钢板电机外壳冲压生产工艺探究

2019-03-03王燕

冶金与材料 2019年2期

王燕

（贵州航天林泉电机有限公司，贵州贵阳 550000）

迄今为止，电机制造已经历经了二百余年的发展历史。传统电机依旧以金属为机体外壳，随着高新技术的不断发展，铸造铁外壳逐渐发展为铝合金外壳，虽然在材质上有着明显的变化，但是铸造技术仍旧存在诸多问题，电机外壳存在气泡、缩孔等等问题，严重影响了电机的整体质量。为提高电机外壳制造质量，近年来，国内外开始研究钢板冲压生产技术，该技术不仅生产效率高，并且还能够节省生产原材料，有效满足了电机制造需求。因此，探讨钢板电机外壳冲压生产工艺，具有至关重要的现实意义。

1 冲压成形技术

定子铁芯和钢板电机外壳的过盈配合，利用冷压技术将定子铁芯压入电机外壳中。钢板电机外壳成形，是中小型电机钢板外壳生产的关键技术。主要生产流程为：生产原料检查——核定尺寸——下料——切边处理——冲孔处理——冲压预弯——冲压压圆——外壳包口成形——外壳焊接——成形检验——防锈油涂刷——包装——入库。在生产的过程中，冲压技术主要体现在切边处理、冲孔处理、冲压预弯、冲压压圆、外壳包口成形几个方面。

2 材料回弹问题的解决方法

一般来说，钢板电机外壳冲压生产采用的主要材料为厚度在3mm以上的DC04冷变型用低碳钢无镀层冷扎钢板，DC04冷变型用低碳钢无镀层冷扎钢板有着良好的延展性，一般国标屈服强度为38%以上。现在以宝钢为首的中国各大钢厂，为了材料的使用更加广泛，制造出的DC04实际延伸度在43以上。虽然该材料在冲压方面有着卓越的性能，但是该材料的厚度越大，在冲压时的回弹力度也最大。因此，在电机外壳成形之后，必须要进行外壳包口成形工作，以此来消除回弹对外壳制造精度的影响。研究证明，普通的外壳成形方法无法达到相应的精度要求。根据相关研究表明，最大弯曲拉应力在冲压的过程中，发生在电机外壳的表面，以此为切入点，在整形过程中，通过整形所利用的模块，对外壳表面进行挤压，从而让外壳表面松弛，改变了电机外壳表面的应力状态，从而达到减小回弹的生产目的。目前，该方法逐步在电机生产中得到应用，且取得了良好的应用效果，冲压成形技术的精度得到了有效提高。

3 电机外壳焊接

钢板电机外壳冲压成型技术，在电机外壳大致成形之后，要对接口处进行焊接处理。目前可应用氩弧焊进行焊接，可有效提高电机外壳的焊接质量，确保焊接质量的稳定性。随着当前自动化生产技术的发展，还可应用双工位加工，技术工人和自动化机械配合焊接，既能够确保电机外壳的焊接质量，同时也能保障焊接效率。

4 冲压成形技术的应用优势

面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，制造业必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，才能走上可持续发展的道路。相较于传统的制造技术，文章探讨的电机外壳冲压技术，制造废料少，能够实现绿色、无排放的生产。该工艺的主要优点体现在以下几个方面：第一，和传统的铸造铁质电机外壳相比，钢板冲压工艺所制造出的电机外壳，能够减轻60%以上的重量，电机外壳重要更轻，实现了电机外壳的轻量化生产，同时DC04等钢板，具有良好的物理性能，所以在实现轻量化生产的同时，提高了电机外壳的制造质量；第二，钢板冲压工艺制造效率更高，在生产中切削步骤较少，故精度较高，产品合格率也得到了有效提升；第三，应用旋转刻痕工艺方法，改变了电机外壳表面的应力状态，消除了DC04在回弹力较大的问题，提升了产品的成形精度；第四，利用人工+自动化机械的焊接方式，焊接精度及焊接效率都得到有效提升。

5 电机外壳冲压案例

（1）工艺标准。某外壳冲压，采用冲压工艺，外壳厚度为1.2mm，外壳底部中心孔的直径为31mm，为提高外壳强度，在外壳边角设置有R2mm的圆弧。该外壳成形涉及到切口、拉伸、翻边、冲裁、落料等等工序，因为整体形状为复杂且有着凸缘的回转体结构，所以应用的材料为DC04冷变型用低碳钢无镀层冷扎钢板。

（2）尺寸计算。电机外壳为旋转体拉伸件，所以在计算尺寸的过程中，要将毛坯分为数个简单的回转体，同时要根据旋转体的直径来选择修边的余量，经过计算后，求出旋转体的中性层面积，最后计算各个旋转体的表面积之和得出直径。

（3）工位设计。电机外壳成形需要经过切口、拉伸、翻边、冲裁、落料等等工序，每一个工序皆需要设置相应的工位，为确保工序之间的高效衔接，工位设置为：切口——留空工位——拉伸（1次）——拉伸（2次）——反拉伸（1次）——冲孔处理——翻边处理——落料。冲压工艺的应用要尤其注意压力中心的确定，如果压力中心设置出现错误，便会直接导致模块导向部分出现偏差，从而导致模具磨损，精度降低，寿命降低。压力中心的计算较为复杂，需要对轴线的力矩以及各个分力进行计算，才能得出合理的压力中心位置。