电机悬臂(风电)机械加工的研发

1、电机悬臂（风电）机械加工工艺的研发实习单位：配套产品事业部实习生：吴增利2010年7月12摘要电机悬臂是株洲研究所和我公司联合生产的风电设备大型工件之一，是一个由不同厚度钢板焊接而成的毛坯，其形状奇特，无对称位置、无吊拉中心的大工件。在前期生产加工中，无工装，而且悬臂太长，操作装夹很困难，辅助时间很长，生产效率较低，需48h才能加工完一件，在后续生产加工中，根据生产加工中遇到的问题，在指导老师的协助下，通过对图纸的分析，根据工件的形状和加工部位，设计了专用工装，调整了工件的整体加工方案，采用二次装夹加工，首先在落地镗上立式加工，加工的难点是如何确定工件虚拟中心，因为工件上所有螺纹孔坐标都是以前

2、法兰面中心作为坐标原点，通过拐尺与前法兰面中心线对齐，将虚拟中心变成了可以参照的实体，最终虚拟中心问题得以解决，再平放在落地镗或龙门铣床上二次装夹工件，将工件直接落在4.5°斜面工装上，无需找正，直接把其余部位加工完。在后续加工中，通过对加工中遇到的一些问题，做了专用吊具、检测样板、等，减少了辅助时间，提高了加工效率，最终实现24h加工一件的生产进度，比开始加工提高了1倍的效率。关键词：加工工艺 专用吊具 加工工装 虚拟中心目 录摘 要 I目 录第一章 引言11.1研究的目的和意义11.1.1研究的目的11.1.2研究的意义1第二章 电机悬臂机械加工工艺的拟定22.1制定机械加工工艺

3、的基本要求22.2机械加工工艺的制订原则22.3对图纸进行工艺分析32.4工艺过程设计42.4.1定位基准的选择42.4.2加工方法的选择42.4.3加工顺序的安排42.5工序设计42.5.1机床的选择42.5.2加工余量及工序尺寸的确定52.6工装的设计52.6.1组合工装52.6.2斜面工装62.6.3专用吊具62.6.4存放架72.7加工工艺的制定8总结与展望 10参考文献-11致谢-12第一章引言1.1研究的目的和意义1.1.1研究的目的：随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识， 在此背景下能源的替代，新能源的开发、研究被越来越重视。风电是可

4、再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。风电技术装备是风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障，世界各国纷纷采取激励措施推动本国风电技术装备行业发展，同时2010年后，中国将成为世界上最大的风电市场和风能设备制造中心。中国正逢发风电的大好时机。在此背景下，风电设备加工成为机械加工行业新的增长点。我们通过电机悬臂这个项目，对风电设备有了一个基本的认识，通过对电机悬臂机械加工工艺的研发，提升了我们机械加工能力，为我们以后承接其他风电项目奠定了基础。1.1.2研究的意义：通过该项目的研发，提升了我们自身的加工能力，同时依据国情，捕捉新的市场，在风电设备加

5、工上占有一定的市场份额，为公司的发展带来新的增长点。第二章电机悬臂机械加工工艺的拟定2.1制定机械加工工艺的基本要求制定机械加工工艺的基本要求，是在保证产品质量的前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。同时，还应在充分利用本企业现有的生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。2.2机械加工工艺的制订原则制订机械加工工艺应遵循如下原则：1） 必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。2） 在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低。3）

6、 充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。4） 尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。电机悬臂图纸 电机悬臂图纸1-1电机悬臂三维图2.3：对图纸进行工艺分析电机悬臂是由不同厚度的板材焊接而成的大型毛坯件， 无吊拉中心，吊拉困难，且悬臂太长，装夹、加工困难，需大型设备加工，该零件的主要加工面有：前法兰面、凸台法兰面，粗糙度要求为3.2，以及各面的螺纹孔。通过对图纸1-1的分析，所有螺纹孔的坐标都是根据前法兰面的中心来确定，而此中心是一个虚拟的中心，主要难点是如何把虚拟中心转换为可以实际参照的中心，另为由于工件悬臂很长，在钻侧面螺纹孔时，镗杆干涉，采用什么方法解决这些问题

7、。2.4：工艺过程设计2.4.1定位基准的选择粗基准的选择：以侧面为粗基准，使短悬臂朝向工作台，这样使同一次装夹把需要一次加工的部位加工完毕，保证了加工精度，同时这样定位的稳定性好。精基准的选择：以四个已加工完的凸台法兰面为精基准，工件落到4.5°斜面工装上，达到了工件平行。2.4.2加工方法的选择由于所有线性和角度尺寸的公差按GB/T1804-m执行，是中级精度，所有面采用铣削加工，先粗加工，留0.4-0.6mm的余量，最后精加工。所有螺纹孔先打点，再钻、攻。2.4.3加工顺序的安排电机悬臂的加工方法选择完毕后，就要安排加工顺序。一般来说，零件的加工顺序可划分为粗加工阶段、半精加工

8、阶段、精加工阶段以及光整加工阶段，并依次进行。为了达到这些要求，工件的各个加工面的加工顺序就不能随意安排，必须遵照一定的原则，即“先粗后精、先主后次、先面后孔、先基准后其他”。（1）作为基准的表面应先加工，因为后续工序中要以它作为定位基准，即“先基准后其他”。本文的工艺过程中，前板法兰面作为加工的基准，故安排其先加工，以保证后续工序的加工精度。（2）前板法兰面加工完成后，以其虚拟中心作为基准，再旋转59.5°加工凸台法兰面，最后钻攻各面的螺纹孔。2.5工序设计工序设计的内容是为某一工序选择机床和工装设备，确定进给量，背吃刀量和切削速度，同时选择刀具，量具等设备，以高效、高质量的完成本

9、道工序。 2.5.1机床的选择 选择机床要遵循一定的原则。机床的加工范围应与零件的外轮廓尺寸相适应；机床的精度应与工序要求的精度相适应；机床的生产效率应与零件的生产类型相适应。所以选择龙门铣和（或）落地镗床。2.5.2加工余量及工序尺寸的确定为了保证零件图上某平面的精度和表面粗糙度值，需要从其毛坯面上切除全部多余的金属层，这一金属层的总厚度叫做该表面的加工总余量。工件加工余量的大小将直接影响工件的加工质量、生产率和经济性。例如加工余量太小时，不易去掉上道工序所遗留下来的表面缺陷及表面的相互位置误差而造成废品；加工余量太大时，会造成加工工时和材料的浪费，甚至因余量过大而引起很大的切削力和切削热，

10、使工件变形，影响加工质量。目前，确定加工余量的方法一般有两种，一是靠经验，另一种是查阅有关的手册来确定。零件的工序尺寸按照以前板法兰面的中心为坐标原点，按照图纸尺寸加工其余部位。2.6工装的设计为了减轻工人的劳动量，缩短装夹时间，减少加工的辅助时间，提高生产效率，对此，我设计了专用工装。2.6.1组合工装根据工件的外形特征，我们采用立式加工，工装设计理念：采用立式加工，工件悬臂不能接触机床工作台，这样不容易找正，也不能离机床工作台太高，这样稳定性差、操作危险，装夹不方便，所以悬臂距机床工作台面的高度应控制在5-20mm左右，由此确定工装的大体高度，再根据三点定位原理，由三个找正千斤找正定位，为

11、了使工件装夹平稳，在每个找正千斤附近都有一个压活千斤，在找正后，扶紧压活千斤使工件能平稳的立于机床上，根据以上原理，再结合工件的的实际形状，最后确定工装的形状和尺寸。2.6.2斜面工装二次装夹工装设计理念：根据加工面M面与已加工凸台法兰面成4.5°夹角，如果做一个4.5°斜面工装，工件的4.5°斜面落在此工装上并密贴，使工件平行，这样无需找正，工件落于此斜面后，M面即为平面。根据工件凸台法兰面的纵向和横向距离来决定斜面工装的尺寸，再根据工件落于斜面后位置不变，即定位，需再考虑装夹，使工件始终处于此位置，在工装前面设置两个挡块，及侧面两个找正推力装置。2.6.3专用

12、吊具立式加工，采用普通钢扣吊拉工件，吊拉不方便，也不平稳，工件也不容易与弯板贴紧，增加工人的工作量。为此设计了专用吊具。这样吊拉方便、平稳，增加了安全性，同时易与弯板密贴，简化操作，提高装夹效率。缩短辅助时间，挺高了安全生产效率。2.6.4存放架电机悬臂大体规格为2900x2500x800，面积较大，平放在车间中，占用空间较大，会使车间很拥挤，而且平放使64°法兰面直接与地面接触，易变形和生锈，为解决以上问题，我设计了存放架，使工件立放，避免工件直接与地面接触，防止已加工面变形，使工件的存放更紧凑、美观，使现场更加整洁、有序，增加厂房空间的利用率。2.7加工工艺的制定：1）：吊装将工

13、件吊拉放置在装用存放架上，再用专用吊具吊起工件，使工件竖直、平稳的处于平衡位置，并移向落地镗工作台。2）：一次装夹（毛坯）将装夹工装1、工装2和弯板按确定的位置放置并压紧在工作台上，移动工件，以凸台法兰面为基准并垂直于工作台面，使工件紧贴弯板面，并使工件两侧落入工装1和工装2，这时为保证装夹、找正的安全，用卡兰将工件紧紧的卡劳在弯板面上。3）：找正根据工件的划线，利用搞针和拐尺找正，调整工装1和工装2的找正千斤，最终使工件找正定位，再扶紧压活千斤，最后将其余压活点压紧，使工件装夹牢靠。4）：前板法兰面的加工找正后，将工作台顺时针旋转64°，使前板法兰面垂直于工作台面，再根据前板法兰面

14、两侧的打点、划线，确定加工余量，并记忆前板法兰面的中心，铣前板法兰面，先粗加工，留04-0.6mm的精加工量，再精加工使该面达到图纸尺寸（35），粗糙度为3.2。5）：前板法兰面的钻孔、倒角根据机床记忆的原始中心，然后按图纸中的列表4中的坐标值编程，先用中心钻打点，再用20的钻头钻孔，再用33的钻头扩孔，在加工完后的前板法兰面上做十字刻线；依此时的中心作为最终的前板法兰面中心，最后做正面3x45°的倒角。6）：凸台法兰面加工将工作台逆时针调转59.5°，使凸台法兰面垂直于工作台面，以十字刻线为基准，用拐尺对准十字刻线，并固定好拐尺，以拐尺苗为对刀基准，确定尺寸310.5（-

15、1，-0.5），并使凸台法兰面的粗糙度为3.2。7）：凸台法兰面上圆孔和螺纹底孔的钻、攻按钻孔列表3中坐标值编程，首先用中心钻打点，再分别用5、6.2、8.5、10.5、12钻头钻孔（M16螺纹孔的底孔为盲孔，孔深32mm，其余为通孔。），并倒角05-2x45°。8）：列表2中螺纹底孔的加工将工作台逆时针旋转4.5°，使悬臂与工作台面垂直，按钻孔列表2中坐标值编程，首先用中心钻打点，再分别用6.2、8.5钻头钻孔（所有底孔为通孔），并倒角05-1x45°。9）：自检、吊拉下床操作人员自行检查此次装夹，工艺要求的所有加工部位是否都加工完毕，所有螺纹孔、通孔位置、数量

16、是否符合要求，各尺寸合格后，将专用吊具扣在工件上，松开压活装置，吊拉下床并放置在存放架上，为二次吊拉上床做准备。10）：二次装夹将4.5°斜面工装水平放置在落地镗工作台上，并压紧。然后将工件吊拉放置在该4.5°斜面工装上，使凸台法兰面自然密贴在斜面工装上，找正中心线并压紧。11）：两侧M10螺纹底孔的加工根据前板法兰面的十字刻线，将前板法兰面的虚拟中心根据图纸尺寸要求转换为侧面螺纹孔的坐标原点，根据列表1中坐标值编程，先用中心钻打点，再用8.5钻头钻孔（所有底孔为通孔），并倒角1x45°。12）：顶面螺纹底孔的加工按照图纸的尺寸要求，先用中心钻在顶面打点，然后分别

17、用5、8.5、10.5、12的钻头钻孔（所有底孔为通孔），并倒角05-1x45°。13）：自检、吊拉下床14）:钳工打磨去毛刺对各部加工边沿及孔口打磨去除毛刺，最后将加工部位擦拭干净，交质检部门检测。15）：交检质检人员根据图纸和尺寸检测记录表对各项点进行检测并填写尺寸记录表。总结与展望此次我做的实习论文课题是电机悬臂（风电）机械加工的工艺研发，在指导老师的协助下，通过对图纸的分析，根据工件的形状和加工部位，我设计了专用工装，调整了工件的整体加工方案，最终确定了加工工艺。通过对该项目的跟踪学习，我学到了很多东西，不是工件送来就直接加工，需要一段必要的前期准备工作，根据工件形状，合理选

18、用机床，通过对图纸的分析，确定哪些部位需要加工、采用什么刀具去加工、加工难点有哪些，以及采用什么方法才能解决这些问题，选用什么方法才能最大限度的节约成本，最后制定首件试制加工工艺，然后再根据实际生产加工中遇到的问题，去考虑如何改进加工工艺，解决这些问题，提高加工效率，最后确定完整的加工工艺。在加工工艺的制定过程中，我做到了自己发现问题并提出问题，解决问题。对遇到的设计、加工方面的问题，积极请教师傅和同事，力求不放过任何一个问题。并设计了专用工装、吊具，减轻了工人的劳动量，保证了产品的质量，大大提高了加工效率，并获得了客户和领导的好评。通过这个项目，我大体上熟悉了从前期刀具、工艺等的准备，到实际加工、及碰到问题的解决，到最后的交检的整个工作流程，这些为我定岗后自己独立开展工作奠定了基础。我相信通过在以后的工作中，不断的学习，提高自己的能力，一定可以适应工作和胜任这份工作。为公司的兴旺发展踏