浅谈煤矿专用电机关键件工艺要点
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关键词：关键件 焊接结构件 机座整机加工
0 引言
煤矿专用电机需要在煤矿井下作业，煤矿井下地质条件复杂，作业场所空间狭小，且有易燃易爆的瓦斯气体，这就要求煤矿专用电机要有良好的机械性能、电气性能、足够的外壳强度、结构紧凑要求等。给予其性能要求，其加工工艺特殊，以下介绍了采煤机、掘进机、输送机煤矿专用电机关键件的工艺要点。煤矿专用电机的关键件为：机座、定子、转子、定子铁芯、端盖。
1 煤专电机机座
煤专电机机座大部分为焊接结构件，由于焊接件的特点，焊接热变形无法避免，因此如何控制热变形，使热变形控制在适当的范围内，以便于保证加工部位的加工余量。因此焊接时要按工件的几何形状确定工件的焊接顺序，控制焊接电流，对于焊缝尺寸较大的要采用多层多道焊，以控制焊接线能量的输入，降低焊接变形；尽量采用对称焊接，或采拉筋点焊固定来定位，抵消焊接变形。机座焊接主要用CO2焊接，焊丝型号ER50-6，焊接电流200～300A、电压21～40V。保证焊接熔深，所有焊缝必须严格采用多层多道焊进行焊接，每道焊道高度≤4mm，不得使用大电流将焊缝一次成型。焊接过程必须保证焊缝质量，焊缝成型应当均匀、连续、波纹致密，与母材平滑过渡；焊缝及其周围的熔渣、飞溅物全部清理干净。具体的工艺细节如下：
1.1 采煤机电机的机座结构相对掘进机较简单，主要有水套组件两端各一个法兰，中间一个法兰外圆一侧接线盒。机座组焊时，内、外水套及法兰必须做好标志线以保证水口的相对位置，尤其是水冷端盖的采煤机电机，机座的进出水口位置必须与端盖完全一致，否则密封不好机座内腔会进水，因此机座端面与端盖的安装孔和水口必须严格按标志线位置用钻模钻成。两端端盖安装孔及水口也同样用钻模按标志线位置钻成。
1.2 为防止水道串水，外水套内壁加工利用工装一次车成不允许有接刀。车胎以立车主轴中心孔定位，将外水套座入胎具内止口内，外套外圆500mm高均布四个工艺块与立车连接压紧，或用压盖压紧一次车成（如图一）。
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图一 机座车胎工装
1.3 内、外水套采用热装：将外筒加热300℃左右，整个外套温度要均匀，将外水套套在内水套上，内外水套过盈量在0.3～0.6mm。个别大功率采煤机带水冷端盖的，为保证水道循环效果，内外水套热装后按内水套通长封水筋位置，将外水套对应位置铣槽，宽度15mm左右，深度为露出挡水条，然后塞焊平，避免冷却水抄近道窜流。
1.4 机座整机加工一般为四次车工艺，为保证机座铁心、止口、外配止口的同轴度，设计工装进行三次车工艺，精车采用“一刀捅”工艺，保证机座铁心、止口、外配止口一次装卡完成（如图二）。
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调整座（1）、调整螺栓（2）、压板（3）、螺母（4）、螺杆（5）、胎座（6）、T型螺栓（7）
图二 机座整机加工工装
将胎座（6）与机床用T型螺栓（7）压紧，由调整座（1）和调整螺栓（2）配合，按工艺块的高度，转动调整螺栓（2），顶起压板（3），由螺母（4）和螺杆（5）将活件与胎座（6）压紧，即可实现机座前止口、后止口、铁芯和外配止口一次装卡车成。
1.5 机座水道打四次水压，前三次水压4.5MPa，时间5min分别是机座焊接完成打一次，粗车完成打一次，精车完成打一次，隔爆腔进行1MPa水压试验历时10S，有绕组定子铁心热装完成后水道再进行一次水压试验，压力4.5MPa，时间5min。
1.6 掘进机机座总体结构为内筒为圆筒，外侧为方箱，加工困难，工序多（需上加工设备比较多），来回翻转次数多，加工成本高，另外该结构机座焊接量大，焊接时外形尺寸不易保证，不规则的焊接变形和不确定的外形毛坯直接影响机座后续机械加工定位及找正，特别是镗腰部的销孔和大臂的孔时，会出现孔上下或左右偏的现象，因此，组焊时前后端法兰及两大臂之间必须采用强度较高拉筋固定，控制焊接变形。镗大臂孔时最好设计专门的镗胎，加工起来比较方便。
2 煤专电机定子
2.1 有绕组定子铁心与机座最大过盈量0.25mm，最小过盈量0.1定子本体装入机座采用热装工艺，机座加热温度在200℃～250℃左右，采用一种简易翻转吊装胎具。
2.2 采煤机电机成型绕组较多，由于受电机体积限制，线圈端部一般较紧张，嵌接线较困难，因此必须严格控制端部尺寸。绕组采用VPI浸H级（西绝缘118-1或118-2浸渍漆）两遍，引接线与线端部引接线采用漆后接线，引接线与线圈接头以及引接线与接线螺栓之间的连接均采用银铜焊，银焊条牌号为HIAgCu80-5。
2.3 定子外圆余漆的清理采用简易设备进行，除漆效果较好，外圆较光亮。
3 煤专电机转子部分
3.1 采煤机电机大部分转子为双鼠笼铜条转子，平衡环半径小，可加平衡块重量有限，转子装压完成后，焊两端内外端环，转子焊完后直接车外圆做动平衡，不进行二次磨工艺。
3.2 定转子冲片不氧化，铁芯冲片要求厚薄均匀，表面平整，不得有明显划痕与变形，毛刺不超过0.05mm，冲片和轴铁芯档配合为H8/g7，间隙配合，冲片内圆由键和轴铁芯台连接，直接冷装叠压。
3.3 内、外笼条与转子铁芯孔属于间隙配合。外笼条与冲片间隙为0.2mm～0.3mm，与上端环间隙为0.5mm；内笼条与冲片间隙为0.5mm，与下端环间隙0.5mm；视冲片冲压等分质量可适当调整间隙，以保证笼条装入不能太紧，也不要太松。
3.4 铁芯冲片要求厚薄均匀，表面平整，不得有明显划痕与变形，冲裁端面毛刺不得大于0.05mm冲片表面绝缘层厚薄均匀，表面平整，有良好的介电强度，耐油和防潮性能，铁芯装压后要求铁芯表面应光洁，整齐，无锈斑，无损伤，槽壁无梳齿状。
3.5 焊接转子要求：内、外端环，内、外笼条焊前进行酸洗，去除表面油污。向槽内打入转子导条时勿使导条弯曲变形，导条装配后两端不加工，上下导条均不用涨紧、挤紧。铜条装配须注意两端导条等长，焊端环前复检。导条与端环的焊接采用银钎焊，按照对称交叉焊的方式进行焊接，每边连续钎焊不超过5个接头，严格控制焊接质量，不得出现焊缝未焊透、夹渣、气孔、虚焊等缺陷。工序如下：套片-压装-装焊卡箍-装下导条（铜条装配后两端不加工，注意导条两端等长）-钎焊下端环（轴一次磨成焊接时注意保护轴）-装上导条-装铜圆筒（每端对称4个）-钎焊上端环（轴一次磨成焊接时注意保护轴）-装焊铜内风扇（每端5个）。
3.6 采煤机电机轴一般为花键轴，材质为40CrNiMo，调质处理，HB240～HB270，花键齿部进行高频淬火，硬度38HRC～40HRC。由于轴为花键轴和普通轴相比加工工序较多，尤其是内花键轴更不易加工。
4 煤专电机定子铁心
扣片结构的外装压定子铁心；小功率的为侧片带压圈结构，大功率为定子齿压板结构。定子装压后不车外圆。
5 煤专电机端盖、内盖
端盖加工时应严格控制轴承室尺寸精度、表面粗糙度及圆柱度。端盖与机座配合面、配合止口，轴承孔及与内盖配合面必须一次加工成，以保证轴承孔和止口的同轴度。内盖里孔配合面及与端盖配合面也必须一刀加工成。
6 结束语
掌握了煤专电机关键件的加工工艺要点，才能保证产品的质量，提升生产效率，减低产品生产制造的风险。公司按照上述工艺要点进行加工，通过过程通知及完善的检验来保证产品的工件质量，YBUD掘进机用隔爆型三相异步电动机以此试制成功，顺利通过南阳防爆电器研究所国家防爆中心的耐爆等试验，进入小批量生产阶段。
参考文献：
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[3]宋廷池.日本的矿用电机及其绝缘工艺[J].煤矿机械与电气，1981（01）.