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（下）

文/崔忠寶·天津東方興泰工業(yè)科技股份有限公司

《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）見《鍛造與沖壓》2018年第22期

解決電機外殼沖壓成形時的回彈問題

鋼板電機外殼材料通常為DC04，厚度在3mm以上。DC04鋼不僅有良好的延展性，還有良好的導(dǎo)磁性和較小的材料剩磁，是電機機殼的首選材料。但DC04鋼在塑性彎曲成形時回彈大，材料厚度越大引起的回彈就越大。因此在成為圓筒形狀后必須進行整形，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到精度要求。因此我們開展了深入的研究，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)來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，達到減少回彈的目的。比較圖6(c）和圖6(d）中的工件外表面，圖6(d）中的工件外表面有明顯的環(huán)形擠壓痕。整形時，采用讓工件在整形模內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方法，來提高整形效果。圖7為整形模具中的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，工件整形時在模具內(nèi)轉(zhuǎn)動6次完成整形，圖8為安裝在沖壓設(shè)備上的整形模。

圖7 整形模旋轉(zhuǎn)機構(gòu)

開發(fā)相應(yīng)的系列沖壓模具

根據(jù)產(chǎn)品成形工序要求開發(fā)了相應(yīng)的系列模具，包括切邊沖孔模具（圖9）、預(yù)彎模具（圖10）、壓圓模具（圖11）、整形模具（圖12）。

圖8 沖壓設(shè)備上的整形模

圖9 切邊沖孔模具

圖10 預(yù)彎模具

圖11 壓圓模具

圖12 整形模具

開發(fā)自動焊接設(shè)備

鋼板電機外殼沖壓成形后需要對接口進行焊接，圖13為焊接后的電機外殼。為保證焊縫質(zhì)量，采用氬弧焊進行焊接，購置了專用的焊接機器人，保證了焊接質(zhì)量穩(wěn)定。設(shè)計專用的雙工位夾具，與機器人配合工作，既保證了焊接品質(zhì)，又提高了生產(chǎn)效率。圖14為焊接機器人與焊接夾具。

圖13 焊接后的電機外殼

圖14 焊接機器人與焊接夾具

項目總體技術(shù)性能指標

該電機外殼產(chǎn)品是比照國際上的著名品牌意大利SISMED的產(chǎn)品進行研發(fā)的，經(jīng)過對SISMED產(chǎn)品的分析研究，制定了適合企業(yè)生產(chǎn)的工藝路線。通過反復(fù)的工藝試驗，解決了彎曲回彈、成形尺寸精度低、焊接質(zhì)量差的關(guān)鍵技術(shù)難題，產(chǎn)品技術(shù)指標完全達到了意大利SISMED產(chǎn)品的要求。表3為兩種品牌產(chǎn)品的對比情況，從表3中可以看出，本項目研發(fā)的鋼板電機外殼產(chǎn)品質(zhì)量與國際品牌相同、生產(chǎn)成本低，具有明顯的競爭優(yōu)勢。

近年來，隨著工業(yè)技術(shù)的進步，高精度輕量化鋼板電機外殼的需求迅速增長，表4列出了國內(nèi)外電機外殼的發(fā)展趨勢。

該高精度電機外殼項目滿足了我國電機市場的發(fā)展需求，同時作為國內(nèi)為數(shù)不多的同類產(chǎn)品制造商，我公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，打破了國外公司的技術(shù)壟斷，替代日本、新加坡、韓國、意大利和德國的進口產(chǎn)品，推動了電機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

表3 產(chǎn)品對比

項目創(chuàng)新點和突破性進展

項目創(chuàng)新點

⑴采用精密沖壓工藝，取代了傳統(tǒng)的鑄造工藝，實現(xiàn)了清潔、綠色生產(chǎn)。精密沖壓電機外殼與鑄造電機外殼相比重量減輕了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)品合格率在99%以上。

表4 國內(nèi)外電機外殼發(fā)展趨勢

⑵選用激光切割定尺下料，切割尺寸公差范圍達到±0.3mm，保證了產(chǎn)品的后續(xù)成形尺寸精度。

⑶應(yīng)用旋轉(zhuǎn)刻痕釋放應(yīng)力的方法，通過整形工序旋轉(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，滿足了電機外殼內(nèi)部高精度形狀和尺寸的要求。

突破性進展

⑴本項目研發(fā)了電機外殼激光切割下料——沖壓成形及焊接生產(chǎn)工藝，開發(fā)了相應(yīng)的沖壓模具和自動化焊接設(shè)備，解決了產(chǎn)品成形形狀精度和尺寸精度問題，實現(xiàn)了產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)。

⑵本項目申報了13件相關(guān)專利，其中發(fā)明專利5件，獲得授權(quán)發(fā)明專利1件，保證了產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)。

⑶該產(chǎn)品打破了德國、日本、韓國等國外公司技術(shù)壟斷，替代了進口產(chǎn)品，形成批量生產(chǎn)能力。產(chǎn)品在國內(nèi)外多家企業(yè)得到應(yīng)用，實現(xiàn)了批量出口。

推廣應(yīng)用前景

電機在我們的生產(chǎn)、生活中有著十分廣泛的應(yīng)用。如何在保證電機性能的前提下，大幅降低生產(chǎn)成本，一直是困擾我們的問題。沖壓生產(chǎn)的高精度電機外殼產(chǎn)品，契合了電機市場的發(fā)展趨勢。根據(jù)目標客戶的產(chǎn)品需求和特點，我們可以將電機外殼市場細分為以下4類。

第一類：專業(yè)電機代工廠。這類企業(yè)產(chǎn)品種類繁多，對應(yīng)的電機多種多樣，因此要求電機能夠?qū)?yīng)不同產(chǎn)品、不同設(shè)備、配合不同材料使用。要求電機廠商的服務(wù)和技術(shù)能力必須能夠滿足其差異性、及時性要求。這類的企業(yè)有深圳市盛宇康科技有限公司、山東新開軸承有限公司等。

第二類：電機制造商。一般具有獨立設(shè)計的能力，且數(shù)量較多，例如，西斯密（天津）電機有限公司、三菱電機公司、ABB電機公司等。

第三類：具有器件品牌、設(shè)計能力的制造企業(yè)。如DANFOSS、長城汽車等。這類企業(yè)的產(chǎn)品品種單一，沖壓工藝的通用性、適用性比較強。

第四類：小規(guī)模低檔電機制造商。在珠三角、長三角的三四線城市（或者城鎮(zhèn)）分布著大量小規(guī)模低檔制造商。這類客戶對于材料的品質(zhì)要求不嚴格，但是由于客戶數(shù)量繁多，分布廣泛，同時大多位于三四線城市，要求材料供應(yīng)商的渠道到達能力強。

結(jié)束語

本項目具有制造成本低（是傳統(tǒng)鑄造外殼的1/2）、生產(chǎn)周期短(能縮短生產(chǎn)周期80%以上）以及產(chǎn)品合格率高的特點。我公司采取相對集中性營銷，即選取部分細分市場作為主要目標，對市場反應(yīng)能力迅速；同時在天津擁有研發(fā)中心，差異化技術(shù)能力突出，能滿足客戶的差異化要求。