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h88微电机制造工艺_图文

发布时间: 2020-08-06 09:25

  微电机制造工艺_机械/仪表_工程科技_专业资料。 微电机制造工艺 以永磁直流和无刷直流电机为主 1 微电机制造工艺概论 1.1 制造工艺的特点 ? 1.1.1 微电机大小、精度要求、生产批量差别较大; ? 1.1.2 制造工艺涉及的专业很广

  微电机制造工艺 以永磁直流和无刷直流电机为主 1 微电机制造工艺概论 1.1 制造工艺的特点 ? 1.1.1 微电机大小、精度要求、生产批量差别较大; ? 1.1.2 制造工艺涉及的专业很广泛; ? 1.1.3 大量使用工装模具,向少无切削方向发展; ? 1.1.4 在批量生产中,自动化程度越来越高。 1.2 生产类型及特点 ? 1.2.1 单件的批量生产 一个批次只生产几台、几十台、数百台电机。 ? 1.2.2 中等批量生产 产品周期地进行成批生产。 ? 1.2.3 大批量生产 同一产品,大批量、经常反复地生产。 说明:生产类型的年产量根据各企业产品具体情况而定。 1.3 工艺方案 ? 加工一个零件,或完成一个加工要 求,可以设计若干个不同的工艺过程或 工艺方法,即可以有多种工艺方案。 ? 是指导产品工艺准备工作的依据。 1.3.1 工艺方案设计原则 ? 主要应在保证产品质量(技术指标)的 同时,充分考虑经济效益(生产周期、 成本及环保); ? 根据本企业的能力,积极采用先进的工 艺及工装。 1.3.2 工艺方案设计依据 ? a、产品图纸及有关技术文件; ? b、产品的生产性质及生产类型; ? c、本企业现有的生产条件; ? d、国内外同类产品的工艺技术情报; ? e、有关技术政策; ? f、企业技术领导对工艺工作的要求及有 关科室、车间的意见。 1.3.3 工艺方案设计分类 ? a、新产品样机试制; ? b、新产品小批量试制; ? c、批量生产; ? d、老产品改进。 1.3.4 工艺方案设计内容 不同类型的工艺方案其内容也是不同的, 以新产品样机试制为例说明其内容。 ? a、对产品结构工艺性的评价和对工艺工作量大体估计; ? b、初步划分自制件和外协件; ? c、提出特殊设备购置和设计、改装意见; ? d、必备的工装的意见; ? e、关键零部件工艺规程设计意见; ? f、有关新材料、新工艺的试验意见; ? g、主要材料及工时的估算。 1.4 工艺规程 ? 专用工艺规程 针对每一个产品和零部件所设计的工艺规程 ? 通用工艺规程 为一组结构相似的零部件所设计工艺规程 ? 标准工艺规程 已纳入标准的工艺规程,例如金属材料热处理 规范等 1.4.1 工艺规程的文件形式 及使用范围 ? a、工艺过程卡,主要用于单件小批量产品; ? b、工艺卡片,用于各种批量生产的产品; ? c、作业指导书,用于关键件、重要件和质量 控制点的工序; ? d、工艺守则,某一专业应共同遵守的操作要 求,如金属材料热处理规范等; ? e、毛坯图; ? f、工艺附图,常与a、b项配合使用。 1.4.2 工艺规程的特点 ? 多样性 因批量大小、生产厂家、加工设备和设 计人员的不同而不同。 ? 合理的工艺规程才是好的工艺规程 并不是越先进越好。 1.4.3 工艺规程编制依据 原则:即要保证产品质量,又要考虑生产成本。 ? a、研究产品图纸及技术条件等资料; ? b、产品类型及本厂生产条件是工艺规程制定的重要因 素之一; ? c、制备毛坯及加工时应尽量考虑采用少无切削新工艺; ? d、工艺过程分阶段; ? e、选择合理的定位基准; ? f、应考虑零部件中隐含的要求。 1.5 工艺规程举例--工艺路线表 把一台微电机零部件的加工关 系用图表表示出来,称之。 2 机械加工 在微电机机加工中,机械加工 占有很大的比重,主要有机壳、转 轴、端盖及其他零部件加工 2.1 机壳加工 永磁直流电机的机壳一般情况 下既起支承作用,又起导磁作用, 机壳材料一般采用10#钢或20#钢 等低碳钢。 2.1.1 机壳结构 ? 直筒式结构,即所谓的双端盖机壳; ? 有底结构,即所谓的单端盖结构。 下面分别针对这两种结构讨论其加工特点 2.1.2 直筒结构 a 、 毛坯 ? 卷铆机壳:由钢板卷制焊接而成 ? 卷焊机壳:由钢板卷制对铆而成 ? 无缝钢管:量少时可选用标准型材,量 大时可定做管材,直接轧制成所需尺寸。 b、加工工艺 ? 卷制机壳 卷制机壳一般用于性能要求不高的力能类直流电机, 其装配时多采用缩口或翻铆方式。 加工工序:落料→卷型(铆)→焊接→整形→(退 火) ? 无缝钢管 切削加工主要有车机壳内孔、止口、外圆、端面, 钻孔、攻丝等。一般应分粗车和精车,并在粗精车之 间加退火。目的:提高机壳的磁性能,减少机壳变形。 2.1.3 有底结构 ? 拉深成形:一般多用于小型机壳,效率 高,适合于批量生产。多用08钢板材。 ? 挤压成形:效率高,适合于批量生产。 ? 棒料加工:一般用于单件小批量生产, 注意应有粗、精加工之分。 ? 铸造成形:注意机加工前需退火处理。 例:机壳零件图及工艺 A 2.2 转轴 轴是电机的重要零件之一 对轴的要求: ? 有是足够的强度和刚度; ? 合理的尺寸精度和形位公差; ? 轴的结构尽量合理,如台阶尽量少。 2.2.1 轴的结构形式 ? a、光轴(无台阶轴) 光轴生产效率很高,适合于批量生产。光轴又可分为: 全光轴、压筋光轴、滚花光轴(用的少)。其中后两 种是在全光轴上的安装铁心段及换向器段进行压筋及 滚花。 ? b、台阶轴 是微电机中的一种主要结构形式,一般都带中心孔, 其加工一般都以中心孔做为定位基准。 2.2.2 加工工艺 ? a、光轴 主要工艺过程有: 下料、较直→平端面→调质处理→(校直)→ 粗磨→精磨→(压筋)→检查等。 ? b、台阶轴 主要工艺过程有: 下料→平端面→打中心孔→粗车→调质处理→ 精车(半精车)→铁心、换向器段压筋(滚花) →精磨铁心段→铣键槽 2.2.3 注意事项 ? a、为保证尺寸及位置精度,粗车同精车分开; ? b、铣键槽、铣扁时,如轴较粗时,可在精磨 后铣,这样键槽对称性好,轴细时怕变形,可 在精度前进行; ? c、加工台阶轴时,一般以中心孔作为加工、 测量及设计基准,保持基准一致性。 ? d、为改善轴的切削性能及尺寸稳定性,应分 别在校直、粗车、半精车前后,适当车排合适 的热处理。 2.3 端盖 ? 作用是支撑转子组件,同时保证定转子 之间的气隙及轴向间隙,是关键零件之 一。其加工工艺主要根据电机特点、批 量大小、生产模式确定。 ? 常用加工方法:钢板拉深、铸造和型材 切削等。 ? 有时刷架和端盖做在一起。 加工工艺特点 ? 根据不同的毛坯加工方法,安排合适的 热处理,以消除内应力,减少变形。 ? 切削加工时,粗、精加工分开,减小变 形。 ? 端盖止口与轴承室尽量一次装夹精车, 如果两次装夹精车,应采取措施保证两 者的同轴度要求。 3 微电机中使用的专业工艺 微电机制造工艺中,除了机械 制造工艺外,还有用于微电机加工 的专用工艺,如热处理、绝缘、塑 压、表面处理、粘接等 3.1 热处理 ? 为改善轴、机壳等结构件的加工特能、 机械性能及尺寸稳定性需进行热处理。 ? 针对导磁材料,如冲片、机壳等,为了 改善其磁性能,也需进行必要的热处理。 3.1.1 分类及用途 ? a、退火、正火 目的: ? 软化钢件,便于切削; ? 消除残余应力,防止变形、开裂; ? 细化晶粒、改善组织,提高钢的机械性 能或磁性能; ? 为最终热处理(淬火十回火)作准备; b、调质 ? 可获得较好的综合机械性能,如轴的调 质一般在粗车后,精车(或磨)前进行。 c、淬火 ? 目的是提高强度、硬度、耐磨性。在磨 前进行,电机上一般用的不多,常用表 面淬火,好齿轮表面淬火。 3.1.2 冲片的退火处理 ? a、冷轧无取向硅钢 其电绝缘层耐热温度为700~900℃,相 应退火温度为650~680℃,属低温退火; ? b、铁镍合金 例如:1J50、1J79,退火温度为 1050~1150 ℃,属于高温退火。必须在 真空炉或氢气炉中进行,防止氧化。 3.1.2 机壳 ? 对控制类永磁直流电机机壳,作为导磁 材料,要进行退火处理。 ? 一般力能类电机可不进行退火处理。 3.2 绝缘处理 ? 绝缘既是电机可靠运行的可靠保证,又常常是 电机寿命最薄弱环节,是非常重要的,一旦绝 缘出了问题,电机将不能正常运转。 ? 绝缘材料一般指电阻系数在1000MΩcm以上的 材料 ? 最基本的最常用分类方法是按耐热程度分级, YAEBFHC 90 105 120 130 155 180 >180℃ 3.2.1 槽绝缘 ? a、各种复合薄膜材料,下线前嵌入槽内, 高出铁心端面0.5mm。 ? b、熔槽绝缘 ? c、刷涂绝缘 3.2.2 绕组绝缘 目的是提高绕组以下几方面的性能: ? a、机械性能 ? b、耐热性 ? c、导热性 ? d、绝缘强度 ? e、耐潮性 ? f、化学稳定性 3.2.2.1 浸化的方法及设备 ? a、沉浸 常压浸(一般浸漆):用于线径较粗,匝数少、槽满 率低的绕组浸漆。 真空浸:用于控制类微电机及线径细、匝数多、槽满 率高的电机。 ? b、滴浸 常在半自动及全自动滴漆设备上进行。 必须采用无溶剂漆,主要原因是能迅速固化。 3.2.2.2 绝缘浸漆的工艺过程 ? 浸漆的工艺过程主要包括: ? a、预热 ? b、浸漆 ? c、烘干 ? d、检验 一种常压浸漆工艺(A30-1) ? 1、工件烘干 60±5℃,2~4h ? 2、浸漆 工件温度50~80℃,漆液面高于工件,浸 至无气泡止,约15~20min ? 3、控漆 约0.5~1h,控干为止,室温进行。 ? 4、擦漆 擦除多余的漆 ? 5、烘干 低温70~80℃,2~4h; 高温120~130℃,约8h(视工件大小而定, 以热态绝缘电阻稳定2h以上为准) ? 6、检查 按图纸、工艺及半成品检验规范进行 3.2.3 绕组的绕注绝缘 ? 直流无刷定子环氧浇注——定子通孔式; ? 直流力矩电机转子与换向器一起浇注; ? 常用线 表面处理 微电机中有许多零件需要进行 表面涂覆处理,其目的是提高表面 的防护性能及装饰效果。 3.3.1 表面金属镀层 ? a、电镀——最广泛使用的方法 ? b、化学镀 ? c、表面合金化,如渗氮等。 3.3.2 表面化学处理 ? 钢件的氧化:发蓝 ? 铜及合金的钝 化:工件浸入铬酸盐形成 钝化层,防护作用增强。 3.3.3 表面涂漆 ? 目的:防锈、防腐、绝缘、装饰 ? 涂漆方法:常用刷涂、喷涂、浸漆等 ? 较先进的工艺: 静电喷涂,同熔槽绝缘时的静电喷漆一 样,不适合于内腔涂敷。 电泳涂漆, 3.4 塑料件 ? 在微电机中塑料主要用作绝缘件及结构 件,如刷架、换向器、接线板、出线盒、 端罩、集电环等,近年来在串激电机也 用作绝缘端板及槽楔架(整体)。 ? 按塑料分类:热固性塑料、热塑性塑料。 3.4.1 塑件设计的工艺要求 (结构工艺性) ? a、脱模斜度 ? b、壁厚 ? c、加强筋 ? d、支承面(基准面) ? e、圆角 ? f、嵌件 3.4.2 成形工艺 ? a、压塑成形 ? b、挤塑成形 ? c、注射成形 压塑成形和挤塑成形适用于热固性塑料 注射成形适用于热塑性塑料 3.5 粘接 永磁直流电机:定子粘接 无刷直流电机:转子粘接。 注意事项 ? a、一般粘接面,如机壳内孔,转子导磁环等 粘接表面应喷砂处理。 ? b、粘接面应擦洗干净,不能有油污。 ? c、转子线速度转速较高时,如大于3000转时, 常给磁钢外圆热套一个加固套,转速不高时, 也可用涂有环氧胶的布带缠绕转子外表面, 防护加固。 ? d、烘干温度不能高于磁钢允许温度,以防磁 钢退磁。 4 铁心制造 铁心是电机主磁路的导磁体,是电 机功能性部件之一,铁心制造是微 电机生产的重要工序。 4.1 铁心冲片制造工艺 ? 一般采用冲压方法加工,只有当在样机 试制时(数量较小),可采用线切割方 法加工。 ? 冲片冲压加工是由冲模在曲柄压力机 (冲床)上来实现的。 4.1.1 冲模 ? 单工序冲模,一付模具只完成一种工序的冲模, 如冲孔、落料等,微电机中有时采用单槽冲。 ? 复合模,在冲床一次行程中,在一付模具的同 一位置上完成几个不同工序的冲模,完成两个 工序的有凸凹模,位置精度最高。 ? 级进模,也叫连续模,在冲床的一次行程中, 在一付模具的不同位置上同时完成两道或两道 以上的冲模。常在高速冲床上使用,需要进料 机构,用于自动化生产。 4.1.2 冲片制造 ? a、冲裁 ? b、去毛刺,一般毛刺小于0.05mm时可 省之 ? c、冲片退火处理 ? d、绝缘处理 以上工序力能类永磁直流电机视情况取舍, 冲片绝缘处理 ? 目的:为了减少冲片叠成后的涡流损失,以减 少铁心发热 ? 对绝缘处理的要求: ①冲片绝缘层有足够的绝缘电阻值; ②足够的机械强度、附着力和韧性; ③要均匀(一般为为0.015~0.02mm)提高叠压数,保证铁心有效 长度; ④有良好的导热及耐热性; ⑤绝缘工艺方法简单、适用。 ? 绝缘方法: 通常采用涂漆或喷漆,也有磷化、氧化的, 4.2 铁心制造 ? 目前一般采用叠装式铁心。 ? 叠装方法又分为: 压装式、铆接式、扣铆式、焊接式、粘 接式、自动扣铆式等。 4.2.1 扣铆式铁心 自动扣铆式铁心一般是在自动冲床 上进行加工。在冲冲片过程中,依靠上 下冲片铆扣的凹槽和凸起的过盈量连续 扣铆而成铁心。 使用连续模进行冲裁。 4.2.2 常用迭片式铁心制造工艺 ? 工艺过程一般包括:理片、称重或数片、叠装、 紧固 ? a、叠装 叠装一般在叠装工具上进行,有时也可直接叠装在轴上。 ? b、铁心的固紧方法 粘接法:使用滚胶、浸胶等方法使冲片表面形成一层胶膜,然后叠 装、再烘干,退出工装。定、转子铁心都适用。 铆接法:在冲片合适的位置设置铆钉孔,然后叠装,再铆接,退出 工装,常用于定子铁心。 扣片法:叠装后扣片紧固。 焊接法:叠装后用氩弧焊、等离子焊等。常用于定子。 直接叠:转子轴上铣键槽,适用于单冲小量生产。 5 永磁直流电机电枢制造 永磁直流电机转子电枢一般由转轴、 铁心、电枢绕组、换向器等构成。 是比较复杂的转子组件。 5.1 主要工艺过程 ? a、将铁心及换向器压到轴上; ? b、换向器下刻(刻槽); ? c、车换向器外圆; ? d、电枢绕组嵌线、接线及焊接; ? e、半检; ? f、浸漆绝缘处理; ? g、半检; ? h、精车铁心外圆及轴承档等尺寸; ? i、精车(金刚石车)换向器表面; ? j、动平衡; ? k、铁心表面涂铁红。 5.2 电枢绕组制造 ? 在微电机生产中,绕组制造常采用自动 绕线嵌线和手工绕线嵌线两种方式。 ? 对于结构紧凑、铁心槽口窄、绕组导线 细、槽满率高和铁心采用斜槽形式,常 采用手工下线。 槽满率 式中:K——槽满率; Ns——每槽导体数; dj——带绝缘导体直径; S有——每槽有效面积。 ? 对于驱动用直流电机:K≤80%。 ? 交、直流伺服机:K<35%。 ? 手工下线槽满率可高些,自动下线 换向器表面加工 ? 专用设备:下刻机、精车机 适用于批量生产 ? 通用设备:一般用仪表车床+金刚石车刀 5.4 动平衡 需校正不平衡的部件有: 转子组件、风扇、稳速器组件 换向器等 5.4.1 不平衡的原因及后果 ? 原因:转子各零部件结构不对称,材质不均匀 或制造不够精确,都能使转子旋转时离心力系 的不平衡,其离心力系合力不为零且随着转动 而发生同期性变化。 ? 后果:旋转部件的不平衡使转子产生周期性机 械振动,在轴承中引起一个动压力,使电机运 行可靠性和精度下降,随之产生噪声,降低轴 承寿命,使换向性能恶化等。 5.4.2 平衡精度等级 ? 平衡精度的标准,国内外较多采用的是采用eω 的大小来划分平衡等级, 式中: W1r——不平衡重径积; W——旋转件重量; ω——旋转件角速度; G——精度等级,(mm/s) 5.4.3 不平衡校正措施 ? a、去重法 钻孔或铣削去重,高转速电机常用之。 ? b、加重法 措施较多,如螺钉加重,平衡胶等。 6 永磁直流电机定子制造 磁钢粘接、扣压等 7 直流无刷定子电枢制造 ? 其结构特点正好与永磁直流电机相反, 磁钢在转子上,绕组在定子铁心上。定 子电枢的制造过程一般为: ? 叠铁心——绕线——下线——绝缘—— 磨定子内外圆——压装——检查 ? 针对单端盖结构的定子组件,一般采用 先下线,再压装的工艺过程。 8 无刷直流转子 ? 同永磁直流电机定子制造工艺过程相似。 ? 磁钢粘接,转速高时外部缠绕环氧胶绸 布带或加钢套(不导磁)。 9 刷簧组件加工 刷架一般采用塑料件,可采用塑料 成形工艺。如果刷架同端盖做成一 起,有时采用塑料件结构,有时采 用铜刷握固定于端盖结构形式。 10 先进加工技术简介 ? a、向少无切削、高效率的生产方式发展 各种冲压工艺:冲、拉、挤、塑料件加工等。 ? b、向高精度、低粗糙度发展 如换向器表面加工、专用换向器、转子精车机、下刻 机、转轴无心磨等。 ? c、向自动化半自动化方向发展 在大批量生产中,采用专用机床、专用工模具,采用 先进的工艺方案,提高工率,定、转子自动绕线机, 高速冲床+自动冲叠模具,自动涂漆机,自动滴浸漆机, 加工中心,铁心自动氩弧焊机等。