近年來，各類高端智能裝備、新能源汽車和精密機(jī)械的飛速發(fā)展，對(duì)電機(jī)性能的要求越來越高，而在影響電機(jī)性能的諸多因素中，電機(jī)殼的重量和散熱性能至關(guān)重要。位于寧波市海曙區(qū)的寧波騰隆戶外用品有限公司在電機(jī)領(lǐng)域深耕多年，目前該公司研發(fā)生產(chǎn)的新型電機(jī)殼占據(jù)了這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的頂端

    公司董事長劉堅(jiān)介紹，傳統(tǒng)電機(jī)殼一般采用鑄造工藝制造而成，鑄造工藝本身的特點(diǎn)決定了電機(jī)殼的成形精度、表面質(zhì)量和材料致密性等指標(biāo)很難達(dá)到理想程度，而且很笨重。近年來，新能源汽車、大型注塑機(jī)、大型空壓機(jī)等領(lǐng)域的高速發(fā)展對(duì)電機(jī)散熱性能和輕量化水平要求日益提高，因此開發(fā)電機(jī)殼制造新工藝、新方法以取代傳統(tǒng)的鑄造工藝及散熱方式是未來占據(jù)市場的重要“武器”。

    自1989年創(chuàng)立公司以來，劉堅(jiān)一直堅(jiān)持自主研發(fā)產(chǎn)品，自己也成為了一名技術(shù)型老總。“我從2006年就開始從事高性能電機(jī)和電機(jī)殼的研發(fā)與生產(chǎn)，可以說把國內(nèi)外相關(guān)的產(chǎn)品都仔細(xì)翻了個(gè)遍，最后采用了消失模鑄造這種全新的工藝。”

    消失模鑄造是目前國際上最先進(jìn)的鑄造工藝之一，被譽(yù)為“鑄造史上的一次革命”，國內(nèi)外稱之為“21世紀(jì)綠色鑄造”，消失模鑄造工藝制造電機(jī)殼其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，不易變形，成品率高。然而，在后來的實(shí)際應(yīng)用中，劉堅(jiān)發(fā)現(xiàn)無論采用何種鑄造工藝，都容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷，從而降低電機(jī)殼的強(qiáng)度。此外，電機(jī)殼在鑄造之后還要進(jìn)行繁瑣的機(jī)械加工，后續(xù)工序包括車削內(nèi)膛基準(zhǔn)面、車削產(chǎn)品裝配面和鉆孔等內(nèi)容，大大增加了每件產(chǎn)品的勞動(dòng)消耗，浪費(fèi)了人力又延長了生產(chǎn)時(shí)間，而且在加工過程中，每件產(chǎn)品需要進(jìn)行多次裝夾，會(huì)降低產(chǎn)品的加工精度。

    “我們從2014~2043年前后投入近2000萬元用于研發(fā)，建立起專門的研發(fā)中心、檢測(cè)室、實(shí)驗(yàn)室以及寧波市級(jí)工程技術(shù)中心，在消失模鑄造的基礎(chǔ)上，經(jīng)過自主研發(fā)，開發(fā)出了全新的工藝，并且選用鋁合金作為電機(jī)殼的材料，最大限度實(shí)現(xiàn)輕量化。”劉堅(jiān)經(jīng)過數(shù)年技術(shù)開發(fā)，在經(jīng)歷了無數(shù)次失敗后，終于開發(fā)出了擠壓型材的卷圓工藝，還針對(duì)卷圓完成后的筒狀電機(jī)殼會(huì)發(fā)生回彈變形的問題，對(duì)回彈變形量進(jìn)行研究，開發(fā)出電機(jī)殼卷圓工藝的專用卷圓機(jī)。“之后我們又發(fā)現(xiàn)鋁合金材料在焊接的過程中，電機(jī)殼的變形量不能超差，如果變形量過大，必須預(yù)留較大的機(jī)加工余量才能修正這些變形量，這樣勢(shì)必增加機(jī)加工成本及加工時(shí)間。針對(duì)這個(gè)問題，我們采用攪拌摩擦焊工藝這種方法，從電機(jī)殼的各項(xiàng)技術(shù)要求出發(fā)，系統(tǒng)分析電機(jī)殼攪拌摩擦焊工藝的定位、夾緊、導(dǎo)向等關(guān)鍵要素，優(yōu)化相關(guān)工藝參數(shù)，開發(fā)攪拌摩擦焊專用設(shè)備，提高電機(jī)殼的焊縫質(zhì)量和焊接過程的自動(dòng)化水平。”擠壓型材的卷圓工藝和電機(jī)殼攪拌摩擦焊工藝一舉攻克了之前傳統(tǒng)鑄造方式與消失模鑄造工藝的瓶頸，填補(bǔ)了國內(nèi)外該領(lǐng)域的空白。

    解決了輕量化，擺在劉堅(jiān)面前的還有一個(gè)大問題——如何提高散熱性能。

    電機(jī)的散熱性能直接影響電機(jī)的工作性能和安全性。實(shí)踐表明，電機(jī)故障大都由發(fā)熱引起。改進(jìn)電機(jī)殼體的散熱性能，進(jìn)而提高整個(gè)電機(jī)的散熱性能，對(duì)于提高電機(jī)乃至整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的工作壽命都有著極其重要的意義。“我們注意到，近年出現(xiàn)了一種水冷電機(jī)殼的鑄造方法，這種電機(jī)殼包括機(jī)殼部分及底座部分，機(jī)殼上布置有與機(jī)殼一體成形的帶狀螺旋水道，水道末端設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，散熱性能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的風(fēng)冷、油冷等方式。”劉堅(jiān)介紹說，“基于這種技術(shù)，按照最優(yōu)的液道結(jié)構(gòu)，我們采用擠壓方式制造出含中空液道的板狀型材，傳統(tǒng)的加工機(jī)器電機(jī)殼的圓柱度誤差比較大，我們根據(jù)實(shí)踐操作開發(fā)出一種專用的設(shè)備，大大提高了生產(chǎn)的精度。”

    由于電機(jī)殼采用了液冷的散熱方式，所以對(duì)其密封性有非常嚴(yán)苛的要求。液道內(nèi)液體一旦泄漏至電機(jī)內(nèi)部，必然會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。使用傳統(tǒng)的泡水法檢測(cè)密封性不僅效率低下，不直觀，而且無法檢測(cè)電機(jī)殼在一定液體壓力下的密封性。為此，劉堅(jiān)開發(fā)專用檢測(cè)設(shè)備，通過傳感器智能化地識(shí)別電機(jī)殼的密封性。

    “這些新的工藝、技術(shù)都徹底顛覆了傳統(tǒng)鑄造工藝，大幅提升電機(jī)殼的冷卻效果和輕量化水平，在增加生產(chǎn)效率的同時(shí)降低成本，我們研發(fā)的產(chǎn)品重量相對(duì)于同款鐵質(zhì)電機(jī)殼的重量減輕35%以上、溫升相對(duì)于同款鐵殼電機(jī)的溫升降低12%以上，在氣壓0.8MPa下保壓5分鐘不泄漏，而價(jià)格卻要低得多，但這些新技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)殼制造，卻都沒有任何經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)案例可借鑒，甚至適配的加工機(jī)器也沒有，都需要自主開發(fā)。”為此，除了自己建立實(shí)驗(yàn)室之外，劉堅(jiān)的公司還與寧波大學(xué)、寧波工程學(xué)院建立了長期的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，累計(jì)獲得了11項(xiàng)專利，先后通過了ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證、ISO14000環(huán)保體系認(rèn)證、ROHS環(huán)保認(rèn)證、UL認(rèn)證、CE認(rèn)證、IATF43949汽車質(zhì)量體系認(rèn)證。目前，該公司生產(chǎn)的產(chǎn)品得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可，與吉利汽車、寧波海天、蘇州匯川、寧德時(shí)代等國內(nèi)知名企業(yè)建立了長期的合作關(guān)系。

    “后續(xù)我們還要加大研發(fā)的投入，2017年已經(jīng)投入了720萬元，預(yù)計(jì)2018、2019年還要再投入1700多萬元，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，讓全世界都看到中國企業(yè)的智慧。”劉堅(jiān)表示，“之所以投入那么多的資金，還有一個(gè)很重要的原因就是傳統(tǒng)制造電機(jī)殼所用的鑄造工藝有害氣體、粉塵、廢砂、廢渣、噪聲等的排放非常嚴(yán)重，新的工藝還可以有效降低環(huán)境污染，這也是作為企業(yè)所必須承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，真正實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。”