1 電機制造工藝 主講 閻治安教授西安交通大學電機教研室 2 電機制造工藝緒論 一 電機工藝特征 1 電機品種多容量 電壓 轉速 安裝方式 防護 冷卻方式的等級不同 2 零部件之間除機械聯系外還有磁 電 熱的相互作用 3 工藝內容復雜除機械外 鐵心 繞組 換向器等的特有工藝特征 手工勞動比重較大 4 材料的規格品種多 發展快 只是質量難以穩定除一般金屬結構材料外 還有導磁材料 導電材料 絕緣材料 5 制造所需的非標準工藝裝備也較多 3 二 內容 1 電機零部件的機械加工部件 定子 轉子零件 機座 端蓋 轉軸 其他 出線盒等 2 鐵心制造工藝含沖片制造 沖片退火及絕緣處理 沖片疊壓 3 繞組制造工藝含線圈制造 繞組嵌裝 絕緣處理 4 鼠籠轉子制造工藝含鐵心疊壓 轉子鑄鋁或籠條焊接等 5 換向器 滑環及電刷裝置制造工藝 4 同樣的設計 材料 工藝制造對質量影響甚大 例如某電機相差40 壽命差倍 絕緣耐壓強度可差80 故提高工藝質量是很必要 5 二 電機制造工藝特點 1 電機生產類型 以機座量為計算單位 大量生產 規格穩定 產量大批量生產 介于大量與單個生產之單個生產 規格變化大 產量少2 特點 1 大批量生產 2 中批量生產 3 單個式 小批量生產 6 三 電機工藝的制定原則 工藝的性質是產品設計 者 和生產 者 的 橋梁 1 電機工藝文件 1 指導技術操作 檢查用 工藝卡片 工藝守則 檢查規程 2 組織生產用 過程卡片 產品工藝流程表 2 編制工藝文件 依據以下四點 1 產品設計圖紙的技術要求 2 零部件的批量大小 3 原材料或坯件的供應情況 4 技術裝備和工作者技術情況 7 3 良好的工藝文件應符合技術性 經濟性 技術安全及勞動條件 促進新技術發展和工廠技術水平的提高 8 四 工藝方案的經濟評論方法 分析不同工藝方案 方法 的工藝費用 以選出在一定生產條件下的最經濟的工藝方法 或方案 生產成本核算時必須包括全部費用 而經濟評價時只分析比較不同工藝方案中費用不同的部分 相同或相近的部分不再進行比較 即可分為 不變費用和可變費用 可變費用 工件原材料費用 直接工資 通用機床設備 所占廠房的折舊費 通用夾具 刀具 模具的折舊費 不變費用 專用機床設備及所占場地折舊費 專用刀具 9 夾具和模具的費用調整工作人員的工資 設兩種總工藝費用 不同工藝方案的每件工藝費用 工藝產量為 則兩種方案的總工藝費用為 10 在曲線D點 產量為時 兩種工藝方案費用相等 當時 第2種工藝方案較經濟 反之 第1種較經濟 為了開展經濟評價工作 工藝人員除應熟悉各種工藝方法外 還須掌握有關經濟資料 可以突進工藝工作的提高 11 第一篇電機零部件的機械加工 含義 即金屬切削加工 也就是用刀具切去毛坯上多余的部分 以獲取所需要的幾何形狀 尺寸和表面光潔度的零部件的加工過程 常用的機械加工方法是車 銑 刨 磨 鉆等 小型YD制造廠 機械加工設備約占50 總勞動量中機械加工約占25 30 鑄件 鍛件 焊件制造的準確度不斷提高 機械加工可減少 要加工的零部件有機座 端蓋 軸 轉子支架 轉子 定子 軸承蓋 換向器 滑環及大型電機的底板 軸承座 軸瓦等 12 第1章電機零部件機械加工的一般問題 互換性和機械加工的特點一 電機零部件的互換性同樣規格的零部件可以互相調換使用的性質稱為零件或者部件的互換性 以便專業化生產 降低產品成本 提高勞動生產率 為保證電機能夠互換安裝 保證其電氣性能 需要嚴格控制下列尺寸 1 自軸中心至底腳平面的高度 即中心高H 2 軸伸直徑D和長度E 鍵槽寬度F和軸槽深G 13 3 底腳孔的橫向中心距離A及其對中心線的距離A 2 4 底腳孔的軸向中心距離B以及軸伸肩至第一個底腳孔的距離C 5 底腳孔直徑K 6 定子內徑與轉子 或電樞 外徑 7 端蓋和機座止口的配合尺 8 軸承與軸承檔和軸承空的配合尺寸 9 外風扇和外滑環與軸伸的配合尺寸 其中A B C D G為保證電機互換使用的主要安裝尺寸 14 二 電機加工的特點 1 空氣隙對電機性能的影響很大 2 電機機座和端益的結構剛性較差 裝夾和加工時容易產生變形 要注意 3 對于帶有絕緣材料的零部件 如定轉子等 加工時小心破壞絕緣材料和導電材料 4 對于導磁零件 切削應力不應過大 以免降低導磁性能和增大鐵耗 15 公差配合 形位公差與表面光潔度三個方面是用來衡量零部件加工的質量的 一 公差與配合GB1800 79規定標準公差分為20級 即IT01 IT0 ITl至ITl8等級依次降低 IT 表示標準公差 IT14 IT18為非配合尺寸 電機零部件常用IT6 IT11 零件之間的配合性質隨著使用要求的不同而異 配合分間隙配合 過盈配合和過渡配合三類 間隙配合 孔軸配合時 孔減去軸的尺寸為正時 過盈配合 僅在極少數用 軸和轉子內徑孔軸配合時 孔減去軸的尺寸為負 過渡配合 孔軸配合時 孔減去軸的尺寸 公差帶相互交疊 16 基準制分基孔制 基軸制及混合制三種基孔制 基準孔的代號為H 下偏差為0 上偏差正值 基軸制 基軸的代號為h 上偏差為0 下偏差為負值 混合制 例如1 端蓋軸承室內徑與滾動軸承外徑的配合 采用基軸制 J7 h6 2 特殊需要時 孔 軸的公差帶組成配合 采用混合制J7 f8 表示軸承室內徑用基軸制 軸承蓋止口用基孔制 電機中凡與沖片疊壓件配合的部位大都采用混合制 GB1800 79具體公差帶值 一般孔比軸要低一級配合 因孔比軸加工困難 選擇配合與公差時 思路如下 17 18 電機一般配合推薦值 1 轉軸軸承檔外徑與軸承內徑中小型YD用 基孔制過渡 2 端蓋軸承與軸承的外徑 中小型YD或基軸過渡 3 機座止口與端蓋止口小型YD 4 軸承端蓋止口與端蓋軸承中小型YD基軸制過渡間隙配合 5 軸伸外徑 or注 光滑圓柱面結合公差與配合1 尺寸公差指允許尺寸的變動量 19 2 公差帶是限制尺寸變動的區域 3 尺寸偏差指某一個尺寸減其基本吃困所得的基本代數差 上偏差 下偏差 20 二 形位公差 行為誤差是客觀存在的 為了滿足產品的性能要求 在圖紙上必須規定相應的公差和公差帶 以便對形狀位置誤差進行控制 形位公差是一個給定值 它是被測要素的實際形狀相對于理想形狀所允許的最大變化量 公差是一個區域 1 項目符號 21 22 2 公差框格符號 1 在圖樣上標注形位公差時 一般都用公差框格符號 表明對被測要素的形位精度要求 2 用細實線畫 圖上有4種形式 1 兩格型一般用于形狀公差2 三格型常用于單一基準 23 3 四格型用于有基準體系的位置公差 有時也用于輪廓度公差 第三格為第一基準的字母 第四格為第二基準的字母 4 五格型用于位置公差 第3 4 5格依次為第一 二 三基準的字母 24 三 基準符號 代號 目標代號 1 基準符號 國際上 用或屬于ISO標準 用于基準要素與被測要素接近的情況 2 基準代號 ISO標準 or A為基準字母 其它也可 3 基準目標代號上面區間填寫面目標的大小 例子為面目標大小為 而點 線目標不填寫 下方區間填寫代表基準字母 說明 1 基準目標為點時 用 X表示 25 2 基準目標為線時3 當基準目標為局部表面時 用雙點劃線繪出局部表面的圖形 并畫出的細剖面線 26 四 形位誤差分布限制符號 1 被測要素的形位誤差需要限制時 用此符號 2 分布類型 符號 圖示如下 27 28 中凸型 說明 被測要素存在形位誤差時 只允許兩端向中間材料連續增加 例如車床安裝時 中間凸起耐磨 29 中凹形 說明 被測要素存在形位誤差時 只允許兩端向中間材料不斷減少 30 單向型 說明被測要素存在形位誤差時 只允許自左端向右誤差逐漸減少 單向形 說明 被測要素存在形位誤差時 只允許自左端向右誤差逐漸增加 31 五 其它有關符號 1 理論正確尺寸表示該尺寸沒有公差是理論上的尺寸 是零件的基本尺寸 32 2 包容原則符號包容原則 要求實際要素處 位于具有理想形狀的包容面內的一種公差原理 而該理想形狀的尺寸應為最大實際尺寸 說明 要求零件實體不超過20mm的最大實體邊界 33 3 最大實體原則 被測要素或基準要素偏高最大實體狀態而形狀定向 定位獲得補償值的一種公差原則 34 Maximummaterialcondition最大實體狀態 MMC 最大實體狀態 MMC 指實際尺寸在公差范圍內 具有材料最多時的狀態 最小實體狀態 LMC Leastmaterialcondition三種公差原則 獨立原則 尺寸公差與形位公差分別滿足要求 包容原則 行為公差值可小于尺寸公差 有專書論述 最大實體原則 只能用于中心要素 應用于被測要素自由裝配 35 4 延伸公差帶符號 此符號表示 給出的形位公差帶為 延伸公差帶 36 6 形位誤差等級 按GB1184 80附錄規定 1 圓度和圓柱度兩個項目分別劃分三個公差度等級 即0 1 2 12 0為最高級 2 位置公差度未劃分公差等級 只規定 標準公差數值系列 18種 IT01 IT0 IT1 IT16 3 線和面輪廓度規定公差等級和標準公差數值視設計要求定 因它一般不做配合用 4 直線度 平面度 垂直度 平行度 傾斜度 同軸度 對稱度 圓跳動和全跳動九種公差項目各劃分十二個公差等級 即1 12 其中1級為最高級 依次減低 37 具體公差帶值GB1801 79 一般孔比軸要低一等級配合 因孔比軸加工困難 選擇配合與公差時 思路 有無相對運動 38 三 表面粗糙度GB1031 83GB3505 83 1 定義加工表面上具有的某一定間距內峰 谷所組成的微觀幾何形狀特征 2評定零件表面粗糙度的等級 分為三類輪廓算術平均差 最常用 其表示可略去輪廓最大高度輪廓圍觀不平度 點度 39 定義 在取樣長度內 測量方向的輪廓線上的點與基準線之間距離絕對值的算術平均值 3 圖樣畫法 40 41 5 代號意義例 表示用任意方法獲得的表面 的最大允許值為6 3um 用去除材料方法獲得的表面 的最大允許值為6 3um 最小允許值為3 2um 用不去除材料的方法獲得的表面 的最大允許值為200um 用去除材料方法獲得的表面 的最大允許值為3 2um 的最大允許值為12 5um 42 說明 機械制圖經驗 43 44 一般a 25c 10或5 A0 A1 A2圖c值為10 二 圖線 GB4457 4