高精度輕量化電機外殼生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用（上）

文/崔忠寶·天津東方興泰工業(yè)科技股份有限公司

電機行業(yè)是一個比較傳統(tǒng)的行業(yè)，經(jīng)過兩百多年的發(fā)展歷程已具有相當規(guī)模。隨著生產(chǎn)現(xiàn)代化程度的不斷提高以及技術(shù)的進步，產(chǎn)品快速更新?lián)Q代，市場對電機的品質(zhì)要求越來越高。目前國內(nèi)擁有電機生產(chǎn)廠家近3000家，從業(yè)人員超過50萬人。電機產(chǎn)品除滿足國內(nèi)市場外，還銷往世界各地。

傳統(tǒng)的電機普遍采用金屬鑄造殼體，隨著技術(shù)的發(fā)展鑄鐵殼體已逐漸發(fā)展成為鑄造鋁合金殼體。在產(chǎn)品品質(zhì)上雖然有了明顯的進步，但由于鑄造零件經(jīng)常存在縮孔、縮松、夾雜、氣泡等缺陷，嚴重影響了電機殼體質(zhì)量，進而影響了電機的整體質(zhì)量。為解決這一問題，天津東方興泰工業(yè)科技股份有限公司（以下簡稱“東方興泰”）開始研究使用鋼板沖壓制作電機外殼。鋼板電機外殼具有精度高、重量輕、通風冷卻效果好等優(yōu)點，而且鋼板沖壓加工生產(chǎn)效率高、無污染、少切削、節(jié)省原材料。外殼生產(chǎn)隨用戶的需求快速變化，滿足了生產(chǎn)快速響應(yīng)的要求。

鋼板電機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是制造中小功率鋼板電機的關(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。

鋼板電機外殼的生產(chǎn)采用精密沖壓成形技術(shù)，精密沖壓成形技術(shù)是先進的金屬塑性成形技術(shù)，它是將鋼板坯料放入模具中，經(jīng)一次或多次成形為最終產(chǎn)品的過程。它改變了傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)模式，使之由粗放型的成形過程轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、低成本的成形方式，可以最大限度地減少機械加工量、節(jié)省原材料和能源、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。

鋼板電機外殼的一個重要特色是輕量化，輕量化是先進的產(chǎn)品制造理念。通過輕量化使產(chǎn)品“節(jié)能、減材、環(huán)?！保侵圃鞓I(yè)追求的目標。輕量化在當今制造業(yè)中具有重要的意義，例如汽車的輕量化是解決汽車對環(huán)境污染的最優(yōu)解決方案。有試驗表明，若汽車整車質(zhì)量降低10%，燃油效率可提高6%～8%；汽車整車質(zhì)量每減少100kg，二氧化碳排放可減少約5g/km，百公里油耗可降低0.3～0.6L；汽車質(zhì)量降低1%，油耗可降低0.7%。在駕駛方面，汽車輕量化后，其加速性能也將得到提高。碰撞時由于慣性小，制動距離也將減少，提高了車輛的安全性。鋼板電機外殼與鑄造電機外殼相比，重量下降50%，具有明顯的輕量化特征。使用鋼板外殼的電機有利于實現(xiàn)產(chǎn)品的輕量化，具有重要的社會效益。

沖壓生產(chǎn)鋼板電機外殼離不開模具，模具是制造業(yè)中不可或缺的特殊基礎(chǔ)裝備，主要用于高效大批量生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品中的有關(guān)零部件和制件。產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，技術(shù)、資金密集，是制造業(yè)各有關(guān)行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)進步的重要保障之一。國外鋼板沖壓電機殼與本產(chǎn)品及國內(nèi)傳統(tǒng)電機殼的生產(chǎn)企業(yè)指標情況對比如表1所示。

從表1中的數(shù)據(jù)對比可以看出，本產(chǎn)品在所有比較指標上均領(lǐng)先于國內(nèi)廠家，達到國際先進水平。目前該項技術(shù)和產(chǎn)品已申報了多項專利，產(chǎn)品已投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品在國內(nèi)外多家企業(yè)中得到應(yīng)用。打破了德國、日本、韓國等國外公司的技術(shù)壟斷，替代了進口產(chǎn)品，實現(xiàn)了產(chǎn)品的批量出口。

項目研究的主要內(nèi)容

高精度輕量化電機外殼項目的主要研究內(nèi)容包括：

⑴高精度沖壓電機外殼生產(chǎn)工藝研究；

⑵解決電機外殼沖壓成形時的回彈問題；

⑶開發(fā)相應(yīng)的系列沖壓模具；

⑷開發(fā)自動焊接設(shè)備。

項目研究過程概述

高精度沖壓電機外殼生產(chǎn)工藝研究

傳統(tǒng)的電機外殼采用鑄造方法生產(chǎn)，因為鑄造工藝生產(chǎn)的鑄件內(nèi)部易產(chǎn)生縮松、縮孔，氣密性低、尺寸精度差、產(chǎn)品合格率低等缺陷，嚴重影響了產(chǎn)品的使用。目前國外先進的電機外殼采用板料沖壓生產(chǎn)，圖1所示為意大利SISME電機供應(yīng)DANFOSS的制冷設(shè)備，電機外殼采用沖壓工藝生產(chǎn)。

圖1 沖壓生產(chǎn)的電機外殼

表1 電機外殼產(chǎn)品指標對比

根據(jù)對國外電機外殼樣品分析，我們研發(fā)了適合企業(yè)生產(chǎn)的工藝路線：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。圖2所示為切邊沖孔工序；圖3所示為沖壓預(yù)彎工序；圖4所示為沖壓壓圓工序；圖5所示為包口整形工序。

根據(jù)上述工藝方案制定了作業(yè)指導(dǎo)書（表2）。

表2 作業(yè)指導(dǎo)書

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

圖6 工序整理后所得工件

圖6 所示為切邊沖孔、預(yù)彎、壓圓和整形工序所獲得的工件。從圖中可以看出，經(jīng)整形后的電機外殼連接縫已緊密連接，合為一體，獲得了合格的制件。