高精度轻量化电机外壳生产关键技术研究与应用（下）

文/崔忠宝·天津东方兴泰工业科技股份有限公司

《高精度轻量化电机外壳生产关键技术研究与应用》(上）见《锻造与冲压》2018年第22期

解决电机外壳冲压成形时的回弹问题

钢板电机外壳材料通常为DC04，厚度在3mm以上。DC04钢不仅有良好的延展性，还有良好的导磁性和较小的材料剩磁，是电机机壳的首选材料。但DC04钢在塑性弯曲成形时回弹大，材料厚度越大引起的回弹就越大。因此在成为圆筒形状后必须进行整形，消除回弹变形对工件精度的影响。

通过工艺试验发现，普通整形方法无法使工件达到精度要求。因此我们开展了深入的研究，根据最大弯曲拉应力发生在工件外表面的特点，探索了改变外表面应力状态来减少弯曲回弹的方法。即在整形时通过整形模块对工件外表面进行挤压产生挤压痕，使工件外表面松弛，改变工件外表面的应力状态；减少了外表面的拉应力，达到减少回弹的目的。比较图6(c）和图6(d）中的工件外表面，图6(d）中的工件外表面有明显的环形挤压痕。整形时，采用让工件在整形模内旋转的方法，来提高整形效果。图7为整形模具中的旋转机构，工件整形时在模具内转动6次完成整形，图8为安装在冲压设备上的整形模。

图7 整形模旋转机构

开发相应的系列冲压模具

根据产品成形工序要求开发了相应的系列模具，包括切边冲孔模具（图9）、预弯模具（图10）、压圆模具（图11）、整形模具（图12）。

图8 冲压设备上的整形模

图9 切边冲孔模具

图10 预弯模具

图11 压圆模具

图12 整形模具

开发自动焊接设备

钢板电机外壳冲压成形后需要对接口进行焊接，图13为焊接后的电机外壳。为保证焊缝质量，采用氩弧焊进行焊接，购置了专用的焊接机器人，保证了焊接质量稳定。设计专用的双工位夹具，与机器人配合工作，既保证了焊接品质，又提高了生产效率。图14为焊接机器人与焊接夹具。

图13 焊接后的电机外壳

图14 焊接机器人与焊接夹具

项目总体技术性能指标

该电机外壳产品是比照国际上的著名品牌意大利SISMED的产品进行研发的，经过对SISMED产品的分析研究，制定了适合企业生产的工艺路线。通过反复的工艺试验，解决了弯曲回弹、成形尺寸精度低、焊接质量差的关键技术难题，产品技术指标完全达到了意大利SISMED产品的要求。表3为两种品牌产品的对比情况，从表3中可以看出，本项目研发的钢板电机外壳产品质量与国际品牌相同、生产成本低，具有明显的竞争优势。

近年来，随着工业技术的进步，高精度轻量化钢板电机外壳的需求迅速增长，表4列出了国内外电机外壳的发展趋势。

该高精度电机外壳项目满足了我国电机市场的发展需求，同时作为国内为数不多的同类产品制造商，我公司生产的产品，打破了国外公司的技术垄断，替代日本、新加坡、韩国、意大利和德国的进口产品，推动了电机产业的发展。

表3 产品对比

项目创新点和突破性进展

项目创新点

⑴采用精密冲压工艺，取代了传统的铸造工艺，实现了清洁、绿色生产。精密冲压电机外壳与铸造电机外壳相比重量减轻了60%以上，实现了产品的轻量化；同时提高了产品质量，保证了产品合格率在99%以上。

表4 国内外电机外壳发展趋势

⑵选用激光切割定尺下料，切割尺寸公差范围达到±0.3mm，保证了产品的后续成形尺寸精度。

⑶应用旋转刻痕释放应力的方法，通过整形工序旋转调整。在产品外侧挤压环形痕，改变了外侧表面应力状态，有效消除了弯曲回弹大的问题，保证了最终产品的成形精度，满足了电机外壳内部高精度形状和尺寸的要求。

突破性进展

⑴本项目研发了电机外壳激光切割下料——冲压成形及焊接生产工艺，开发了相应的冲压模具和自动化焊接设备，解决了产品成形形状精度和尺寸精度问题，实现了产品的批量化生产。

⑵本项目申报了13件相关专利，其中发明专利5件，获得授权发明专利1件，保证了产品及相关技术的自主知识产权。

⑶该产品打破了德国、日本、韩国等国外公司技术垄断，替代了进口产品，形成批量生产能力。产品在国内外多家企业得到应用，实现了批量出口。

推广应用前景

电机在我们的生产、生活中有着十分广泛的应用。如何在保证电机性能的前提下，大幅降低生产成本，一直是困扰我们的问题。冲压生产的高精度电机外壳产品，契合了电机市场的发展趋势。根据目标客户的产品需求和特点，我们可以将电机外壳市场细分为以下4类。

第一类：专业电机代工厂。这类企业产品种类繁多，对应的电机多种多样，因此要求电机能够对应不同产品、不同设备、配合不同材料使用。要求电机厂商的服务和技术能力必须能够满足其差异性、及时性要求。这类的企业有深圳市盛宇康科技有限公司、山东新开轴承有限公司等。

第二类：电机制造商。一般具有独立设计的能力，且数量较多，例如，西斯密（天津）电机有限公司、三菱电机公司、ABB电机公司等。

第三类：具有器件品牌、设计能力的制造企业。如DANFOSS、长城汽车等。这类企业的产品品种单一，冲压工艺的通用性、适用性比较强。

第四类：小规模低档电机制造商。在珠三角、长三角的三四线城市（或者城镇）分布着大量小规模低档制造商。这类客户对于材料的品质要求不严格，但是由于客户数量繁多，分布广泛，同时大多位于三四线城市，要求材料供应商的渠道到达能力强。

结束语

本项目具有制造成本低（是传统铸造外壳的1/2）、生产周期短(能缩短生产周期80%以上）以及产品合格率高的特点。我公司采取相对集中性营销，即选取部分细分市场作为主要目标，对市场反应能力迅速；同时在天津拥有研发中心，差异化技术能力突出，能满足客户的差异化要求。