本發(fā)明涉及牽引電機制造技術領域，特別涉及一種電機及其薄壁機座的制作方法和防變形裝夾裝置。

背景技術：

軌道牽引電機逐步向高精度、新結構方向發(fā)展，機座是電機最重要的部件，機座的質(zhì)量尤其是兩端止口的同軸度，直接影響電機定轉(zhuǎn)子的氣隙。軌道牽引電機座有整體鑄造式薄壁結構機座、內(nèi)外水套式水冷結構機座、焊接拼裝式機座等形式，目前對鑄造式薄壁結構、水冷式薄壁結構機座需要較多。

球墨鑄鐵薄壁機座結構為整體鑄造式，其結構特點是壁薄，材料可修補性差，精度要求較高，機座變形嚴重，防止機座止口變形是該類型機座制作方法難點。因此解決薄壁機座變形是工程技術人員需要攻克的難點。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種防變形裝夾裝置，。

本發(fā)明還提供了一種應用上述防變形裝夾裝置的薄壁機座制作方法。

本發(fā)明還提供了一種應用上述薄壁機座制作方法的電機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種防變形裝夾裝置，其特征在于，包括：

用于跟薄壁機座同心裝配的止口定位模；

壓緊機構，所述壓緊機構能夠沿所述薄壁機座軸向壓緊其內(nèi)腔的加強筋，所述壓緊機構能夠固定連接于所述止口定位模。

優(yōu)選的，所述壓緊機構的數(shù)量為多個，沿所述薄壁機座的徑面圓周方向均勻分布。

優(yōu)選的，所述壓緊機構包括支撐件、固定壓板和鎖緊件；

所述支撐件用于支撐所述加強筋靠近所述薄壁機座止口端的外端面；

所述固定壓板用于壓緊在所述加強筋遠離所述薄壁機座止口端的內(nèi)端面；

所述鎖緊件能夠?qū)⑺龉潭▔喊鍓壕o在所述加強筋的內(nèi)端面，并支撐所述固定壓板的外端面。

優(yōu)選的，所述支撐件和/或所述鎖緊件高度可調(diào)節(jié)設置于所述止口定位模。

優(yōu)選的，所述鎖緊件包括固定螺桿和安裝在其上的鎖緊螺母和支撐螺母；

所述固定螺桿的一端固定連接于所述止口定位模，另一端穿過所述固定壓板上的裝配孔；

所述鎖緊螺母壓緊在所述固定壓板的內(nèi)端面，所述支撐螺母壓緊在所述固定壓板的外端面。

優(yōu)選的，所述止口定位模與所述薄壁機座的止口間隙配合。

一種薄壁機座制作方法，其特征在于，在精加工時采用上述的防變形裝夾裝置裝夾所述薄壁機座。

優(yōu)選的，在粗加工后，還對所述薄壁機座實施去應力退火工藝。

優(yōu)選的，在精車切削時綜合考慮減小切削力和縮短加工時間選擇加工參數(shù)。

一種電機，包括機座，所述機座采用上述的方法制作。

從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明提供的防變形裝夾裝置，利用機座內(nèi)腔的固有結構-加強筋，壓緊機構沿軸向施加作用力，整個過程中機座不承受徑向力，避免引起機座變形，特別適用但不限于薄壁機座的精加工步驟。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的防變形裝夾裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一組球墨鑄鐵薄壁機座去應力退火參數(shù)。

其中，1為止口定位模，2為支撐螺釘，3為固定壓板，4為鎖緊螺母，5為支撐螺母，6為固定螺桿6，7為薄壁機座。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

現(xiàn)有機座的加工裝夾方式，主要靠徑向力夾緊，壓緊力分布不均，因此會在裝夾的同時引起機座的變形(如圓度)，形位公差難以控制。

本發(fā)明實施例提供的防變形裝夾裝置，其核心改進點在于，包括：

用于跟薄壁機座7同心裝配的止口定位模1，其結構可以參照圖1所示；其作用為定圓心，機座的中心與機床的回轉(zhuǎn)中心線相統(tǒng)一，保證圓心在φ0.01以內(nèi)，同時可以保證兩端止口的同軸度的要求；

壓緊機構，該壓緊機構能夠沿薄壁機座7軸向壓緊其內(nèi)腔的加強筋，壓緊機構能夠固定連接于止口定位模1；加強筋為機座的固有結構。

從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的防變形裝夾裝置，利用薄壁機座7內(nèi)腔的固有結構-加強筋，壓緊機構沿軸向施加作用力，整個過程中機座不承受徑向力，避免引起機座變形，特別適用但不限于薄壁機座的精加工步驟。

加強筋通常為機座內(nèi)腔在同一徑面朝向圓心延伸的環(huán)形結構。為了進一步優(yōu)化上述的技術方案，壓緊機構的數(shù)量為多個，沿薄壁機座7的徑面圓周方向均勻分布，保證裝夾力均勻分布，從而避免機座變形。作為優(yōu)選，壓緊機構的數(shù)量為偶數(shù)個，沿薄壁機座7的徑面圓周方向均勻分布，實現(xiàn)了壓緊機構的間隔180°成對設置，防變形效果更好。具體的，壓緊機構的數(shù)量可以為四個或者六個，牢靠裝夾的同時結構不至于太復雜。

作為優(yōu)選，壓緊機構包括支撐件、固定壓板3和鎖緊件；

其中，支撐件用于支撐加強筋靠近薄壁機座7止口端的外端面；其結構可以參照圖1所示，薄壁機座7的止口端即其底部與止口定位模1配合的開口端，加強筋的外端面即圖中其下端面；該支撐件的作用是支撐機座的壓緊位置(即前述加強筋)，使得壓緊作用點在實體位置，而不是懸空位置，不會因壓緊力導致薄壁機座7變形；

固定壓板3用于壓緊在加強筋遠離薄壁機座7止口端的內(nèi)端面；加強筋的內(nèi)端面即圖中其上端面；該固定壓板3的作用是壓緊，保證機座在加工過程中不會產(chǎn)生相對移動，實現(xiàn)頂哪壓哪；

鎖緊件能夠?qū)⒐潭▔喊?壓緊在加強筋的內(nèi)端面，并支撐固定壓板3靠近薄壁機座7止口端的外端面；固定壓板3的外端面即圖中其下端面；鎖緊件的作用是固定壓緊，與固定壓板3一起，保證機座在加工過程中不會產(chǎn)生相對移動，并在下面起到支撐壓板的作用，實現(xiàn)頂哪壓哪，使得固定壓板3與機座壓緊作用面(即前述加強筋)平行，固定壓板3與加強筋是面接觸而不是線接觸。具體的，支撐件和鎖緊件設置在薄壁機座7的同一半徑上，以優(yōu)化夾緊力，更好避免變形。

為了進一步優(yōu)化上述的技術方案，支撐件和/或鎖緊件高度可調(diào)節(jié)設置于止口定位模1，即它們與加強筋和固定壓板3的作用部位與止口定位模1之間的距離能夠調(diào)節(jié)，其結構可以參照圖1所示。這樣一來，就可以根據(jù)機座鑄件特征上下調(diào)節(jié)支撐件和/或鎖緊件的高度，保證它們與加強筋和固定壓板3的有效支撐和壓緊作用，使得壓板與機座壓緊作用面(即前述加強筋)平行，固定壓板3與加強筋是面接觸而不是線接觸。作為優(yōu)選，支撐件螺紋連接于止口定位模1；具體的，支撐件為支撐螺母2可以無級調(diào)節(jié)高度。當然，上述高度可調(diào)節(jié)還能夠通過型面配合等方式實現(xiàn)，在此不再贅述。

在本方案提供的具體實施例中，鎖緊件包括固定螺桿6和安裝在其上的鎖緊螺母4和支撐螺母5，其結構可以參照圖1所示；

其中，固定螺桿6的一端螺紋連接于止口定位模1，另一端穿過固定壓板3上的裝配孔；固定螺桿6的作用：與鎖緊螺母4、支撐螺母5和壓板一起固定機座；固定螺桿6采用全螺紋結構，可以調(diào)節(jié)高低；

鎖緊螺母4壓緊在固定壓板3遠離薄壁機座7止口端的的內(nèi)端面，支撐螺母5壓緊在固定壓板3的外端面；固定壓板3的內(nèi)端面即圖中其上端面；鎖緊螺母4和支撐螺母5的作用是固定壓緊，與壓板一起，保證機座在加工過程中不會產(chǎn)生相對移動，支撐螺母2在下面起到支撐壓板的作用，支撐螺母2可以調(diào)節(jié)高度，使得固定壓板3與機座壓緊作用面(即前述加強筋)平行，固定壓板3與加強筋是面接觸而不是線接觸。通過此結構做到頂壓位置一致，避免懸空壓緊，導致機座因壓緊力引起變形。當然，鎖緊件的結構并不僅僅局限于此，還可以采用卡扣等方式實現(xiàn)其功能。

可以理解的是，當壓緊機構的數(shù)量為多個時，以上其具體組成結構是針對于單個壓緊機構而言的。

作為優(yōu)選，止口定位模1具有用于同薄壁機座7止口間隙配合的止口結構，使得受力均勻，避免機座變形。其結構可以參照圖1所示，具體的，該止口模與機座止口通過小間隙配合，間隙為0-φ0.02。

下面結合具體實施例對本方案做進一步介紹：

精加工時設計合理的裝夾裝置，在薄壁機座7內(nèi)腔處均勻分布多個支撐件和固定壓板，做到頂壓位置一致，避免懸空壓緊，導致機座因壓緊力引起變形，裝夾裝置優(yōu)化示意見圖1。

該薄壁機座精加工專用防變形裝置(即前述的防變形裝夾裝置)主要由幾下幾部分組成：止口定位模1、支撐螺釘2、固定壓板3、鎖緊螺母4、支撐螺母5及固定螺桿6，其中7為薄壁機座。

該止口定位模1的作用是：定圓心，機座的中心與機床的回轉(zhuǎn)中心線相統(tǒng)一，保證圓心在φ0.01以內(nèi)，同時可以保證兩端止口的同軸度的要求。該止口模與機座止口通過小間隙配合，間隙為0-φ0.02。

該支撐螺釘2的作用是：支撐機座的壓緊位置(即其加強筋)，使得壓緊作用點在實體位置，而不是懸空位置，不會因壓緊力導致薄壁機座變形，同時支撐螺釘2均勻分布在機座的內(nèi)部壓緊位置，圓周方向共四處(或六處，具體數(shù)量在此并不做限定)，實現(xiàn)頂哪壓哪，壓緊力均勻分布。支撐螺釘可以根據(jù)機座鑄件特征上下調(diào)節(jié)高度。

固定壓板3的作用是：壓緊作用，保證機座在加工過程中不會產(chǎn)生相對移動。壓板與支撐釘2成對分布，圓周方向共四處(也可為六處，具體數(shù)量在此并不做限定)，實現(xiàn)頂哪壓哪，壓緊力均勻分布。

鎖緊螺母4、支撐螺母5的作用是：固定壓緊作用，與壓板一起，保證機座在加工過程中不會產(chǎn)生相對移動，支撐螺母在下面起到支撐壓板的作用，支撐螺母可以調(diào)節(jié)高度，使得壓板與機座壓緊作用面(即其加強筋)平行，壓板與機座是面接觸而不是線接觸。

固定螺桿6的作用：與螺母、壓板一起固定機座的作用，固定螺桿6采用全螺紋結構，可以調(diào)節(jié)高低。

本發(fā)明實施例提供的防變形裝夾裝置，保證裝夾力均勻分布，并實現(xiàn)頂哪壓哪，整個精加工過程中機座部不承受徑向力

本發(fā)明實施例還提供了一種薄壁機座制作方法，其核心改進點在于，在精加工時采用上述的防變形裝夾裝置裝夾薄壁機座7，整個精加工過程中機座不承受徑向力，避免引起機座變形；通過優(yōu)化裝夾方式，實現(xiàn)薄壁機座精加工時，支撐點與壓力點一致，并且裝夾力均勻?qū)ΨQ分布，避免裝夾力不均引起機座變形。

球墨鑄鐵機座結構為整體鑄造式，機座內(nèi)部存在較大的鑄造內(nèi)應力和加工殘余應力，易變性，采用常規(guī)的加工工藝，機座內(nèi)徑、止口圓度在0.5mm以上，兩端止口同軸度在0.15mm左右，難以滿足設計的要求。

有鑒于此，在粗加工后，還對薄壁機座7實施去應力退火工藝。通過增加去應力退火工藝，解決鑄件鑄造內(nèi)應力和機械加工殘余應力的問題，通過消除引起薄壁機座變形的內(nèi)應力出發(fā)實現(xiàn)機座高精度的形位公差的要求。

具體通過下面的加工工藝進行保證，首先將鑄件進行高溫石墨化處理，要求球化率達到≥90％，石墨化等級7級；并對鑄件內(nèi)部進行超聲波探傷檢測和機械性能檢測，均滿足設計要求后進行鑄件粗加工。粗加工時保證所有精加工位置保留2mm精加工余量，粗加工完成后，實施去應力退火工藝。此去應力退火工藝不僅消除鑄件內(nèi)應力，而且消除粗加工帶來的殘余應力。因此對退火工藝進行嚴格的要求，不僅規(guī)定了退火溫度和保溫時間，重點對升溫速度、降溫速度、隨爐冷卻溫度進行規(guī)定如下：

1.升溫速度：100-120℃/h；2.退火溫度550-630℃(優(yōu)選為580℃)；3.保溫時間不小于4小時(優(yōu)選為不小于5小時，越長越好)；4.隨爐冷卻最低溫度200℃；5.冷卻速度40-80℃/h(優(yōu)選為60℃/h)；6.空冷溫度：200℃。

該工藝參數(shù)對于同樣材質(zhì)不同結構機座同樣適用，去應力效果明顯。對于該球墨鑄鐵整體鑄造式薄壁機座去應力退火工藝參數(shù)見圖2。

采用常規(guī)的切削參數(shù)加工薄壁機座時存在“讓刀”現(xiàn)象，加工出的機座變形較大，不能滿足要求。

針對性的，本發(fā)明實施例提供的薄壁機座制作方法，在精車切削時綜合考慮減小切削力和縮短加工時間選擇加工參數(shù)。通過優(yōu)化精加工時的切削參數(shù)，降低徑向切削力的方法，避免切削力過大引起機座變形；同時兼顧效率。

作為優(yōu)選，采用綜合參考系數(shù)k＝fp*t來選擇加工參數(shù)，其中fp為徑向切削力的大小，t為加工時間的長短。在綜合參考系數(shù)k的數(shù)值為理論最小或者多個方案(考慮實際情況)中較小的情況下，即為適宜的可選加工參數(shù)。

進一步的，在徑向切削力fp足夠小到臨界值時，已經(jīng)能夠避免機座變形，此時再降低只能無謂增加延長加工時間，效率就會降低，顯然是徒勞的。因此，在本制作方法中，在精車切削時根據(jù)前述切削力臨界值選擇加工參數(shù)。本領域技術人員能夠根據(jù)實際情況得到該臨界值，在此不再贅述。

具體的，從降低徑向切削力方面思考，優(yōu)化精加工時的切削參數(shù)根據(jù)工件材料、刀具材料，按照《機械加工工藝手冊》推薦的精車切削參數(shù)進行選擇設計，并根據(jù)車削時徑向切削力fp＝2383ap^0.9f^0.6vc^-0.3kp公式，對于薄壁件采用較小的徑向切削力，對切削參數(shù)進行優(yōu)化驗證，得出適合內(nèi)徑為φ500左右，壁厚在8-12mm結構的薄壁機座精加工參數(shù)為vc:60～75m/min，f:0.1mm/r，ap:0.05～0.15mm。

本發(fā)明的設計思路是：從影響球墨鑄鐵整體式鑄造機座形位公差變形的因素進行思考，通過降低鑄件內(nèi)應力、減少裝夾力、徑向切削力等方面實施相應的工藝措施，制定詳細的去應力退火工藝，設計機座精加工防止變形專用工裝，嚴格控制裝夾力，保證裝夾力均勻分布，從降低徑向切削力方面入手，優(yōu)化切削三要素，摸索出適合薄壁機座精加工的切削參數(shù)，最終保證止口圓度、形位公差的要求，加工出滿足設計參數(shù)要求的機座。

本發(fā)明實施例還提供了一種電機，包括機座，其核心改進點在于，機座采用上述的方法制作。

綜上所述，本發(fā)明實施例公開了一種電機及其薄壁機座的制作方法和防變形裝夾裝置，主要通過增加去應力退火工藝，解決鑄件鑄造內(nèi)應力和機械加工殘余應力；通過優(yōu)化裝夾方式，實現(xiàn)薄壁機座精加工時，支撐點與壓力點一致，并且裝夾力均勻?qū)ΨQ分布，避免裝夾力不均引起機座變形；通過優(yōu)化精加工時的切削參數(shù)，降低徑向切削力的方法，避免切削力過大引起機座變形，通過以上三項優(yōu)化措施，最終保證球墨鑄鐵機座止口圓度φ0.03，止口同軸度在φ0.05以內(nèi)高精度要求。本方案解決了球墨鑄鐵薄壁機座加工變形的難題，實現(xiàn)薄壁機座高精度尺寸及形位公差要求，提高加工效率，大大提高產(chǎn)品合格率，本發(fā)明可以推廣到球墨鑄鐵件其他結構機座的制作中。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。