微電機制造工藝現狀及發展動向探究

李 冉

（佳木斯電機股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002）

隨著科技的發展，計算機被越來越廣泛地應用到各項實際工作與生活中，電機行業是當今社會發展的主要行業之一，將計算機與信息技術融入電機行業的發展中也是順應時代發展的要求，是時代發展的產物。相對來說，電機行業發展的前景還是十分可觀的，因此，我國加大了對電機行業的物力與財力的投入。此外，在電機行業發展的過程中，必須要保持設備的先進性、管理制度的有效性以及人員較高的技術性，并且需要結合現今電機行業存在的關鍵問題，分析電機制造工藝的現狀及其電機行業發展的動向，并解決電機制造工藝中存在的問題。

1 微電機制造工藝現狀分析

1.1 鐵芯制造工藝

鐵芯沖孔是微型柴油電機的主要基本功能驅動元件，不同層狀類型的柴油發動機鐵芯有不同的基本構造結構和鐵芯生產工藝。根據基本結構，將同一層狀類型的鐵芯層狀分為鐵芯和沖孔鐵芯，通常將不同層狀上的鐵芯類別分為驅動定子層狀鐵芯和驅動轉子層狀鐵芯，但兩種制造鐵芯過程方法基本相同。

首先，根據鐵芯沖孔制造鐵芯的具體方法，可將層狀鐵芯分為層狀和壓制型。企業通常采用分層形式，根據不同的類型鐵芯固定連接方法，還可以分為鐵芯壓鑄、鉚釘連接、焊接、鑄造鋁模具等。中小企業采用的生產工藝主要有大量生產、沖壓、分類、稱重、累積固定等。高性能復合鐵芯板的制造往往需要采用全自動化的材料沖孔和鐵芯堆放處理方式等來進行；通常大中型生產企業通過層壓、自動弧焊和自動激光焊接生產定子核心，避免了額外的資金投入。

其次，整體式的電工冶金鐵芯，它由于對各種整體式的磁鐵等所用材料全部進行焊接加工而成的制造和制成，常用于對各種電工冶金鐵芯中的純鐵、鐵鎳及其他鋁合金、板材等生產工藝所用材料全部進行焊接加工而成，不用經過人工進行沖片、沖壓或人工折疊片等加工程序。這種工藝加工出來的尺寸和電工鐵芯整體形狀上的設計雖然精度較高，但在鐵芯生產工藝過程中的材料損耗較大，不適合中批量和大型電工鐵芯的生產。

1.2 繞組制造工藝

微電機集中繞組根據種類不同，繞組時的制作工藝方式也不同，常見的集中繞組類型有：空心杯罩集中槽式槽型繞組、嵌入式無導線式空心集中槽型繞組、空心杯罩式集中繞組、無槽式集中繞組等。由于這些類型繞組根據元件結構的不同，制作時的制造工藝也不同。就目前而言，在國內工業小批量機械工業生產中，常用的機械制作繞組工藝大多主要采用機械手工的制作上下行導線；而在我國工業機械大批量生產中，常用的機械制作繞組工藝大多為工業機械化、自動化技術應用綜合程度高的工業機械生產專用設備作為繞組元件直接驅動機械生產控制工作。

首先，小批量、多工藝品種焊接生產常用的是嵌入連繞式焊接繞組，它的生產工藝檢驗過程主要為：從原材料焊接準備，線圈焊接繞制，嵌入連線，接線與零件焊接，整型，絕緣化和熱處理，檢驗產品質量。最常用的是焊接釬焊和自動點接電焊。

其次，為無槽定型繞組整形制造。根據繞組制造工作方式，可將其再細分為繞組嵌心下線式定型繞組、繞組控制式定型繞組、卷繞式定型繞組和空心金屬可旋轉子杯式定型繞組。進行嵌心下線式定型繞組或者空心無槽定型繞組整形制造時，通常在專門手工設計的空心下線繞組整形制造模式內，開展空心下線繞組整形和空心定型無槽繞組制造工作[2]。

最后，是空心無槽繞組的定型制造。在設計生產各種空心杯杯型繞組時，通常由一臺專用杯型繞線機，直接采用繞線機制成一個空心杯杯型轉子，并將整個空心杯杯體固定在杯型轉子架上并對其內部進行固定，最后，采用杯體粘貼焊接、灌封或者粘接塑壓等多種方式對整個空心杯體內部進行粘接封裝。而在采用粘接灌封或塑壓方式進行杯體封裝時，必須首先采用特殊模具材料進行粘接定形及杯體尺寸精度控制。保證封裝繞組加工封裝后的繞組加工杯形空心杯型和加工轉子杯壁光滑且均勻。

1.3 結構制造工藝

在工業生產沖壓轉軸、機殼、端蓋、刷盒、定子和轉子等零組件產品等時，由于產品需要大量零件生產，加工工藝精度高，一般不采用沖壓零件加工、塑料零件沖壓、鑄造等加工切削，不僅提高了生產效率、滿足大量產品生產的市場需求，還滿足了原材料儲存的需要。該處理技術廣泛應用于以工業數據處理數控機床、工藝控制中心、槽液壓轉換器和液壓整流器零件為主要代表的特種工業設備中，大大提高了設備生產工作效率和提高產品質量，降低了設備生產成本。在工業制造電機外殼、端蓋、端蓋等各種結構復雜零件時，采用外殼替代傳統制造機的方法。因此，處理技術和成本差別很大，不僅嚴重影響整個企業整體后續產品原料生產加工以及生產工藝技術，還直接影響整個企業后續生產成本經營管理效率和企業生產運營成本管理費用成本。

回歸模型通過響應面法得到最優山羊發酵乳產肽工藝條件為菌種添加量4.31%，后熟時間10.99 h，發酵時間9.54 h。考慮實際操作情況與設備參數狀況，確定山羊發酵乳產肽工藝條件為：菌種添加量4%，后熟時間11 h，發酵時間9.5 h，山羊發酵乳水解度預測值8.69%。在上述最佳條件下進行驗證實驗，得到山羊發酵乳水解度平均值9.43%，與理論值接近。

目前電機的主要制作工藝方法有：

第一，采用抽運和板材焊接而成的滾筒焊接套件。

第二，鋼板上的鉚釘焊接是由鋼板鉚釘焊接制成。

第三，用的是鑄鐵、鋼或鋁鍛造外殼。

第四，利用新型擠壓材料技術擠壓整體型材或形成空殼。

第五，定子芯用于插入塑料結構，通過塑料模具形成定子外殼。

第六，采用無縫鋼管或其他管狀晶體管來選擇標準晶體管，當小時數時，可通過特殊的晶體管直接在所需的管道尺寸內制造。

第八，選擇單件商品和小批量通用。在正常條件下，軋鋼焊接、軋鋼鉚接、管材等方法常用于直管殼的去除。空底殼的制造方法常被用來拉出空心，剩余的過程可應用于氣缸和下殼，此方法更適合小規模生產，通過簡單的工藝和鑄件擠壓，使其降低生產成本。

2 微電機制造中的特種工藝

2.1 塑料件成形

由于這種各類塑料集成型材具有化學塑料密度小、比其他化學塑料強度高、化學性質好和穩定性好、電絕緣體的隔熱保護性能和保溫塑料隔熱性好、易出現重復塑料著色、易出現重復塑料加工和難重復成形等優點，在微電機中廣泛應用，它可以直接使用各種各類塑料集成型，直接作為集成電機的絕緣體和保溫隔熱體的結構件。例如各種塑料集成電機電源換向器、集成電機繼電器、接線板、刷架、端蓋和集成電線圈和不銹鋼骨架等各種重要零部件，都可以直接集成采用這種塑料塑型、注射塑型以及壓制材料塑模成型。在電機工業應用微電機的批量生產中，常見的幾種情況包括采用各種塑料塑型，比如壓塑注射塑型塑模成形、擠塑注射塑型塑模成形和采用塑料塑型注射壓制塑型塑模成形三種材料塑型塑模成形制造技術工藝，其中又以塑料注射壓制塑型塑模成形制造工藝及其自動化技術應用廣泛程度最高，被廣泛地應用于電機產品的批量生產中[3]。

2.2 熱處理

金屬材料的各種整體熱處理制造工藝主要通過對獲得金屬材料的各種整體加熱、保溫、冷卻的操作方法，使獲得金屬材料的整體金屬組織的表面和內部結構發生變化，以利于提高加工獲得金屬材料所必需適應磁場運動性能的一種傳動機械加工以及制造技術工藝。在各種通用動力電機傳動機械加工生產以及加工制造領域，為有效率地改善電機傳動齒輪軸、機殼等傳動機械加工結構件的傳動機械加工時的傳動穩定性能、機械加工運動穩定性能及其在整體尺寸上的運動穩定性，必須對其外殼進行導磁金屬材料熱處理；而對導磁性的金屬材料，如永磁脈波緩沖片、永磁直流管等通用電機的傳動主機殼、導電管和電磁環等，為了有效率地改善其適應磁場的運動性能，必須對其外殼進行必要的導磁金屬材料熱處理。

在對采用硅鋼片等磁性材料電機性能品質要求較高的工業產品的氧化退熱退電滅火和氧化熱處理中，例如采用自動化磁性整角機等磁性材料電機中，所需要使用的硫酸高錳鐵和高氟鉻酸高鎳合金的材料氧化退火熱處理，廣泛地應用于企業采用各種含有無氧化劑的產品退熱滅火和熱處理工藝設備和各種退熱退火工藝，如家用空氣爐及真空爐的熱氧化退火、氫氣的熱氧化爐及保護爐的熱氧化退火等，避免了磁性材料的熱氧化。

3 微電機制造技術發展趨勢

3.1 規模化生產將成為大批量生產主要的生產模式

提高現代企業人均勞動生產率和提高企業產品質量的重要企業的發展戰略方法是實現企業勞動生產管理過程中的規模化、制造和產品質量監督檢測三個過程的全自動化，這也是現代我國工業微電機及零部件設備制造業及設備生產行業未來的發展趨勢。現代企業可以采用勞動集約化的生產方式，進行工業生產過程自動化和各種產品專業化的加工組織生產質量管理服務活動，并且和現代信息網絡技術相結合，可以有效實現我國工業微電機部件行業勞動生產的快速化和規模化。

因此，企業所需要努力的發展方向之一便是將先進生產工藝與現代化企業組織生產管理運作方式緊密結合，提高企業生產管理效率并降低傳統工藝生產成本。

3.2 推進智能數控技術、精密機械加工制造技術在通用微電機設備制造業的應用

目前，市場對于各種專用小型微電機相關產品設計制造過程工藝，設計精度和產品生產過程可靠性等方面的技術要求不斷逐步提高，制造業隨著現代科學信息技術的不斷進步發展也在不斷進步，為了能充分保證我們公司制造產品的各種技術性能質量可靠，并能同時滿足目前國際通用市場的各種技術要求，就必須在研究開發設計生產各種專用小型微電機時，利用各種現代化和自動化的先進企業內部生產經營管理模式，并與各種用于制造工業精密機械、數控技術、制造工業專用小型微電機的各種新型專業制造機械設備等技術相結合，這也是推動我國專用微電機相關產品設計制造以及設備研發行業快速健康發展的一大必然趨勢。

3.3 充分滿足化工市場的實際需求，提升化工企業整體綜合經濟效益

隨著行業研究工作人員對新型微電機零件制造材料行業的新工藝原理、新工藝結構不斷進行開發和推廣應用，傳統的電機制造材料工藝已經不能完全適應目前現代制造市場的最新需求。

因此，微電機零件制造工藝材料和電機制造工藝技術已經受到了新的市場挑戰，想要有效地解決此類的技術問題就必須及時開展采取下列有關如下幾項技術行動：

第一，需要對新設計制造基礎材料、新設計制造生產工藝、新設計制造機械設備，進行深入研究工作，了解其涉及相關電機產品基本技術性能、功能以及實用電機設備制作機械設備制造工藝，以便使其能有效滿足當前現代工業市場對電機制造設備企業的最新技術要求。

第二，隨著新型工業電機基礎材料技術問題研究和新型工業電機應用成本技術問題研究的不斷開展逐步深化，新型的實用電機設備制造的原材料生產工藝和新型電機原材料制造設備需要得以大量生產問世，因此就必須對電機產品中的實用產業化的基本技術問題，高效、低本的應用成本技術實現，以及產業化電機設備制造生產的基本技術問題等都需要及時地進行深入研究。

4 總結與分析

本文針對微電機制作工藝的現狀進行分析，對鐵芯制造工藝、繞組制造工藝、結構式制造工藝進行簡要分析，并對微電機制作行業的未來發展趨勢進行簡要預測。微電機行業也應該共同努力，開展協作，攻克難關，優勢資源進行互補，來實現多贏。同時增強我國微電機產品的開發和制造能力，來使我國微電機制造工藝水平得到提高，使我國微電機制作行業的國際競爭力得到提升。