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大型电动机卧式组装机床的设计 中国北车永济新时速 电机电器有限责任公司 山西0 4 4 5 0 2 郭永安张铭继 目前 工厂 组 装长 径 比 大于 1 ． 5的大 型 电动 机 时 ，用一种 弓形 吊弓吊住转子组件非传动端后装入 定子组件或将定 、转子组件先放置于一中心线上 ， 转子 组件一 端装入 一加长假 轴使假轴 穿过定 子组 件 ，天车跨过定子组件起 吊假轴伸 出端及转子组件 另一端 ，将定 、转子组件卧式组装 。电动机批量组 装结束后发现转轴跳动超差 ，轴承 、线圈、无纬带 等磕碰伤严重 。工厂 多次评审、论证 ，决定设计一 种用于大型 电动机卧式穿入式两端支撑组装工艺的 机床。 1 ． 设计 方案 卧式组装机床 的组 成如图 1 所示 。床头箱 固定 于床身一侧 ，悬臂轴安装于床头箱上与尾座顶尖同 轴 ；工作台 上安装浮 动装置 及活动 支撑 ，可在 床 身中间沿悬臂轴轴向移动 ；根据需要调整好尾座位 置后锁紧尾座压板 ，保证尾座在安装转子组件后不 会轴向移动 。大型电动机定、转子质量都很大且有 多种电动机轴承选用绝缘轴承，为 了不破坏绝缘 ， 在组装及使用中轴承轴 向受力都很小 。分析 电动机 配件机座 中心高公差大致为 0 ． 5 mm，相对于所使 用轴承游 隙最大0 ． 1 mm较大 。机座加 工时定位基准 一 般为粗基准 ，总装时如果仍选用此基准，定 、转 子在装配时会有相对于悬臂轴径 向误差。立式组装 占据空 间位置大 ，工厂老厂房高度受限且操作不便 于观察 。综上所述 ，分析、研究 电动机 卧式总装过 程 ，要使得定、转子顺利组装 ，组装机床要做到相 对于悬臂轴径向上下 、左右全部实现柔性控制。组 装过程为先将定子组件放于 工作台浮动装置上 ，利 用机座脚板孔将定子组件定位于浮动装置上 ，移动 工作台使悬臂轴完全穿过定子组件 ，电器限位开关 控制活动支撑 自动顶起 ，天车平稳将转子组件安装 于悬臂V 形 与尾座V形上 ，尾座风缸顶紧转子 。工 作台复位时电器限位开关控制活动支撑 自动下降至 最底，复位止导 向套穿过前端轴承室使得轴承与轴 承室接触 ，利 用对称力矩扳手拧紧长螺栓 ，端盖与 机座用 图样要 求标准螺栓固定 螺栓可左右对称 固 定至少4 个。 图1 卧式组装机床 1 ． 床头箱2 ． 定子组件3 ． 悬臂轴4 ．联接套5 ． 活动支撑 6 ．转子组件7 ． 尾座8 ． 床身9 ． 工作台 1 0 ． 浮动装置 1 1 ． 推拉液压缸 液压系统 1 2 ． 电气控制系统 2 ． 悬臂轴校核 悬臂轴 的刚性及强度是机床设计成败的关键。 由 电动机 组装过程 可知 ，悬臂轴要 穿入定子组件 传动端轴 承室 ，根据技术 要求 电动机传动端轴 承 室直径最 小为3 2 0 mm，转子 质量最 大为2 ． 7 t 。为 了组装安 全及操 作便于观 察 ，悬 臂轴伸 出长 度为 2 0 0 0 mm，大小 2 6 0 mm 1 4 0 mm，前端法兰联 接 。 1 悬臂轴挠度的校核 悬臂轴的弯矩方程 M f 吖 挠曲线微分方程 0 3 E 1 1 3 一 、 将 上 述 方 程 积 分 得 面F ／ I l x 2 2 一 詈 。 根据边界条件在x 0 处 【 ， 0 得 参 磊 冷 加 工 4 3 机 睐 附件 f I装 c h i n e T o o l s ／ Ac c e s s o r i e s ／ Fi x t u r e 将积分常数值整理，得梁的挠度方程为 F r l x X 3 、 l 一 J L 2 6 挠 曲轴的弯矩为 凹曲线 ，由悬臂梁的支撑条件 可知 ，最大挠度发生在最远处 N x l 处 悬臂梁的最大挠度为 ～ 面 一 2 疲劳强度 弯 曲时 的安全 系数查机械设 计手册推荐安全 系数[ 】 1 ． 8 雾 655 1．8 安 全 查 表 M ／ W 1 7． 1 M P a， o - ．】 4 9 3 MP a ，K。 2 ． 6 ， 0 ． 6 ， 0 ． 8 5 。 综上 所述 ，悬臂轴对 于工厂 现有转 子组件 在 2 ． 7 t 以下产 品使用安全。 3 ． 柔性模块校核 组装机工作台由滑板 、活动支撑及浮动装 置组 成。为了适应工厂多种产品 ，实现快速换模 ，浮动 装置 由四组柔性模块组件组成。模块组件组成如图 2 所示 。中间拉杆与复位气缸起到左右模块 同步复 位的作用。调整垫板上有与机座脚板孔对应的定位 锥销 ，产品换型时，如果机座脚板孔调整范 围小则 直接调换调整垫板，范围过大则将模块重新定位即 可。定位锥销锥度 1 1 0 ，保证定子安装时快 捷、 方便 。定位板侧面开槽与立板互相 配合 ，保证薄型 风缸行程为2 ． 5 mm，小于电动机气隙3 mm，同时也 保护 了薄 型气缸 、线性 导轨及滑块 的冲击载荷 破 坏。工作台停止移动时 ，螺栓联接机座与端盖时侧 板支撑机座将滑板拖动 向轴向位移。为 了保证柔性 模块效 果 ，模块组件 中所有 气缸 联接于平衡 风包 上 ，以充分实现小柔性调节 。 O 1 2 图2 浮动装置模块组件 1 稃 动薄型气缸2 ． 线性导轨3 ． 滑块4 ．立板5 ． 定位板 6 ． 调整垫板7 、 1 O ． 复位气缸8 ． 锥销9 ．拉杆 1 1 ．侧板1 2 ． 定位座 根据 技术 要求 定子 质量小 于4 ． 8 t ，确 定脚板 气缸为 1 2 5 mm5 mm，QGY1 2 5 mm 5 mm 4 4 争磊 籼工 1 8 0 mm5 mm；平衡风包 3 0 L；气缸有效行 程 电动机气隙3 mm。 压力微分方程 d F S d P 根据 工厂提供的风压最高压力值为P 0 ． 5 MP a 得 p ， d p 0 ．5 7 c r 1 2 7 2 3 ．4 5 N 1 2 7 0 k g _ 4F 5 08 0 k g 风 压 P0 ． 5 MP a FPS0． 5 丌 r 2 1 2 7 23．45N ≈1 270k g． 4 F 5 0 8 0 k g S丌／ , 2 2 ．5 4 4 7 d m ．5 H 0 ． 1 2 7 2 L 4 V 0 ． 5 08 9 L 理性 气体状态方程 0 ． 5 MP a 时 Pl V1 P 2 0 ． 53 0． 5 0 8 9 ／ 3 0 0 ． 5 0 8 4 8 M Pa A APS2 1 5． 8 N 左右平衡气缸 5 0 mm 2 0 mm，QGY 5 0 mm 2 0 mm F PS 0． 5 7 r 9 8 1 N A APS 1 4 ． 7 3 N 线性导轨参数 S NR5 5 R2 Q2 KKHH2 0 0 LC1 7 7 k N 、 Co 2 9 2 k N 综上所述 ，浮动装置的设计有效解决了电动机 组装过程中各个方 向的柔性 自动调节 ，所选用的风 缸及线性导轨参数满足技术要求需要。 4 ． 活动支撑 联接套及尾座 为了保护悬臂轴 刚性 ，抵抗在安装转子组件时 所受的冲击载荷 ，在工作台远离悬臂一侧安装剪刀 式液压活动支撑 见图3 ，活动支撑上有V 形定 位 ，在工作台移 动至靠近悬臂轴 一 侧时 ，电器限 位开关控制液压 缸 回拉 ，活动支 撑 自动顶起 ，保 证安装转子组件 时提前给悬臂轴 头一 向上的预紧 力。工作台复位 图3 活动支撑 1 ． 支座2 ．V形支座3 ．支撑板4 ． 铰轴 5 ． 梁6 ． 液压缸7 ．车 承组件 专用吊装工具设计 山东滨州盟威戴卡轮毂有限公司 2 5 6 6 0 2 张进勇 我公司低压铸造汽车轮毂模具大多在6 ～9 班次 就需卸机进行相应维修与维护 ，修模频次频繁。上 下模正面主要为复杂型腔面与配合面 ，单件重量大 都在1 0 0 ～1 5 0 k g ，模具的搬运移动多需 吊车辅助完 成 ，但普通 吊装 工具 不方便 吊车 吊装 。工件如 图1 所示。笔者结合此工件冒 口结构特点设计 了一种专 用 吊装工具 ，用于上下模的 吊装 ，方便实用 ，现介 绍如下。 图 1 此模具外形为 回转体结构 ，中心 冒口直径尺寸 大小在 5 5 ～ 6 5 mm之间 ，且 为台阶孔结构 。针 对此结构 ，设计 了简易 吊钩装 置 ，其组成如 图2 所 示。 此 吊钩 工 作 原 理 吊 装 时 限位导 向套 和卡 爪沿 导 杆 向上滑 动 ，导 杆 下端 锥 台对 卡爪 支撑 角度 逐渐 减 小 ，卡爪 有效 吊装 直径 逐 渐缩 小 ，将卡爪 置于 台 阶 孔 内 ，手 提导杆 ，松开 限 位导 向套 ，导 向套 和卡 爪 下滑 ，卡爪 有效 调 装直 径 变大 ，卡爪 台 阶最 终卡 于 模具 中心 冒 口台阶 位置 后即可实现 吊装。 此专 用 吊装 工具 在 实1 际应 用 中方便 、快 捷 、安 全 ，应用效果良好 。MW 4 图 2 吊环2 ． 限位导 向套 3 ． 导杆4 ． 卡爪 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 3 0 时电器限位开关控制液压缸推出 ，活动支撑 自动下 降至底部 ，保证转子组件能顺利通过定子组件。 为 了提高效率及防止 轴头划伤 ，在悬臂前端及 尾座 见 图4 上 设计V 形 定位部件并加 装硅胶垫 板。调 整高度使得转 子中心 与定子等高 ，V 形硅胶 板下有 调整垫板使用与不同转子 的换型 。尾座V 形 一 图4 尾座 1 ．滑板2 、3 ． 固定板4 ． 铰轴5 ． 弯板6 ． V 形支撑7 ． 尾座顶尖 下设计旋转铰轴 ，保证了定、转子不同轴时 自动找 正。尾座风缸前段联接专用顶尖 ，可以快速地将转 子顶紧 ，限制转子轴向攒动。 通过对卧式穿入式两端支撑组装机床的设计 ， 彻底消除 吊弓组装方式产生的缺陷 ，避免了电动机 组装产生的轴承 、线圈等磕碰 ，保证 电动机定 、转 子组装 同轴 ，实现 了机械化操作 ，控制 了装配稳定 性 ，节省了工装及人工成本 ，提高了操作安全性及 效率 ，达到电动机定、转子顺利组装 。柔性组件的 设计有效克服了批量产品机加工误差对电动机总装 的质量影响 ，模块化设计解决了产品复杂多变带来 的工装换型繁琐 ，最终达到了设计 目的。MW 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 2 0 参 磊 冷 加 工 4 5