盤式電動(dòng)機(jī)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(shù)師范大學(xué) 廣東廣州 510450

2.廣東省機(jī)械技師學(xué)院 廣東廣州 510450

1 序言

盤式電動(dòng)機(jī)又稱碟式電動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、振動(dòng)噪聲小、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(dòng)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(dòng)自行車、智能家電及電動(dòng)發(fā)電機(jī)組等領(lǐng)域。盤式電動(dòng)機(jī)還可分為無鐵芯和有鐵芯兩種，其中盤式永磁電動(dòng)機(jī)推進(jìn)了軸向磁通電動(dòng)機(jī)的發(fā)展[3]。傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)往往體積較大，軸向尺寸也較大，同時(shí)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(dòng)機(jī)的工作場合及性能[4]。與傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)相比，使用盤式電動(dòng)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(shí)能提高電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)殼體零件，作為盤式電動(dòng)機(jī)部件的安裝架，其在電動(dòng)機(jī)中起固定、散熱和隔音等作用，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工精度都會(huì)影響到盤式電動(dòng)機(jī)的精度、質(zhì)量和工作性能。

圖1 盤式電動(dòng)機(jī)殼體零件

2 盤式電動(dòng)機(jī)殼體零件加工要求分析

盤式電動(dòng)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(shí)，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(diǎn)，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(dòng)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(shí)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(dòng)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(tái)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(shí)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。

4 擬定工藝路線

4.1 確定定位基準(zhǔn)

盤式電動(dòng)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(gè)階段。選擇f8mm孔為設(shè)計(jì)、測量和裝配基準(zhǔn)。以同一孔作為設(shè)計(jì)、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(dòng)機(jī)殼體零件的加工精度要求[6]。在精加工時(shí)，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(shí)，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(tái)及4個(gè)螺紋孔等。根據(jù)各個(gè)表面的形狀尺寸、表面粗糙度和加工精度等級(jí)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(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(dòng)機(jī)殼體加工的工藝路線如下：首先對(duì)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f88mm的外圓和寬度為30mm的凸臺(tái)；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(duì)錐面內(nèi)的凹槽進(jìn)行粗銑和精銑，得到f21mm的槽和f8mm的通孔；最后銑去30mm凸臺(tái)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(duì)f72mm凹槽輪廓4個(gè)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(shí)按照?qǐng)D樣尺寸分別在4個(gè)孔位鉆M3孔。之后對(duì)工件進(jìn)行后處理，加工完成。盤式電動(dòng)機(jī)殼體機(jī)械加工工序內(nèi)容及工藝參數(shù)見表1。

表1 盤式電動(dòng)機(jī)殼體機(jī)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(dòng)機(jī)殼體上2個(gè)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?qǐng)D樣所要求的參數(shù)，通過正確的加減運(yùn)算可計(jì)算出每道工序的工序尺寸[8]。盤式電動(dòng)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。

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(dòng)機(jī)殼體的軸向尺寸公差暫未標(biāo)注，即說明對(duì)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(jì)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(shí)，其車削的總加工車削余量為毛坯的長度減去盤式電動(dòng)機(jī)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?？傻贸龅谝淮渭庸ず蟮氖Ｓ喑叽鐬?5－1.5＝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(jìn)行加工。

6 加工設(shè)備與刀具的選用

由于工件為非圓周對(duì)稱零件，為保證只使用一臺(tái)機(jī)床完成加工，減少換刀時(shí)間及安裝工件的次數(shù)，從而提高生產(chǎn)效率，同時(shí)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(duì)于輪廓形狀不對(duì)稱的工件較為合適，能滿足工件的車削、鉆孔等要求，同時(shí)對(duì)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(shí)使用f10mm銑刀，精銑時(shí)使用f5mm銑刀。銑削f22mm凹槽時(shí)使用f2mm銑刀，銑削f8mm通孔使用f5mm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(duì)工件尺寸及精度進(jìn)行檢測，均合格。盤式電動(dòng)機(jī)殼體零件實(shí)物如圖2所示。

圖2 盤式電動(dòng)機(jī)殼體零件實(shí)物

8 結(jié)束語

本文對(duì)新型盤式電動(dòng)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(diǎn)、尺寸和參數(shù)等選擇合適的毛坯材料及加工工序，同時(shí)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(dòng)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(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和投入使用，使電動(dòng)機(jī)真正實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能。