微电机制造工艺

1、2021/8/512021/8/52微电机制造工艺 以永磁直流和无刷直流电机为主2021/8/531 微电机制造工艺概论2021/8/541.1 制造工艺的特点n1.1.1 微电机大小、精度要求、生产批量差别较大；n1.1.2 制造工艺涉及的专业很广泛；n1.1.3 大量使用工装模具，向少无切削方向发展；n1.1.4 在批量生产中，自动化程度越来越高。2021/8/551.2 生产类型及特点n1.2.1 单件的批量生产 一个批次只生产几台、几十台、数百台电机。n1.2.2 中等批量生产 产品周期地进行成批生产。n1.2.3 大批量生产 同一产品，大批量、经常反复地生产。说明：生产类型的年产量根

2、据各企业产品具体情况而定。2021/8/56 1.3 工艺方案n 加工一个零件，或完成一个加工要求，可以设计若干个不同的工艺过程或工艺方法，即可以有多种工艺方案。n 是指导产品工艺准备工作的依据。2021/8/571.3.1 工艺方案设计原则n主要应在保证产品质量（技术指标）的同时，充分考虑经济效益（生产周期、成本及环保）；n根据本企业的能力，积极采用先进的工艺及工装。2021/8/581.3.2 工艺方案设计依据na、产品图纸及有关技术文件；nb、产品的生产性质及生产类型；nc、本企业现有的生产条件；nd、国内外同类产品的工艺技术情报；ne、有关技术政策；nf、企业技术领导对工艺工作的要求及

3、有关科室、车间的意见。2021/8/591.3.3 工艺方案设计分类na、新产品样机试制；nb、新产品小批量试制；nc、批量生产；nd、老产品改进。2021/8/5101.3.4 工艺方案设计内容 不同类型的工艺方案其内容也是不同的，以新产品样机试制为例说明其内容。a、对产品结构工艺性的评价和对工艺工作量大体估计；b、初步划分自制件和外协件；c、提出特殊设备购置和设计、改装意见；d、必备的工装的意见；e、关键零部件工艺规程设计意见；f、有关新材料、新工艺的试验意见；g、主要材料及工时的估算。2021/8/5111.4 工艺规程n专用工艺规程 针对每一个产品和零部件所设计的工艺规程n通用工艺规程

4、 为一组结构相似的零部件所设计工艺规程n标准工艺规程 已纳入标准的工艺规程，例如金属材料热处理规范等 2021/8/5121.4.1 工艺规程的文件形式 及使用范围na、工艺过程卡，主要用于单件小批量产品；nb、工艺卡片，用于各种批量生产的产品；nc、作业指导书，用于关键件、重要件和质量 控制点的工序；nd、工艺守则，某一专业应共同遵守的操作要求，如金属材料热处理规范等；ne、毛坯图；nf、工艺附图，常与a、b项配合使用。2021/8/5131.4.2 工艺规程的特点n多样性 因批量大小、生产厂家、加工设备和设计人员的不同而不同。n合理的工艺规程才是好的工艺规程 并不是越先进越好。2021/8

5、/5141.4.3 工艺规程编制依据原则：即要保证产品质量，又要考虑生产成本。na、研究产品图纸及技术条件等资料；nb、产品类型及本厂生产条件是工艺规程制定的重要因素之一；nc、制备毛坯及加工时应尽量考虑采用少无切削新工艺；nd、工艺过程分阶段；ne、选择合理的定位基准；nf、应考虑零部件中隐含的要求。2021/8/5151.5 工艺规程举例-工艺路线表 把一台微电机零部件的加工关系用图表表示出来，称之。2021/8/5162021/8/5172 机械加工 在微电机机加工中，机械加工占有很大的比重，主要有机壳、转轴、端盖及其他零部件加工2021/8/5182.1 机壳加工 永磁直流电机的机壳一

6、般情况下既起支承作用，又起导磁作用，机壳材料一般采用10#钢或20#钢等低碳钢。2021/8/5192.1.1 机壳结构n直筒式结构，即所谓的双端盖机壳；n有底结构，即所谓的单端盖结构。 下面分别针对这两种结构讨论其加工特点2021/8/5202.1.2 直筒结构 a 、 毛坯n卷铆机壳：由钢板卷制焊接而成n卷焊机壳：由钢板卷制对铆而成n无缝钢管：量少时可选用标准型材，量大时可定做管材，直接轧制成所需尺寸。2021/8/521b、加工工艺n卷制机壳 卷制机壳一般用于性能要求不高的力能类直流电机，其装配时多采用缩口或翻铆方式。 加工工序：落料卷型（铆）焊接整形（退火）n无缝钢管 切削加工主要有车

7、机壳内孔、止口、外圆、端面，钻孔、攻丝等。一般应分粗车和精车，并在粗精车之间加退火。目的：提高机壳的磁性能，减少机壳变形。2021/8/5222.1.3 有底结构n拉深成形：一般多用于小型机壳，效率高，适合于批量生产。多用08钢板材。n挤压成形：效率高，适合于批量生产。n棒料加工：一般用于单件小批量生产，注意应有粗、精加工之分。n铸造成形：注意机加工前需退火处理。2021/8/523例：机壳零件图及工艺A2021/8/5242021/8/5252.2 转轴轴是电机的重要零件之一对轴的要求：有是足够的强度和刚度；合理的尺寸精度和形位公差； 轴的结构尽量合理，如台阶尽量少。2021/8/5262.

8、2.1 轴的结构形式na、光轴（无台阶轴） 光轴生产效率很高，适合于批量生产。光轴又可分为：全光轴、压筋光轴、滚花光轴（用的少）。其中后两种是在全光轴上的安装铁心段及换向器段进行压筋及滚花。nb、台阶轴 是微电机中的一种主要结构形式，一般都带中心孔，其加工一般都以中心孔做为定位基准。2021/8/5272.2.2 加工工艺na、光轴主要工艺过程有： 下料、较直平端面调质处理（校直）粗磨精磨（压筋）检查等。nb、台阶轴主要工艺过程有： 下料平端面打中心孔粗车调质处理精车（半精车）铁心、换向器段压筋（滚花）精磨铁心段铣键槽2021/8/5282.2.3 注意事项na、为保证尺寸及位置精度，粗车同精

9、车分开；nb、铣键槽、铣扁时，如轴较粗时，可在精磨后铣，这样键槽对称性好，轴细时怕变形，可在精度前进行；nc、加工台阶轴时，一般以中心孔作为加工、测量及设计基准，保持基准一致性。nd、为改善轴的切削性能及尺寸稳定性，应分别在校直、粗车、半精车前后，适当车排合适的热处理。2021/8/5292.3 端盖n作用是支撑转子组件，同时保证定转子之间的气隙及轴向间隙，是关键零件之一。其加工工艺主要根据电机特点、批量大小、生产模式确定。n常用加工方法：钢板拉深、铸造和型材切削等。n有时刷架和端盖做在一起。2021/8/530加工工艺特点n根据不同的毛坯加工方法，安排合适的热处理，以消除内应力，减少变形。n

10、切削加工时，粗、精加工分开，减小变形。n端盖止口与轴承室尽量一次装夹精车，如果两次装夹精车，应采取措施保证两者的同轴度要求。2021/8/5313 微电机中使用的专业工艺 微电机制造工艺中，除了机械制造工艺外，还有用于微电机加工的专用工艺，如热处理、绝缘、塑压、表面处理、粘接等2021/8/5323.1 热处理n为改善轴、机壳等结构件的加工特能、机械性能及尺寸稳定性需进行热处理。n针对导磁材料，如冲片、机壳等，为了改善其磁性能，也需进行必要的热处理。2021/8/5333.1.1 分类及用途na、退火、正火 目的：软化钢件，便于切削；消除残余应力，防止变形、开裂；细化晶粒、改善组织，提高钢的机

11、械性能或磁性能；为最终热处理（淬火十回火）作准备；2021/8/534b、调质n可获得较好的综合机械性能，如轴的调质一般在粗车后，精车（或磨）前进行。c、淬火目的是提高强度、硬度、耐磨性。在磨前进行，电机上一般用的不多，常用表面淬火，好齿轮表面淬火。2021/8/5353.1.2 冲片的退火处理na、冷轧无取向硅钢 其电绝缘层耐热温度为700900，相应退火温度为650680，属低温退火；nb、铁镍合金 例如：1J50、1J79，退火温度为10501150 ，属于高温退火。必须在真空炉或氢气炉中进行，防止氧化。2021/8/5363.1.2 机壳n对控制类永磁直流电机机壳，作为导磁材料，要进行

12、退火处理。n一般力能类电机可不进行退火处理。2021/8/5373.2 绝缘处理n绝缘既是电机可靠运行的可靠保证，又常常是电机寿命最薄弱环节，是非常重要的，一旦绝缘出了问题，电机将不能正常运转。n绝缘材料一般指电阻系数在1000Mcm以上的材料n最基本的最常用分类方法是按耐热程度分级，Y A E B F H C 90 105 120 130 155 180 1802021/8/5383.2.1 槽绝缘na、各种复合薄膜材料，下线前嵌入槽内，高出铁心端面0.5mm。nb、熔槽绝缘nc、刷涂绝缘2021/8/5393.2.2 绕组绝缘目的是提高绕组以下几方面的性能：na、机械性能nb、耐热性nc、

13、导热性nd、绝缘强度ne、耐潮性nf、化学稳定性2021/8/5403.2.2.1 浸化的方法及设备na、沉浸 常压浸（一般浸漆）：用于线径较粗，匝数少、槽满 率低的绕组浸漆。 真空浸：用于控制类微电机及线径细、匝数多、槽满率高的电机。nb、滴浸 常在半自动及全自动滴漆设备上进行。 必须采用无溶剂漆，主要原因是能迅速固化。2021/8/5413.2.2.2 绝缘浸漆的工艺过程n浸漆的工艺过程主要包括：na、预热nb、浸漆nc、烘干nd、检验2021/8/542一种常压浸漆工艺（A30-1）n1、工件烘干605，24hn2、浸漆工件温度5080，漆液面高于工件，浸 至无气泡止，约1520minn

14、3、控漆约0.51h，控干为止，室温进行。n4、擦漆擦除多余的漆n5、烘干低温7080，24h； 高温120130，约8h（视工件大小而定， 以热态绝缘电阻稳定2h以上为准）n6、检查按图纸、工艺及半成品检验规范进行2021/8/5433.2.3 绕组的绕注绝缘n直流无刷定子环氧浇注定子通孔式；n直流力矩电机转子与换向器一起浇注；n常用真空浇注。2021/8/5443.3 表面处理 微电机中有许多零件需要进行表面涂覆处理，其目的是提高表面的防护性能及装饰效果。2021/8/5453.3.1 表面金属镀层na、电镀最广泛使用的方法nb、化学镀nc、表面合金化，如渗氮等。2021/8/5463.3

15、.2 表面化学处理n钢件的氧化：发蓝n铜及合金的钝 化：工件浸入铬酸盐形成钝化层，防护作用增强。2021/8/5473.3.3 表面涂漆n目的：防锈、防腐、绝缘、装饰n涂漆方法：常用刷涂、喷涂、浸漆等n较先进的工艺： 静电喷涂，同熔槽绝缘时的静电喷漆一样，不适合于内腔涂敷。 电泳涂漆，2021/8/5483.4 塑料件n在微电机中塑料主要用作绝缘件及结构件，如刷架、换向器、接线板、出线盒、端罩、集电环等，近年来在串激电机也用作绝缘端板及槽楔架（整体）。n按塑料分类：热固性塑料、热塑性塑料。2021/8/5493.4.1 塑件设计的工艺要求（结构工艺性）na、脱模斜度nb、壁厚nc、加强筋nd、

16、支承面（基准面）ne、圆角nf、嵌件2021/8/5503.4.2 成形工艺na、压塑成形nb、挤塑成形nc、注射成形 压塑成形和挤塑成形适用于热固性塑料注射成形适用于热塑性塑料2021/8/5513.5 粘接永磁直流电机：定子粘接 无刷直流电机：转子粘接。2021/8/552注意事项na、一般粘接面，如机壳内孔，转子导磁环等粘接表面应喷砂处理。nb、粘接面应擦洗干净，不能有油污。nc、转子线速度转速较高时，如大于3000转时，常给磁钢外圆热套一个加固套，转速不高时，也可用涂有环氧胶的布带缠绕转子外表面，防护加固。nd、烘干温度不能高于磁钢允许温度，以防磁钢退磁。2021/8/5534 铁心制

17、造铁心是电机主磁路的导磁体，是电机功能性部件之一，铁心制造是微电机生产的重要工序。2021/8/5544.1 铁心冲片制造工艺n一般采用冲压方法加工，只有当在样机试制时（数量较小），可采用线切割方法加工。n冲片冲压加工是由冲模在曲柄压力机（冲床）上来实现的。2021/8/5554.1.1 冲模n单工序冲模，一付模具只完成一种工序的冲模，如冲孔、落料等，微电机中有时采用单槽冲。n复合模，在冲床一次行程中，在一付模具的同一位置上完成几个不同工序的冲模，完成两个工序的有凸凹模，位置精度最高。n级进模，也叫连续模，在冲床的一次行程中，在一付模具的不同位置上同时完成两道或两道以上的冲模。常在高速冲床上使

18、用，需要进料机构，用于自动化生产。2021/8/5564.1.2 冲片制造na、冲裁nb、去毛刺，一般毛刺小于0.05mm时可省之nc、冲片退火处理nd、绝缘处理 以上工序力能类永磁直流电机视情况取舍，2021/8/557冲片绝缘处理n目的：为了减少冲片叠成后的涡流损失，以减少铁心发热n对绝缘处理的要求： 冲片绝缘层有足够的绝缘电阻值； 足够的机械强度、附着力和韧性； 要均匀（一般为为0.0150.02mm）提高叠压数，保证铁心有效长度； 有良好的导热及耐热性； 绝缘工艺方法简单、适用。n绝缘方法： 通常采用涂漆或喷漆，也有磷化、氧化的，2021/8/5584.2 铁心制造n目前一般采用叠装式

19、铁心。n叠装方法又分为： 压装式、铆接式、扣铆式、焊接式、粘接式、自动扣铆式等。2021/8/5594.2.1 扣铆式铁心 自动扣铆式铁心一般是在自动冲床上进行加工。在冲冲片过程中，依靠上下冲片铆扣的凹槽和凸起的过盈量连续扣铆而成铁心。 使用连续模进行冲裁。2021/8/5604.2.2 常用迭片式铁心制造工艺n工艺过程一般包括：理片、称重或数片、叠装、紧固na、叠装叠装一般在叠装工具上进行，有时也可直接叠装在轴上。nb、铁心的固紧方法粘接法：使用滚胶、浸胶等方法使冲片表面形成一层胶膜，然后叠装、再烘干，退出工装。定、转子铁心都适用。铆接法：在冲片合适的位置设置铆钉孔，然后叠装，再铆接，退出工

20、装，常用于定子铁心。扣片法：叠装后扣片紧固。焊接法：叠装后用氩弧焊、等离子焊等。常用于定子。直接叠：转子轴上铣键槽，适用于单冲小量生产。2021/8/5615 永磁直流电机电枢制造永磁直流电机转子电枢一般由转轴、铁心、电枢绕组、换向器等构成。是比较复杂的转子组件。2021/8/5625.1 主要工艺过程na、将铁心及换向器压到轴上；nb、换向器下刻（刻槽）；nc、车换向器外圆；nd、电枢绕组嵌线、接线及焊接；ne、半检；nf、浸漆绝缘处理；ng、半检；nh、精度铁心外圆及轴承档等尺寸；ni、精车（金刚石车）换向器表面；nj、动平衡；nk、铁心表面涂铁红。2021/8/5635.2 电枢绕组制造

21、n在微电机生产中，绕组制造常采用自动绕线嵌线和手工绕线嵌线两种方式。n对于结构紧凑、铁心槽口窄、绕组导线细、槽满率高和铁心采用斜槽形式，常采用手工下线。2021/8/564槽满率式中：K槽满率； Ns每槽导体数； dj带绝缘导体直径； S有每槽有效面积。n对于驱动用直流电机：K80%。n交、直流伺服机：K0.35%。n手工下线槽满率可高些，自动下线槽满率应低点2021/8/5655.3 换向器表面加工n专用设备：下刻机、精车机 适用于批量生产n通用设备：一般用仪表车床+金刚石车刀 2021/8/5665.4 动平衡需校正不平衡的部件有： 转子组件、风扇、稳速器组件换向器等2021/8/5675.4.1 不平衡的原因及后果n原因：转子各零部件结构不对称，材质不均匀或制造不够精确，都能使转子旋转时离心力系的不平衡，其离心力系合力不为零且随着转动而发生同期性变化。n后果：旋转部件的不平衡使转子产生周期性机械振动，在轴承中引起一个动压力，使电机运行可靠性和精度下降，随之产生噪声，降低轴承