电机壳体工序分析和夹具设计.pdf
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1、2023 年第 51 卷第 10 期 P 生产技术 roduction Technology谭鹏等电机壳体工序分析和夹具设计63 收稿日期:2022-12-21电机壳体工序分析和夹具设计谭 鹏,童章印,李洪滨(北京航空航天大学 宁波创新研究院,北京 315800)摘 要:为实现电机壳体高效稳定加工,根据电机壳体图纸加工技术要求,分析加工零件材料特性,确认零件重点加工尺寸,计算相关尺寸链。编制相应加工工艺路线,针对工序要求,设计相应配套加工夹具,校核夹具定位精度算。通过结合生产现场现有设备,采用数控车床和加工中心,实现了加工效率的有效提升,品质得到有效控制。关键词:电机壳体;尺寸链;加工工艺;夹
2、具设计中图分类号:TM305.1 文献标志码:A 文章编号:1004-7018(2023)10-0063-05Process Analysis and Fixture Design of Motor ShellTAN Peng,TONG Zhangyin,LI Hongbin(Ningbo Innovation Research Institute,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 315800,China)Abstract:In order to realize efficient and stable ma
3、chining of motor shell,according to the technical requirements of motor shell drawings,material characteristics of machined parts were analyzed,key machining sizes of parts were confirmed,and relevant size chains were calculated.The corresponding processing process route was prepared.According to th
4、e process requirements,the coresponding processing fixture was designed and the positioning accuracy of the fixture was checked.By combining the existing equipment on the production site,using CNC lathes and machining centers,the machining efficiency is effectively improved and the quality is effect
5、ively controlled.Key words:motor shell,dimension chain,processing technology,fixture design0 引 言电机壳体一般是为壳体内所包覆的产品提供保护和散热作用,同时为整机提供方便快捷的安装固定结构1。随着轻量化、节能减排的发展趋势,现绝大部分壳体零件均是采用铝合金制造,铝合金切削加工难度和加工刀具损耗均低于普通碳钢,但是其结构相对较为复杂2-3。本文主要通过对所述壳体部分结构优化,确认机械加工工艺,设计各工序配套夹具,最终通过合理的工艺布局优化,锁定了相应结构和工艺,快速有效地实现了零件制造品质和加工效率,保
6、障了零件的及时交付4-6。1 图纸分析产品加工、夹具设计、工艺优化,都是以顾客提供的二维图为导向,在确定加工工艺之前,一定要对图纸加工尺寸、加工精度进行详细分析,确保加工成品完全符合图纸要求。本文的加工零件如图 1 所示,该产品毛坯材料为 2A12 板材,尺寸为 100 mm100 mm55 mm,该零件为小批量生产零件。分析图纸可以得出:该零件基准共 3 个,基准 A 为 12.8+0.0180 mm 的孔,基准 B为零件底面,基准 C 为零件侧面,这 3 个基准都环环相扣;高精度孔共7 个,分别是基准孔 A、48+0.04+0.02 mm、42+0.04+0.02 mm、42+0.0250
7、 mm、57+0.08+0.05 mm、32+0.05+0.02 mm、8+0.0150 mm;重要关联线性尺寸共 8 个,分别是(19.10.01)mm、(31.40.02)mm、(37.60.02)mm、(47.40.01)mm、(48.70.01)mm、(53.90.02)mm、(80.01)mm、(450.02)mm。为满足该零件的加工要求,便于加工过程中尺寸的有效控制,这里对基准孔 A 厚度的尺寸链进行计算,结合尺寸链计算的基本公式7-8,求出该厚度的基本尺寸和最大尺寸误差及最小尺寸误差。1.1 极值法各环基本尺寸之间的关系封闭环的基本尺寸 A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺
8、寸之和,即:A0基=mi=1Ai基-n-1i=m+1Ai基 根据公式,确定基准孔 A 厚度的封闭尺寸环如图 2 所示。为便于计算和增减环的确认,如图 3 所示,求得 A0=48.7 mm-47.7 mm=1.3 mm。P 生产技术 roduction Technology2023 年第 51 卷第 10 期谭鹏等电机壳体工序分析和夹具设计64 图 1 电机壳体二维图(单位:mm)图 2 基准孔 A 厚度尺寸链(单位:mm)图 3 基准孔 A 增减环1.2 各环极限尺寸之间的关系封闭环的最大极限尺寸 A0max,等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和,即:A0max=mi=1Aim
9、ax-n-1i=m+1Aimin 代入公式求得 A0max=(48.7 mm+0.015 mm)-(47.4 mm-0.02 mm)=1.135 mm。封闭环的最小极限尺寸 A0min,等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和,即:A0max=ml=1Aimax-n-1i=m+1Aimax 代入公式求得 A0min=(48.7 mm-0.015 mm)-(47.4 mm+0.02 mm)=1.265 mm。1.3 各环上、下偏差之间的关系封闭环的上偏差 ES(A0)等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和,即:ES(A0)=mi=1ES(Ai)-n-1i=m+1EI(Ai)如图 3
10、 所示,增环为 A1,减环为 A2。代入公式求得 ES(A0)=0.015 mm-(-0.02 mm)=0.035 mm。封闭环的下偏差 EI(A0)等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和,即:EI(A0)=mi=1EI(Ai)-n-1i=m+1ES(Ai)代入公式求得 EI(A0)=-0.015 mm-0.02 mm=-0.035 mm。结合以上公式,求得基准 A 壁厚为(1.3 0.035)mm。2 工序分析加工零件前应当集中考虑所有工序,尽可能通过一次装夹完成所有工序或最大区域加工9。结合图纸要求,应明确该零件需要几道工序加工完成,确定零件每工序加工区域,哪一工序应该采用什么设备,在这一
11、工序上最大能完成哪些加工内容,如何保证该加工内容尺寸精度。往往在同一工序里需用到不同的切削参数对工序加工区域进行切削,这样的切削就称作工步,工序有效划分同时还包含工步的划分。工步常见的划分有以下3 种:在一个加工面上分为开粗加工、半精加工、精加工工步,分别按顺序加工完成;钻孔攻牙和铣面加工在同一工序时,需先铣面后打孔攻牙,好处是丝锥和钻头损坏后能及时止损,防止铣刀跟着损坏;同一刀具在加工过程中尽量控制刀具,在加工区域一次加工完成,避免多次换刀造成不必要的时间浪费。基于以上工序分配原则,结合本文所述零件,为保障该零件的加工品质和制造效率,该零件共采用4 道工序进行生产布局。工序 OP10 OP4
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