鑄鋁轉子鉚平衡柱工藝研究

(佳木斯防爆電機研究所有限公司，黑龍江佳木斯 154002)

0 引言

目前，有部分產品鑄鋁轉子一端平衡柱組織疏松，導致轉子在動平衡鉚平衡柱時，經常出現平衡柱開裂的現象，嚴重影響產品質量。因此，為了避免平衡柱開裂的現象發生，在產品結構設計時在鑄鋁轉子平衡柱組織疏松的一側增加了平衡環，這樣就大大地增加了產品的制造成本。因此，解決了平衡柱鉚接開裂的問題，提高了產品質量，取消了平衡環，降低產品制造成本顯得極其重要。

1 平衡柱鉚接開裂的機理分析

由于鑄鋁轉子制造工藝的原因導致鑄鋁轉子一側平衡柱組織疏松，采用小于平衡柱直徑的鉚槍桿進行鉚接，鉚接時使平衡柱組織由中心向四周漲開，從而進一步使平衡柱疏松的部位裂開，而影響產品質量。因此，為了避免鉚接開裂問題，產品在制造過程中采取在平衡柱組織疏松的一側增加了平衡環，轉子在平衡時通過在平衡環上加平衡塊的方式進行平衡，避免在平衡柱上加平衡墊鉚接開裂的問題，但這樣額外增加了制造成本。因此，需要進一步研究平衡柱鉚接開裂的機理，研究新的鉚接工藝，徹底解決鉚接開裂的問題，從而取消平衡環，達到降本增效的目的。

2 取消平衡環的可行性分析

為了驗證鑄鋁轉子在平衡柱上添加平衡墊進行平衡能夠滿足轉子平衡精度的要求，從而論證取消平衡環的可行性，對在產的帶有平衡環的鑄鋁轉子初始不平衡量進行了統計，具體情況見鑄鋁轉子初始不平衡量統計表1。

表1 鑄鋁轉子初始不平衡量統計表

表1中顯示，轉子單面初始不平衡量最大值為760g，而按Y2、YB2 355電機鑄鋁轉子單面平衡柱的數量進行計算：單面初始不平衡量900g以下的轉子，在平衡柱上進行平衡時，均能滿足轉子平衡精度的要求。從而論證了取消平衡環在平衡柱上加墊進行平衡是可行的。

3 解決平衡柱鉚接開裂的工藝研究

3.1 鉚槍頭設計

通過對組織疏松的平衡柱鉚接開裂的機理進行研究，設計了一種新結構的鉚槍桿，以實現了平衡柱鉚接由中心鉚接向圓周方向鉚接的改變。鉚槍桿的結構圖見圖1、圖2。

圖1 鉚槍桿的結構

圖2 鉚槍桿的結構

該結構的鉚槍桿在鉚接平衡柱時，需將圖1和圖2兩個工裝配合使用，圖1所示的鉚槍桿裝到鉚槍內，然后圖2所示的鉚槍頭套到圖1所示的鉚槍桿上，然后使圖2鉚槍頭上的球面對準平衡柱進行鉚接。

3.2 新結構鉚槍桿試驗效果

新結構的鉚槍桿制造完成后，便對鉚槍頭結構及使用的效果進行了驗證，試驗結果顯示，使用新結構的鉚槍桿，不僅實現了平衡柱在圓周方向進行鉚接，而且還有效地解決了平衡柱由原來在中心方向鉚接時開裂現象，具體鉚接情況詳見圖3、圖4。不足之處是由于鉚槍頭和鉚槍桿之間是分體結構，所以在鉚接時工人必須用一只手緊握鉚槍頭才能完成平衡柱的鉚接工作，給工人實際操作帶來了不便。

圖3 中心鉚接

圖4 圓周鉚接

3.3 優化鉚槍頭及鉚槍桿工裝結構

為了解決兩體結構的鉚槍在操作時，給工人帶來的不便，根據鉚槍的結構特點并結合工藝試驗過程中發現的問題，對鉚槍桿及鉚槍頭進行了結構優化，重新設計了兩套鉚槍桿工裝。

其中一套鉚槍桿既能滿足現有鉚槍對鉚槍桿安裝結構的要求，又能實現在鉚接平衡柱時，鉚槍桿及鉚槍頭合二為一，方便工人操作。優化后的鉚槍結構見圖5，其結構改進之處是在圖1、圖2工裝的基礎上，在鉚槍桿與鉚槍頭連接處增加了螺紋連接及定位擋臺，從而使鉚槍桿和鉚槍頭在裝配后組裝成一體，這樣不但方便了工人操作，而且有效地解決了平衡柱鉚接開裂的問題，具體鉚接情況見圖6。

圖5 優化后的鉚槍結構

圖6 鉚接情況

另一套工裝為鉚槍桿和鉚槍頭直接制造成一體結構，但該工裝受結構的限制不能直接裝到現有鉚槍上進行應用，為此，針對一體結構的鉚槍桿特訂購了一把專用鉚槍，該鉚槍不僅能夠滿足一體結構鉚槍桿的安裝要求(見圖7)，而且方便了工人操作，同時解決了平衡柱鉚接開裂的問題，具體鉚接情況見圖8。

圖7 鉚接情況

圖8 鉚接情況

4 經濟分析

采用新結構的鉚槍桿鉚接平衡柱，不僅解決了鑄鋁轉子平衡柱鉚接開裂的問題，而且取消了平衡環，實現了直接在平衡柱上平衡的要求。如按平均每月有120臺可取消平衡環的電機進行計算，平衡環按H500電機的平衡環大小進行計算，平均每個平衡環費用約375元(含材料費、工時費、熱裝費)，一年12個月共節約成本：375元/個×120個/月×12月=54萬元。即取消平衡環將會給公司節約大量的制造成本。

5 結語

通過對鑄鋁轉子結構及組織疏松的平衡柱鉚接機理進行研究，設計了新結構的鉚槍桿，配備了專用的鉚槍，實現了平衡柱由中心鉚接改為四周鉚接的工藝，徹底解決了平衡柱鉚接開裂的問題。改工藝研究的成功不僅提高了產品制造質量，而且取消了平衡環，降低了電機的制造成本。