大中型電機定子鐵心立車加工工藝研究

劉 峰， 許 塬

（1.億昇（天津）科技有限公司， 天津 300450； 2.天津泰達電力有限公司， 天津 300450）

引言

定子鐵心是電機的幾大關鍵部件之一，在電機工作中起導磁和散熱的作用。大、中型電機的定子鐵心以焊筋式定子鐵心為主，其主要由壓圈、定子沖片、定子通風槽板和定子筋組成[1]。定子鐵心兩端為壓圈，外圓使用定子筋焊接固定。鐵心內徑與外徑的同軸度為加工重要特性，如有超差將嚴重影響電機性能。因此在定子鐵心壓裝完成后，加工廠都會選擇對鐵心外圓進行車加工。由于臥車加工參數及工件外形尺寸等因素的限制，超出臥車加工能力的定子鐵心仍需在立車上車削[2]。加工廠受機床數量、加工產品型號多樣化的影響，同一機床往往需要在同一天內加工多種型號的鐵心，在更換加工鐵心型號時，需要更換與之配套的止口，更換止口后需要與立車轉盤調整同軸度，此工藝的調整精度和效率與操作者技能水平有著密切的關系。

為了解決加工效率低、精度低等問題，改善加工工藝已經刻不容緩。

1 當前大中型定子鐵心立車加工工藝研究

1.1 當前工藝方法

找正：將止口吊裝至車床轉盤上，通過千分表測量止口的圓跳動，不斷調整，使其圓跳動小于0.05 mm。

夾緊：使用機床上的四爪卡盤將止口夾緊。

加工：將鐵心吊裝到位并夾緊，開始車加工。

更換：根據待加工鐵心型號更換配套止口，從上述找正步驟開始重復。

1.2 當前工藝分析

上述工藝中，往往只能將止口圓跳動調整至0.05 mm，調整時間一般在10 min 以上，其效率低和精度不理想的原因主要在于每更換一次待加工鐵心型號，都需要更換一個與之配套的止口，由操作者使用千分表找正，由于追求調整精度則會耗費大量的時間，受到操作者技能水平的影響，幾乎無法在更短時間內達到更高的精度。

綜上所述，想要提高加工效率以及精度，就要減少對操作人員技能水平的依賴，而解決這一問題的最直接方法就是引用新工裝代替人工找正，因此需要重新設計一套工裝，改變傳統思路，制定一套全新的加工工藝。

2 制定新工藝、引入新工裝

新工裝由下墊板、固定板、胎具板構成。下墊板與車床臺面固定，固定板與下墊板固定，胎具板與固定板采用導柱導套定位，一套工裝即可使用不同的鐵芯，僅需更換不同的胎具板，每次更換不同型號的定子鐵心時，無需對止口進行人工找正，直接安裝并鎖緊即可。

胎具板安裝前在直徑上預留5 mm 加工余量，將工裝整體固定在車床臺面后，將胎具板外徑按照D（-0.01，-0.03）進行加工（D 為胎具板對應鐵心實際內徑的下限），按照此方法，胎具板中心與車床回轉中心理論上是同軸的，三個導柱導套分別成110°、120°、130°夾角，用于保證胎具板每次安裝的一致性。

新工裝簡要結構見圖1。

圖1 定子鐵心立車加工工裝

3 新工藝驗證

3.1 工裝前期準備

驗收：根據設計圖紙檢驗工裝尺寸是否滿足要求，對超差工件進行處理。

安裝：將下墊板、固定板、胎具板依次安裝。

加工：根據鐵心內徑實際尺寸，車加工出胎具板的外徑。

測量：使用千分表測量胎具板的圓跳動，記錄原始數值。

3.2 工裝重復定位精度實驗

為了驗證工裝的精度、效率，進行了20 次拆裝實驗。為避免因長時間連續高強度工作對效率產生影響，本次實驗分為兩組，在同一車床不同的時間進行，每組10 次。

安裝：用行車將胎具板吊裝至固定板上，用螺栓鎖緊。

測量：使用千分表測量胎具板的圓跳動，記錄數值。

拆卸：松開胎具板鎖緊螺栓，將胎具板用行車吊起至距離固定板50 cm 以上位置。

重復：等待30 s 后再次安裝。

第一組實驗數據如表1、表2 所示。

表1 胎具板的圓跳動（第一組）mm

表2 胎具板一次安裝時間（第一組）s

第二組實驗數據如表3、表4 所示。

表3 胎具板的圓跳動（第二組）mm

表4 胎具板一次安裝時間（第二組）s

4 存在問題

此工裝為定子鐵心車加工專用工裝，需要與車床臺面進行固定。當車床需要進行定子鐵心以外的車加工或其他作業時，需要對工裝進行拆除。

5 結語

在使用新工藝后，依靠工裝進行定位，不再依靠操作者進行找正，降低了人員技能水平對精度的影響。胎具板圓跳動能夠保持在0.03 mm 以內，相比此前止口只能調整至0.05 mm，精度有顯著提升。平均安裝一次胎具板的時間為251 s，約4.2 min，安裝效率為此前的兩倍以上。因此，在大、中型定子鐵心的立車加工中，使用能夠快速更換的胎具板可減少對操作者技能水平的依賴，提高精度和效率，這是未來的發展方向。