磁电机轴套加工工艺研究

李贺

摘 要：常用的磁电机轴套加工工艺有两种，一种是精铸成形加工工艺，另一种是摆辗成形加工工艺。这两种工艺不仅可以减少原材料的浪费，提高其利用率，而且可以简化加工流程，提高生产效率，是今后磁电机轴套加工的发展趋向。

关键词：精铸成形；摆辗成形；轴套

轴套是放置在轴与承托之间起保护或定位作用的零件，是组成磁电机转子的重要部件，其加工的精良程度既关系到磁电机转子的品质，又影响着磁电机转子的生产率。因此，磁电机轴套加工工艺的研究成为磁电机转子生产中的研究重点。

1 旧的加工工艺的弊端

旧的加工工艺流程主要包括：锻坯-热处理-粗车加工-精车加工-拉键。流程相对比较复杂，仅车加工就有五道工序。旧的加工工艺的重复装夹加工方式降低了产品的加工精度和生产效率，影响了原材料的利用率，使其生产成本不能得到很好的控制。综上所述，旧的加工工艺存在着工艺繁琐、原材料利用率低、产品不精、生产成本较高、经济效益较差等弊端。因此，旧的加工工艺被新型加工工艺所代替。

2 精铸成形加工工艺探究

2.1 精铸成形工艺简介

精铸成形工艺即精密铸造成型工艺，又称熔模精密铸造，与原工艺不同的是其包含以下几道工序：铸坯、正火处理、抛丸处理、后序加工。

铸坯的工艺分析：使用45号钢为原材料，运用失蜡铸造工艺，铸造而成。要求D25外圆、4.5×45°倒角，精铸成型后不用继续加工，只需在精加工的地方留1毫米的车削加工余量即可。

正火处理的工艺分析：正火处理后可减少或消除铸造应力，协调整体金属组织的结构框架，提高切削性能，改善其强度及稳定性，达到技术要求标准。

抛丸处理的工艺分析：抛丸处理不仅可以彻底清理工件表面存在的杂质及氧化物，提高其表面的光滑度，而且可以进一步消除其内部应力。正火处理和抛丸处理对于整个工艺意义重大，其有效的改善了后面加工的条件，不可以简化或缺少，必须严格掌握操作工艺流程。

精密铸造的车加工要求标准较高，值得注意的是，铸造毛坯时容易出现大量气孔，对产品的品质非常不利，铸造厂应探索并尝试改进，选择合适的浇口位置，减少不良产品。车加工时使用的专用夹具应符合设计要求的精度，使用时需保持专用夹具洁净，工件安装要求到位，防止造成飞件事故，影响加工的精度。剩余的加工工序与原工艺基本相同，此处不再详细介绍。

2.2 精铸成形工艺优点

精铸成型工艺流程简化，工艺水平得到提高。该工艺将原工艺的5道工序简化到2道工序，原来的24个工步也简化到14个工步。专用夹具的使用不仅使工作定位更加精确，加工更加精良，而且改善了粗糙度，提高了合格率。

安全性得到提高。原工艺的毛坯比较粗糙且切削力大，普通三爪夹盘难以夹牢导致飞件现象。改进后的工艺毛坯精良且切削力小，容易加持，专用夹具的使用增强其牢固性，保证生产过程的安全可靠。

减轻操作人员的劳动强度。专用夹具操作简单方便，省时省力，减轻工作人员负担。

经济效益高。精铸毛坯采购单价比锻坯低，省去的工序及工步提高其经济效益。改良后的工艺减少了机械磨损，节约了大量的辅助材料，如刀片、零件等，从原料上减少浪费，增加经济效益。

生产效率及社会效益得到提高。原工艺繁琐复杂，费时费力。改良后的工艺生产效率是原来的几倍，生产效率大大提高。原材料利用率高，节约大量钢材，社会效益显著。

3 摆辗成形加工工艺探究

3.1 摆辗成形加工工艺简介

摆动辗压简称摆辗，是一种以压力原理设计的新型加工工艺。其利用摆头对坯件进行局部加载，要求摆头的形状与零件形状相近，经过摆头加载后的坯件发生连续不均匀非对称性变形，使其精度和表面性质具有相对较低的屈服值和良好的可塑性，适用于在退火状态下的材料加工。此加工工艺适合加工带杆的薄法兰零件，其工艺流程为：软化退火-制坯-坯件的磷化皂化处理-摆辗成形-后序加工。

材料的软化退火工艺分析：摆辗成形件的强度、硬度都有所提高，因此，其材料由45号钢改为35号钢，其性能也可达到45号钢的调质标准，不需后续热处理。摆辗成形所需零件要求严格，一般为钢材内部组织及非金属杂质分布均匀的热轧材、冷拉材，以确保其符合塑性变形标准。毛坯的软化退火工序非常重要，主要目的是减少毛坯的变形抗力，增加材料的可塑性。坯料在软化退火过程中晶粒细化，其硬化性能得以改善，增强了延展性，更利于摆辗成形。软化退火操作过程应严格遵守工艺要求，避免出现充型不满、圆盘外侧开裂等缺陷，软化退火的质量直接影响产品的品质。

制坯工艺分析：坯件的尺寸要求严谨，轮盘部分镦粗时的高径比（高度与直径的比值）必须在允许值内，不能过大或过小。高径比过大使坯料中心偏移导致法兰盘不圆。高径比过小，轴套杆布尺寸小于坯件直径，导致坯料在凹模上无法定位，而且，轴套杆部被挤压成形时金属流动的阻力不断增大，无法充满。综合考虑各种因素，一般带有内圆孔圆柱体坯料的凹模比直径大0.1mm-0.2mm，有利于定位。

磷化、皂化处理工艺分析：磷化、皂化处理是延长模具使用寿命的一种处理方法。因为轴套的轮盘上下两层表面均与摆头及凹模相互接触，在摆辗变形时受很大的摩擦力作用，而轴套杆部在挤压成形时也受摩擦力的作用，在成形后，杆部外表面与凹模紧贴。因此，为增加材料和模具之间的润滑度，有利于材料塑性变形，避免或减少材料与模具直接接触，在坯料表面形成一层磷酸盐薄膜，在摆辗时随坯件一起发生变形。

摆辗成形工艺分析：磁电机轴套是轴对称零件，因此摆头运动轨迹为圆形轨迹。摆辗时，将摆角调大，使摆头和工件的接触面积变小，利于金属发生形变，缩短成形时间，达到提高生产效率的目的。需要注意的是，若摆角过大，机身和导轨所承受的力就会增大，影响产品的精度。在生产实践中，摆角的度数一般为2°。

后序加工与原工艺基本相同。在生产过程中需要注意：软化退火过程必须进行充分，保证坯料组织内部材料均匀，否则会因金属流动不一致导致摆辗件法兰偏心；凹模轴芯上端与坯件间空隙不宜过大，坯件预制孔不能过深，预制孔过深可导致锥孔产生裂隙。

3.2 摆辗成形加工工艺的优点

省力。平均单位压力与接触面积的乘积可确定锻压时变形力的大小，由于摆辗加工是一个连续的局部形变过程，接触面积比一般锻造接触面积小的多，接触面积小，则塑性区的相对厚度变大，应力状态系数与变形抗力变小。除此之外，模具与工件之间的运动形式为滚动，摩擦系数较小，减少了塑性流动阻力。

精度高。摆辗过程中的加工强化使锻件毛坯均匀变形，金属纤维运动协调，不仅增强了产品的机械强度，而且改善了产品的加工精度及表面质量。

加工外形复杂的零件。一些锻件局部较薄，难于加工，摆辗成形适用于此类锻件，扩大了加工范围。

减少耗能。运用冷摆辗成形工艺，省去加热设备及相关的能源消耗，绿色环保。

工作环境良好。生产过程中无冲击，振动及噪声较小，无环境污染，为工人创造良好的工作环境。

既可以单机生产又可以组线生产，生产过程实现机械化和自动化，节省人力。

4 结束语

精铸成形与摆辗成形两种加工工艺以其强大的优势替代了旧加工工艺，两种工艺的原理不同，特点不同，对材料的要求也不同。相同的是生产过程中的关键环节不允许出现失误，对技术要求严格，企业可根据自身条件选择加工工艺，权衡利弊，创造良好的经济效益及社会效益。

参考文献

[1]任小玲，夏华，胡亚民.磁电机轴套摆辗成形工艺分析[J].冲模技术，2004.

[2]卢志国，程培元.摆辗机机身有限元分析[J].锻压装备与制造技术，2007.endprint