第1章　电机零部件的机械加工

第1章　电机零部件的机械加工 在整个电机制造过程中，金属切削加工占有很重要的位置。由于电机的一些主要零部件——机座与定子、端盖、轴与转子的加工质量，直接影响电机的电气性能和安装尺寸，而且金属切削加工的工时在电机制造的总工时中占有相当的比重，因此，采用更先进的工艺、应用专用的工艺装备、提高机械化和自动化水平、提高产品及其零部件的加工质量、提高劳动生产率、缩短生产周期、降低成本等，是电机制造厂的经常性任务。

1.1　电机制造中机械加工的一般知识 1.1.1　零件的互换性1.1.2　尺寸公差的基本概念1.1.3　极限与配合1.1.4　形位公差1.1.5　表面粗糙度1.1.6　尺寸链基本概念

1.1.1　零件的互换性 任何机器(包括电机)都是由一定数量的零件组成和装配起来的，除了一些特殊的、专用的、大型的零件外，大部分零件都是成批地或大量地组织生产。这样生产出来的零件在装到部件或机器中去时，要求不经挑选和修配就能装上，并完全符合规定的技术要求。零件的这种性质，称为具有互换性。

1.1.2　尺寸公差的基本概念 图1-1　公差配合的示意图

1.1.2　尺寸公差的基本概念 图1-2　公差带

1.1.2　尺寸公差的基本概念 图1-3　有间隙配合的示意图

1.1.2　尺寸公差的基本概念 图1-4　过盈配合示意图

1.1.2　尺寸公差的基本概念 图1-5　过渡配合示意图

1.1.3　极限与配合 图1-6　基孔制和基轴制a)基孔制　b)基轴制

1.1.3　极限与配合 图1-7　基本偏差系列

1.1.3　极限与配合 表1-1　公差等级与加工方法的关系

1.1.4　形位公差 表1-2　形位公差符号

1.1.4　形位公差 图1-8　形位公差的标注方法

1.1.5　表面粗糙度 表1-3　表面粗糙度数值及获得的加工方法

1.1.5　表面粗糙度 表1-4　Y系列三相异步电动机主要零件公差配合、表面粗糙度及形位公差

1.1.6　尺寸链基本概念 任何机器(包括电机)都是由一定数量的零件组成和装配起来的，除了一些特殊的、专用的、大型的零件外，大部分零件都是成批地或大量地组织生产。这样生产出来的零件在装到部件或机器中去时，要求不经挑选和修配就能装上，并完全符合规定的技术要求。零件的这种性质，称为具有互换性。

1.1.6　尺寸链基本概念 图1-9　小轴的长度尺寸及尺寸链简图

1.1.6　尺寸链基本概念 任何机器(包括电机)都是由一定数量的零件组成和装配起来的，除了一些特殊的、专用的、大型的零件外，大部分零件都是成批地或大量地组织生产。这样生产出来的零件在装到部件或机器中去时，要求不经挑选和修配就能装上，并完全符合规定的技术要求。零件的这种性质，称为具有互换性。

1.1.7　电机的互换性 在成套的机器设备中，电机常被作为一个附件(或部件)来使用，因此同样要有互换性。电机互换性要求规定统一的安装尺寸及其公差。不同的安装结构形式有不同的安装尺寸。小型异步电动机的基本安装结构形式如图1-10所示。此外，在基本安装结构形式基础上，还有派生的安装结构形式。各种安装结构形式的安装尺寸及其公差均在相应的电机技术条件中规定。

1.1.7　电机的互换性 图1-10　小型异步电动机的基本安装结构形式

1.2　电机同轴度及其工艺措施 1.2.1　电机的气隙及其均匀度1.2.2　气隙均匀度的影响因素1.2.3　定子同轴度是保证气隙均匀度的关键1.2.4　保证定子同轴度的工艺方案

1.2.1　电机的气隙及其均匀度 表1-5　Y系列(IP44)电动机气隙长度(单位：mm) 表1-6　Y系列电动机的ε/δ值

1.2.2　气隙均匀度的影响因素 图1-11　偏心e与E的关系

1.2.2　气隙均匀度的影响因素 图1-12　异步电动机的剖视1—机座　2—定子铁心　3—转子铁心　4—端盖　5—轴承内盖　6—轴承　7—轴　8—轴承外盖

1.2.3　定子同轴度是保证气隙均匀度的关键 影响电机气隙均匀度有以下五种形位公差： J1——定子铁心内圆对定子两端止口公共基准线的径向圆跳动； J2——转子铁心外圆对两端轴承挡公共基准轴线的径向圆跳动； J3——端盖轴承孔对止口基准轴线的径向圆跳动； J4——滚动轴承内圈对外圈的径向圆跳动； Z1——机座两端止口端面对两端面止口公共基准轴线的端面圆跳动(即垂直度)。

1.2.3　定子同轴度是保证气隙均匀度的关键 以上五种形位公差对电机气隙均匀度的影响程度是不同的，现分析如下：轴承是一种标准的精密零件，由专门的工厂生产。尽管轴承合格品的保证值公差J4较小，但外购的轴承都能保证这个要求。 J2与J3值在工艺上也是比较容易保证的(在工艺上相应采取的措施在以后几节中分析)。机座两端止口端面对两端止口公共基准轴线的端面圆跳动Z1对于偏心影响如图1-13所示。

1.2.3　定子同轴度是保证气隙均匀度的关键 图1-13　对转子偏心的影响

1.2.4　保证定子同轴度的工艺方案 1)W方案——定子铁心以其内圆为基准精车铁心外圆，然后压入机座，不再进行任何补充的机械加工，称为“光外圆”方案。2)Z方案——定子铁心内外圆不进行机械加工，压入机座以后，以铁心内圆为基准精车机座止口，称为“光止口”方案。3)L方案——定子铁心内外圆不进行补充加工，压入机座后不再进行精加工止口，称为“两不光”方案。

1.3　转轴和转子的加工 1.3.1　技术要求1.3.2　结构要素选择1.3.3　工艺和工艺方案分析

1.3.1　技术要求 1)转轴各主要表面的加工尺寸精度及表面粗糙度，其要求见表1-4。2)转轴和转子的形位公差，以Y180M—4为例有：①　转子外圆对两端轴承挡公共基准轴线的径向圆跳动(0.05mm)；②　转子轴伸外圆对两端轴承挡公共基准轴线的径向圆跳动(0.025mm)；③　转轴轴承挡的圆柱度(0.019mm)；④　轴伸挡圆度(0.008mm)；⑤　键槽对称度(0.035mm)。

1.3.1　技术要求 图1-14　轴和转子的典型结构

1.3.1　技术要求 表1-7　常用转轴的力学性能与相对价格

1.3.2　结构要素选择 1.中心孔2.退刀槽3.键槽4.倒角

1.中心孔 轴和转子的加工工序，大都以中心孔作为定位基准。中心孔的质量对工件加工精度有直接的影响。常用中心孔有两种形式，如图1-15所示。在电机轴中都采用B型中心孔，即带护锥中心孔。图1-15　转轴中心孔a)A型不带护锥　b)B型带护锥

1.中心孔 表1-8　中心孔尺寸(单位：mm)

2.退刀槽 为了便于轴颈加工，使装配工艺可靠，应在台阶过渡处加工出退刀槽(或称砂轮越程槽)。图1-16　退刀槽尺寸

3.键槽 键和键槽尺寸按GB/T 1096—2003选取，表1-9列出了电机转轴采用的键和键槽尺寸。

3.键槽 表1-9　键和键槽尺寸(单位：mm)

4.倒角 为了保证装配工作容易和安全，一般在车削加工结束前都需进行端面倒角，倒角尺寸按JB/T 3—1982规定，见表1-10。表1-10　倒角尺寸(单位：mm)

1.3.3　工艺和工艺方案分析 各类电机轴的基本加工过程有平端面和钻中心孔、车削、铣键槽和磨削等工序(有关压轴、校平衡等工艺将在第6章中分析)。 1.平端面和钻中心孔工序2.车削工序3.转轴加工工序卡片4.铣键槽和磨削工序

1.平端面和钻中心孔工序 图1-17　中心钻由锯床锯成的毛坯不能保证端面与轴线相垂直，对转轴全长精度也不易保证，因此必须留有余量，然后在车床或有关设备上平端面及钻中心孔。中心孔也称顶尖孔，是用作车削、磨削等一系列工序的定位基准。因此，中心孔在加工过程中自始至终应保持准确、清洁，并保留在轴上。

1.平端面和钻中心孔工序 0118.TIF

1.平端面和钻中心孔工序 图1-19　平端面钻中心孔专用机床

1.平端面和钻中心孔工序 图1-20　上料、卸料动作原理a)加工状态　b)卸料状态　c)上料状态1—液压缸　2—机械手　3—上料板　4—卸料板

1.平端面和钻中心孔工序 图1-21　复合刀头结构

2.车削工序 为了保证转轴各表面相互位置的精度，要求在各道工序中采用统一的定位基准——中心孔，因此在车削工序中，普遍采用双顶尖定位装夹。这种定位装夹方法如图1-22所示。在车床主轴上装有拨盘1，通过拨杆3带动鸡心夹头2，鸡心夹头通过方头螺钉与工件连在一起，也可以不用拨杆，把直尾鸡心夹头改成弯展的，同样能达到目的。

2.车削工序 图1-22　双顶尖定位装夹1—拨盘　2—鸡心夹头　3—拨杆

2.车削工序 图1-23　轴的车削加工

第1章 电机零部件的机械加工