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盤式電動機(jī)殼體零件加工工藝

ainet.cn   2022年10月18日

分析盤式電動機(jī)殼體零件結(jié)構(gòu)、尺寸和其他加工要求,選取合適的毛坯尺寸和材料,確定加工余量,擬定加工工藝路線,選擇合理的加工設(shè)備和刀具,確保零件加工精度要求。精度測量結(jié)果表明,殼體結(jié)構(gòu)形狀加工完整,各尺寸精度均符合圖樣要求,工件合格。


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序言

盤式電動機(jī)又稱碟式電動機(jī),具有結(jié)構(gòu)緊湊、振動噪聲小、功率和轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點。其基本結(jié)構(gòu)大致可分為沿軸向分布的轉(zhuǎn)子組件和定子組件,以及底座和殼體,其定子通常為線圈,轉(zhuǎn)子為附有永磁體的圓盤[1]。盤式電動機(jī)外形扁平、軸向尺寸短,可以在局限的空間內(nèi)發(fā)揮作用[2],比如電動自行車、智能家電及電動發(fā)電機(jī)組等領(lǐng)域。盤式電動機(jī)還可分為無鐵芯和有鐵芯兩種,其中盤式永磁電動機(jī)推進(jìn)了軸向磁通電動機(jī)的發(fā)展[3]。傳統(tǒng)電動機(jī)往往體積較大,軸向尺寸也較大,同時耗能較高,較難達(dá)到工作精度要求,這些問題極大地限制了電動機(jī)的工作場合及性能[4]。與傳統(tǒng)電動機(jī)相比,使用盤式電動機(jī)可以極大程度地降低能源消耗,達(dá)到節(jié)能減排的效果,同時能提高電動機(jī)的工作效率,大大發(fā)揮其工作性能和利用率[5]

1為盤式電動機(jī)殼體零件,作為盤式電動機(jī)部件的安裝架,其在電動機(jī)中起固定、散熱和隔音等作用,其結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工精度都會影響到盤式電動機(jī)的精度、質(zhì)量和工作性能。


1 盤式電動機(jī)殼體零件


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盤式電動機(jī)殼體零件加工要求分析

盤式電動機(jī)殼體零件結(jié)構(gòu)較簡單,機(jī)械加工技術(shù)要求不高。其中φ21mm槽的表面粗糙度值Ra=1.6μm,φ8mm通孔的表面粗糙度值Ra=1.6μm。依據(jù)表面粗糙度的不同,可以采用不同的加工方式。加工時,定位基準(zhǔn)要選擇好,零件部分端面要進(jìn)行倒角。


3  
殼體零件毛坯的選擇

3.1 毛坯用料及類型選擇

鋁合金具有密度低、質(zhì)量輕和強(qiáng)度高等諸多優(yōu)點,其中6061鋁合金品質(zhì)較高,是以鋁為基體添加一定量其他合金元素的鋁合金,由于其具有強(qiáng)度更高、加工成形后不易變形及抗氧化性能好等優(yōu)良性能,能夠滿足電動機(jī)殼體所需性能,因此選用材料為6061鋁合金的毛坯。

3.2 毛坯尺寸及形狀的選擇

為節(jié)省材料用量,在節(jié)約成本的同時保證加工質(zhì)量,加工前需選用合適尺寸的毛坯。根據(jù)盤式電動機(jī)殼體零件圖樣可知,應(yīng)選擇圓柱體毛坯。徑向最大輪廓尺寸為凸臺與圓心的距離加上外圓半徑,即50.588/294.5mm)。軸向最大輪廓尺寸為10.8mm。為保證毛坯有足夠的加工余量,同時盡可能節(jié)省材料,可選擇直徑為100mm、厚度為15mm的圓柱狀毛坯進(jìn)行加工。


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擬定工藝路線

4.1 確定定位基準(zhǔn)

盤式電動機(jī)殼體為輪盤薄壁類零件,其加工分為粗加工、半精加工和精加工共3個階段。選擇φ8mm孔為設(shè)計、測量和裝配基準(zhǔn)。以同一孔作為設(shè)計、裝夾和測量基準(zhǔn),可以避免因基準(zhǔn)不同導(dǎo)致的誤差,從而極大程度地滿足盤式電動機(jī)殼體零件的加工精度要求[6]。在精加工時,可使用已經(jīng)加工過的表面作為定位基準(zhǔn)。在粗銑和精銑內(nèi)孔時,選擇外圓面為定位基準(zhǔn)。

4.2
零件表面加工方法

殼體零件的需加工表面較多,有左右端面、通孔、錐形槽、凸臺及4個螺紋孔等。根據(jù)各個表面的形狀尺寸、表面粗糙度和加工精度等級要求的不同,所使用的加工方法也不同。通過查閱相關(guān)資料,同時根據(jù)經(jīng)驗,即可選擇出各表面所適用的加工方法[7]。


4.3
機(jī)械加工工序

盤式電動機(jī)殼體加工的工藝路線如下:首先對毛坯進(jìn)行上半部分的粗銑加工,銑削掉上表面的毛坯料,從而得到φ88mm的外圓和寬度為30mm的凸臺;然后銑削下殼上半部分的內(nèi)槽,在φ88mm外圓上得到了寬度為0.95mm、高度為3mm、直徑為86.1mm的沿邊槽,并且粗銑和精銑得到直徑為72mm的凹槽,粗車和精車得到103°的錐面;接著對錐面內(nèi)的凹槽進(jìn)行粗銑和精銑,得到φ21mm的槽和φ8mm的通孔;最后銑去30mm凸臺的多余部分,從而得到外輪廓的凹槽。

轉(zhuǎn)換工件面,用與殼體相適應(yīng)的夾具進(jìn)行固定,銑削掉余量毛坯后,可以對φ72mm凹槽輪廓4個孔位進(jìn)行粗銑和精銑;接著粗車、半精車和精車103°錐面;最后銑削掉剩余部分的毛坯,同時按照圖樣尺寸分別在4個孔位鉆M3孔。之后對工件進(jìn)行后處理,加工完成。盤式電動機(jī)殼體機(jī)械加工工序內(nèi)容及工藝參數(shù)見表1

1 盤式電動機(jī)殼體機(jī)械加工工序內(nèi)容及工藝參數(shù)


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確定工序尺寸

盤式電動機(jī)殼體上2個標(biāo)注公差的尺寸表面都需要在機(jī)床上進(jìn)行多次加工,從而達(dá)到其尺寸公差標(biāo)定的要求和一定的表面粗糙度。按照圖樣所要求的參數(shù),通過正確的加減運(yùn)算可計算出每道工序的工序尺寸[8]。盤式電動機(jī)端蓋標(biāo)注公差尺寸的表面的總加工余量、工序雙邊余量、工序尺寸及表面粗糙度具體數(shù)值見表2。

在零件圖中盤式電動機(jī)殼體的軸向尺寸公差暫未標(biāo)注,即說明對于殼體的軸向尺寸精度要求較小,可以不用工藝尺寸鏈的計算方法得出該部分的公差及工序尺寸。在數(shù)控機(jī)床將毛坯兩面進(jìn)行加工時,其車削的總加工車削余量為毛坯的長度減去盤式電動機(jī)殼體的軸向尺寸,得出總加工車削余量為1510.84.2mm),此余量分布到兩次毛坯面銑削的加工工序中,第一次切除1.5mm,第二次切除2.7mm??傻贸龅谝淮渭庸ず蟮氖S喑叽鐬?/FONT>151.513.5mm),第二次加工后的尺寸為13.52.710.8mm)。

由零件圖樣可以看出,殼體圖片mm沿邊槽和圖片mm通孔的尺寸精度要求都較高,需要采用粗銑、半精銑和精銑共3道工序進(jìn)行加工。

2 加工余量、工序尺寸及表面粗糙度


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加工設(shè)備與刀具的選用

由于工件為非圓周對稱零件,為保證只使用一臺機(jī)床完成加工,減少換刀時間及安裝工件的次數(shù),從而提高生產(chǎn)效率,同時不浪費(fèi)機(jī)床能源消耗,因此使用車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工,可滿足工件車削、銑削工藝要求。它對于輪廓形狀不對稱的工件較為合適,能滿足工件的車削、鉆孔等要求,同時對于工藝裝夾和夾具的要求較為合適[9,10]。

加工前根據(jù)工件及其工藝選擇合適的刀具,粗銑φ72mm凹槽時使用φ10mm銑刀,精銑時使用φ5mm銑刀。銑削φ22mm凹槽時使用φ2mm銑刀,銑削φ8mm通孔使用φ5mm銑刀。


7  
加工與檢測

在設(shè)備處于待加工的狀態(tài)下,工作人員準(zhǔn)備好所需工件,依照前述加工步驟和方法進(jìn)行加工。根據(jù)要求加工完成后,使用精度測量工具對工件尺寸及精度進(jìn)行檢測,均合格。盤式電動機(jī)殼體零件實物如圖2所示。


a)正面

b)背面
2 盤式電動機(jī)殼體零件實物


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結(jié)束語

本文對新型盤式電動機(jī)殼體零件圖樣及其加工工藝進(jìn)行分析和說明,根據(jù)其特點、尺寸和參數(shù)等選擇合適的毛坯材料及加工工序,同時選用合適的機(jī)床和刀具進(jìn)行加工,得到符合尺寸精度要求和使用要求的新型盤式電動機(jī)殼體零件。工藝科學(xué)可行,工件精度合格,有助于新型節(jié)約資源、高工作效率盤式電動機(jī)的設(shè)計和投入使用,使電動機(jī)真正實現(xiàn)綠色節(jié)能。


參考文獻(xiàn):

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[5] 關(guān)玉明,楊培,吳錫. 盤式電機(jī)定子嵌線機(jī)的設(shè)計與實驗[J]. 現(xiàn)代制造工程,20207):127-134.

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[7] 謝濤. 機(jī)械工藝技術(shù)與工裝設(shè)計及應(yīng)用研究[J]. 中國設(shè)備工程,202117):211-212.

[8] 李益民. 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[9] 李爽. 數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計及改進(jìn)[J]. 黑龍江科學(xué),2019,108):84-85.

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本文發(fā)表于《金屬加工(冷加工)》2022年第10期第38~41頁,作者:廣東技術(shù)師范大學(xué) 翟方彤、石煜琳、郭捷立、葉雅怡、譚詩語、楊勇,廣東省機(jī)械技師學(xué)院 溫樹彬,原標(biāo)題:《盤式電動機(jī)殼體零件加工工藝》。

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