пластин в технологическом кольце с зубчатой оправкой, предварительной запрессовки пластмассой промежутков между оправкой, токоведущими пластинами и технологическим кольцом, последующей операцией удаления оправки и окончательной опрессовкой пластмассой (SU, N 658637, кл. H 01 R 43/06, 1979). Однако известный способ достаточно трудоемок, т.к. требует дважды проведения операции опрессовки пластмассой, использование, а затем удаления технологического кольца, а также дополнительной механической обработки коллектора, включающей операцию его продорожки.

От этих недостатков в известной степени свободен способ изготовления коллектора электрических машин, включающий выполнение технологической оправки с пазами на ее внутренней стороне, причем толщина перемычки между пазами равна толщине изоляции между коллекторными пластинами, а высота перемычки равна высоте рабочей части коллекторной пластины, установку коллекторных пластин в пазах, опрессовку коллектора и удаление оправки (SU, N 1233235, кл. H 01 R 43/06, 1986). В указанном способе нет необходимости два раза проводить опрессовку, снимать кольцо и продораживать коллектор, причем нужна одна пресс-форма вместо двух, как это предусмотрено в предыдущем способе.

Однако оба известных способа не позволяют получать коллектора, которые могли бы быть использованы в конструкциях высокооборотных электрических машин, т.к. не содержат операций по обеспечению усиления корпуса коллектора, который при большой частоте вращения вала машины может быть разрушен инерционными силами.

Известен способ, согласно которому изготовление коллекторов электрических машин осуществляют опрессовкой пластмассой пакета токоведущих и изоляционных пластин, в которых предварительно выполняют кольцевые пазы, а затем устанавливают в пазах металлические армировочные кольца, подвергнув их нагреву (SU, N 218988, кл.H 01 R 43/06, 1969). Полученные указанным способом коллектора имеют усиленный корпус и поэтому могут использоваться в конструкциях высокооборотных электрических машин, однако сам способ трудоемок и дорог в реализации т.к. требует большого ассортимента исходного материала. Изготовленные коллектора не обладают необходимой надежностью т.к. наличие металлического бандажа в виде армировочных колец может вызвать замыкание в токоведущих пластинах и выход коллектора из строя. Кроме того, неоднородность используемых материалов может при больших оборотах рабочего вала привести к деформации пластин и разрушению коллектора.

Известен способ изготовления коллекторов высокооборотных электрических машин простой в реализации и позволяющий получить коллектора с повышенной прочностью и стабильными геометрическими размерами за счет устранения недостатков предыдущего способа (SU, N 1808157, кл.H 01 R 43/06, 1993). Известный способ, являющийся наиболее близким аналогом изобретения, заключается в изготовлении пакета коллекторных и изоляционных пластин, закладки с торцев пакета кольцевых заготовок из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, волокна которого ориентированы по окружности пакета, последующей опрессовки пакета и окончательной операции механической обработки поверхности полученного коллектора.

Известный способ позволил получить коллектора, не содержащие металлических элементов усиления и тем самым избежать замыкание его токоведущих пластин. Корпус такого коллектора более однороден по своему составу и поэтому менее подвержен разрушению. Однако при реализации способа необходимо использовать многоместные прессы, требующие больших энергозатрат и, кроме того, не обеспечивающие равномерность приложения усилий прессования ко всем заготовкам коллектора, что приводит к недопрессовке и перекосу пластин в пакете.

Еще одним недостатком способа является образование облоя на поверхности коллектора, в связи с чем коллектор после опрессовки должен быть подвергнут механической обработке. Указанные выше недостатки способа не позволяют получить равномерное распределение ориентированных волокон наполнителя по объему корпуса коллектора, что обеспечило бы ему более высокие физико-механические характеристики.

Известна пресс-форма, содержащая прессующие элементы в виде пуансонов и матрицу (SU, N 1319125, кл.H 01 R 43/06, 1987). Однако полученные в такой пресс-форме коллекторы не обладают необходимыми прочностными характеристиками, чтобы эти коллекторы можно было бы использовать в конструкции высокооборотных электрических машин и, кроме того, они требуют дальнейшей обработки после прессовки.

Известна пресс-форма, принятая в качестве ближайшего аналога, содержащая матрицу с технологическим кольцом, зубчатой оправкой и пакетом коллекторных пластин, прессующие элементы в виде пуансонов (SU, N 1415303, кл.H 01 R 43/06, 1988). В известной пресс-форме не обеспечивается перемещение технологического кольца относительно стенок камеры пресс-формы, в результате чего возможно образование торцевого облоя, устраняемого последующей механической обработкой.

Известен коллектор, содержащий армирующий узел в виде многовиткового бандажа, опрессованный пластическим материалом с длинноволокнистым наполнителем (SU, N 240085, кл.H 01 R 39/04, 1969). Известный коллектор обладает повышенной прочностью и может использоваться в конструкции высокооборотных электрических машин, однако эта прочность достигается за счет применения металлических элементов усиления, что, как отмечалось при рассмотрении предыдущих аналогов, может привести к замыканию токоведущих пластин коллектора.

Задачей изобретения является разработка такой группы технических решений, которые в совокупности обеспечивали бы изготовление коллекторов с высокими прочностными характеристиками и в то же время чтобы корпуса таких коллекторов не содержали металлических элементов усиления и не требовали бы дополнительной механической обработки. При этом должна использоваться технология производства, не требующая больших энергозатрат.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления коллекторов электрических машин, состоящем в сборке заготовки коллектора с крепежными элементами, размещении на ее торцах кольцевых заготовок из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, ориентированном по окружности и последующей опрессовки в пресс-форме, согласно изобретению, сборку заготовки коллектора проводят с помощью технологического кольца, размещая в нем коллекторные пластины, а перед опрессовкой заготовку коллектора вместе с технологическим кольцом устанавливают в матрице пресс-формы таким образом, чтобы обеспечивалось равновесие кольца в матрице только за счет сил трения, устанавливают матрицу на опорной поверхности, после чего опрессовку осуществляют в два этапа, при этом на первом этапе усилием прессования воздействуют с одной стороны расположения кольцевых заготовок из пластического материала с одновременным накоплением энергии упругой деформации элементами пресс-формы, обеспечивая жесткую связь между матрицей и внешней опорной поверхностью, а на втором этапе усилием прессования воздействуют с другой стороны расположения кольцевых заготовок, одновременно обеспечивая упругую связь между матрицей и внешней опорной поверхностью, затем фиксируют упругие элементы пресс-формы в деформированном состоянии, после чего заготовку коллектора вместе с пресс-формой нагревают при заданной температуре, выполняя при этом допрессовку заготовки за счет накопленной энергии упругой деформации элементов пресс-формы.

Для осуществления способа изготовления коллектора пресс-форма, содержащая прессующие элементы и матрицу с технологическим кольцом, согласно изобретению, снабжена накопителем энергии упругой деформации элементов пресс-формы с фиксатором деформированного состояния, а прессующие элементы выполнены в виде центрирующего пуансона и замыкающего пуансона, механически связанного с накопителем энергии упругой деформации элементов пресс-формы, при этом матрица, размещена между пуансонами с возможностью взаимодействия с внешней по отношению к пресс-форме опорной поверхностью, технологическое кольцо в матрице установлено по скользящей посадке, связь матрицы с внешней опорной поверхностью выполнена с возможностью как жесткого так и упругого взаимодействия между ними, а центрирующий пуансон состоит из основания и стержня, причем диаметр стержня выполнен под посадочное отверстие коллектора.

Замыкающий пуансон целесообразно выполнить из основания и втулки, при этом накопитель энергии упругой деформации элементов пресс-формы будет содержать закрепленный на втулке пуансона корпус и пружины сжатия, размещенные между корпусом накопителя энергии и основанием пуансона, причем фиксатор деформированного состояния упругих элементов может быть выполнен в виде запорного элемента и образованного на конце стержня центрирующего пуансона углубления с возможностью установки запорного элемента в углубление между корпусом накопителя энергии и стержнем центрирующего пуансона в условиях деформированного состояния пружин.

Возможно такое выполнение матрицы, при котором на ее внешней поверхности образована кольцевая проточка, а на внутренней кольцевой уступ, при этом больший диаметр уступа выполнен под посадочное место технологического кольца, а меньший диаметр под основание центрирующего пуансона.

Внутреннюю поверхность технологического кольца можно выполнить как гладкой, так и с радиальными выступами.

Задача изобретения решается также и тем, что в известном коллекторе высокооборотных электрических машин, содержащем корпус из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем и элементы усиления, последние, согласно изобретению, образованы ориентированными в окружном направлении посадочного отверстия коллектора волокнами наполнителя, расположенными равномерно по всему объему корпуса.

Все приведенные выше признаки являются существенными, т.к. каждый из них влияет на достижение того или иного технического результата, что в совокупности и обеспечивает решение задачи изобретения.

Так, применение для опрессовки коллектора кольцевых заготовок из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, ориентированных по окружности, позволяет избежать использование элементов усиления из металла и при этом получить коллектор высокой прочности, достигаемой за счет упорядочного расположения волокон наполнителя. Использование при сборке заготовки коллектора технологического кольца, устанавливаемого в матрице пресс-формы и удерживаемого в ней за счет сил трений при условии упругой связи между матрицей и внешней опорной поверхностью обуславливает возможность взаимного перемещения матрицы и технологического кольца в процессе опрессовки пластмассой, что, в свою очередь, позволяет избежать образование торцевого облоя на корпусе коллектора и тем самым устранить дополнительную операцию по его удалению, которая имела место в известном способе. Проведение опрессовки в два этапа позволяет произвести дозированное заполнение пластическим материалом кольцевой заготовки с двух противоположных сторон заготовки коллектора, что при отсутствии условий, способствующих образованию торцевого облоя, обеспечивает равномерность расположения волокон наполнителя по объему корпуса коллектора и в конечном счете обуславливает его высокие прочностные свойства при отсутствии металлического бандажа. Двухэтапная опрессовка позволяет также на первом этапе осуществить запас энергии упругой деформации элементов пресс-формы и освободить эту энергию после выполнения второго этапа в условиях нагрева пресс-формы, когда непрерывное силовое воздействие на пластический материал с наполнителем вплоть до его отверждения обеспечивает сбаллансированный режим формования, не зависящий от состава композиционного материала и от скорости его отверждения. При этом возможность относительного смещения технологического кольца и матрицы не только препятствует образованию торцевого облоя, но и способствует формированию торцевой части коллектора с точно заданными геометрическими параметрами, что значительно повышает качество конечного продукта.

Использование в пресс-форме накопителя энергии упругой деформации ее элементов и выполнение прессующих элементов в виде центрирующего пуансона и замыкающего пуансона, связанного с накопителем энергии, позволяет осуществить все этапы способа. При этом наличие накопителя энергии упругой деформации элементов пресс-формы позволяет осуществить сбалансированный режим формования корпуса коллектора в условиях нагрева пластического материала для каждой из пресс-форм, количество которых в печи может быть произвольным, т. е. выполнить для каждой пресс-формы полный цикл выдержки под давлением за счет упругих сил элементов пресс-формы от текучего состояния пластического материала вплоть до его отверждения. Это, в свою очередь, позволяет отказаться от использования дорогостоящего оборудования, включающего многоместные прессы и печи, требующие больших энергетических затрат. Установленное в матрице на скользящей посадке технологическое кольцо и обеспечение связи матрицы с внешней опорной поверхностью с возможностью как жесткого так и упругого взаимодействия между ними способствует выходу избытка пластического материала с наполнителем между матрицей и технологическим кольцом на втором этапе прессования и получение безоблойного торца коллектора. При этом конструкция центрирующего пуансона обеспечивает необходимую точность выполнения посадочного отверстия коллектора и тем самым исключает его последующую механическую обработку. Кроме того, применение технологического кольца позволяет обеспечить точную геометрию коллектора по шагу и продорожку с существующими допусками на толщину изоляционных и коллекторных пластин без дополнительной механической обработки коллектора.

В результате реализации этих технических решений получается конечный продукт безоблойный высокопрочный коллектор, в котором отсутствует армирующий узел из металлической проволоки, а элементы усиления образованы ориентированными в окружном направлении посадочного отверстия коллектора волокнами наполнителя. При этом отсутствие облоя и технология опрессовки кольцевыми заготовками из пластического материала обуславливает равномерное распределение волокон наполнителя по всему объему корпуса коллектора и тем самым обеспечивает не только его высокие прочностные характеристики но и строгие линейные размеры.

Сказанное выше свидетельствует о том, что предложенная группа технических решений связана с единым авторским замыслом и осуществление этих решений действительно реализует задачу изобретения.

На фиг. 1 изображен общий вид пресс-формы для изготовления коллекторов высокооборотных электрических машин; на фиг. 2 пресс-форма на первом этапе прессования; на фиг. 3 пресс-форме на втором этапе прессования; на фиг. 4 - технологическое кольцо с выступами на ее внутренней поверхности; на фиг. 5 - готовый коллектор.

Пресс-форма содержит центрирующий пуансон, состоящий из основания 1 и стержня 2, замыкающий пуансон 3, формирующий лобовую часть коллектора и размещенную между пуансонами матрицу 4 с установленным в матрице на скользящей посадке технологическим кольцом 5. Стержень 2 выполнен под посадочное отверстие коллектора, что позволяет не проводить механическую обработку этого отверстия после опрессовки заготовки коллектора пластмассой. Внутренняя поверхность технологического кольца может быть выполнена как гладкой, так и с радиальными выступами (фиг. 4), высота которых равна высоте рабочей части пластин коллектора, а ширина равна ширине шлица между пластинами. Выбор формы внутренней поверхности кольца определяется типом коллектора, что позволяет изготовлять их в широком ассортименте. Замыкающий пуансон 3 может быть выполнен в виде основания 6 и втулки 7 при этом на втулке пуансона закреплен корпус 8 накопителя энергии упругой деформации элементов пресс-формы, которые могут быть выполнены в виде пружин сжатия 9, например, тарельчатого типа, размещенных между корпусом 8 и основанием 6 замыкающего пуансона. Такое выполнение накопителя энергии обеспечивает его механическую связь с замыкающим пуансоном и позволяет деформировать упругие элементы пресс-формы при приложении усилия прессования к пуансону.

Накопитель энергии снабжен фиксатором деформированного состояния пружин сжатия 9, который может быть выполнен в виде запорного элементы 10 и образованного на конце стержня 2 углубления, например, кольцевого, со стенками которого запорный элемент взаимодействует, когда пружины 9 сжаты. Степень сжатия пружин зависит от величины зазора 11 между корпусом 8 накопителя энергии упругой деформации и основанием 6 замыкающего пуансона. В нерабочем состоянии пресс-формы величина зазора определяется массой корпуса 8 и упругими характеристиками пружин сжатия 9. Изменяя эти параметры, можно регулировать величину накопленной пружинами энергии.

Посадочное отверстие 12 в матрице 4, выполненное с одного ее торца, имеет такие размеры и степень обработки под установку технологического кольца 5, чтобы в рабочем состоянии пресс-формы обеспечивалось равновесие технологического кольца в посадочном отверстии только за счет сил трения между кольцом и стенками матрицы. Это необходимо для того, чтобы при осуществлении способа изготовления коллекторов на том его этапе, когда обеспечивают упругую связь матрицы с внешней опорной поверхностью 13, было бы возможным относительное перемещение матрицы и технологического кольца.

Указанное условие выполняется при осуществлении установки кольца 5 в матрице на скользящей посадке. Кроме того, длина отверстия 12 должна допускать некоторое превышение торца заготовки коллектора 14 над торцем матрицы. Это позволит при прессовании избежать образование облоя с этой стороны коллектора.

Отверстие 15 с другого торца матрицы выполнено под основание 1 центрирующего пуансона при этом диаметр отверстия должен быть меньше диаметра отверстия 12 на величину, обеспечивающую размещение выходных концов обмотки при присоединении их к коллектору, что приводит к образованию уступа на внутренней поверхности матрицы 4.

Длина отверстия 15 превышает длину кольцевой заготовки 16 из пластического материала и должна быть достаточной для размещения вдоль отверстия 15 нескольких таких заготовок. На внешней стороне матрицы выполнена кольцевая проточка 17 для распрессовки пресс-формы.

Способ изготовления коллекторов осуществляется следующим образом.

Из матрицы 4 извлекают технологическое кольцо 5 и с его помощью производят сборку заготовки коллектора. Для сборки могут использоваться как только токоведующие коллекторные пластины, так одновременно и изоляционные пластины, что позволяет изготавлять коллектора различных типов. При сборке заготовки коллектора в кольце размещают элементы заготовки, при этом, в зависимости от формы внутренней поверхности кольца, между токоведущими пластинами могут образоваться зазоры, являющиеся шлицами в готовом коллекторе.

После сборки технологическое кольцо 5 с заготовкой коллектора 14 устанавливают в матрице 4 пресс-формы так, чтобы обеспечивалось равновесие кольца в матрице только за счет сил трения. Далее изготовляют кольцевые заготовки 16 из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем используя, например, композит АГ-4НС или АГ-4С, ориентируя при этом волокна композита по окружности заготовки.

В зависимости от типа коллектора требуется различное количество материала, которое подбирают экспериментально, исходя из формы и объема корпуса коллектора. Внешний диаметр кольцевой заготовки выполняют не более наружного диаметра элементов заготовки, а внутренний диаметр несколько большим диаметра посадочного отверстия коллектора. Такие ограничения по диаметру позволяют создать оптимальные условия опрессовки. Далее заготовки 16 по стержню 2 центрирующего пуансона устанавливают на формующую поверхность его основания 1. Количество заготовок может быть произвольным, но таким, чтобы они помещались на длине посадочного отверстия 15 матрицы под основание 1 центрирующего пуансона, как это уже отмечалось выше при описании конструкции пресс-формы.

После размещения заготовок 16 на центрирующем пуансоне матрицу 4 с установленным в ней технологическим кольцом с заготовкой коллектора устанавливают на внешнюю по отношению к пресс-форме опорную поверхность 13, обеспечивая жесткую связь между ними (фиг. 2). В качестве такой опорной поверхности можно использовать любую твердую поверхность, жесткость которой достаточна для исключения или сведения к малым значениям ее прогиба при действии усилий прессования, а также, чтобы эта поверхность не препятствовала сборке пресс-формы и ее последующей работе. Далее на торцах заготовки коллектора 14 размещают кольцевые заготовки 16 из композита.

Для этого в посадочное отверстия 15 матрицы вводят стержень 2 центрирующего пуансона с установленными на нем кольцевыми заготовками 16, устанавливают на стержень новые кольцевые заготовки со стороны посадочного отверстия 12, после чего на верхнюю заготовку 16 основанием 6 устанавливают замыкающий пуансон с накопителем энергии упругой деформации.

Далее осуществляют поэтапную опрессовку корпуса коллектора.

Для этого на первом этапе усилием прессования, приложенным к корпусу 8 накопителя энергии упругой деформации пружин 9, воздействуют на кольцевые заготовки из композита, размещенные с одного торца заготовки коллектора 14 (т. е. со стороны посадочного отверстия 12 замыкающего пуансона). При этом пружины 8 сжимаются и накапливают энергию упругой деформации, а основание 1 за счет жесткой связи матрицы 4 с внешней опорной поверхностью 13, смыкается с корпусом 8 накопителя энергии и усилие прессования передается на заготовку 16 из композита, которые деформируются и заполняют внутренний объем заготовки коллектора с одного его торца (фиг. 2).

Избыток композита свободно выходит через зазор между основанием 6 замыкающего пуансона и торцем матрицы 4.

На втором этапе прессования усилие прикладывают к заготовки с другого торца коллектора, обеспечивая упругую связь между матрицей 4 и внешней опорной поверхностью 13 (например, поместив матрицу на подпружиненную поверхность, фиг. 3). Усилие к заготовкам прикладывают, воздействуя через основание 1 центрирующего пуансона до появления углубления на конце стержня 2, в которое вставляют запорный элемент 10 фиксатора деформированного состояния пружин 9.

Происходит прессование корпуса коллектора с другого его торца, при этом за счет упругой связи матрицы 4 с опорной поверхностью 13 усилие прессования, передаваясь одновременно на технологическое кольцо 5 и матрицу, приводит к преодолению сил трения, удерживающих технологическое кольцо в матрице и последующему их относительному перемещению, в результате чего между матрицей и торцом кольца со стороны основания 1 центрирующего пуансона образуется, хотя и незначительный, зазор 18, в который излишки композита удаляются из пресс-формы, способствуя формированию безоблойного торца коллектора.

Далее пресс-форму с фиксированным состоянием деформированных пружин 9 нагревают, помещая пресс-форму в печь, в которую загружают необходимое количество пресс-форм (температура нагрева для композита, например, АГ-4НС должна составлять примерно 180 град.).

По мере достижения заданной температуры пресс-формы в печи происходит размягчение композиционного материала, в результате чего повышается его пластические свойства вплоть до появления текучести, и композит заполняет пустоты заготовки 14 коллектора.

Накопленная пружинами 9 энергия упругой деформации расходуется на допрессовку корпуса коллектора. Умеренное воздействие, оказываемое в этом случае упругости пружин на композит, приводит к уплотнению волокон наполнителя, ориентированных по окружности и равномерному их распределению по всему объему корпуса коллектора, причем обеспечивается выход через зазоры между матрицей и замыкающим пуансоном, а также между технологическим кольцом и матрицей не только избытка композита, но и газов, паров влаги и т.д. сопутствующих процессу полимеризации. Уменьшающиеся по времени силовое воздействие на композит (в результате уменьшения упругой деформации пружин) продолжается вплоть до его отверждения, при котором корпус коллектора полностью сформирован.

Таким образом, процессы формообразования, отверждения и охлаждения корпуса коллектора ведут в одной пресс-форме, что помимо указанных выше положительных свойств дополнительно способствует точности изготовления коллектора.

Из изложенного ясно, для нагрева пресс-формы могут использоваться малогабаритные печи простой конструкции, например, закрытого типа, позволяющие значительно снизить затраты энергии на нагрев, поскольку заявленные способ и устройство позволяют не проводить выдержку под давлением при нагреве многоместных пресс-форм.

После окончания прессования пресс-форму достают из печи и, предварительно убрав запорный элемент 10, из матрицы извлекают технологическое кольцо 5 с корпусом готового коллектора.

При извлечении кольца 5 используют в качестве опорной поверхности кольцевую проточку 17 на внешней поверхности матрицы 4. Далее готовый коллектор, освобождают из технологического кольца.

Полученный коллектор показан на фиг. 5.

Высокопрочный корпус коллектора 19 выполнен из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, ориентированным в окружном направлении посадочного отверстия 20 и распределенным равномерно по всему объему корпуса коллектора.

Изготовление коллектора с указанными свойствами оказалось возможным в результате применения описанной выше технологии, позволяющей после опрессовки корпуса коллектора пластическим материалом получить безоблойный корпус, не требующий дальнейшей его механической обработки, как по внутреннему посадочному отверстию коллектора, так и по его наружному диаметру, а также операции продораживания.

Формула изобретения

1. Способ изготовления коллекторов электрических машин, согласно которому осуществляют сборку заготовки коллектора с крепежными элементами путем размещения на ее торцах кольцевых заготовок из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, ориентированным по окружности, с последующей опрессовкой в пресс-форме, отличающийся тем, что сборку заготовки коллектора проводят с помощью технологического кольца путем размещения в нем коллекторных пластин, а перед опрессовкой заготовку коллектора вместе с технологическим кольцом устанавливают в матрице пресс-формы с обеспечением равновесия кольца в матрице только за счет сил трения, устанавливают матрицу на опорной поверхности, после чего опрессовку осуществляют в два этапа, при этом на первом этапе усилием прессования воздействуют со стороны одной из кольцевых заготовок из пластического материала с одновременным накоплением энергии упругой деформации элементами пресс-формы и с обеспечением жесткой связи между матрицей и внешней опорной поверхностью, а на втором этапе усилием прессования воздействуют со стороны другой кольцевой заготовки с обеспечением упругой связи между матрицей и внешней опорной поверхностью, затем фиксируют упругие элементы пресс-формы в деформированном состоянии, после чего заготовку коллектора вместе с пресс-формой нагревают при заданной температуре с одновременной допрессовкой заготовки за счет накопленной энергии упругой деформации элементов пресс-формы.

2. Пресс-форма для изготовления коллекторов электрических машин, содержащая прессующие элементы и матрицу с технологическим кольцом, отличающаяся тем, что она снабжена накопителем энергии упругой деформации элементов пресс-формы с фиксатором деформированного состояния упругих элементов, прессующие элементы выполнены в виде центрирующего пуансона и замыкающего пуансона, механически связанного с накопителем энергии упругой деформации элементов пресс-формы, матрица размещена между пуансонами и снабжена элементами для жесткого или упругого взаимодействия с внешней опорной поверхностью, технологическое кольцо установлено в матрице по скользящей посадке, а центрирующий пуансон выполнен в виде основания и стержня с диаметром под посадочное отверстие заготовки коллектора.

3. Пресс-форма по п.2, отличающаяся тем, что замыкающий пуансон состоит из основания и втулки, а накопитель энергии упругой деформации элементов пресс-формы содержит корпус, закрепленный на втулке замыкающего пуансона, и пружины сжатия, размещенные между корпусом накопителя энергии и основанием замыкающего пуансона, при этом фиксатор деформированного состояния упругих элементов выполнен в виде запорного элемента и углубления на конце стержня центрирующего пуансона.

4. Пресс-форма по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что на внешней поверхности матрицы выполнена кольцевая проточка, а на внутренней кольцевой уступ, при этом больший диаметр уступа выполнен под посадочное место технологического кольца, а меньший диаметр под основание центрирующего пуансона.

5. Пресс-форма по любому из пп.2 4, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность технологического кольца выполнена гладкой.

6. Пресс-форма по любому из пп.2 4, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность технологического кольца снабжена радиальными выступами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5