微電機(jī)制造工藝現(xiàn)狀及發(fā)展動向探究

李 冉

（佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002）

隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)被越來越廣泛地應(yīng)用到各項(xiàng)實(shí)際工作與生活中，電機(jī)行業(yè)是當(dāng)今社會發(fā)展的主要行業(yè)之一，將計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)融入電機(jī)行業(yè)的發(fā)展中也是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物。相對來說，電機(jī)行業(yè)發(fā)展的前景還是十分可觀的，因此，我國加大了對電機(jī)行業(yè)的物力與財(cái)力的投入。此外，在電機(jī)行業(yè)發(fā)展的過程中，必須要保持設(shè)備的先進(jìn)性、管理制度的有效性以及人員較高的技術(shù)性，并且需要結(jié)合現(xiàn)今電機(jī)行業(yè)存在的關(guān)鍵問題，分析電機(jī)制造工藝的現(xiàn)狀及其電機(jī)行業(yè)發(fā)展的動向，并解決電機(jī)制造工藝中存在的問題。

1 微電機(jī)制造工藝現(xiàn)狀分析

1.1 鐵芯制造工藝

鐵芯沖孔是微型柴油電機(jī)的主要基本功能驅(qū)動元件，不同層狀類型的柴油發(fā)動機(jī)鐵芯有不同的基本構(gòu)造結(jié)構(gòu)和鐵芯生產(chǎn)工藝。根據(jù)基本結(jié)構(gòu)，將同一層狀類型的鐵芯層狀分為鐵芯和沖孔鐵芯，通常將不同層狀上的鐵芯類別分為驅(qū)動定子層狀鐵芯和驅(qū)動轉(zhuǎn)子層狀鐵芯，但兩種制造鐵芯過程方法基本相同。

首先，根據(jù)鐵芯沖孔制造鐵芯的具體方法，可將層狀鐵芯分為層狀和壓制型。企業(yè)通常采用分層形式，根據(jù)不同的類型鐵芯固定連接方法，還可以分為鐵芯壓鑄、鉚釘連接、焊接、鑄造鋁模具等。中小企業(yè)采用的生產(chǎn)工藝主要有大量生產(chǎn)、沖壓、分類、稱重、累積固定等。高性能復(fù)合鐵芯板的制造往往需要采用全自動化的材料沖孔和鐵芯堆放處理方式等來進(jìn)行；通常大中型生產(chǎn)企業(yè)通過層壓、自動弧焊和自動激光焊接生產(chǎn)定子核心，避免了額外的資金投入。

其次，整體式的電工冶金鐵芯，它由于對各種整體式的磁鐵等所用材料全部進(jìn)行焊接加工而成的制造和制成，常用于對各種電工冶金鐵芯中的純鐵、鐵鎳及其他鋁合金、板材等生產(chǎn)工藝所用材料全部進(jìn)行焊接加工而成，不用經(jīng)過人工進(jìn)行沖片、沖壓或人工折疊片等加工程序。這種工藝加工出來的尺寸和電工鐵芯整體形狀上的設(shè)計(jì)雖然精度較高，但在鐵芯生產(chǎn)工藝過程中的材料損耗較大，不適合中批量和大型電工鐵芯的生產(chǎn)。

1.2 繞組制造工藝

微電機(jī)集中繞組根據(jù)種類不同，繞組時(shí)的制作工藝方式也不同，常見的集中繞組類型有：空心杯罩集中槽式槽型繞組、嵌入式無導(dǎo)線式空心集中槽型繞組、空心杯罩式集中繞組、無槽式集中繞組等。由于這些類型繞組根據(jù)元件結(jié)構(gòu)的不同，制作時(shí)的制造工藝也不同。就目前而言，在國內(nèi)工業(yè)小批量機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，常用的機(jī)械制作繞組工藝大多主要采用機(jī)械手工的制作上下行導(dǎo)線；而在我國工業(yè)機(jī)械大批量生產(chǎn)中，常用的機(jī)械制作繞組工藝大多為工業(yè)機(jī)械化、自動化技術(shù)應(yīng)用綜合程度高的工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)專用設(shè)備作為繞組元件直接驅(qū)動機(jī)械生產(chǎn)控制工作。

首先，小批量、多工藝品種焊接生產(chǎn)常用的是嵌入連繞式焊接繞組，它的生產(chǎn)工藝檢驗(yàn)過程主要為：從原材料焊接準(zhǔn)備，線圈焊接繞制，嵌入連線，接線與零件焊接，整型，絕緣化和熱處理，檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量。最常用的是焊接釬焊和自動點(diǎn)接電焊。

其次，為無槽定型繞組整形制造。根據(jù)繞組制造工作方式，可將其再細(xì)分為繞組嵌心下線式定型繞組、繞組控制式定型繞組、卷繞式定型繞組和空心金屬可旋轉(zhuǎn)子杯式定型繞組。進(jìn)行嵌心下線式定型繞組或者空心無槽定型繞組整形制造時(shí)，通常在專門手工設(shè)計(jì)的空心下線繞組整形制造模式內(nèi)，開展空心下線繞組整形和空心定型無槽繞組制造工作[2]。

最后，是空心無槽繞組的定型制造。在設(shè)計(jì)生產(chǎn)各種空心杯杯型繞組時(shí)，通常由一臺專用杯型繞線機(jī)，直接采用繞線機(jī)制成一個(gè)空心杯杯型轉(zhuǎn)子，并將整個(gè)空心杯杯體固定在杯型轉(zhuǎn)子架上并對其內(nèi)部進(jìn)行固定，最后，采用杯體粘貼焊接、灌封或者粘接塑壓等多種方式對整個(gè)空心杯體內(nèi)部進(jìn)行粘接封裝。而在采用粘接灌封或塑壓方式進(jìn)行杯體封裝時(shí)，必須首先采用特殊模具材料進(jìn)行粘接定形及杯體尺寸精度控制。保證封裝繞組加工封裝后的繞組加工杯形空心杯型和加工轉(zhuǎn)子杯壁光滑且均勻。

1.3 結(jié)構(gòu)制造工藝

在工業(yè)生產(chǎn)沖壓轉(zhuǎn)軸、機(jī)殼、端蓋、刷盒、定子和轉(zhuǎn)子等零組件產(chǎn)品等時(shí)，由于產(chǎn)品需要大量零件生產(chǎn)，加工工藝精度高，一般不采用沖壓零件加工、塑料零件沖壓、鑄造等加工切削，不僅提高了生產(chǎn)效率、滿足大量產(chǎn)品生產(chǎn)的市場需求，還滿足了原材料儲存的需要。該處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于以工業(yè)數(shù)據(jù)處理數(shù)控機(jī)床、工藝控制中心、槽液壓轉(zhuǎn)換器和液壓整流器零件為主要代表的特種工業(yè)設(shè)備中，大大提高了設(shè)備生產(chǎn)工作效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低了設(shè)備生產(chǎn)成本。在工業(yè)制造電機(jī)外殼、端蓋、端蓋等各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件時(shí)，采用外殼替代傳統(tǒng)制造機(jī)的方法。因此，處理技術(shù)和成本差別很大，不僅嚴(yán)重影響整個(gè)企業(yè)整體后續(xù)產(chǎn)品原料生產(chǎn)加工以及生產(chǎn)工藝技術(shù)，還直接影響整個(gè)企業(yè)后續(xù)生產(chǎn)成本經(jīng)營管理效率和企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營成本管理費(fèi)用成本。

回歸模型通過響應(yīng)面法得到最優(yōu)山羊發(fā)酵乳產(chǎn)肽工藝條件為菌種添加量4.31%，后熟時(shí)間10.99 h，發(fā)酵時(shí)間9.54 h。考慮實(shí)際操作情況與設(shè)備參數(shù)狀況，確定山羊發(fā)酵乳產(chǎn)肽工藝條件為：菌種添加量4%，后熟時(shí)間11 h，發(fā)酵時(shí)間9.5 h，山羊發(fā)酵乳水解度預(yù)測值8.69%。在上述最佳條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到山羊發(fā)酵乳水解度平均值9.43%，與理論值接近。

目前電機(jī)的主要制作工藝方法有：

第一，采用抽運(yùn)和板材焊接而成的滾筒焊接套件。

第二，鋼板上的鉚釘焊接是由鋼板鉚釘焊接制成。

第三，用的是鑄鐵、鋼或鋁鍛造外殼。

第四，利用新型擠壓材料技術(shù)擠壓整體型材或形成空殼。

第五，定子芯用于插入塑料結(jié)構(gòu)，通過塑料模具形成定子外殼。

第六，采用無縫鋼管或其他管狀晶體管來選擇標(biāo)準(zhǔn)晶體管，當(dāng)小時(shí)數(shù)時(shí)，可通過特殊的晶體管直接在所需的管道尺寸內(nèi)制造。

第八，選擇單件商品和小批量通用。在正常條件下，軋鋼焊接、軋鋼鉚接、管材等方法常用于直管殼的去除。空底殼的制造方法常被用來拉出空心，剩余的過程可應(yīng)用于氣缸和下殼，此方法更適合小規(guī)模生產(chǎn)，通過簡單的工藝和鑄件擠壓，使其降低生產(chǎn)成本。

2 微電機(jī)制造中的特種工藝

2.1 塑料件成形

由于這種各類塑料集成型材具有化學(xué)塑料密度小、比其他化學(xué)塑料強(qiáng)度高、化學(xué)性質(zhì)好和穩(wěn)定性好、電絕緣體的隔熱保護(hù)性能和保溫塑料隔熱性好、易出現(xiàn)重復(fù)塑料著色、易出現(xiàn)重復(fù)塑料加工和難重復(fù)成形等優(yōu)點(diǎn)，在微電機(jī)中廣泛應(yīng)用，它可以直接使用各種各類塑料集成型，直接作為集成電機(jī)的絕緣體和保溫隔熱體的結(jié)構(gòu)件。例如各種塑料集成電機(jī)電源換向器、集成電機(jī)繼電器、接線板、刷架、端蓋和集成電線圈和不銹鋼骨架等各種重要零部件，都可以直接集成采用這種塑料塑型、注射塑型以及壓制材料塑模成型。在電機(jī)工業(yè)應(yīng)用微電機(jī)的批量生產(chǎn)中，常見的幾種情況包括采用各種塑料塑型，比如壓塑注射塑型塑模成形、擠塑注射塑型塑模成形和采用塑料塑型注射壓制塑型塑模成形三種材料塑型塑模成形制造技術(shù)工藝，其中又以塑料注射壓制塑型塑模成形制造工藝及其自動化技術(shù)應(yīng)用廣泛程度最高，被廣泛地應(yīng)用于電機(jī)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)中[3]。

2.2 熱處理

金屬材料的各種整體熱處理制造工藝主要通過對獲得金屬材料的各種整體加熱、保溫、冷卻的操作方法，使獲得金屬材料的整體金屬組織的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以利于提高加工獲得金屬材料所必需適應(yīng)磁場運(yùn)動性能的一種傳動機(jī)械加工以及制造技術(shù)工藝。在各種通用動力電機(jī)傳動機(jī)械加工生產(chǎn)以及加工制造領(lǐng)域，為有效率地改善電機(jī)傳動齒輪軸、機(jī)殼等傳動機(jī)械加工結(jié)構(gòu)件的傳動機(jī)械加工時(shí)的傳動穩(wěn)定性能、機(jī)械加工運(yùn)動穩(wěn)定性能及其在整體尺寸上的運(yùn)動穩(wěn)定性，必須對其外殼進(jìn)行導(dǎo)磁金屬材料熱處理；而對導(dǎo)磁性的金屬材料，如永磁脈波緩沖片、永磁直流管等通用電機(jī)的傳動主機(jī)殼、導(dǎo)電管和電磁環(huán)等，為了有效率地改善其適應(yīng)磁場的運(yùn)動性能，必須對其外殼進(jìn)行必要的導(dǎo)磁金屬材料熱處理。

在對采用硅鋼片等磁性材料電機(jī)性能品質(zhì)要求較高的工業(yè)產(chǎn)品的氧化退熱退電滅火和氧化熱處理中，例如采用自動化磁性整角機(jī)等磁性材料電機(jī)中，所需要使用的硫酸高錳鐵和高氟鉻酸高鎳合金的材料氧化退火熱處理，廣泛地應(yīng)用于企業(yè)采用各種含有無氧化劑的產(chǎn)品退熱滅火和熱處理工藝設(shè)備和各種退熱退火工藝，如家用空氣爐及真空爐的熱氧化退火、氫氣的熱氧化爐及保護(hù)爐的熱氧化退火等，避免了磁性材料的熱氧化。

3 微電機(jī)制造技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 規(guī)模化生產(chǎn)將成為大批量生產(chǎn)主要的生產(chǎn)模式

提高現(xiàn)代企業(yè)人均勞動生產(chǎn)率和提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的重要企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略方法是實(shí)現(xiàn)企業(yè)勞動生產(chǎn)管理過程中的規(guī)?；⒅圃旌彤a(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測三個(gè)過程的全自動化，這也是現(xiàn)代我國工業(yè)微電機(jī)及零部件設(shè)備制造業(yè)及設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)未來的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)代企業(yè)可以采用勞動集約化的生產(chǎn)方式，進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)過程自動化和各種產(chǎn)品專業(yè)化的加工組織生產(chǎn)質(zhì)量管理服務(wù)活動，并且和現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，可以有效實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)微電機(jī)部件行業(yè)勞動生產(chǎn)的快速化和規(guī)?；?。

因此，企業(yè)所需要努力的發(fā)展方向之一便是將先進(jìn)生產(chǎn)工藝與現(xiàn)代化企業(yè)組織生產(chǎn)管理運(yùn)作方式緊密結(jié)合，提高企業(yè)生產(chǎn)管理效率并降低傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)成本。

3.2 推進(jìn)智能數(shù)控技術(shù)、精密機(jī)械加工制造技術(shù)在通用微電機(jī)設(shè)備制造業(yè)的應(yīng)用

目前，市場對于各種專用小型微電機(jī)相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程工藝，設(shè)計(jì)精度和產(chǎn)品生產(chǎn)過程可靠性等方面的技術(shù)要求不斷逐步提高，制造業(yè)隨著現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展也在不斷進(jìn)步，為了能充分保證我們公司制造產(chǎn)品的各種技術(shù)性能質(zhì)量可靠，并能同時(shí)滿足目前國際通用市場的各種技術(shù)要求，就必須在研究開發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)各種專用小型微電機(jī)時(shí)，利用各種現(xiàn)代化和自動化的先進(jìn)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)經(jīng)營管理模式，并與各種用于制造工業(yè)精密機(jī)械、數(shù)控技術(shù)、制造工業(yè)專用小型微電機(jī)的各種新型專業(yè)制造機(jī)械設(shè)備等技術(shù)相結(jié)合，這也是推動我國專用微電機(jī)相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造以及設(shè)備研發(fā)行業(yè)快速健康發(fā)展的一大必然趨勢。

3.3 充分滿足化工市場的實(shí)際需求，提升化工企業(yè)整體綜合經(jīng)濟(jì)效益

隨著行業(yè)研究工作人員對新型微電機(jī)零件制造材料行業(yè)的新工藝原理、新工藝結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)行開發(fā)和推廣應(yīng)用，傳統(tǒng)的電機(jī)制造材料工藝已經(jīng)不能完全適應(yīng)目前現(xiàn)代制造市場的最新需求。

因此，微電機(jī)零件制造工藝材料和電機(jī)制造工藝技術(shù)已經(jīng)受到了新的市場挑戰(zhàn)，想要有效地解決此類的技術(shù)問題就必須及時(shí)開展采取下列有關(guān)如下幾項(xiàng)技術(shù)行動：

第一，需要對新設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)材料、新設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)工藝、新設(shè)計(jì)制造機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行深入研究工作，了解其涉及相關(guān)電機(jī)產(chǎn)品基本技術(shù)性能、功能以及實(shí)用電機(jī)設(shè)備制作機(jī)械設(shè)備制造工藝，以便使其能有效滿足當(dāng)前現(xiàn)代工業(yè)市場對電機(jī)制造設(shè)備企業(yè)的最新技術(shù)要求。

第二，隨著新型工業(yè)電機(jī)基礎(chǔ)材料技術(shù)問題研究和新型工業(yè)電機(jī)應(yīng)用成本技術(shù)問題研究的不斷開展逐步深化，新型的實(shí)用電機(jī)設(shè)備制造的原材料生產(chǎn)工藝和新型電機(jī)原材料制造設(shè)備需要得以大量生產(chǎn)問世，因此就必須對電機(jī)產(chǎn)品中的實(shí)用產(chǎn)業(yè)化的基本技術(shù)問題，高效、低本的應(yīng)用成本技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以及產(chǎn)業(yè)化電機(jī)設(shè)備制造生產(chǎn)的基本技術(shù)問題等都需要及時(shí)地進(jìn)行深入研究。

4 總結(jié)與分析

本文針對微電機(jī)制作工藝的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對鐵芯制造工藝、繞組制造工藝、結(jié)構(gòu)式制造工藝進(jìn)行簡要分析，并對微電機(jī)制作行業(yè)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行簡要預(yù)測。微電機(jī)行業(yè)也應(yīng)該共同努力，開展協(xié)作，攻克難關(guān)，優(yōu)勢資源進(jìn)行互補(bǔ)，來實(shí)現(xiàn)多贏。同時(shí)增強(qiáng)我國微電機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)和制造能力，來使我國微電機(jī)制造工藝水平得到提高，使我國微電機(jī)制作行業(yè)的國際競爭力得到提升。