国内精密高速压力机技术发展新动向

文／秦剑，厉慧·徐州锻压机床厂集团公司

国内精密高速压力机技术发展新动向

文／秦剑，厉慧·徐州锻压机床厂集团公司

国内新能源汽车驱动电机和伺服电机等行业的崛起，推动了精密高速压力机的发展迈向新的领域。

新能源汽车驱动电机的市场需求

新能源汽车驱动电机分为轮边驱动电机、变速箱驱动电机（集中式电机）、轮毂电机等，其中前两种驱动电机，国内市场的需求方兴未艾。

图1 新能源汽车轮边驱动电机

图2 新能源汽车轮边驱动电机定子

轮边驱动电机和定转子，分别如图1、图2所示，由于尺寸规格较大、单品种批量小，目前所用冲床和模具主要以冲散片为主，冲下后再进行二次叠铆。所使用的快速压力机，工作冲次一般不高于100次/分。近期由于市场需求拉动，受产能所限，有个别厂家开始寻求叠铆工艺，对压力机提出了新的要求，即新型高速冲的标准：公称压力为8000kN，工作台面为3000mm×1100mm，滑块行程为30～50mm，工作冲次为150～200次/分，下死点重复定位精度为±0.015mm，提速过程中不允许出现叠铆废品。

新能源汽车变速箱驱动电机，如图3所示，定转子尺寸规格小于轮边驱动，最大定子尺寸不超过φ250mm，常用尺寸在φ190mm左右。以某一产品为例，定转子最大直径φ190mm、叠铆高度160mm、硅钢片厚度0.35mm，要求叠铆后厚度匀称。按此要求，变速箱驱动电机定转子的生产，对高速压力机提出的标准为：公称压力在3000kN以上，工作台面不小于2000mm×1000mm，滑块行程30～50mm，工作冲次150～250次/分，下死点重复定位精度±0.015mm，提速过程中不允许出现叠铆废品。

图3 新能源汽车集中式电机图

综合轮边驱动电机和变速箱驱动电机铁心的生产要求，对冲压设备的标准，通常是大台面、高精度，但要求冲次不高，一般不超过250次/分，这主要是受国内送料机速度不超过60米/分的影响。其次，提速过程中不允许出现叠铆废品，实际上冲床只有采用伺服电机直接驱动替代传统的异步电动机—三角带传动方式，才能满足使用要求。另外，叠铆后要求铁心厚度匀称，实质上是要求模具增加回转装置。

新能源电机专用高速压力机产品的研制动态

新能源汽车驱动电机市场需求的拉动，促使国内部分高速冲床生产厂家，开始加快相应产品的研制进度。

一是徐锻集团，2016年10月，徐锻集团全资收购德国亿步（EBU）成形技术有限公司，并于2017年1月至3月，在国内试生产亿步（EBU）STA-G250高速压力机，如图4所示，已获得成功，该产品计划进军新能源电机行业。

图4 德国亿步（EBU）STA-G250高速压力机

另一家有实力的企业，是扬锻集团。2015年10月，德国舒勒（SCHULER）收购扬锻集团，意味着舒勒的高速压力机技术，已在国内找到落地点。

这两起并购事件，代表德国工业4.0先进技术开始进入我国锻压设备行业，必将对国内高速压力机的发展起到巨大的推动作用。

新能源电机专用高速压力机的技术特点

德国舒勒（SCHULER）收购扬锻后，有关新能源专用高速压力机的信息未见公开报道。而徐锻研制的新能源高速压力机，已于4月份在北京“第十五届中国国际机床展览会”上正式展出。徐锻新能源高速压力机如图5所示，与国内现有高速冲床的区别主要体现在以下五个方面。

图5 德国工匠在徐锻指导装配完成的新能源电机专用高速压力机

⑴机身轻量化、高刚性。

新能源专用高速压力机，机身为框架分体式拉杆预紧结构，如图6、图7所示，上横梁、立柱、滑块、下横梁等均采用球墨铸铁铸件，要求球化率二级以上。零件结构设计合理，既保证了零件支撑刚性，又实现了轻量化。

⑵滑块导向机构采用直角八面滚柱结构，可承受较大偏载力。

图6 新能源高速压力机的上横梁

图7 新能源高速压力机的滑块

⑶曲轴支撑采用滑动轴承，提高产品下死点重复精度。

国内现有高速压力机的曲轴支撑轴承和连杆轴承，均采用双列或单列圆柱滚子轴承，不利于下死点重复精度的提高。而德国EBU压力机，曲轴支撑轴颈轴承和连杆轴承，均采用滑动轴承，如图8所示，可有效提高下死点重复精度。

图8 德国EBU压力机曲轴支撑和配重块结构

⑷动平衡采用配重块结构。

新能源高速压力机，由于冲次一般不超过300次/分，因此动平衡采用配重块结构，如图8所示。

⑸动力系统采用伺服电机直接驱动，或伺服电机—行星减速轮机构。

国内现有高速压力机动力系统，一般采用调速变频电机—飞轮驱动。由于用户使用时，对模处于低速状态（不超过80次/分），而工作速度通常在200次/分，对模后会存在一个提速的过程，因电机—飞轮进行能量传递是通过速度降差实现的，因此提速过程中下死点重复精度变化较大，易产生铁心叠铆废品。

而德国EBU压力机，动力系统采用伺服电机直接驱动，如图9所示，或多伺服电机—行星减速轮机构驱动，如图10所示，可有效避免提速过程对冲床下死点重复精度的影响，节省耗电量。更重要的是，由于引入伺服电机驱动系统，冲床具有压力、速度、位移三种曲线均可编程控制的功能，不仅可作高速压力机使用，还可当作普通压力机应用，可实现一机多能。

图9 伺服电机直驱装置

图10 多伺服电机—行星减速轮驱动机构

新能源电机铁心生产单机自动化

新能源电机铁心生产线，一般多采用单机自动化，如图11所示，个别客户要求铁心下线后，再增加一道自动化压实铁心工艺。

图11 新能源电机铁心生产单机自动化

与微电机铁心生产线相比，新能源电机生产线对料架、校平机、送料机、模具等提出了更高要求。微电机硅钢片厚度一般为0.5mm，而新能源电机硅钢片厚度较薄的为0.35mm，较厚的为0.65mm。新能源电机铁心生产线，要求送料步距较大，通常在191.5mm以上，要求送料宽度多在200mm以上，为较好地满足使用要求，多采用伺服送料机。生产线所用模具也较为复杂，除模具常用控制装置外，还带有厚度检测控制装置、回转扭斜装置等。生产线上为减少更换料带时的接头废料，多使用对焊机等。

综上所述，新能源电机铁心生产线，是对传统高速压力机生产线应用领域的扩展，对高速压力机和周边设备的性能提出了更高要求，从另一个角度来说，也给国内生产厂商的发展带来了难得的机遇。预计三至五年后，在市场需求的拉动下，我国新能源电机铁心生产线的制造水平将迈上新的台阶。