CN109586487A - 一种tc4钛合金电机外壳及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TC4钛合金电机外壳，包括：圆筒外壳2；第一端面1，位于所述圆筒外壳的一个底面，并具有第一端面孔3；以及第二端面4，位于所述圆筒外壳远离所述第一端面的底面，并具有第二端面孔5；其中，所述第一端面孔3的深度与所述第一端面1的厚度一致，所述第一端面1与所述圆筒外壳2之间还具有隔板，并且所述隔板沿所述圆筒外壳2的轴线方向具有通孔，能够穿过电机的转子以向外输出转矩。本发明实施例能够满足航空航天类设备对于部件比重的要求，在满足电机外壳足够强度的前提下，尽可能地降低其重量。
Description
技术领域
本发明涉及电机制造领域，尤其涉及一种TC4钛合金电机外壳及其加工方法。
背景技术
航空航天领域中，由于需要克服飞行装置的重力，因此对于安装于其上的结构件的重量要求极为严格。对于强度要求不高的部件而言，可以通过铝镁合金有效地替代铁基的合金，从而降低航空航天飞行装置结构件的重量。但是对于强度要求较高，且对尺寸变形要求严格的场合，相对较软的铝镁合金不再能够适应要求。此外，除了强度、重量要求以外，部分航空航天飞行装置上的关键部件还要求能够承受一定的高温，例如飞机的机翼结构件和航空发动机结构件等部位，需要承受气流的高速摩擦或者燃烧所带来的热量。
当今要求航空材料具有质轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和加工成形性好等良好的综合性能，既要保证飞机机体和发动机零件在受力、高温、腐蚀和其他作用条件下有较强的工作能力，又要使飞机达到高的技术品质。钛合金由于比强度高、耐腐蚀、耐热等良好的综合性能和结构效益高而被广泛用于航空领域，多用于制造航空发动机中要求强度高与耐热性好的重要零部件和飞机机体结构件，尤其适用于大马赫数飞行的飞机。
随着飞机更新换代的加速，对飞机性能要求不断提高，而飞机性能的改进首先需要从材料入手，既要选用先进材料来降低机体重量，又要考虑材料的可靠性和经济性。基于这样的背景需求，铝合金在飞机上应用的主导地位开始被削弱，逐渐被满足高性能要求的钛合金所代替。
发明内容
本发明的至少一个目的是提出一种TC4钛合金电机外壳及其加工方法，能够满足航空航天类设备对于部件比重的要求，在满足电机外壳足够强度的前提下，尽可能地降低其重量。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种TC4钛合金电机外壳，包括：圆筒外壳；第一端面，位于所述圆筒外壳的一个底面，并具有第一端面孔；以及第二端面，位于所述圆筒外壳远离所述第一端面的底面，并具有第二端面孔；其中，所述第一端面孔的深度与所述第一端面的厚度一致，所述第一端面与所述圆筒外壳之间还具有隔板，并且所述隔板沿所述圆筒外壳的轴线方向具有通孔，能够穿过电机的转子以向外输出转矩。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第二端面孔的深度大于所述第二端面的厚度，以形成供所述电机进入所述圆筒外壳的入口。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述电机外壳包括：方台，设置于所述圆筒外壳的外侧，靠近于所述第二端面，并沿所述圆筒外壳的径向，从所述方台的表面开设有四方凹槽。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述四方凹槽还开设有四方凹槽内孔，用于为所述电机提供电气设备连接的入口。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述方台还包括：螺纹孔，开设于所述方台的四周，用于固定连接所述方台与所述电气设备。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述电机外壳包括：支耳，设置于所述圆筒外壳的外周面，靠近于所述第一端面，并且具有沿所述圆筒外壳轴向的腰槽，能够穿过螺栓并使所述电机外壳与其他部件进行固定连接。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述电机外壳包括：侧面孔，开设于所述圆筒外壳的外圆面，靠近于所述第一端面，并且沿所述圆筒外壳的轴向位于所述支耳远离于所述第一端面的一侧，能够联通所述圆筒外壳的内外。
本发明还提供了一种根据前文所述的TC4钛合金电机外壳的加工方法，所述加工方法包括：取TC4钛合金圆柱毛坯，以所述圆柱毛坯的外周为定位，车削加工所述第一端面，并使所述第一端面光滑；以所述第一端面为定位，铣削加工所述第一端面的外周面；对所述第一端面车削加工，以形成所述第一端面孔；以所述圆筒外壳的外圆周为定位，沿所述第二端面镗孔，以形成所述第二端面孔，并使所述第二端面孔具有设定的内径及深度；在所述圆筒外壳靠近于所述第二端面的位置铣削所述方台，并使所述方台与所述圆筒外壳的外圆周之间具有倒角；在所述方台铣削加工所述四方凹槽，并在所述四方凹槽的外表面均匀钻取所述螺纹孔，同时使所述螺纹孔具有一定的倒角且不穿透所述圆筒外壳；在所述圆筒外壳靠近于所述第一端面的外圆周铣削所述支耳，使所述支耳之间以120°均匀分布于所述圆筒外壳的外圆周，并沿所述支耳铣削加工所述腰槽；以及沿所述圆筒外壳的径向，钻取所述侧面孔，使所述侧面孔贯穿所述圆筒外壳，并使所述侧面孔具有倒角。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第二端面孔具有至少两种孔径，以形成台阶孔。
基于上述技术方案，本发明实施例能够满足航空航天类设备对于部件比重的要求，在满足电机外壳足够强度的前提下，尽可能地降低其重量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所提供的一种TC4钛合金电机外壳俯视角度结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种TC4钛合金电机外壳沿图1A-A方向的剖视角度结构示意图。
附图标记：1、第一端面，2、圆筒外壳，3、第一端面孔，4、第二端面，5、第二端面孔，6、方台，7、四方凹槽，8、螺纹孔，9、支耳，10、腰槽，11、侧面孔，12、四方凹槽内孔。
具体实施方式
下面可以参照附图以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。
需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。
本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。
下面结合附图1～2对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
如图1～2所述，本发明实施例提供的一种TC4钛合金电机外壳，包括：圆筒外壳2；第一端面1，位于所述圆筒外壳的一个底面，并具有第一端面孔3；以及第二端面4，位于所述圆筒外壳远离所述第一端面的底面，并具有第二端面孔5；其中，所述第一端面孔3的深度与所述第一端面1的厚度一致，所述第一端面1与所述圆筒外壳2之间还具有隔板，并且所述隔板沿所述圆筒外壳2的轴线方向具有通孔，能够穿过电机的转子以向外输出转矩。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第二端面孔5的深度大于所述第二端面4的厚度，以形成供所述电机进入所述圆筒外壳2的入口。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述电机外壳包括：方台6，设置于所述圆筒外壳2的外侧，靠近于所述第二端面，并沿所述圆筒外壳2的径向，从所述方台6的表面开设有四方凹槽7。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述四方凹槽7还开设有四方凹槽内孔12，用于为所述电机提供电气设备连接的入口。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述方台6还包括：螺纹孔8，开设于所述方台6的四周，用于固定连接所述方台6与所述电气设备。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述电机外壳包括：支耳9，设置于所述圆筒外壳2的外周面，靠近于所述第一端面1，并且具有沿所述圆筒外壳2轴向的腰槽，能够穿过螺栓并使所述电机外壳与其他部件进行固定连接。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述电机外壳包括：侧面孔，开设于所述圆筒外壳2的外圆面，靠近于所述第一端面1，并且沿所述圆筒外壳2的轴向位于所述支耳9远离于所述第一端面的一侧，能够联通所述圆筒外壳2的内外。
本发明还提供了一种根据前文所述的TC4钛合金电机外壳的加工方法，所述加工方法包括：取TC4钛合金圆柱毛坯，以所述圆柱毛坯的外周为定位，车削加工所述第一端面1，并使所述第一端面光滑；以所述第一端面1为定位，铣削加工所述第一端面1的外周面；对所述第一端面1车削加工，以形成所述第一端面孔3；以所述圆筒外壳2的外圆周为定位，沿所述第二端面4镗孔，以形成所述第二端面孔5，并使所述第二端面孔5具有设定的内径及深度；在所述圆筒外壳2靠近于所述第二端面4的位置铣削所述方台6，并使所述方台6与所述圆筒外壳2的外圆周之间具有倒角；在所述方台6铣削加工所述四方凹槽7，并在所述四方凹槽7的外表面均匀钻取所述螺纹孔8，同时使所述螺纹孔具有一定的倒角且不穿透所述圆筒外壳2；在所述圆筒外壳2靠近于所述第一端面的外圆周铣削所述支耳9，使所述支耳9之间以120°均匀分布于所述圆筒外壳的外圆周，并沿所述支耳9铣削加工所述腰槽10；以及沿所述圆筒外壳2的径向，钻取所述侧面孔11，使所述侧面孔11贯穿所述圆筒外壳2，并使所述侧面孔11具有倒角。
作为本发明前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述第二端面孔5具有至少两种孔径，以形成台阶孔。
本发明实施例所提供的电机外壳，能够形成对电机的有效保护支撑。具体而言，电机从所述电机外壳的所述第一端面装入所述电机外壳，并从位于所述第一端面的所述隔板通孔穿出所述电机的转子，以向外输出转矩。
为了便于所述电机外壳与接收所述电机转矩的设备之间连接安装，所述第一端面还开设有第一端面孔，用以与接收所述电机转矩的设备形成沿所述电机外壳径向和轴向的定位关系。并且所述电机外壳靠近于所述第一端面的区域还具有凸耳，所述凸耳还进一步开设有腰槽，能够与接收所述电机转矩的设备通过螺栓螺母形成固定连接。
进一步的，在所述电机外壳靠近于所述第一端面的区域还进一步开设有侧面孔，能够为所述电机提供润滑液的入口或者散热的通道，保证所述电机的有效运作或散热效果良好。
所述电机外壳沿所述第二端面开设有第二端面孔，所述第二端面孔具有台阶状的结构，即所述第二端面孔以不同的孔径与深度组合，能够提供给安装于所述电机外壳内的电机以定位的区域。
进一步的，在所述电机外壳靠近所述第二端面的外圆周还具有方台，所述方台开设有四方凹槽及四方凹槽内孔，用以连接能够供给所述转子电能和/或电气控制功能的元件，并通过设置于所述方台上的螺纹孔，供给所述转子电能和/或电气控制功能的元件能够与所述方台进行固定连接。
本发明实施例通过合理的结构设计以及针对于TC4钛合金材料的加工方法，能够满足航空航天类设备对于部件比重的要求，在满足电机外壳足够强度的前提下，尽可能地降低其重量。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
在本发明的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备、机构、部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种TC4钛合金电机外壳，其特征在于，包括：
圆筒外壳(2)；
第一端面(1)，位于所述圆筒外壳的一个底面，并具有第一端面孔(3)；以及
第二端面(4)，位于所述圆筒外壳远离所述第一端面的底面，并具有第二端面孔(5)；
其中，所述第一端面孔(3)的深度与所述第一端面(1)的厚度一致，所述第一端面(1)与所述圆筒外壳(2)之间还具有隔板，并且所述隔板沿所述圆筒外壳(2)的轴线方向具有通孔，能够穿过电机的转子以向外输出转矩。
2.根据权利要求1所述的TC4钛合金电机外壳，其特征在于，所述第二端面孔(5)的深度大于所述第二端面(4)的厚度，以形成供所述电机进入所述圆筒外壳(2)的入口。
3.根据权利要求1所述的TC4钛合金电机外壳，其特征在于，所述电机外壳包括：
方台(6)，设置于所述圆筒外壳(2)的外侧，靠近于所述第二端面，并沿所述圆筒外壳(2)的径向，从所述方台(6)的表面开设有四方凹槽(7)。
4.根据权利要求3所述的TC4钛合金电机外壳，其特征在于，所述四方凹槽(7)还开设有四方凹槽内孔(12)，用于为所述电机提供电气设备连接的入口。
5.根据权利要求3所述的TC4钛合金电机外壳，其特征在于，所述方台(6)还包括：
螺纹孔(8)，开设于所述方台(6)的四周，用于固定连接所述方台(6)与所述电气设备。
6.根据权利要求1所述的TC4钛合金电机外壳，其特征在于，所述电机外壳包括：
支耳(9)，设置于所述圆筒外壳(2)的外周面，靠近于所述第一端面(1)，并且具有沿所述圆筒外壳(2)轴向的腰槽(10)，能够穿过螺栓并使所述电机外壳与其他部件进行固定连接。
7.根据权利要求6所述的TC4钛合金电机外壳，其特征在于，所述电机外壳包括：
侧面孔(11)，开设于所述圆筒外壳(2)的外圆面，靠近于所述第一端面(1)，并且沿所述圆筒外壳(2)的轴向位于所述支耳(9)远离于所述第一端面的一侧，能够联通所述圆筒外壳(2)的内外。
8.一种根据权利要求1～7所述的TC4钛合金电机外壳的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：
取TC4钛合金圆柱毛坯，以所述圆柱毛坯的外周为定位，车削加工所述第一端面(1)，并使所述第一端面光滑；
以所述第一端面(1)为定位，铣削加工所述第一端面(1)的外周面；
对所述第一端面(1)车削加工，以形成所述第一端面孔(3)；
以所述圆筒外壳(2)的外圆周为定位，沿所述第二端面(4)镗孔，以形成所述第二端面孔(5)，并使所述第二端面孔(5)具有设定的内径及深度；
在所述圆筒外壳(2)靠近于所述第二端面(4)的位置铣削所述方台(6)，并使所述方台(6)与所述圆筒外壳(2)的外圆周之间具有倒角；
在所述方台(6)铣削加工所述四方凹槽(7)，并在所述四方凹槽(7)的外表面均匀钻取所述螺纹孔(8)，同时使所述螺纹孔具有一定的倒角且不穿透所述圆筒外壳(2)；
在所述圆筒外壳(2)靠近于所述第一端面的外圆周铣削所述支耳(9)，使所述支耳(9)之间以120°均匀分布于所述圆筒外壳的外圆周，并沿所述支耳(9)铣削加工所述腰槽(10)；以及
沿所述圆筒外壳(2)的径向，钻取所述侧面孔(11)，使所述侧面孔(11)贯穿所述圆筒外壳(2)，并使所述侧面孔(11)具有倒角。
9.根据权利要求8所述的TC4钛合金电机外壳的加工方法，其特征在于，所述第二端面孔(5)具有至少两种孔径，以形成台阶孔。
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