盤式電動機殼體零件加工工藝

翟方彤，石煜琳，郭捷立，葉雅怡，譚詩語，溫樹彬，楊勇

1.廣東技術師范大學 廣東廣州 510450

2.廣東省機械技師學院 廣東廣州 510450

1 序言

盤式電動機又稱碟式電動機，具有結構緊湊、振動噪聲小、功率和轉矩密度高等優(yōu)點。其基本結構大致可分為沿軸向分布的轉子組件和定子組件，以及底座和殼體，其定子通常為線圈，轉子為附有永磁體的圓盤[1]。盤式電動機外形扁平、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)電機組等領域。盤式電動機還可分為無鐵芯和有鐵芯兩種，其中盤式永磁電動機推進了軸向磁通電動機的發(fā)展[3]。傳統(tǒng)電動機往往體積較大，軸向尺寸也較大，同時耗能較高，較難達到工作精度要求，這些問題極大地限制了電動機的工作場合及性能[4]。與傳統(tǒng)電動機相比，使用盤式電動機可以極大程度地降低能源消耗，達到節(jié)能減排的效果，同時能提高電動機的工作效率，大大發(fā)揮其工作性能和利用率[5]。

圖1為盤式電動機殼體零件，作為盤式電動機部件的安裝架，其在電動機中起固定、散熱和隔音等作用，其結構設計及加工精度都會影響到盤式電動機的精度、質(zhì)量和工作性能。

圖1 盤式電動機殼體零件

2 盤式電動機殼體零件加工要求分析

盤式電動機殼體零件結構較簡單，機械加工技術要求不高。其中f21mm槽的表面粗糙度值Ra=1.6μm，f8mm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，定位基準要選擇好，零件部分端面要進行倒角。

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)盤式電動機殼體零件圖樣可知，應選擇圓柱體毛坯。徑向最大輪廓尺寸為凸臺與圓心的距離加上外圓半徑，即50.5＋88/2＝94.5（mm）。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的圓柱狀毛坯進行加工。

4 擬定工藝路線

4.1 確定定位基準

盤式電動機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f8mm孔為設計、測量和裝配基準。以同一孔作為設計、裝夾和測量基準，可以避免因基準不同導致的誤差，從而極大程度地滿足盤式電動機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。在粗銑和精銑內(nèi)孔時，選擇外圓面為定位基準。

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 機械加工工序

盤式電動機殼體加工的工藝路線如下：首先對毛坯進行上半部分的粗銑加工，銑削掉上表面的毛坯料，從而得到f88mm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f88mm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)的凹槽進行粗銑和精銑，得到f21mm的槽和f8mm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。

轉換工件面，用與殼體相適應的夾具進行固定，銑削掉余量毛坯后，可以對f72mm凹槽輪廓4個孔位進行粗銑和精銑；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。之后對工件進行后處理，加工完成。盤式電動機殼體機械加工工序內(nèi)容及工藝參數(shù)見表1。

表1 盤式電動機殼體機械加工工序內(nèi)容及工藝參數(shù)

5 確定工序尺寸

盤式電動機殼體上2個標注公差的尺寸表面都需要在機床上進行多次加工，從而達到其尺寸公差標定的要求和一定的表面粗糙度。按照圖樣所要求的參數(shù)，通過正確的加減運算可計算出每道工序的工序尺寸[8]。盤式電動機端蓋標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。

表2 加工余量、工序尺寸及表面粗糙度

在零件圖中盤式電動機殼體的軸向尺寸公差暫未標注，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)控機床將毛坯兩面進行加工時，其車削的總加工車削余量為毛坯的長度減去盤式電動機殼體的軸向尺寸，得出總加工車削余量為15－10.8＝4.2（mm），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。可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）。

由零件圖樣可以看出，殼體f86.1+0.0250mm沿邊槽和f8+0.025+0mm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道工序進行加工。

6 加工設備與刀具的選用

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，同時不浪費機床能源消耗，因此使用車銑復合數(shù)控機床進行加工，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f72mm凹槽時使用f10mm銑刀，精銑時使用f5mm銑刀。銑削f22mm凹槽時使用f2mm銑刀，銑削f8mm通孔使用f5mm銑刀。

7 加工與檢測

在設備處于待加工的狀態(tài)下，工作人員準備好所需工件，依照前述加工步驟和方法進行加工。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行檢測，均合格。盤式電動機殼體零件實物如圖2所示。

圖2 盤式電動機殼體零件實物

8 結束語

本文對新型盤式電動機殼體零件圖樣及其加工工藝進行分析和說明，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，同時選用合適的機床和刀具進行加工，得到符合尺寸精度要求和使用要求的新型盤式電動機殼體零件。工藝科學可行，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的設計和投入使用，使電動機真正實現(xiàn)綠色節(jié)能。