电机座加工工艺及夹具设计

电机座加工工艺及夹具设计
【摘要】电机座是机床上数量较多的零件，它的精度直接影响到机床的精度、性能等。

加快电机座的加工速度、降低电机座的加工成本可以增加机床的竞争优势。

【关键词】电机座；工艺；夹具
在机器中支承或容纳零部件的零件称之为机架，电机座作为机架的一种，设计的时候应考虑到机架设计需要保证的特性：刚性、强度及稳定性，还要满足机架的一般要求，如抗震性好、热变形对精度影响小、结构设计合理、工艺性好、便于铸造加工、安装调整方便以及经济美观等。

电机座是数控机床拖动环节中重要的零部件之一，使用数量大，属于小箱体类零件，主要作用是联接伺服拖动电机和滚珠丝杠，因此对该零件的制造精度、加工效率的要求都很高。

安装轴承处孔的大小为Φ62H7，该孔对电机安装面垂直要求不大于0.01，压盖的安装面装轴承孔中心的跳动不大于0.01；电机止口大小为Φ110H7，其中心线对轴承座处中心线同轴度要求不大于Φ0.02，电机的安装面对电机止口中心线的跳动要求不大于0.01。

１．电机座加工工艺性分析
电机座用于连接电机与丝杠，并将其固定在基座上。

加工中心三轴的定位精度、重复定位精度等对电机座的精度有很大关联。

因此电机座精度对加工中心的成品精度起到决定性的作用。

我们公司的电机座，经过几年的不断改进，已具有良好的工艺性、经济性。

下面对电机座加工的重点部位进行分析：
1.1电机座毛坯因铸造工艺、留量、木型、拔模斜度、车间当时温湿度以及供货商不同等因素，电机座之间存在很大差异，无法寻找折中的部位作定位和装置，而且车间内部取消了划线工序。

以上为电机座的夹具设计造成很大麻烦。

我们现在的解决方案为增加一道工艺序，在此序使用机床手脉粗略的定位并加工出装置面和定位面。

要求此序夹压简单，耗时少。

影响精度的主要因素有：操作者的技术水平以及责任心。

1.2作为机床上的拖动环节，作用是拖动装配体在导轨上运行，要求丝杠与导轨的平行度好，反映到电机座上就是轴承孔、电机止口连线与基面的平行度（要求0.01），因电机座的结构问题（只有2个面可以作为装置面使用，无法使上述2个加工部位在一次夹压内完成），只能在2个工序内完成。

可以在加工前精修夹具，检测一下此面与机床Z轴（卧式加工中心）的平行度（要求0.008）。

影响精度的主要因素有：设备精度、刀具（Φ62H7镗刀）、夹具。

1.3电机座位于电机与丝杠之间（丝杠与电机之间使用联轴节连接）。

电机与电机座止口配合，丝杠与电机座轴承口内的轴承（3个）配合。

为了保证机床工作平稳，要求电机与丝杠同轴度要达到一定的精度。

这个精度反映到电机座上就是电机止口与轴承安装孔的同轴度（要求0.01）。

可以由设备在一次夹压内加工完成来保证。

影响精度的主要因素有：设备精度、刀具（轴承安装孔Φ62H7需使用200长的镗刀）。

总上，电机座的加工存在几个重点部位，都可以很容易解决，具有良好的加工工艺性。

设计夹具主要需要考虑的是电机座的加工的经济型。

2.电机座的加工工艺略述
总结上一小节的叙述，电机座的加工分为3序：工艺序、铣基面、镗孔。

2.1粗铣装置面（加工工艺性分析1.1）。

电机座属于批量生产零件，首件加工时使用机床粗略的确定零件在机床上的位置，后续的零件按照此位置校准。

加工出下序所需的装置面以及定位面。

此序存在的问题主要表现在，铸出的轴承孔与电机止口的同轴差1～5mm。

解决方案为，用铧钻检测轴承孔与电机止口的位置，作用与划线相似，有点不同就是可以加工下序的定位面，使下序的加工方便，快捷。

使用设备卧式加工中心、立式加工中心。

建议使用立式加工中心，可以有效的降低加工成本，提高电机座加工的经济性。

2.2铣基面（加工工艺分析1.2）。

使用上序加夹具置面、定位面夹压电机座。

加工电机座与基座的装配面、定位销孔、安装孔等。

使用设备卧式加工中心、立式加工中心。

建议使用卧式加工中心，可以旋转工作台，减少1次夹压。

2.3镗孔（加工工艺分析1.3）。

使用基面、定位销、M10螺栓，模拟电机座的工作状态夹压。

依次加工电机安装面、止口、轴承孔端面、轴承孔、各种螺纹孔，需旋转卧式加工中心工作台1次。

使用卧式加工中心加工。

2.4电机座的加工与其他零件的加工一样，有以下几条经验：
（1）粗加工时先面后孔，平面的接触面积大，定位稳固可靠，而且大部分的零件的装配和设计基准都是平面，可以使设计、定位、装配的基准重合，减少误差，降低变形，提高精度；精加工时先孔后面，产品装配涉及孔时，先装配的是孔的位置，然后才是面，孔决定面，所以精加工时要先加工孔，然后加工孔所在的平面。

对于钻孔无论粗精都是先加工面，后加工孔，这样可以避免钻孔时孔的偏斜和钻头的崩刃。

（2）粗、精加工分开。

零件加工的时候，会因加工过程中的受力与温度的变化产生变形，变形的大小与零件的结构、刚性等因素有关系。

粗加工完成时需将零件时效，释放应力后再进行精加工，这样可以提高零件的精度，以及装配成品的稳定性。

在零件结构好、刚性强、内应力小的前提下，粗加工产生的变性小，此时可以在面粗加工完成后粗加工孔，最后依次精加工孔、面。

电机座的加工镗孔序的加工顺序为粗铣-粗镗-转工作台180°-铣-转工作台180°-精镗-精铣。

（3）零件中若有形位公差要求，需将形位公差的相关位置集中加工。

这样可以提高形位公差的精度。

3.电机座夹具的设计
电机座夹具的设计应考虑到装置、定位、夹压、效率等方面：
3.1保证电机座的各项精度。

设计夹具是最重要是保证零件的各项精度，在保证定位、夹压、对刀等方面的方案准确的前提下提高效率。

夹具的工装等级比零件要高1级。

3.2夹具上各零部件尽量选用厂内标准零件，这样可以避免一些夹具设计的错误，降低设计者的工作量，减少备件，缩短制造周期，降低制造成本，提高夹具的质量。

3.3夹具使用的安全性，扳手应有足够的空间；而且在扳手的操作范围内应注意不应有锋利的边缘，以免对操作者造成伤害；夹紧方向尽量在前侧活右侧，方便用力。

3.4夹具应具有良好的工艺性、经济性，夹具的加工、装配都应该本着方便、简单的思想，应有可以通过调整、加修等定期修正夹具的方法。

并且应在满足需要的前提下，尽量降低夹具的成本。

3.5根据车间情况对各序工装设计思路：
（1）第1序的夹具，夹具在立式加工中心工作台上的位置偏前，便于装夹；
电机座上确定位置的部位在前侧，便于操作者观察、确定位置。

一个夹具上安装4个电机座。

（2）第2序的夹具，夹具位于工作台的中间，可使电机座前后两面都可以加工到；电机座的定位使用2顶1靠的方式。

一个夹具上安装2个电机座。

（3）第3序夹具，夹具位于工作台的中间，使用弯板类夹具，电机座安装面与工作台垂直，方面在加工前精修装置面；定位方式使用销孔定位，定位销比销孔小0.1mm，方便安装。

一个夹具上安装4个电机座。

（4）第1序使用立式加工中心，第2序、第3序设计加工多面使用卧式加工中心。

3.6改革与创新是一个企业可持续发展的源动力，下一步的工作重点是对夹具进行改进，使用液压夹具实现夹压定位的自动化；使用测头完成对刀的自动化。

进一步提高零件质量，降低操作者的工作量。

【参考文献】
［１］王文斌.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2005.。