舵机左右壳体加工工艺讨论

摘要：舵机左、右壳体结构复杂，加工装夹困难，壁薄筋弱，易变形。特别是电机安装面对基准外圆轴线的垂直度、四个舵轴孔之间的位置要求以及它们与齿轮孔系之间的尺寸关系难以保证。本文通过对舵机左、右壳体的结构进行深入研究，探索试验新的装夹方法和加工思路，通过设计工装，在切开之后重新组合精加工的工艺方案，满足了重要特性的设计及装配要求，并通过装配调试得到了效果验证。为我公司类似零件加工提供了值得借鉴的经验。

关键词：左右壳体  重要特性  装夹定位  工艺方案

1引言

电动舵机具有结构小巧、运行可靠、维护方便、易于控制等优势，但其研制和运用受到电机功率和控制技术瓶颈的制约。近年来，随着电动机技术的发展和更新，电动舵机的作用与优势越来越凸显。

某型电动舵機作为2017年公司重点研制型号，生产周期短促，加工过程复杂。舵机左、右壳体是电动舵机产品的关重件，包含着舵机产品绝大部分装配关系，所有零部件通过与壳体的连接构成一个有机整体，从而拥有设计所需的性能。左、右壳体作为舵机产品的核心，其结构复杂，装夹困难，薄筋弱易，是整个产品体系中工序最长最复杂的零件，对生产加工带来很大困扰，严重制约产品的生产进度。为了保证产品的顺利产出，研究和探索出一个质量效率兼顾的加工方案成为一项重要而迫切的任务。

2零件重要特性及装配作用研究

2.1零件结构特征

舵机左、右壳体的三维模型如图去1所示，该零件的材料为铝合金2A12-T4，具有重量轻、强度高、易于切削的优势，但同时容易因加工而产生变形。从图中可看出，该零件的结构壁薄筋弱，加工装夹困难。特别是两个插座安装爪以及电机安装孔属于最薄弱位置。舵轴孔之间的位置关系以及壳体小端面与外圆基准的位置关系在将材料实体挖空后难以保证。因此在确定工艺路线时要考虑零件加工的先后顺序，装夹基准的稳定性、可靠性，以及基准面间垂直度要求，同时避免零件的变形问题。

2.2 重点设计要求及其装配作用

作为舵机产品的核心关重件，舵机左、右壳体的重点结构设计图如图2，其重点设计要求及装配作用如表1。

3工艺方案的确定及工艺流程的安排

3.1加工方案分析

从零件结构及设计要求来看，零件整体成陀螺型，材料实体挖空后难以装夹找正，考虑在壳体小端面方向留工艺柄。外圆基准公差要求为H6级，采用车加工保证。圆柱内部安装电机，需采用铣工从壳体大端面方向下刀加工相关特征。舵轴孔系圆锥内部安装齿轮相关零部件，从大小两个端面方向皆无空间下刀，采用线切割切开后再加工相关特征要求。中间需安排相应的钳工工序去除铣后及线切割毛刺浮灰。由于材料和结构的影响易产生加工变形，需根据相关特征的公差要求合理分配分粗精加工。

3.2加工难点及解决方案

3.2.1两插座安装爪

（1）难点：从三维模型中可以看出，两个安装插座的小爪从壳体上悬伸出来，形状单薄，最薄弱处厚度仅有2.2 mm。铣加工过程中容易因切削力而直接导致该位置处发生变形甚至直接将材料拉弯崩溃。

（2）解决方案：设计制作刚度板工装，利用壳体大端面上的6个小螺纹，将两爪与壳体固定（如图3）。用五轴机床，先从大端面方向加工电机安装孔并将6个小螺纹加工出来，程序中加一个暂停，然后将刚度板以螺钉固定在壳体端面，再从侧面下刀加工两个安装电路板的槽（如图4）。以刚度板固定的方式间接增加薄弱处的强度，避免了两爪的变形。

3.2.2 线切割装夹找正

（1）难点：在将壳体圆柱部分安装电机及电路板的相关特征要求加工完后，零件具有了方向性。线切割需要按已形成的方向将壳体一分为二（如图5），而工艺柄对线切割的装夹找正无意义。线切割无法直接装夹找正。

（2）解决方案：要使线切割方便找正零件方向，需要两个条件，第一需要直面，第二是零件每一次装夹都能够正在同一个状态。深入研究分析壳体的结构特征，壳体两个过电机轴的孔与壳体之间位置关系已经确定，可用来固定壳体的方向。设计制作线切割工装（如图6），由一个定位块及两根定位杆通过孔配合组成。两孔位置与壳体上过电机轴的孔位置相同，只需找好定位块的方向，将壳体倒扣在定位杆上。壳体的方向和位置即可确定（如图7）

3.2 工艺流程的安排

根据材料和零件结构的在加工中产生变形对后续的影响，以及相关特征的公差要求，整体先加工壳体圆柱部分的内容，剖7开后再加工圆锥部分的内容。首先粗车外圆及工艺柄，装夹工艺柄粗铣、半精铣圆柱内腔以及侧面槽，粗钻舵轴孔，再精车外圆基准面;其次线切割将壳体一剖为二;继续装夹工艺柄粗铣锥面内部齿轮孔系和精铣电机定位面及孔;然后圆筒工装装夹精加工舵轴孔及壳体小端面内容。最后平口钳对夹精铣齿轮孔系。具体工艺路线如表2：

4结论

舵机左、右壳体作为电动舵机产品的核心关重件，零件结构小巧，结构复杂。在摸索壳体加工方法过程中，本文从零件结构特点和重要特征出发，深入研究设计及装配关系，分析加工难点，寻求解决方案，制定工艺流程，通过预留工艺柄并设计制作大量工装夹具，保证零件设计要求，提升零件的加工质量和加工效率，解决了生产过程中急需解决的问题，满足了生产需要，顺利的完成了研发配套工作。在此过程中，我们得到了很多新的领悟，对复杂异形零件的加工装夹和长工序零件重要特征加工保证的先后顺序以及热处理的安排有了更深的了解。

随着电机技术的发展，电动舵机的优势愈发凸显，逐渐成为弹上伺服机构的重要研究和发展方向。公司在电动舵机领域的研发和尝试的力度也逐步加大加深。在不久在将来，随着战争形态的演变，对导弹的技术和性能会提出越来越高的要求。而在导弹技术性能的驱动下，弹上伺服系统——电动舵机的体积、结构也会演化出五花八门的形式，总体向着小体积、大功率的方向发展。相信后续的工作中，随着研究的深入，设计给出的舵机结构会越来复杂，加工难度越来越高。这便对工艺人员也提出了更高的要求。对于复杂零件的加工，需要我们充分理解设计思路，探索新的工艺方法和学习运用新设备、新技术。保证设计给出的图纸，无论多复杂，多困难，都能按质按时加工出来。确保公司在电动舵机的研发之路上走顺、走远。

5 参考文献

[1]孟少农 机械加工工艺手册1991年9月 机械工业出版社

作者简介：姓名：熊涛，出生年月：1993.10，民族：汉，籍贯：贵州普定，学历：大学本科，参加工作时间：2014.07，现职称：助理工程师。