新能源汽車電動機高精密制造技術(shù)研究與應(yīng)用

發(fā)布：2025-12-05  閱讀：215

現(xiàn)階段隨著新能源汽車的快速發(fā)展，電動機動力結(jié)構(gòu)變得多樣化，有的與減速器、差速器集成在一起，有的與橋殼集成在一起，也有的將電動機集成在車輪上。在新產(chǎn)品試制中，殼體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)多樣化，需頻繁地更換殼體種類和安裝夾具，影響新產(chǎn)品的試制效率。同時，在殼體數(shù)控加工中，常規(guī)的加工坐標(biāo)系設(shè)定方法常表現(xiàn)為效率低、精度差及易干涉等問題，影響電動機殼的加工精度。定子裝配孔與轉(zhuǎn)子軸承孔分序加工，無法滿足同軸度精度要求，導(dǎo)致電動機轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)擺動的現(xiàn)象，影響電動機輸出性能。為解決以上問題，本文針對新能源汽車電動機高精密加工方法進行研究與論述。

一、數(shù)控加工坐標(biāo)系設(shè)定及測量技術(shù)的研究與應(yīng)用

加工坐標(biāo)系設(shè)定是建立數(shù)控機床主軸與待加工零件間的位置關(guān)系，坐標(biāo)系的設(shè)定精度直接影響產(chǎn)品零件的加工精度。高端數(shù)控機床裝配的電子測頭，可實現(xiàn)坐標(biāo)系設(shè)定、在線測量、曲面檢測等功能。由于電子測頭造價較高，后期維護昂貴，大部分?jǐn)?shù)控機床都不裝配電子測頭，在進行坐標(biāo)系設(shè)定時，常采用刀具試切分中法、尋邊器分中法及以百分表分中法等技術(shù)手段。但以上數(shù)控加工坐標(biāo)系設(shè)定方法常表現(xiàn)為設(shè)定效率低、精度差、零件表面破壞等特點，并且只能用于垂直面的坐標(biāo)系設(shè)定，無法在電動機殼側(cè)壁圓孔處建立加工坐標(biāo)系。為解決以上技術(shù)難題，實現(xiàn)普通數(shù)控機床的坐標(biāo)系高精密、高效率設(shè)定，提升產(chǎn)品加工質(zhì)量和試制效率，對加工坐標(biāo)系設(shè)定技術(shù)方法及應(yīng)用進行研究。

根據(jù)數(shù)控機床主軸的結(jié)構(gòu)特點，可發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床主軸軸線、刀柄軸線和刀具軸線共線（見圖1）。由于加工坐標(biāo)系的測量及設(shè)定原理為建立數(shù)控機床主軸與產(chǎn)品件間的位置關(guān)系，因此，可以間接轉(zhuǎn)換為刀具軸線與產(chǎn)品件的位置關(guān)系。結(jié)合百分表測量的使用方法，使百分表在零件上的測量值與在刀具軸線上的測量值一致，從而確定刀具軸線與產(chǎn)品件間的位置關(guān)系。

裝置由表桿軸機構(gòu)、表夾滑塊機構(gòu)及角度刻度盤機構(gòu)組成。表桿軸上端設(shè)計成圓柱形，和數(shù)控刀具一樣可以裝夾在機床刀柄上，下端設(shè)計成半圓柱形，半圓柱平面與自身圓柱軸線重合。表夾滑塊機構(gòu)起到對百分表的夾持和位置調(diào)節(jié)作用，它可以帶動百分表在表桿軸機構(gòu)上移動。角度刻度盤機構(gòu)的作用是記錄加工坐標(biāo)系測量時，百分表的角度位置，保證在第二次設(shè)定坐標(biāo)系時可以在相同的角度位置上測量。數(shù)控加工坐標(biāo)系設(shè)定流程如圖2所示。

電動機殼側(cè)壁為復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)，設(shè)定坐標(biāo)系時百行分表與產(chǎn)品件發(fā)生干涉，無法在豎直面結(jié)構(gòu)進行測量。為解決此類技術(shù)難題，對裝置的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化升級，如圖3、圖4所示，增加多角度連接機構(gòu)，實現(xiàn)百分表多角度調(diào)節(jié)，解決在電動機殼側(cè)壁上的復(fù)雜曲面、多角度空間曲面和狹窄結(jié)構(gòu)型腔的坐標(biāo)系設(shè)定難題。

二、電動機殼快速定位工作臺技術(shù)研究與應(yīng)用

電動機殼快速定位工作臺為成組式搭建結(jié)構(gòu)，由定位底板、定位套、固定鎖緊銷、定位鎖緊套、鋁連接板、圓形支座和壓力感應(yīng)裝置組成。適用于多品種，小批量試制生產(chǎn)，為數(shù)控加工提供柔性化加工模式。將電動機殼結(jié)構(gòu)相似、加工工藝相似的殼體分組，使加工技術(shù)與工藝設(shè)計合理化，以便對各批次試制的電動機殼提供適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)設(shè)備和工藝裝備。實現(xiàn)擴大批量生產(chǎn)，減少工裝調(diào)整時間和工序間等待的時間，可大幅度提高生產(chǎn)率。

在工作臺設(shè)計初期，根據(jù)數(shù)控機床各坐標(biāo)軸行程范圍制作定位底板，在底板上加工出等距離的沉頭孔，孔的數(shù)量可根據(jù)底板的大小來確定。定位鎖緊套放入到底板沉頭孔內(nèi)，同時用三個螺栓緊固在定位底板上，定位鎖緊套中制作成斜面，斜面與固定鎖緊銷配合起到固定作用?？焖俣ㄎ还ぷ髋_布局如圖5所示。

鋁連接板根據(jù)電動機殼固定區(qū)域的大小制作，在鋁連接板的四個角位置加工通孔，并將定位套過盈壓裝進去。表面均布沉頭螺紋孔，鋁連接板下表面為沉頭孔，可以實現(xiàn)電動機殼、支撐塊倒把固定，或在上表面固定壓板等功能。

為解決電動機殼在四軸或五軸設(shè)備上加工時主軸刀柄與機床工作臺干涉問題，設(shè)計原型支撐座。固定鎖緊銷用于緊固定位底板和鋁連接板，通過鎖緊銷下端漲出的三個鋼球與定位鎖緊套上斜面接觸，產(chǎn)生向下的拉力，使其固定在一起。圓形支座是使用熱處理工藝，在長期使用或頻繁更換時，可降低表面磨損，控制輪廓變形，始終維持較高的精度。將支撐座設(shè)計成中空結(jié)構(gòu)，降低自身重力對精度的影響，支座的下端面與鋁連接板的制作工藝相同，支座上端面與定位底板的制作工藝相同，便于連接固定鋁連接板。根據(jù)電動機殼端面的尺寸大小，選擇兩個或多個一起使用，增加電動機殼在粗加工時的強度?？焖俣ㄎ还ぷ髋_主體結(jié)構(gòu)如圖6所示。

鋁連接板根據(jù)電動機殼固定區(qū)域的大小制作，在鋁連接板的四個角位置加工通孔，并將定位套過盈壓裝進去。表面均布沉頭螺紋孔，鋁連接板下表面為沉頭孔，可以實現(xiàn)電動機殼、支撐塊倒把固定，或在上表面固定壓板等功能。

為解決電動機殼在四軸或五軸設(shè)備上加工時主軸刀柄與機床工作臺干涉問題，設(shè)計原型支撐座。固定鎖緊銷用于緊固定位底板和鋁連接板，通過鎖緊銷下端漲出的三個鋼球與定位鎖緊套上斜面接觸，產(chǎn)生向下的拉力，使其固定在一起。圓形支座是使用熱處理工藝，在長期使用或頻繁更換時，可降低表面磨損，控制輪廓變形，始終維持較高的精度。將支撐座設(shè)計成中空結(jié)構(gòu)，降低自身重力對精度的影響，支座的下端面與鋁連接板的制作工藝相同，支座上端面與定位底板的制作工藝相同，便于連接固定鋁連接板。根據(jù)電動機殼端面的尺寸大小，選擇兩個或多個一起使用，增加電動機殼在粗加工時的強度。快速定位工作臺主體結(jié)構(gòu)如圖6所示。

三、電動機殼體階梯孔同軸度高精密加工技術(shù)研究與應(yīng)用

汽車在運行過程中，電動機中的轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)，為保證電動機在運行時的性能和穩(wěn)定性，對電動機殼體的定子裝配孔和轉(zhuǎn)子軸承孔的同軸度有極高的精度要求。電動機殼體傳統(tǒng)的加工工藝，使用加長立銑刀螺旋下切的方式粗加工定子裝配孔和軸承孔，由于立銑刀伸出過長，導(dǎo)致加工后殼體側(cè)壁產(chǎn)生振紋。精加工時，分序使用兩把不同直徑的鏜刀精加工側(cè)壁和軸承孔，在換刀的過程中，很容易出現(xiàn)圓心的偏離，造成定子裝配孔和轉(zhuǎn)子軸承孔的同軸度偏差，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

為解決上述問題，設(shè)計開發(fā)了一種階梯式可變徑鏜刀（見圖8），包括設(shè)置在鏜刀刀體上的鏜刀桿，并且在鏜刀桿上設(shè)計兩個圓臺，每個圓臺的上端外邊緣處設(shè)置一刀頭。鏜刀桿的階梯型與需要加工的產(chǎn)品形狀匹配，在不同圓臺上設(shè)置不同刀頭，從而一次性地實現(xiàn)粗鏜削和精鏜削。刀柄和刀頭采用套式連接結(jié)構(gòu)，通過兩個鏜刀頭可以一次性加工兩個不同直徑的

加工部位采用微調(diào)精鏜單元和刀橋分體安裝式結(jié)構(gòu)，通過更換微調(diào)精鏜單元，快速完成鏜孔尺寸切換，同時在刀橋上階梯式設(shè)置兩段孔徑部，每個孔徑部分別安裝有獨立的微調(diào)精鏜單元進行不同尺寸的里孔鏜削加工，在最大限度的情況下，實現(xiàn)了多孔位同時精鏜加工，提高多孔位里孔的鏜削加工效率。

階梯式鏜刀可以實現(xiàn)一次進刀逐一完成各加工位置后一次退刀，與普通鏜刀相比減少了換刀和退刀時間，縮短了產(chǎn)品的整體加工時間，大大提高了加工產(chǎn)品的尺寸一致性，滿足電動機殼體加工精度要求，提升新能源汽車電動機運轉(zhuǎn)性能和穩(wěn)定性。電動機殼階梯孔加工如圖9所示。

結(jié)語

通過對新能源汽車電動機殼體高精密加工方法的研究，在數(shù)控加工坐標(biāo)系設(shè)定及測量、電動機殼快速定位裝夾和階梯軸承孔同軸度高精密加工等關(guān)鍵技術(shù)上，進行了深入的分析和對比，其加工方法具有獨特性。該加工方法制造的電動機殼體在電動機傳動的研發(fā)中起到了助推作用，對提升加工能力及保障電動機高速運轉(zhuǎn)性能有明顯效果。        

展會舉辦地——滄州，是國家確定的沿海開放城市之一，更是京津冀協(xié)同發(fā)展及環(huán)渤海地區(qū)合作發(fā)展重要組成部分，全市擁有“中國鑄造之鄉(xiāng)”、“中國管道裝備制造業(yè)基地”、“中國包裝機械生產(chǎn)基地”、“中國五金機電產(chǎn)品進出口基地”和“中國電子機箱制造基地”等一批國字號特色產(chǎn)業(yè)基地。2026第十屆滄州國際數(shù)控機床及智能裝備展覽會（簡稱：滄州機床展）定于2026年5月13-16日在滄州國際會展中心舉辦。九年來，在行業(yè)主管單位、行業(yè)協(xié)會和相關(guān)單位的大力支持下，已發(fā)展成為國家級區(qū)域性品牌展會，也是河北省有規(guī)模有影響力的機床行業(yè)展會。本屆滄州機床展圍繞供需對接促進成交，為河北省乃至周邊省市提供一個考察供應(yīng)商、采購設(shè)備和綜合解決方案的一站式選擇平臺，積極推動河北省制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。