鋼板電機(jī)外殼沖壓生產(chǎn)工藝研究

畢 彥，馬林旭，崔忠寶

（1.天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，天津 300350；2.天津東方興泰工業(yè)科技股份有限公司，天津 301700）

電機(jī)行業(yè)是一個比較傳統(tǒng)的行業(yè)，經(jīng)過200多年的發(fā)展歷程，已具有相當(dāng)規(guī)模。傳統(tǒng)的電機(jī)普遍采用金屬鑄造殼體，從鑄造鐵殼體，逐漸發(fā)展成為鑄造鋁合金殼體，雖然在產(chǎn)品品質(zhì)上有了明顯進(jìn)步，但由于鑄造零件經(jīng)常存在的縮孔、縮松、夾雜、氣泡等缺陷，影響了電機(jī)殼體的質(zhì)量，進(jìn)而影響了電機(jī)的整體質(zhì)量。為解決這一問題，近年來，國內(nèi)外的大型電機(jī)廠開始研究使用鋼板沖壓制作電機(jī)外殼，鋼板電機(jī)外殼具有精度高、重量輕、通風(fēng)冷卻效果好等優(yōu)點。而且，鋼板沖壓加工生產(chǎn)效率高，無污染，少無切削，節(jié)省原材料，電機(jī)外殼生產(chǎn)可隨用戶的需求快速變化，滿足了快速響應(yīng)市場的要求。

1 沖壓成形工藝研究

鋼板電機(jī)外殼與定子鐵芯的裝配為過盈配合，采用冷壓方式將定子鐵芯壓入外殼內(nèi)。因此，鋼板外殼的成形精度是制造中小功率鋼板電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。鋼板外殼的加工工藝是保證外殼加工精度、提高生產(chǎn)效率的主要途徑。

采用沖壓生產(chǎn)的電機(jī)外殼產(chǎn)品如圖1所示。

電機(jī)外殼產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝路線為：原料檢驗→定尺下料→切邊沖孔→沖壓預(yù)彎→沖壓壓圓→包口整形→焊接→終檢→涂防銹油→包裝入庫。

沖壓成形過程包括：切邊沖孔、預(yù)彎、壓圓和包口整形四道工序，如圖2～5所示。

2 解決電機(jī)外殼沖壓回彈問題

圖1 沖壓生產(chǎn)的電機(jī)外殼產(chǎn)品

圖2 切邊沖孔工序

圖3 沖壓預(yù)彎工序

圖4 沖壓壓圓工序

圖5 包口整形工序

鋼板電機(jī)外殼材料通常為DC04，厚度3mm以上。DC04鋼不僅有良好的延展性，還有良好的導(dǎo)磁性和較少剩磁，是電機(jī)機(jī)殼的首選材料。但DC04鋼在塑性彎曲成形時回彈大，特別是材料厚度越大引起的回彈就越大。因此在成形為圓筒形狀后必須進(jìn)行整形，消除回彈變形對工件精度的影響。

通過工藝試驗發(fā)現(xiàn)，普通整形方法無法使工件達(dá)到精度要求。因此，我們開展了深入研究，根據(jù)最大彎曲拉應(yīng)力發(fā)生在工件外表面的特點，探索了改變外表面應(yīng)力狀態(tài)減少彎曲回彈的方法。即在整形時通過整形模塊對工件外表面進(jìn)行擠壓，產(chǎn)生擠壓痕，使工件外表面松弛，改變工件外表面的應(yīng)力狀態(tài)，減少了外表面的拉應(yīng)力，達(dá)到減小回彈的目的?？梢员容^圖6和圖7中的工件外表面，圖7中的工件外表面有明顯的環(huán)形擠壓痕。在整形時還采用讓工件在整形模內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方法，提高整形效果，圖8所示為帶有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的整形模具，工件整形時在模具內(nèi)轉(zhuǎn)動6次完成整形。

圖6 壓圓工序件

圖7 整形工序件

圖8 整形模旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

3 電機(jī)外殼的焊接

鋼板電機(jī)外殼沖壓成形后需要對接口進(jìn)行焊接，如圖9所示為焊接后的電機(jī)外殼。為保證焊縫質(zhì)量，采用氬弧焊進(jìn)行焊接，購置了專用的焊接機(jī)器人，保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定。設(shè)計了專用的雙工位夾具，與機(jī)器人配合工作，既保證了焊接品質(zhì)，又提高了生產(chǎn)效率。如圖10所示為焊接機(jī)器人與焊接夾具。

圖9 電機(jī)外殼的焊接

圖10 焊接機(jī)器人與焊接夾具

4 結(jié)束語

項目研發(fā)了高精度輕量化電機(jī)外殼沖壓成形生產(chǎn)工藝，取代了傳統(tǒng)的鑄造工藝，實現(xiàn)清潔、綠色生產(chǎn)。該工藝特點包括：

（1）沖壓電機(jī)外殼與鑄造電機(jī)外殼相比重量減輕60%以上，實現(xiàn)了產(chǎn)品的輕量化。同時，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，保證了產(chǎn)品合格率。

（2）應(yīng)用旋轉(zhuǎn)刻痕釋放應(yīng)力的方法，通過整形工序的旋轉(zhuǎn)調(diào)整，在產(chǎn)品外側(cè)擠壓環(huán)形痕，改變了外側(cè)表面應(yīng)力狀態(tài)，有效消除了彎曲回彈大的問題，保證了最終產(chǎn)品的成形精度，滿足了電機(jī)外殼內(nèi)部高精度形狀和尺寸的要求。