電機機座加工誤差控制研究

蘆懷志，張明秋，王殿君，王 慧

(黑龍江工業學院現代制造工程學院，黑龍江 雞西 158100)

電機機座作為電機的重要零件之一具有支撐定子鐵芯和保護電機內部結構的作用[1]，在機械加工過程中機座兩端內止口相對于鐵芯檔內圓的同軸度是影響電機機座加工質量的關鍵因素，按照國內大部分電機制造企業對于電機機座加工的形位公差控制要求，兩端內止口相對于鐵芯檔內圓的同軸度理論上應不超過0.03 mm，而實際情況是嚴重超差甚至達到0.05 mm[2]。對電機機座工藝及機械加工展開深入研究，分析并控制引起同軸度超差因素，對于提高電機機座的加工質量具有重要意義[3]。

1 電機機座加工引起同軸度超差的原因

國內大多數電機制造企業對于大、中型電機機座的機械加工均采用立式車床[4]，通過對電機機座加工現場的實地調研及查閱大量相關資料總結出電機機座加工引起同軸度超差的原因如下：

大部分電機制造企業對電機機座的加工都采用兩次粗車、兩次精車的工藝方案[5]，由于電機機座精車階段加工前的半成品尺寸比粗車階段加工前的毛坯尺寸更接近成品尺寸，且精車階段加工對同軸度誤差的影響比粗車階段大，所以應重點分析精車階段。第一次精車采用機座端面和內止口與止口胎配合定位，精車非出線端一側內止口和端面。電機機座結構如圖1所示。第二次精車利用第一次精車成的非出線端內止口和端面與止口胎配合定位。精車階段的兩次加工定位基準不統一[6-9]容易出現同軸度誤差超差。

圖1 電機機座結構圖Fig.1 Structure of motor frame

機座端面和內止口與止口胎配合裝夾定位時，機座內止口與止口胎之間的配合屬于間隙配合[10-11]，容易因基準位置誤差而造成同軸度誤差超差，如果止口胎與機座配合間隙較大，基準位置誤差也會隨之增大，如果止口胎與機座配合間隙較小，雖然基準位置誤差隨之減小，但會使止口胎與機座的配合安裝困難。

電機機座外形似圓柱狀筒狀結構，筒壁較薄。在對電機機座進行徑向裝夾定位時，由于其徑向剛度低，會因產生較大的徑向受力變形而影響同軸度誤差[12]。

利用立式車床對電機機座進行切削加工時會產生大量的熱，如果在粗車和精車工序之間時效處理時間不充分，會導致出現內應力，影響電機機座加工的同軸度精度。此外，電機機座毛坯本身屬于鑄件或焊接件，在鑄造和焊接過程中會產生大量的熱，導致內應力存在而影響電機機座加工的同軸度精度[13]，其加工精度難以保證，這些精度或尺寸上的偏差可能通過誤差復映而反映到電機機座的加工誤差中。

電機機座生產過程中如果止口胎與機座端面配合面、止口胎與機座內止口配合面不干凈，尤其是存在鐵屑碎屑或細小顆粒時，都會影響電機機座加工的同軸度精度[14]。

兩個底腳和接線盒會使電機機座在空間上呈現非對稱結構，在對電機機座進行切削加工時，通過立式車床卡盤帶動其旋轉會產生回轉離心力，引起切削振動，影響同軸度精度。

用于加工電機機座內止口的立式車床自身加工精度不夠，也會影響同軸度精度。

2 提高同軸度精度的措施

通過分析引起同軸度誤差超差的原因，考慮電機機座本身的結構特征，提出提高同軸度精度的措施。在擬定電機機座加工新型工藝方案時，遵循統一定位基準的原則，確保電機機座兩端止口及鐵芯孔內圓在同一定位基準面、同一次裝夾下、同一工序下加工完成。設計具備自動漲緊定心功能的新型工藝裝備，實現與機座內止口的無間隙配合，消除因間隙配合產生的基準位置誤差。在對電機機座進行裝夾定位時，采用軸向裝夾替代徑向裝夾，避免在較大徑向力作用時因電機機座徑向剛度低而產生徑向變形。對工序之間的時效處理時間進行嚴格把控，在保證電機機座毛坯性能的前提下，優化鑄造和焊接工藝參數，消除或減少內應力，最大程度地減少應力變形對電機機座加工精度的影響。提高電機機座毛坯的鑄造精度，在不影響加工效率的前提下，盡量使電機機座兩端內止口加工余量均勻，保證內止口的機加精度。

3 同軸度誤差控制的工藝方案及工藝裝備

針對電機機座加工定位基準不統一問題，改進了電機機座加工工藝方案，如圖2所示。

針對電機機座加工存在的基準位置誤差及徑向裝夾易使電機機座產生變形的問題，設計了新型工藝裝備，如圖3所示。該工裝應用軸向裝夾，實現了電機機座兩端止口及鐵芯檔內圓的一次加工完成，保證電機機座加工同軸度誤差在合理控制范圍內。

圖2 電機機座加工新型工藝方案Fig.2 New process program of motor frame

1-底座 2-銷 3-導向柱 4-彈簧 5-螺旋壓板夾緊機構 6-壓蓋 7-彈性套 8-支座 9-導向柱套 10-齒輪軸 11-滑動軸承 12-電機機座 13-六角頭螺栓 14-滑套 15-定位銷 16-偏心軸 17-滑動軸承 18-齒輪軸手柄 19-六角頭螺栓 20-定位銷 21-銷 22-偏心軸手柄 圖3 新型工藝裝備的三視圖及組件名稱Fig.3 Three views and component names of new process equipment

4 結語

分析了同軸度誤差超差對電機機座實際生產加工的影響，指出了引起同軸度誤差超差的原因，提出了提高同軸度精度的措施。在此基礎上設計了新型工藝方案和工藝裝備，待工藝裝備制造完成后還需要對實際加工數據進行統計、研究、反饋及反復試驗，從而驗證工藝方案及工藝裝備的可行性。