电机机座加工关键工序分析与控制研究

论文摘要

近年来，中小型电机在国内外的需求呈上升趋势，而且对电机质量性能要求越来越高。在电机结构中影响电机气隙大小与均匀性的主要零部件是电机机座。如何控制电机机座两端止口中心线对铁芯档内圆轴线的同轴度误差是国内电机行业急需技术升级的核心问题之一。电机机座属薄壁零件，结构复杂，形位精度高，生产批量大。其传统加工工艺中基准不统一，以及机座内孔与定位销之间的配合间隙，经常导致同轴度误差超差，使机座难以达到加工质量要求，给电机装配带来很大困难，从而影响到电机的性能及工作的稳定性。本文在分析了国内外加工工艺装备技术改进现状与薄壁零件加工现状的基础之上，遵循加工基准统一原则，从工艺角度降低机座关键工序的同轴度误差。以减少机座止口加工误差为原则，采用有限元分析软件，对不同切削工况下机座旋转模态和切削力对止口加工过程误差的影响进行了深入的分析：1.分析电机机座传统加工工艺，找出产生同轴度误差的主要原因，解析同轴度的评定原则，并论证了采用径向圆跳动误差替代同轴度误差的可行性。2.对电机机座止口立车精加工的切削力进行了测量，验证了在立式内孔车削情况下应用卧车外圆的切削力经验公式的可行性，从而确定不同工况条件下机座止口切削加工时的切削力有效值。3.采用ANSYS软件模拟机座旋转状态下的固有模态，确定出机座粗、精加工的基本装夹方案，对电机机座加工过程进行了瞬态动力分析，得到机座在不同装夹方案下切削时的变形及应力分布情况，从而确定出减少机座内圆径向圆跳动误差、提高同轴度精度的具体装夹方案。4.以上述分析结果为基础，初步设计出一套适用于YB225-s型防爆电机机座的新型工装设计方案。此研究对电机机座的机械加工工艺过程设计、工装设计及其生产实际具有一定的现实意义与价值，对提高电机制造质量、使电机零部件具有良好的互换性及降低机械加工成本等，具有重要参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 电机机座概述
• 1.2.1 电机机座的类型
• 1.2.2 电机机座加工重要性
• 1.2.3 电机机座基本加工工艺
• 1.2.4 电机机座加工的技术要求
• 1.3 国内外电机机座加工研究现状
• 1.3.1 国内电机机座加工研究现状
• 1.3.2 国外电机机座加工情况
• 1.3.3 电机机座加工现存问题综述
• 1.4 有限元技术在机械加工中的应用
• 1.5 课题的主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 电机机座工艺工装方案分析与设计
• 2.1 机座加工现有工艺方案分析
• 2.1.1 机座加工现有工艺方案
• 2.1.2 机座加工同轴度误差产生原因概述
• 2.1.3 造成同轴度误差的两个关键因素
• 2.2 机座加工新工装设计方案确定
• 2.3 径向圆跳动取代同轴度理论方法论证
• 2.3.1 同轴度公差与径向跳动公差对比
• 2.3.2 径向跳动取代同轴度的可行性
• 2.3.3 径向跳动取代同轴度的方法在 ANSYS 软件中的实施
• 2.4 本章小结
• 第3章 电机机座加工切削力采集
• 3.1 切削力采集系统设计
• 3.1.1 切削力采集系统组成
• 3.1.2 单片机采集器硬件设计
• 3.1.3 单片机采集器软件设计
• 3.2 切削力采集系统调试
• 3.2.1 切削力采集系统标定
• 3.2.2 切削力实测过程与数据分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 电机机座加工变形误差有限元分析
• 4.1 有限元软件简介
• 4.2 有限元分析中单位制的确定
• 4.3 电机机座动态特性分析与研究
• 4.3.1 电机机座动力学模型的建立
• 4.3.2 有旋转预应力的电机机座模态分析
• 4.3.3 机座加工瞬态动力学分析
• 4.3.4 动态特性分析结论
• 4.4 本章小结
• 第5章 电机机座加工工装设计
• 5.1 专用夹具基本设计方法
• 5.2 机座装夹夹紧力的计算
• 5.3 机座加工夹具设计方案分析
• 5.3.1 机座加工现有夹具装置概述
• 5.3.2 机座加工工装分析
• 5.4 工装结构方案设计
• 5.4.1 总体结构方案设计
• 5.4.2 定位升降结构方案设计
• 5.4.3 定位涨紧结构方案设计
• 5.4.4 机座加工新工艺流程
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文