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分析盤式電機(jī)殼體零件的結(jié)構(gòu)、尺寸等加工要求,選擇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,保證零件的加工精度要求。測量結(jié)果表明,殼體結(jié)構(gòu)和形狀加工完整,尺寸精度滿足圖紙要求,工件合格。
1前言
盤式電機(jī)又稱盤式電機(jī),具有結(jié)構(gòu)緊湊、振動噪聲低、功率和轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點(diǎn)。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,以及底座和外殼。定子通常是線圈,轉(zhuǎn)子是帶有永磁體的圓盤[1]。盤式電機(jī)外形扁平,軸向尺寸短,可以在有限的空間內(nèi)發(fā)揮作用[2],如電動自行車、智能家電、電動發(fā)電機(jī)組等。盤式電機(jī)還可以分為無鐵心電機(jī)和無鐵心電機(jī)兩種,其中盤式永磁電機(jī)推動了軸向磁通電機(jī)的發(fā)展[3]。傳統(tǒng)電機(jī)往往體積大、軸向尺寸大、能耗高,難以滿足工作精度要求。這些問題極大地限制了電機(jī)的工作場合和性能[4]。與傳統(tǒng)電機(jī)相比,使用盤式電機(jī)可以大大降低能耗,達(dá)到節(jié)能減排的效果,同時可以提高電機(jī)的工作效率,充分發(fā)揮其工作性能和利用率[5]。
圖1顯示了盤式電機(jī)的外殼部件。作為盤式電機(jī)元件的安裝框架,在電機(jī)中起到固定、散熱、隔音的作用。其結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工精度將影響盤式電機(jī)的精度、質(zhì)量和工作性能。
盤式電機(jī)殼體零件加工要求分析
盤式電機(jī)外殼零件結(jié)構(gòu)簡單,加工技術(shù)要求不高。其中φ21mm槽的表面粗糙度值ra為1.6μ m,φ8mm通孔的表面粗糙度值ra為1.6μ m,根據(jù)表面粗糙度的不同,可以采用不同的加工方法。加工時要選好定位基準(zhǔn),部分零件端面要倒角。
3殼體零件毛坯的選擇
3.1空白材料和類型的選擇
鋁合金具有密度低、重量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。其中6061鋁合金質(zhì)量較高,是以一定量的其他合金元素為基體的鋁合金。因?yàn)樗哂袕?qiáng)度高、加工成型后變形小、抗氧化性好等優(yōu)良性能。,能滿足電機(jī)外殼所要求的性能,所以選用6061鋁合金毛坯。
3.2坯料尺寸和形狀的選擇
為了在節(jié)約成本的同時節(jié)約材料消耗,保證加工質(zhì)量,在加工前選擇合適尺寸的毛坯是很有必要的。根據(jù)盤式電機(jī)外殼零件圖,應(yīng)選擇缸體毛坯。最大徑向輪廓尺寸為凸臺與圓心的距離加上外圓半徑,即50.5+88/2 = 94.5 (mm)。最大軸向輪廓尺寸為10.8毫米..為了保證毛坯有足夠的加工余量,盡可能節(jié)省材料,可以選擇直徑為100mm,厚度為15mm的圓柱形毛坯進(jìn)行加工。
4擬定工藝路線。
4.1確定定位基準(zhǔn)。
盤式電機(jī)的外殼是圓盤的薄壁零件,其加工分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。選擇φ8mm孔作為設(shè)計、測量和裝配的基準(zhǔn)。以同一孔為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、裝夾和測量,可以避免因基準(zhǔn)不同而產(chǎn)生的誤差,從而大大滿足盤式電機(jī)殼體零件的加工精度要求[6]。在精加工中,加工表面可用作定位基準(zhǔn)。粗銑和精銑內(nèi)孔時,選擇外圓面作為定位基準(zhǔn)。
4.2零件表面加工方法
殼體有許多表面需要加工,包括左右端面、通孔、錐形槽、凸臺和四個螺紋孔。根據(jù)各表面的形狀尺寸、表面粗糙度和加工精度的要求不同,所采用的加工方法也不同。通過查閱相關(guān)資料,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),可以選擇適合每個曲面的加工方法[7]。
4.3加工過程
加工盤式電機(jī)外殼的工藝路線是:首先粗銑毛坯的上半部分,銑掉上表面的毛坯材料,得到φ88毫米的外圓和30毫米寬的凸臺;然后銑下殼體上部的內(nèi)槽,在φ88mm的外圓上得到寬0.95mm、高3mm、直徑86.1mm的邊槽,粗銑、精銑得到直徑72mm的槽,粗車、精車得到103°的錐面;然后對錐面上的凹槽進(jìn)行粗銑和精銑,得到直徑為φ21mm的凹槽和直徑為8 mm的通孔;最后,將30毫米凸臺的多余部分銑掉,得到外輪廓的凹槽。
更換工件表面,用適合殼體的夾具固定,銑掉多余毛坯后,可對φ72mm槽形的四個孔位進(jìn)行粗銑和精銑;然后粗車、半精車、精車103度圓錐面;最后,銑削剩余的毛坯,同時根據(jù)圖案尺寸在四個孔位鉆M3孔。之后對工件進(jìn)行后置處理,加工完成。
5確定流程規(guī)模。
盤式電機(jī)外殼上兩個標(biāo)注公差的尺寸面需要在機(jī)床上多次加工,以滿足尺寸公差標(biāo)定和一定的表面粗糙度要求。根據(jù)圖紙要求的參數(shù),通過正確的加減運(yùn)算可以計算出各工序的工序尺寸[8]。標(biāo)有公差尺寸的盤式電機(jī)端蓋表面的總加工余量、工藝雙邊余量、工藝尺寸和表面粗糙度的具體值見表2。
在零件圖中,盤式電機(jī)殼體的軸向尺寸公差尚未標(biāo)注,這意味著要求殼體的軸向尺寸精度較小,不需要工藝尺寸鏈的計算方法就可以得到該零件的公差和工藝尺寸。數(shù)控機(jī)床加工毛坯兩面時,總的加工和車削余量為毛坯的長度減去盤式電機(jī)外殼的軸向尺寸,總的加工和車削余量為15-10.8 = 4.2 (mm)。這個余量分布在銑毛坯表面的兩次加工過程中,第一次切削1.5mm,第二次切削2.7 mm,可以得出第一次加工后的剩余尺寸為15-1.5 = 13.5 (mm),第二次加工后的尺寸為13.5-2.7 = 10.8 (mm)。
從零件圖中可以看出,殼體圖片mm的側(cè)槽和通孔的尺寸精度要求都很高,需要粗銑、半精銑和精銑三道工序進(jìn)行加工。
6加工設(shè)備和刀具的選擇
由于工件為非圓對稱零件,為了保證只用一臺機(jī)床完成加工,減少換刀時間和安裝工件的次數(shù),從而提高生產(chǎn)效率,不浪費(fèi)機(jī)床的能耗,可以使用車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工,可以滿足對工件進(jìn)行車銑加工的工藝要求。適用于輪廓形狀不對稱的工件,既能滿足車削和鉆孔的要求,又能滿足工藝夾緊和夾具的要求[9,10]。
加工前,根據(jù)工件及其工藝選擇合適的刀具。粗銑φ72mm槽時,用φ10mm銑刀,精銑時,用φ5mm銑刀。銑φ22mm槽時用φ2mm銑刀,銑φ8mm通孔時用φ5mm銑刀。
7加工和測試
當(dāng)設(shè)備處于待加工狀態(tài)時,工人準(zhǔn)備好所需的工件,并按照上述加工步驟和方法進(jìn)行加工。根據(jù)要求,加工完成后,用精密量具檢測工件的尺寸和精度,全部合格。
8結(jié)束語
本文對新型盤式電機(jī)殼體零件的拉伸和加工工藝進(jìn)行了分析和說明。根據(jù)其特點(diǎn)、尺寸和參數(shù),選擇合適的毛坯材料和加工程序,同時選擇合適的機(jī)床和刀具進(jìn)行加工,從而獲得滿足尺寸精度要求和使用要求的新型盤式電機(jī)外殼零件。該技術(shù)科學(xué)可行,工件精度合格,有利于資源節(jié)約、工作效率高的新型盤式電機(jī)的設(shè)計和投入使用,使電機(jī)真正實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能。