李文珍

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，大型電機的生產(chǎn)規(guī)模日益增長，而大電機的制造亦不斷受到設(shè)備加工能力的桎梏。本文通過一種可拆卸芯軸工裝的使用，對解決大型轉(zhuǎn)子鐵心裝壓與壓機設(shè)備開檔不夠的矛盾，進行了有益的工藝探索。

【關(guān)鍵詞】可拆卸芯軸；轉(zhuǎn)子鐵心；裝壓；脫胎

交直流電機制造中，轉(zhuǎn)子鐵心的裝壓是非常重要的工藝步驟，而油壓機是裝壓工序的關(guān)鍵設(shè)備。隨著大型電機生產(chǎn)規(guī)模的不斷增長，很多凈長1m以上的大型轉(zhuǎn)子鐵心的加工與現(xiàn)有壓機開檔不夠的矛盾愈發(fā)凸顯出來。2011年，公司得到了制造一臺YKS1000-4 15000KW 10KV大型交流電機的訂單。利用現(xiàn)有設(shè)備，完成1.8m長轉(zhuǎn)子鐵心的壓裝加工，成為了這臺我公司迄今生產(chǎn)的最大功率、最長鐵心電機的工藝難題之一。

1. 現(xiàn)行工藝分析

1.1 對于高轉(zhuǎn)速、大扭矩電機，轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸均采用較大的過盈配合。這種配合選擇的轉(zhuǎn)子鐵心裝壓時，沖片無法直接與轉(zhuǎn)軸進行疊裝，需先設(shè)計制造一個疊片芯軸（假軸），芯軸與沖片內(nèi)孔采用小間隙配合，將0.5mm厚硅鋼板經(jīng)沖制成型的轉(zhuǎn)子沖片逐片疊裝在疊片芯軸上，經(jīng)油壓機施以規(guī)定壓力壓緊、螺桿緊固后，將帶芯軸鐵心置于長度≥鐵心長度的退胎上，用油壓機壓出芯軸。最后裝壓完成的鐵心經(jīng)加熱使內(nèi)孔脹大，與轉(zhuǎn)軸（真軸）的鐵心檔形成合適的套裝配合間隙，再熱套成帶轉(zhuǎn)軸鐵心。工藝簡圖見附圖1。

圖11.2 上述工藝特點：

（1）退胎高度≥鐵心凈長，否則芯軸退不出來。

（2）退軸時，芯軸脫離鐵芯后掉落在壓機工作臺面上，對設(shè)備造成較大沖擊，甚至傷害。

（3）芯軸加退胎總高度，要小于油壓機工作開檔。

（4）對大型鐵心，芯軸重量可達幾噸重，芯軸與鐵心分離下落時，鐵心仍在退胎上，易造成安全事故發(fā)生。

2. 工件及工藝條件分析

2.1 YKS1000-4電機轉(zhuǎn)子鐵心凈長1.5m，加兩端壓圈，總長1.8m，鐵心外徑1086mm，質(zhì)量6000Kg，鐵心與轉(zhuǎn)軸配合過盈量為0.40～0.50mm。因此鐵心需先在假軸（芯軸）上疊壓、緊固后，與真軸熱套成帶軸鐵心。

2.2 通常疊片芯軸為方便沖片套入，設(shè)計為間隙配合，但為保證鐵心疊壓精度，該間隙又不能太大，一般設(shè)計為0.05～0.10mm左右。由于下列原因：

（1）沖片內(nèi)孔有橢圓度誤差 。

（2）沖片平面的不平度，在壓裝受力后產(chǎn)生延展變形，也造成內(nèi)孔不圓度變形。

（3）沖片疊裝后，片與片之間有徑向錯位。

（4）沖片鍵槽與芯軸上定位鍵有位置誤差。

（5）沖片內(nèi)孔毛刺，等 等。

2.3 裝壓后，芯軸與鐵心間產(chǎn)生很大箍緊力，使得退出芯軸必須在壓機上進行。疊壓該鐵心的芯軸設(shè)計結(jié)構(gòu)長度為2.3m，每端長出鐵心250mm。公司最大油壓機工作開檔為3.2m。那么：鐵心長度1.8m + 一端芯軸長出鐵心的0.25m+退胎長度至少1.5m = 3.55m>油壓機工作開檔3.2m。

圖2 2.4 由于最大壓機工作開檔只有3.2m，小于該鐵心壓裝后退胎所需的3.55m以上開檔要求，將導(dǎo)致鐵心疊裝完成后無法退出芯軸。經(jīng)對各種工藝方案討論，相對尋求外協(xié)加工、購買設(shè)備、改變產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)等等方案，我們認為改變常規(guī)工藝思路，研究一種能順利退出鐵心的可拆卸芯軸結(jié)構(gòu)，不失為解決問題的一個經(jīng)濟、便捷的首要選項。

3. 采取措施

（1）既然不能借助外力將芯軸退出，那么如何設(shè)計一個能拆卸的芯軸（我們稱之為活胎），壓裝后，通過拆卸的方法將芯軸取出來呢？經(jīng)反復(fù)研究，確定了斜楔式可拆卸芯軸結(jié)構(gòu)，其示意圖見附圖2。

（2）該工裝是將我們常用的整體式結(jié)構(gòu)芯軸的六個幅板，沿軸向進行斜面剖分（為了便于工裝的二次使用，特意將其中銑定位鍵槽的一根筋板不做剖分，由于對側(cè)筋板可分，所以并不影響方案的實行），在徑向用沉頭固定螺栓予以裝配，并將上端面的筋板合縫處點焊牢固，形成整體后再加工外圓定位面，這樣工裝表面結(jié)構(gòu)和加工精度都與原整體式結(jié)構(gòu)工裝相同。在使用時，按附圖3方式將鐵心進行疊裝，當(dāng)沖片高度逐漸疊至固定螺栓處時，先拆除該處一圈螺栓。逐步疊片，逐步拆除，直至鐵心疊完。

圖3（3）當(dāng)鐵心裝配完成，需要退胎時，只需打磨開上端筋板合縫處焊點，用行車提拉胎具心軸，由于鐵心自重較大，工裝筋板內(nèi)外斜面發(fā)生軸向錯位、芯軸直徑收縮，即可輕易地將芯軸的胎心部分由鐵心內(nèi)部提出，再取出外圈分離的筋板，就完成了鐵心壓裝、退胎過程。當(dāng)鐵心自重還不足以克服筋板斜面摩擦力以使芯軸提出的特殊情況下，只需用榔頭向下敲擊外沿筋板，即可使胎具分離。

4. 結(jié)語

（1）可拆卸式芯軸成功的解決了大型轉(zhuǎn)子鐵心的裝壓、脫胎受制于設(shè)備高度的問題，滿足了生產(chǎn)的需要。

（2）胎具結(jié)構(gòu)簡單；工藝安全、可靠。

（3）當(dāng)拆開楔形筋板，在斜面間加薄墊片，重新裝配、加工外圓后，該胎具可多次反復(fù)利用，經(jīng)濟性好。