稀土永磁同步电动机磁钢槽的工艺改进

稀土永磁同步电动机磁钢槽的工艺改进

1磁钢槽槽的配合加工福建福建电机有限公司主要产品是稀土永压机。图1显示了水泥圈的结构。其中磁钢与磁钢槽的配合尺寸称为二次气隙,对电机性能有一定影响。理论上气隙越小越好,理想的配合尺寸为0.05～0.1mm,但这给制造工艺增加了难度。磁钢一般采用NdFeB材料,价格昂贵、易碎,且破裂对电机性能产生不良的影响。因此保证磁钢槽在要求的公差范围内至关重要。公司在产品样机试制和小批量生产过程中,使用手工推磁钢槽工艺,早期工装由主、付磁钢推刀、推杆等简单工具组成,结构如图2所示。采用以上工艺,存在以下问题:磁钢槽尺寸不够稳定,经常会推断隔磁桥,影响了产品质量,而且采用手工推削,一次只能推一个槽,效率低,操作劳动强度大,严重制约了产量的提高。2改进设计理念2.1推刀齿升量和容屑槽尺寸工件的材料为硅钢片,脆性较大,硬度较高,因此推刀采用的材料为Cr12。Cr12钢是广泛用于模具行业的冷作模具钢,具有高的耐磨性、淬透性、微变形、高热稳定性、高抗弯强度的特点。由于推刀在工作过程中受的是压力,为避免产生纵向弯曲,长度不宜太长,L值取60mm。根据零件的材料,宜选取较小的前角,因此选取前角γ=12°(图3中M视图);为了增加刃磨次数,提高推刀的耐用度,后角取为0°。齿升量越大,推刀长度越短,生产率也越高;但齿升量太大时,推刀的耐用度和工件的表面光洁度会降低。根据工件材料的性质,选取齿升量为0.05mm(即H、H1、H2尺寸的差值)。为保证推刀平稳工作,保证良好的表面质量,将齿数选定为3齿。容屑槽的尺寸主要取决于推刀齿距及齿升量,考虑到推刀的强度,选取浅的容屑槽,为使切屑顺利地容纳在槽中,采用加长齿间槽形。容屑槽具体尺寸见图3中M视图。为了使推刀能平稳地工作,提高推刀的寿命,将推刀做成斜齿,其斜角ω取为80°～84°(图3中主视图),ω值可根据推刀的宽度选取,推刀宽度大,ω值可选大值,反之则取小值。同时在推刀前部增加导向部份,使推刀能准确、快速地进入磁钢槽内。改进后的主、付磁钢推刀的结构如图3所示。2.2假轴与铸铝转子孔的配合早期工装由于是手工操作,因此推削时,铸铝转子已压入转轴,而转子太长不适合放在液压机上推削,因此在工装中需要设计一个假轴13(见图4),假轴是铸铝转子的定位元件,它与铸铝转子的配合如果过紧,推削完后难以退出;如果过松,又难以保证推削质量,因此假轴与铸铝转子孔的配合尺寸取为φd-0-0..2520,同时假轴上车出让位槽,以减少铸铝转子与假轴的接触面积;假轴底部与下模板配合之处铣成正方形,这样就能准确、迅速定位,且采用紧定螺钉锁紧,从而提高生产效率。早期工装的推杆细长,经常在推削过程中,变形不易取出,因此将每根推杆的长度缩短,由几根推杆组成一套,既方便加工,又不易变形,方便取出。此外,在工装中还增加了上模导套,其作用:一是准确地将推刀、推杆引入铸铝转子的磁钢槽中;二是推削过程中,保证推刀、推杆与铸铝转子端面垂直。改进后的推磁钢槽工装结构见图4。3改进后的工作结构3.1上压装模的安装如图4所示,工装由上压装模、下压装模、上模导套、推杆、推刀组成。上压装模由上模板2、上模压头3组成,通过螺钉1安装在液压机上工作台面。下压装模由下模底座10、支承脚11、支板12、假轴13、下模板14、紧定螺钉17组成,并由螺钉16,销钉15固定连接在一起。3.2提升液压机至压过方式孔口将上压装模安装在液压机上工作台面;将铸铝转子吊起,对准键套入下压装模的假轴上;将主、副推刀导向部位放入磁钢槽内;将铸铝转子(连同下压装模、推刀)吊放至工作台位;开启液压机下降,把主、副推刀完全压入磁钢槽后;提升液压机至合适位置,把上模导套装到假轴上,将推杆插入上模导套中再次下压,当推杆压至上模导套上方约5mm时,提升液压机至合适位置,取下上模导套,再次下压,把活动推杆压入磁钢槽内。反复以上步骤直到推刀从下压装模脱落为止。4改善前后影响的评估4.1最小贯长以稳定性更小手工操作易对工件产生破坏,且磁钢槽尺寸不够稳定,经常会推断隔磁桥;而采用此工艺后,不仅能保证尺寸,而且推削后磁钢槽平整,也不会损伤工件。4.2生产效率原先采用手工操作,每人每天2台;采用此工艺,在熟练操作的情况下,每人每天平均16台;效率是原来的8倍。4.3劳动生产力由于手工操作劳动强度大,操作者容易疲劳,经常有减员现象发生,使生产出现间断;而采用此工艺后,降低了操作者的劳动强度。4.4安全事故风险手工操作,推刀易被敲裂飞出以及发生误伤事故等,威胁操作者的人身安全,安全性差;而采用此工艺推磁钢槽则不会产生这种问题,安全性好。4.5降低材料消耗手工操作,易对推刀造成损坏;而采用此工艺后,由于受力均匀,推刀不易损坏,磁钢槽的尺寸稳定,磁钢不易破损,减少了材料消耗,降低了成本。5解决了员工的生产需要通过试制,采用此工艺,可以一次将所有的槽推出,大大提高了产量,