1、 1电机机加工制造工艺的一般问题 一. 电机机械加工制造工艺的特点 电机制造工艺，主要包括机械加工和专业工艺两类。 随着生产技术的发展，电机制造工艺中也大量使用着精密机械、仪器仪表。随着电子工业和自动化技术的发展，形成了独立的微特电机生产技术。其主要特点有： 1 微特电机尺寸大小、生产批量等决定着单台价值差别大，这要求采用合适的生产工艺，合理的组织生产。微特电机品种多，尺寸相差很大。如手表用步进电机外形只有几毫米，重量只有十几克、几十克；而力矩电机、特殊用途旋转电机、变压器等直径可超出 1 米以上。因此，采用的工艺措施和设备是完全不同的。 2 微特电机制造工艺技术面广。微特电机制造工艺包括铁心
2、制造、绕组制造、塑料件制造、绝缘处理、装配调试等。结构件生产过程中，大量用到机械加工、电加工、焊接和精密冲压等生产技术，要求发展专用生产设备、合理组织生产，特别是专业性很强的生产工艺，如模具制造、铸造等要组织好外协加工。 3 电机作为系统元件，可靠性和尺寸要求都较高。定、转子不同轴度误差要求小。定、转子冲片槽分度误差和累计误差小到几个角分。机械配合尺寸精度一般要达到IT5-IT7级精度，零部件形位公差小，以保证零部件加工的精度和一致性。 除上述特点外，还应不断的提高车间文明生产水平，保证各车间环境整洁、管理有序。 二. 生产类型及其特点 2产品的生产类型是影响工艺规程的重要因素。微特电机产品按
3、批量大小可分三种类型。 1 单件小批量生产 只生产几台或数十台同样的产品，以后不再重复生产；或者要经过很 长时间才有重复生产可能的，为单件小批量生产。我们公司目前用于新能源汽车电机的生产任务均属于单件小批量生产。 对于单件小批量生产，零部件加工可采用通用机床加工。工序比较集中，工艺重点是对关键零部件加工方案和加工方法进行研究试验，对工艺技术水平要求较高。 2 中等批量生产（100-300台） 产品周期性的进行批量生产为中等批量生产。中等批量生产特点是用 通用机床与专用工装配合生产，也可以用一定自动化程度的数控机床进行加工，如数控车床、数控铣加工中心机床等。另外，需要制定完整工艺规程，照章进行。
4、 3 大批量生产 同一产品，大批量经常反复地生产为大批量生产。例如，本公司生产 的自行车电机、工业缝纫机电机，以及社会上生产的录音机马达无刷风机等。 大批量生产，工件和组件加工，工序可分得很细，劳动分工也很细，宜采用专用夹具、专用高效率机床，采用机械化和自动化加工、流水作业。操作者应掌握更专门化的生产技术包括加工专用工装夹具和调整机床设备所需的专门生产技术。 大批量生产的产品，应采用优化的电磁设计、简化的结构设计和优质3价廉的材料、优选的工艺方案、较高的标准化、通用化水平，生产有流畅的节奏性，以保证产品优质、高产、价廉。 由上述可知，生产类型不同，加工方法、生产设备、生产组织管理等不同，在考虑
5、工艺方案、制定工艺规程时必须预先了解产品的生产类型。 三. 工艺方案和工艺规程的制定 1 工艺方案的选择 加工一个零件，或完成一个加工要求，可以设计出若干不同的工艺 过程或工艺方法，即可以采用多种工艺方案。 工艺方案选择主要考虑技术指标和经济效果两个方向。近年来，专业和通用数控机床越来越多的被采用，单机自动化程度不断的提高。在上世纪七十年代出现各种加工中心和柔性制造系统（FMS），它相当于将一条组合机床自动线归并为一台机床，实现工序集中、占地和投资减少，且柔性增加，改变了传统机床的布局结构和机床类别的划分。加工中心和柔性制造系统特别适用于多品种、小批量生产。如果能够与成组工艺技术结合起来，经济
6、效益会更高。成组工艺技术就是把结构工艺方法相同或类似零部件编码分组，采用统一的工艺方法、统一的加工设备、统一的机床夹具进行加工的生产技术。另外，它可以解决以下几个问题： 消除现有产品在结构和工艺方面不必要的多样性。 可以大量减少工艺装备数量、种类，缩短产品生产周期； 便于提高生产管理水平。 工艺方案的选择，对各项经济技术指标进行量化。一类是数量指标，包括原材料消耗、劳动量（工时）、产品合格率等；另一类是质量保证指标，指不可计量性的一类，如工艺的先进性等。最后进行优化选择。 42 工艺规程的制定 制定工艺规程是工艺技术人员的基本工作，主要原则仍然是保证产品 质量，而且应当是最经济的。工艺规程的制
7、定过程和主要考虑的问题有： 消化产品图纸和技术条件等资料，了解零部件的结构特点，对结构 复杂的产品或零件，应预先提出可行性的工艺方案进行分析讨论； 精化毛坯，大量采用少切削、无切削新工艺； 工艺过程分阶段，例如在机械加工中分为粗加工、半精加工和精加 工等。其它工艺过程也可分为几个阶段，然后再逐一排列各工序。 考虑工序的集中分散 工序的集中分散，主要决定于产品的生产类型（批量）和工厂的生产条件。一般情况下，小批量生产的产品其工序相对集中。大批量生产的产品工序相对分散。当采用数控机床、多工位自动机床、组合机床等设备加工时，工序集中安排可以达到高效生产。 选择合理的加工定位基准。定位基准的选择，包括
8、粗加工和精加工 定位基准的选择，一方面要保证产品加工工序的合理传递，确保产品的质量；另一方面，基准的选择对工装设计影响很大，应使设计的工夹具结构简单、可靠、耐用。 热处理及表面处理的安排 为了改善金属材料的切削性能，消除加工应力，减少工序变形，要进 行金属材料的退火或正火处理。为提高表面硬度和综合的机械、物理性能，需要进行调质处理或淬火。表面处理主要是提高零件的绝缘性能和防锈蚀性能。 安全与污染问题的考虑。工艺规范必须确保生产中人身和设备的安 5全，同时考虑解决污染问题的方法。 四. 无刷永磁直流电动机结构件的机械加工 车用无刷电动机机械加工件主要有转轴、转子支架、机壳、机壳外套、前后端盖等零
9、件。在单件小批量生产中，机械加工件的工作量占据了整机加工量约50%左右。 附表1： 工种 机加工（钳工） 下线、浸漆 定转子铁心制造 装配、调试 检验 工作量（%） 50 18 10 17 5 随着新材料的不断涌现和结构不断改进，少切削、无切削加工的推广和应用，会使机械加工工作量逐步下降。 41 主要金属结构材料和对机械加工件的要求 电机常用的金属结构材料，见附表2、3： 附表2：常用黑金属 材料名称 抗拉强度10N/mm2 主要应用 10号钢 34 磁极、导磁体 20号钢管 40 磁极、机壳 45号钢 61 轴、端盖 40Cr 100 轴 20CrMnTi 110 强度韧性要求较高的轴 2C
10、r13 66 导磁转轴、端盖等零件 附表3：常用有色金属 6类别 材料 抗拉强度b kg/mm2 应用 铝合金 铝棒LY12 38-54 支架、机壳、端盖 铸造铝合金ZL101 14-24 机壳、端盖 铸造铝合金ADC12 铜合金 黄铜棒H62 30-40 端板、接线块 铸造黄铜 30-40 端板 42 机械加工件的技术要求 电机的机械加工件，主要有：轴和转子组件，机壳和定子组件，以及端盖等三类。它们的机械加工的技术要求，既有一般机械加工的要求，也有一些特殊要求，主要包括： 1 保证气隙的均匀性； 2 防止零件加工变形； 机壳、端盖都是薄壁类零件，转轴台阶较多且直径差异较大，所以加工时要考虑装
11、夹可能产生的变形，防止尺寸超差产生废品。 3 保证导磁零部件的对称性； 对导磁零件，如磁极、定转子电枢铁心、导磁机壳，在材料选择和结构设计上，应力求磁路对称，便于工艺保证。在加工方面，应考虑不使切削量和切削力过大，防止变形过大或产生较大的切削应力，降低导磁性能，增大铁心损耗。 43 轴和转子组件 轴是电机的重要零件。轴压入转子支架内孔，叠上转子冲片，装入磁钢，再灌注环氧树脂，经过加热、固化后形成电枢组件。 7 轴的结构形式 A 光轴，如：录音机马达的轴 光轴与铁心配合段压筋，直径涨大0.05-0.1左右，用模具在冲床冲压而成，生产效率较高，且轴不会弯曲变形。 B 台阶轴 除了自行车电机转轴，公
12、司研发的电机产品转轴都是台阶轴。它的优点是轴向尺寸比较好控制，轴整体刚性好。AM007D产品就是台阶轴，大约有13个台阶、键槽等。 8下面，介绍一下台阶轴的加工工艺（下面以AM007D转轴加工为例）。 1. 热：毛坯料退火。目的是降低硬度，改善加工性能，改善内部组织，为后续淬火做准备。 2粗车：按照图纸加工，重要关键性尺寸留2mm加工余量。总长尺寸不留余量，轴向长度尺寸余量留在70阶台上1mm。 3热：调质处理HRC28-30。这里顺便提一下，HRC28-30范围窄了一些，如果能调整到HRC26-30更合理一些。 有时侯图纸上标注的布氏硬度HB，其与洛氏硬度HRC有个近似的换算公式： HB0.
13、106=HRC 4 半精车：先研光轴上的两端顶针孔，然后半精车。注有公差尺寸 的各档外圆，留磨余量0.4mm。注：花键27.5外圆螺纹M101螺纹均不能留余量,28、14两档外圆留余量，还要加工到工艺上规定的制造公差，比如28.4-0.02 -0.04，以便钻模板内孔定位。车螺纹M552、M101，应该用螺纹环规来检查，便于互换。 5 铣：铣键槽，注意对称度，外圆留有0.4磨余量，槽比照图纸尺寸要铣深0.2mm。 6 滚花键，以外圆和顶针孔定位，用专用花键滚刀滚齿（与花键套配制）。 7 钳：用钻模钻出螺纹底孔，并攻螺纹。 8 磨：研光两顶针孔，精磨各档外圆，并靠磨出端面。 9 车：按图纸要求清
14、根。 小结：对轴类零件的加工，要掌握以下几点： 9 为了改善轴的切削性能和加工后尺寸的稳定性，应分别在粗车、半精车前后适当的安排热处理工序。调质处理一般在粗车后进行，处理后可获得较好的机械性能。 轴上的键槽、沟槽、螺纹加工，一般在半精车以后、精加工以前进行，一面轴在精加工后再受较大的车削应力引起轴弯曲、变形。 加工台阶轴时，工艺基准、加工基准、测量基准，应当尽量与产品图上的设计基准相一致，这样可使加工余量最小、加工工艺简单进而提高加工精度。 对轴两端中心孔，每使用一次，必须进行修正、研光。 44 端盖加工。端盖的作用是支撑转子组件，通过止口和轴承的关系，使转子组件装在定子组件内，并稳定、可靠的
15、工作，同时要求定、转子之间的气隙有一定数值。端盖是保证定、转子之间同轴度、气隙均匀和轴向间隙的关键零件。 下面讲一下端盖的材料选择。 A 铸铝端盖，常用铸造铝合金的材料为 ZL101、ADC12。也有用铝棒加工的。 B 钢端盖：铸钢、圆钢。 C 薄钢板冲压成型。 端盖的机加工工艺要点，下面简单介绍如下： 1.对压力铸造铝合金端盖及其它铸造铝合金端盖，应进行固溶处理，增加强度。 2.一般要分粗、精车，且粗车后要进行时效处理，以减少工件变形。 3端盖的止口、轴承室，应在一次装夹中完成加工；轴承室应用塞10规来进行检查。 4端盖上的钻孔、攻丝、铣削等工序，应在粗加工之后、精加工之前进行，以防影响和破
16、坏精加工之后的尺寸精度。 下面，以AM007D的后端盖进行有关说明。 后端盖加工工艺过程： 1. 热：正火，改善切削性能； 2. 车：粗车止口、轴承室，留2mm加工余量，轴向留1mm； 3. 热：退火，消除粗车的切削应力； 4. 车：半精车轴承室止口留1mm余量； 5. 铣：点孔，铣出孔和键槽； 6. 钳：钻孔、攻丝； 7. 精车轴承室、止口等尺寸。 45 机壳 下面以AM002D.2005机壳组件加以说明。 11工艺过程如下： 机壳和机壳外套进行焊接时效处理（160-170，16h）车（先车出装夹基准）精车162H7内孔，229。7内孔铣加工中心点出孔位、键槽型线车采用进刀手工拉出键槽钳（钻
17、孔、攻丝）检（通水检查有否漏水）。通过以上8道工序完成AM002D产品机壳组件的加工。 将机壳组件加热到合适温度，压入带绕组定子，即完成定子组件的机加工。 五. 加强机加工车间零部件过程检验的几点建议 目前，机加工车间零部件加工质量问题时有发生，例如：尺寸加工不到位、孔距尺寸超差、形位公差不符合，等等，造成事实无法装配。再如，螺纹底孔加工大了（M10 螺孔底孔8.5，但操作员竟然加工成10），以12及部分尺寸漏加工等现象，时有发生，所以有些零件经常修修补补，影响产品外观和内在质量，特别是经检验合格、但到装配使用时发现的类似不合格等问题，严重影响着装配进度和整体生产计划的达成，对总成工序造成额外的负担和损失，同时使产品制造发生较多的无效成本发生。 在此提出以下建议，仅供参考： 1 针对车间生产环境现状的脏、乱、差，以及机床油污严重等状况，要把5S管理落到实处，使员工素质逐步提高。 2 健全和建立零部件质量跟踪卡制度，严格按图纸、按工艺操作。现场管理人员要加强质量意识，尤其在细节管理方面。在出现加工质量问题时，一定要查清原因，总结教训。 3 在车间设立专职检验员，在固定地点开展零部件加工过程的质量检查与控制工作。现场管理人员，要教育车间操作工人进行自检，制定首件送检制度。 4 建立质量奖惩制度。要把每个操作工人加工质量的优劣与其收入直接挂钩。 周昌新 2009年6月8日
