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一、前言

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場經(jīng)濟(jì)的日新月異，電機(jī)行業(yè)競爭越趨激烈，隨著國家節(jié)能減排的要求，相比壓鑄行業(yè)，傳統(tǒng)的鑄鐵鑄造行業(yè)，能耗高、效率低、勞動強(qiáng)度大等特點(diǎn)，在節(jié)能減排的要求下，需要對傳統(tǒng)的鑄造行業(yè)進(jìn)行整改；同時隨著老一代工人的老去，越來越多的年輕人不在選擇從事傳統(tǒng)鑄造行業(yè)。故生產(chǎn)采購成本越來越高，采購周期越來越長，不利于電機(jī)行業(yè)的發(fā)展，隨著壓鑄行業(yè)的興起，傳統(tǒng)的鑄鐵零件逐漸向壓鑄鋁零件過渡，由于壓鑄鋁零件毛坯尺寸穩(wěn)定，毛坯零件余量少，生產(chǎn)效率快，制作周期短，越來越受到電機(jī)生產(chǎn)廠家的青睞，但目前在電機(jī)生產(chǎn)廠家及電機(jī)鋁機(jī)殼相關(guān)的配套行業(yè)內(nèi)，鋁機(jī)殼的加工還是跟常規(guī)的鑄鐵機(jī)殼的加工基本一致，生產(chǎn)效率低，每個外止口鋁殼的加工均需要兩次裝夾 ，才能完成加工。在日益競爭激烈的市場經(jīng)濟(jì)下效率就是金錢，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率才能使企業(yè)立于不敗之地；對此這里以外止口鋁殼加工為例進(jìn)行工藝工裝的優(yōu)化，從理論分析到前期工藝策劃，到加工裝夾工裝、刀具圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，生產(chǎn)加工、零件質(zhì)量確認(rèn)最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析推廣。

二、前期的工藝分析策劃

1、現(xiàn)場用常規(guī)的加工工藝對鋁殼機(jī)座進(jìn)行加工，分析收集數(shù)據(jù)。常規(guī)鋁殼加工的大體工藝路線為兩種，一種是直接先加工鋁殼，鋁殼成品供應(yīng)；另一種是先加工鋁殼鐵芯檔后在進(jìn)行熱套有繞組定子，待有繞組的定子安裝到位后在以定子鐵芯內(nèi)圓為基準(zhǔn)加工兩端止口；針對第一種加工方式如圖2.1所示：第一步、先夾持機(jī)殼內(nèi)孔車一頭的白段、止口、止口平面；第二步、鉆攻已加工面的搭子孔，第三步、以已加工的這頭止口及止口平面為基準(zhǔn)，搭子孔緊固，安裝到加工襯片上進(jìn)行另一頭的止口、止口端面、白段、鐵芯檔的加工；完成零件加工，據(jù)現(xiàn)場收集鋁殼零件加工的尺寸數(shù)據(jù)，由于機(jī)殼在加工的過程中兩次裝夾的容易存在裝夾誤差，導(dǎo)致兩端止口不同心的情況發(fā)生。不利于電機(jī)質(zhì)量的提升，同時加工一個零件所需要的時間跟相同規(guī)格鑄鐵機(jī)殼精車的時間差不多，所以這種加工方式質(zhì)量不穩(wěn)定，加工效率慢。第二種加工方式如圖2.2所示：第一步、先夾持機(jī)殼內(nèi)孔，加工一頭的白段、端面；第二步、鉆攻已加工一端的搭子孔；第三步、已加工的白段止口定位，車機(jī)殼另一端白段、鐵芯檔，第四步、安裝繞組定子鐵芯；第五步、以定子鐵芯內(nèi)孔為基準(zhǔn)加工鋁殼兩端止口，這種加工方式質(zhì)量比第一種穩(wěn)定，質(zhì)量好，但加工的效率相比第一種慢，加工時需要對繞組的端部進(jìn)行防護(hù)，同時定子鐵芯安裝后加工，裝夾拆卸時困難，操作工勞動強(qiáng)度大，同時不利于鋁殼配套單位的加工及供貨，所以也存在一定缺陷；兩種常用的加工方式，每個機(jī)殼的加工都需要經(jīng)過兩次裝夾，兩次加工才能完成，同時中間過程還需要經(jīng)過鉆孔等工序間的周轉(zhuǎn)，所以在生產(chǎn)效率上、制作周期上存在很大的不足；

圖2.1，第一種鋁殼的常規(guī)加工方式

如圖2.2所示，第二種帶繞組定子鋁殼的加工方式

2、對鋁機(jī)殼的外形結(jié)構(gòu)如圖2.3所示，進(jìn)行分析，尋找一種好的加工裝夾方式，提升加工質(zhì)量與效率，經(jīng)過實(shí)地的考察及翻閱相關(guān)的電機(jī)制造工藝的書籍，結(jié)合鋁殼機(jī)座自身重量輕，尺寸穩(wěn)定，毛坯余量少的特點(diǎn)，對外止口鋁機(jī)殼的加工工藝及工裝刀片進(jìn)行工藝改進(jìn)；從零件加工質(zhì)量及效率的角度出發(fā)，最好能實(shí)現(xiàn)一次裝夾一刀加工，即一刀通工藝；在保證質(zhì)量的同時提升加工的效率，所以從這質(zhì)量與效率這兩方面策劃，確認(rèn)對外止口的鋁殼加工工藝工裝進(jìn)行改進(jìn)，特別是裝夾工裝、加工刀具的設(shè)計(jì)與制作。

圖2.3、外止口鋁殼結(jié)構(gòu)

三、工裝的設(shè)計(jì)及制作

1、裝夾工裝的設(shè)計(jì)，結(jié)合所加工鋁殼的質(zhì)量輕、余量少、尺寸穩(wěn)定等結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)一種專用于外止口鋁殼機(jī)座加工的裝夾工裝，經(jīng)過反復(fù)的研究、分析，確認(rèn)采用籠型式的裝夾結(jié)構(gòu)；如圖3.1所示。包括：固定板a、固定板b、壓板緊固螺釘、壓板、支撐塊固定螺釘、左上定位支撐塊、右上定位支撐塊、右下定位支撐塊、左下定位支撐塊等，在設(shè)計(jì)的時候需要考慮到零件的的外形，在固定板b、壓板上需要設(shè)計(jì)避開出線座的避開槽；在四個支撐塊上分別設(shè)計(jì)鋁殼的定位臺階面及加工刀具的讓刀槽；在壓板上再設(shè)計(jì)定位臺階，便于零件的軸向壓緊。同時在固定板a、固定板b上設(shè)計(jì)四個定位支撐塊的安裝定位槽，便于支撐塊安裝定位，保證工裝的裝配精度，從而保證零件的裝夾精度。

圖3.1外止口鋁殼機(jī)座加工專用籠型工裝

1—固定板a   2—固定板b   3—壓板緊固螺釘   4—壓板   5、6—支撐塊固定螺釘 

 7—左上定位支撐塊  8—右上定位支撐塊   9—右下定位支撐塊  10—左下定位支撐塊

2、裝夾工裝的制作。根據(jù)工裝的設(shè)計(jì)圖紙，對固定板、壓板、定位支撐塊等，均采用45鋼，同時對四個支撐塊零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，增強(qiáng)材料的硬度和抗拉強(qiáng)度，使其在于鋁機(jī)殼零件接觸時增強(qiáng)其耐磨性，同時不易變形。（1）固定板a加工，先下料、毛刀，后精車，根據(jù)機(jī)床的夾具安裝尺寸在固定板a上加工出與其配合的止口，后上加工中心，加工與設(shè)備的安裝孔、同時加工用于安裝四個定位支撐塊的定位槽、安裝孔；（2）固定板b加工，先下料，毛刀、精車，后上加工中心，在加工中心上加出安裝四個定位支撐塊的定位槽及安裝孔，同時加工出線座避開槽，便于零件的安放；（3）、壓板加工，先下料，毛刀、精車，后再壓板的四個方向，結(jié)合鋁機(jī)殼的外形臺階，再壓板上焊接四個支撐塊，焊接牢靠，上加工中心對支撐塊進(jìn)行銑加工，使其壓板上的支撐塊形狀與機(jī)殼外形定位臺階相匹配，便于加工時零件的安裝緊固。（4）四個定位支撐塊的加工，先根據(jù)圖紙，對其進(jìn)行下料，后進(jìn)行粗車加工，后進(jìn)行熱處理，熱處理硬度在HB230~260,后進(jìn)行銑加工外形，根據(jù)鋁機(jī)殼的結(jié)構(gòu)外形，在四個定位支撐塊上分別加工出相應(yīng)得定位臺階。由于鋁殼的四個方向臺階外形及定位不一樣，所以分別加工出左上定位支撐塊、左下定位支撐塊、右上定位支撐塊、右下定位支撐塊；臺階加工完成后，分別鉆攻四個定位支撐塊的安裝螺孔，每個定位支撐塊均需要加工兩個面，共四個螺孔；（5）、根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)備好安裝緊固螺釘，對工裝進(jìn)行組裝，取出固定板a，將四個定位支撐塊分別放置到固定板a上相應(yīng)的位置，注意四個定位支撐塊的定位臺階位置方向，后用內(nèi)六角螺釘緊固，后將固定板b固定在四個定位支撐塊上，完成主體結(jié)構(gòu)的組裝；將連接好的主體結(jié)構(gòu)安裝到數(shù)控車床設(shè)備上，車加工鋁機(jī)殼加工時的讓刀槽，避免在加工時，刀具撞刀，干涉；加工完成后，上壓板，完成工裝的組裝。如圖3.2所示 。

 圖3.2 鋁機(jī)殼加工籠型式的裝夾結(jié)構(gòu)

3、加工刀具的設(shè)計(jì)。由于考慮到機(jī)殼為外止口機(jī)殼，其需要加工的部位為兩端止口、止口平面、端面、鐵芯檔、白段等幾個部位。在設(shè)計(jì)刀具時，需要考慮外止口的臺階高度，避免刀具干涉，無法加工，所以加工的刀具無法采用常規(guī)的刀具進(jìn)行制作，同時再加上機(jī)殼裝夾工裝長度、空間的限制，無法使用多刀位進(jìn)行換刀加工，同時設(shè)計(jì)時需要結(jié)合鋁殼內(nèi)的尺寸大小，來設(shè)計(jì)刀柄大小，故結(jié)合上述的問題，需要設(shè)計(jì)專用的刀具，一個刀柄可安裝三個刀片分別完成各加工部位的加工；如圖3.3所示，一個刀頭用于加工鐵芯檔、白段，另外兩個刀頭分別用于加工兩端的外止口及止口平面、端面，從而完成外止口鋁機(jī)殼的加工；采用專用于與鋁殼加工的PCD刀片，結(jié)合刀片廠家提供的刀片數(shù)據(jù)，對刀柄進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其在滿足刀片安裝的前提下，優(yōu)化刀柄的尺寸，讓其盡可能的小，盡可能的縮小刀柄空間，同時設(shè)計(jì)時需要考慮其加工性，需要考慮其刀柄的可實(shí)現(xiàn)性，非標(biāo)刀具量少在專業(yè)的刀具廠家制作生產(chǎn)成本高生產(chǎn)周期長，綜合以上考慮，在設(shè)計(jì)時需要設(shè)計(jì)加工讓刀槽。

圖3.3 鋁殼加工加工三刀位刀具結(jié)構(gòu)

4、加工刀具的制作。先根據(jù)刀柄設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)備刀柄制作的材料，材料采用40Cr鋼，這種鋼的機(jī)械性能良好，屬于中碳合金鋼，淬火性良好，表面高頻淬火后，而且能保存較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。在加工前先對原材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度在HB220~HB250，后邊在進(jìn)行加工，先將其二位圖紙轉(zhuǎn)換為三維，模擬加工，并生成加工程序，對程序進(jìn)行修正上加工中心上加工外形；加工時先加工刀柄正面，加工時先加工出讓刀槽，銑刀采用3mm銑刀，加工好讓刀槽后，自動走程序加工刀片安裝的三個槽，并加工好用于安裝刀片的M3.5的螺紋底孔，手動進(jìn)行攻絲；加工完成正面后，加工反面外形，主要涉及到刀片加工時的刃角。加工完成后對刀片安裝的位置進(jìn)行高頻淬火處理，淬火硬度控制在HRC28~32,保證刀柄刀頭的硬度使其耐磨。后對其刀片安裝的螺紋孔進(jìn)行回牙處理，使其能順利旋入刀片的固定螺釘。完成刀具刀柄的制作。如圖3.4所示。

圖 3.4刀柄實(shí)樣結(jié)構(gòu)

四、零件的加工確認(rèn)

結(jié)合生產(chǎn)所需要的加工零件，現(xiàn)場對YA2-80外止口的鋁殼機(jī)座進(jìn)行加工。加工過程如圖4.1所示；安裝鋁殼專用的PCD加工刀片，到刀柄，安裝時需要注意刀刃的方向，再將刀柄安裝到數(shù)控車床刀架上；將工裝安裝到數(shù)控車床上，對讓刀槽進(jìn)行進(jìn)行確認(rèn)看是否刀具刀頭與工裝相干涉，后安裝待加工的零件，安裝時注意方向，壓板壓緊，根據(jù)零件圖紙編程，對刀，確認(rèn)沒有問題后進(jìn)行精加工，加工過程中需要注意加工的異常情況，現(xiàn)場確認(rèn)該工裝及加工刀具可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾，一刀加工；現(xiàn)場對其零件進(jìn)行檢查確認(rèn)，并記錄加工檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，完全可以滿足加工的質(zhì)量要求，同時大大的提升了YA2-80的加工質(zhì)量和效率。同時跟蹤其熱套定子及裝配的效果，電機(jī)軸伸跳動，電機(jī)的靈活性均滿足質(zhì)量要求，所以該設(shè)計(jì)加工工藝、工裝完全可以滿足零件加工的質(zhì)量要求。

圖4.1 YA2-80外止口的鋁殼機(jī)座進(jìn)行加工過程

五、結(jié)論

本文所述的加工工藝結(jié)構(gòu)有益效果為：所述加工工裝結(jié)構(gòu)制造成本低，使用方便，使用過程中能有效的縮短外止口鋁殼機(jī)座的生產(chǎn)周期，降低操作工勞動強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，一次裝夾，一刀加工，使得兩端止口、鐵芯檔、止口平面均一刀進(jìn)行加工完成，有效的保證了機(jī)殼的同心度，有效的提升外止口鋁殼機(jī)座的加工質(zhì)量與效率。目前此類型的加工工藝工裝已在我們公司內(nèi)大力的推廣，也獲得了公司內(nèi)操作工及領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可，大大的提升了外止口鋁殼機(jī)座的加工效率和加工質(zhì)量。