高精度轻量化电机外壳生产关键技术研究与应用（上）

文/崔忠宝·天津东方兴泰工业科技股份有限公司

电机行业是一个比较传统的行业，经过两百多年的发展历程已具有相当规模。随着生产现代化程度的不断提高以及技术的进步，产品快速更新换代，市场对电机的品质要求越来越高。目前国内拥有电机生产厂家近3000家，从业人员超过50万人。电机产品除满足国内市场外，还销往世界各地。

传统的电机普遍采用金属铸造壳体，随着技术的发展铸铁壳体已逐渐发展成为铸造铝合金壳体。在产品品质上虽然有了明显的进步，但由于铸造零件经常存在缩孔、缩松、夹杂、气泡等缺陷，严重影响了电机壳体质量，进而影响了电机的整体质量。为解决这一问题，天津东方兴泰工业科技股份有限公司（以下简称“东方兴泰”）开始研究使用钢板冲压制作电机外壳。钢板电机外壳具有精度高、重量轻、通风冷却效果好等优点，而且钢板冲压加工生产效率高、无污染、少切削、节省原材料。外壳生产随用户的需求快速变化，满足了生产快速响应的要求。

钢板电机外壳与定子铁芯的装配为过盈配合，采用冷压方式将定子铁芯压入外壳内，因此钢板外壳的成形是制造中小功率钢板电机的关键技术。钢板外壳的加工工艺是保证外壳加工精度、提高生产效率的主要途径。

钢板电机外壳的生产采用精密冲压成形技术，精密冲压成形技术是先进的金属塑性成形技术，它是将钢板坯料放入模具中，经一次或多次成形为最终产品的过程。它改变了传统的毛坯成形技术模式，使之由粗放型的成形过程转变为优质、高效、高精度、低成本的成形方式，可以最大限度地减少机械加工量、节省原材料和能源、提高生产效率和产品品质。

钢板电机外壳的一个重要特色是轻量化，轻量化是先进的产品制造理念。通过轻量化使产品“节能、减材、环保”，是制造业追求的目标。轻量化在当今制造业中具有重要的意义，例如汽车的轻量化是解决汽车对环境污染的最优解决方案。有试验表明，若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%～8%；汽车整车质量每减少100kg，二氧化碳排放可减少约5g/km，百公里油耗可降低0.3～0.6L；汽车质量降低1%，油耗可降低0.7%。在驾驶方面，汽车轻量化后，其加速性能也将得到提高。碰撞时由于惯性小，制动距离也将减少，提高了车辆的安全性。钢板电机外壳与铸造电机外壳相比，重量下降50%，具有明显的轻量化特征。使用钢板外壳的电机有利于实现产品的轻量化，具有重要的社会效益。

冲压生产钢板电机外壳离不开模具，模具是制造业中不可或缺的特殊基础装备，主要用于高效大批量生产工业产品中的有关零部件和制件。产业关联度高，技术、资金密集，是制造业各有关行业产业升级和技术进步的重要保障之一。国外钢板冲压电机壳与本产品及国内传统电机壳的生产企业指标情况对比如表1所示。

从表1中的数据对比可以看出，本产品在所有比较指标上均领先于国内厂家，达到国际先进水平。目前该项技术和产品已申报了多项专利，产品已投入批量生产，产品在国内外多家企业中得到应用。打破了德国、日本、韩国等国外公司的技术垄断，替代了进口产品，实现了产品的批量出口。

项目研究的主要内容

高精度轻量化电机外壳项目的主要研究内容包括：

⑴高精度冲压电机外壳生产工艺研究；

⑵解决电机外壳冲压成形时的回弹问题；

⑶开发相应的系列冲压模具；

⑷开发自动焊接设备。

项目研究过程概述

高精度冲压电机外壳生产工艺研究

传统的电机外壳采用铸造方法生产，因为铸造工艺生产的铸件内部易产生缩松、缩孔，气密性低、尺寸精度差、产品合格率低等缺陷，严重影响了产品的使用。目前国外先进的电机外壳采用板料冲压生产，图1所示为意大利SISME电机供应DANFOSS的制冷设备，电机外壳采用冲压工艺生产。

图1 冲压生产的电机外壳

表1 电机外壳产品指标对比

根据对国外电机外壳样品分析，我们研发了适合企业生产的工艺路线：原料检验→定尺下料→切边冲孔→冲压预弯→冲压压圆→包口整形→焊接→终检→涂防锈油→包装入库。图2所示为切边冲孔工序；图3所示为冲压预弯工序；图4所示为冲压压圆工序；图5所示为包口整形工序。

根据上述工艺方案制定了作业指导书（表2）。

表2 作业指导书

图2 切边冲孔工序

图3 冲压预弯工序

图4 冲压压圆工序

图5 包口整形工序

图6 工序整理后所得工件

图6 所示为切边冲孔、预弯、压圆和整形工序所获得的工件。从图中可以看出，经整形后的电机外壳连接缝已紧密连接，合为一体，获得了合格的制件。