动态与信息 船用电机制造工艺及其趋势 巩方彬 王以孟 赵稚萌 德州恒力电机有限责任公司（２５３００５） Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｒｅｎｄ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｍｏｔｏｒ ＧＯＮＧ Ｆａｎｇｂｉｎ ＷＡＮＧ￣ｍｅｎｇ ＺＨＡ０ Ｚｈｉｍｅｎｇ Ｄｅｚｈｏｕ Ｈｅｎｇｌｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 摘向。 要：文章分析了当前国内船用电机行业制造工 风机、压缩机、起重机和泵类）的船用三相异步 艺技术的特点和状况，也阐述了今后的发展趋势和方 关键词：制造工艺趋势智能制造 电动机，系列和规格繁多。 （２）批次多：船用电机是按船舶的建造进度 中图分类号：ＴＭ３５１ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ编码：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００６－２８０７．２０１８．０１．０１７ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｓｔａｔｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｍａｒｉｎｅ ｍｏｔｏｒ ｉｎ· ｄｕｓｔｒｙ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｒｉｎｅ ｍｏｔｏｒ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｒｅｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ 计划进行订货的，针对同一条船的同一个供货厂 家，为了避免不必要的积压库存，只能够遵循订 单排产。 （３）个性化定制产品多：由于电机的用途、 规格型号、安装尺寸、安装位置、出线方向、冷却 方式、技术参数、调速方式等要求多样化，是否 安装测温元件、测速元件等诸多因素，决定了个 性化定制产品多。 （４）大批量的产品少：由于以上种种制约因 １ 船用电机 １．１分类 素，在同一条船舶上完全相同的电机很少，因此 对于船用电机生产企业很少能够形成大批量的 产品。 １．３制造工艺特点 船用电机是船舶机械的动力源泉，在各种机 构传动中起着举足轻重的作用。随着船舶分工精 １．３．１涉及专业广泛 船用电机制造工艺涉及的专业领域比较广 细化、机械加工精密化及生产效率化，船用电机 逐渐将向专用性和智能化方向发展。 目前主流的船用电机产品有直流电机、船用 高效永磁电动机、船用异步交流电机和船用电气 控制等。 ｌ－２主要特点 泛，其工艺主要包括机械制造工艺、模具成形工 艺、特种工艺、专用工艺、试验工艺及涂装防护 工艺。 机械制造工艺包括各种结构件的机加工，如 车、铣、刨、磨等； 模具成形工艺包括矽钢片分割与冲压，接线 船用电机的突出特点是“三多一少”： （１）型号多：主要用作驱动“三机一泵”（通 ·盒的拉伸成形，机座端盖的铸造等； ６０·２０１８年第１期《电机技术》 特种工艺包括热处理、焊接、表面处理等； 专用工艺包括铁心制造、绕线嵌线、绝缘、 磁钢粘接、换向器加工、浸漆（常温常压沉浸、 ＶＰＩ真空压力浸漆、滚动沉浸滚动烘干、滴浸）、 动平衡工艺等； 试验工艺包括电气性能试验、温升测试、振 动试验、噪声测试、电磁兼容测试、模拟环境测 试等； 涂装防护包括零部件、整机的喷漆涂装、防 锈处理、运输防护等。 １．３．２多样性，复杂性和专业性 船用电机的多样性致使制造工艺差异较大， 使用环境条件的特殊要求也加大了制造工艺的 复杂性。针对制造中的“三防”（防湿热、防盐 雾、防霉菌）要求、电磁兼容、高低温、冲击振动 等使用环境要求，在产品设计和制造工艺上都需 要采取许多措施，增加了制造工艺的多样性和复 杂性。 随着基础研究的深化，新工艺和新材料出现 的同时，还需解决实用化问题和高效低成本产业 化生产等问题。例如，稀土永磁船用电机、低速 大扭矩船用电机、船用屏蔽电机、船用水冷电机 等研制项目的高端智能化模拟分析软件开发，加 工工艺、新型材料的性能和寿命问题还制约着电 机产业化发展，其高效、经济、易操作的批量化 生产工艺研究则显得更为重要。 ２ 制造工艺 ２．１铁心制造 目前船用电机铁心制造工艺的主要工序为： 冷轧矽钢片快速分割、冲片冲压、理片、称重或 数片、叠装固定，在冲片冲压后还进行去毛刺、 退火、涂漆涂胶等处理，以改善电机性能或满足 工艺要求。 定、转子冲片冲裁是铁心加工中的重要工 艺。冲裁模按工序组合程度可分为三种类型， 动态与信息 即单工序冲模、复合模和级进模。针对船用电机 “三多一少”的特点，采用“一落三”式落料复合 模、定子冲槽复合模和转子冲槽复合模，提高生 产效率和精度要求。由多台冲裁设备分级冲片、 叠压，组合而成的级进模，自动化程度高、制造 精度高、效率高，模具及设备费用更高，适合于 单规格大批量的生产模式，不适合船用电机的生 产特点。 ２．２绕组制造 船用电机绕组种类繁多，绕线、嵌线机械 动作复杂。目前在中、小批量生产中也常采用手 工下线。而在少品种大批量生产中，多采用机械 化、自动化程度较高的专用设备进行绕线、嵌 线。 ２．２．１嵌绕式绕组制造 目前小批量、多品种生产模式下嵌绕式绕组 制造的主要工艺过程为： 材料准备一线线一嵌线一接线与焊接一整 型一绝缘处理一质量检查。 线圈采用通用自动绕线机绕制。各线圈电磁 线之间的连接通常采用焊接的方式，然后对接线 处进行包扎和绝缘处理。绕组接头的焊接最常 用的是钎焊，有刷直流电机绕组与换向器之间的 焊接也会使用点焊。 ２．２．２绕组制造自动化 目前，随着大批量生产工艺的要求和船用 电机造技术的快速发展，绕线、嵌线等专用设 备机械化、自动化程度越来越高，极大地提高了 工效，降低了生产成本。以Ｙ８０２—４．Ｈ船用三相异 步电动机为例，在槽绝缘自动插槽机、自动绕线 机、自动嵌线机、自动整形绑扎机组成的自动嵌 线流水线上，工人只需设定好相应的程序、放置 好相应的工件等辅助工作，不到２０ ｓ就可完成一 个定子绕组的绕线嵌线过程。 ２．３结构件制造 目前在转轴、机壳、端盖、刷盒、定，转子组 件、换向器等结构件的制造中，随着批量的增加 《电机技术》２０１８年第１期·６１· 动态与信息 和对加工精度要求的提高，广泛地使用冲压、塑 压、铸造等工艺，极大地提高了生产效率，节约了 原材料。 企业广泛使用数控车床、数控铣床、加工中 心等数控设备，以及换向器刻槽机、换向器精车 机、转子精车机等专用设备，极大地提高了生产 效率和产品质量，降低了生产成本。在结构件制 造中，机壳、端盖、端罩等壳体类零件由于毛坯 的制造方式不同而使其加工工艺变化较大，既 影响其后边的加工工艺，也影响着生产效率和成 本。 ２．４特种工艺 ２．４．１绝缘 （ａ）槽绝缘 船用电机的绝缘通常分为槽绝缘、层间绝缘 和相间绝缘。在少品种大批量生产中常使用专用 的槽绝缘插放机。 （ｂ）绕组的绝缘浸渍 船用电机常用的绕组浸渍方法有沉浸和滴 浸两类。沉浸又分为常压浸（一般浸漆）、真空浸 和ＶＰＩ真空压力浸三种。 ２．４．２塑料件成形 船用电机中广泛使用塑料作绝缘体和结构 件，例如塑料换向器、集电器、接线板、刷架、端 盖、线圈骨架、轴伸保护套管等零部件都可以采 用塑料压制成形工艺，并被广泛用于批量生产 中。 ２．４．３热处理 在电机生产领域，为改善轴、机壳等结构件 的加工性能、机械性能及尺寸稳定性，需进行调 质、正火、退火和淬火等传统的热处理；而对导 磁材料，如冲片、永磁直流电机机壳、导磁环等， 为了改善其磁性能，也需进行必要的热处理。 国内船用电机生产中，除使用传统的热处理 工艺外，一些企业采用氮化氧化复合处理（ＬＴＣ） 的先进工艺，极大地提高了结构件表面的硬度和 防护性能，其优点为表面可满足“三防”的性能 要求，处理过程零件变形比渗氮、渗碳小得多。 ２．５柔性化生产 ·６２·２０１８年第１期《电机技术》 ． 彩 以中小批量为特征的船用电机研发和生产 企业，应使生产系统、人和物的资源配置等方面 需具有足够的柔性，以增强应对市场多变需求的 快速反应能力；工艺方案在保证产品质量的同 时，需充分考虑生产周期、成本，并立足于本企 业的特点和生产能力，并借鉴国内外先进工艺技 术和装备，不断提高企业的工艺水平。同时应统 筹考虑各生产环节的协调性，避免个别工序生产 效率很高，其余工序生产节奏跟不上而造成的资 源浪费。 ２．６数控技术及高效、精密加工技术 随着对船用电机制造精度和可靠性的要求 不断提高和制造技术的不断发展，为保证产品 的高标准和质量稳定性，在生产中采用自动化生 产，并大量使用精密机械、数控设备和船用电机 制造专用设备已成为现实，也是今后船用电机生 产的一种趋势。 在船用电机自动化生产中，企业应根据其生 产模式和批量大小分别考虑适合于少品种、大批 量的流水线自动生产方式和适合于多品种、小批 量的单机自动化生产方式。 近几年来，随着我国船用电机生产设备和 测试设备制造能力的明显提高，主流企业均采用 专用设备以降低投入，采用专用工模具和先进的 工艺方案以提高效率。例如，在批量生产中使用 定、转子自动绕线机、嵌线机，高速冲床＋自动冲 叠模具，冲片自动涂漆机，电枢自动滴、浸漆机， 点焊机，静电环氧喷涂机，转子、换向器精车机， 铁心自动氩弧焊机，加工中心等数控机床等；在 检测中使用自动测功机、自动综合测试仪等。 ２．７少无切削技术广泛应用 在生产中将广泛采用少无切削工艺以提高 生产效率、节约材料、节约能源，从而降低成本、 提高产品竞争力。例如，使用冲裁、拉深、挤压、 成形、弯曲等冲压工艺，使用压力铸造、精密铸 造等铸造工艺，以及塑料成形工艺等。 ２．８广泛开展专业化协作生产 在生产模式上应大力发展专业化协作，这 种生产模式是船用电机规模化生产的必然要求 动态与信息 和必然趋势。企业可只进行关键件、重要件的 生产和装配、检测等，其余零部件的加工均可外 协。外购件中，换向器、电刷、磁钢已形成大规模 的专业化生产企业。而零部件的外协工艺中，铸 模个性化定制潮流，企业开展个性化定制、柔性 化生产，培育精益求精的工匠精神，增品种、提 品质、创品牌，推行定制化生产新模式、促进企 业向系统集成商转型。 ３．３网络化协同制造的推广 造、冲压、塑料成形、电镀、涂漆、表面防护等也 形成了许多专业化协作企业，这为专业化协作奠 通过采用先进的网络技术、制造技术及其它 定了基础。 ３ 制造工艺发展趋势 当前市场需求在不断变化，加上国际化竞争 的加剧，导致企业面临的压力越来越大，尤其是 制造业。未来总体趋势是从大批量生产逐渐走 向个性化客户定制式的小批量生产，那么如何在 这样一个大背景下，实现柔性制造，把控成本， 提高质量和服务，就成为船用电机制造企业必须 要解决的问题。 ３．１智能制造系统的应用 智能制造是通过互联网等新型信息技术， 整合能源、材料、工艺、设计、生产、制造、服务 等各个环节，而且具备信息自我感知、决策自主 优化、准确控制执行等一系列制造过程系统的集 合。 以智能工 数字化车间、无人生产线为发 展方向，实现企业资源计划（ＥＲＰ）、产品全生命 周期管理（ＰＬＭ）、供应链管理系统（ＳＣＭ）等系 统的集成应用。应用智能制造技术和智能制造 系统，在工艺过程设计、生产调度、故障诊断、模 糊控制技术等环节中将先进的智能方法应用于 产品设计，生产调度、精益生产等，实现制造过 程智能化，使生产制造由原先的能量驱动型转变 为信息驱动型。 ３．２大规模个性化定制的实施 个性化产品定制是我们的传统优势。现在， 我公司利用互联网采集并对接用户个性化需求， 在产品销售、设计研发、生产制造和供应链管 理、客户服务等关键环节进行网络化、柔性化改 造，开展基于个性化产品的服务模式、生产模式 和商业模式的创新，以适应新经济模式下的大规 相关技术，构建面向公司特定需求并基于网络的 制造系统，在系统的支持下，突破时间、空间对 企业生产经营范围和方式的约束，开展覆盖产品 整个生命周期全部或部分环节的企业业务活动， 实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集 成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所需 的产品和服务。基于流程优化的全过程业务综合 管理信息化，实现研发、设计与制造的协同，实现 基于企业资源计划、制造执行系统和过程控制系 统的管控一体化和生产精细化，实现基于供应链 管理、客户关系管理的产业链协同以及电子商务 与现代物流一体化应用。 ３．４结合技术改造和设备更新 逐步推进生产装备的高端替代低端、数控 替代机械、成套替代单台、智能替代人工、开放 替代封闭的进程，加快制造单元、加工中心、生 产线和车间的智能化改造，在此基础上实现设备 互联、数据集成、智能管控。 ３．５工业机器人在公司生产中的应用 工业机器人在工业生产中能代替人做某些 单调、频繁和重复的长时间作业，或是在危险、 恶劣环境下作业，例如在冲压、压力铸造、热处 理、焊接、涂装、成形、机械加工和简单装配等 工序上的应用。在发达国家中，工业机器人自动 化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及 未来的发展方向。为了适应这一趋势，我公司在 已使用焊接机器人、下线机械手、喷漆机器人等 的基础上，积极探索工业机器人在其它生产工序 应用的可能性，扩大工业机器人在生产加工领域 的应用，主动去适应一种新的生产模式。 ３．６推动“两化”深度融合。加快信息化在企业生 产经营全过程、全方位的应用 以信息化带动工业化、以工业化促进信息 《电机技术》２０１８年第１期·６３· 动态与信息 化，止新 业化道路，追求一，ｒ持续发展模式， 计划、排产、生产、检验的全过程闭环管 ，并与 实脱， 产ｆＩ动化，Ｊ？￣：ｉｉｉｉ！ｔ智能化，管理精 化．其 战略没想 ｌｊ｝＝ｌｌ 企业资源汁划管 系统（ＥＲＰ）集成 联公 通过对 有的生 没莳ＪＪＩＪ装Ｍ Ｅｓ终端．实 生 产信息、技术信息的 络化传递 （５）建立车『日Ｊ绒的工业通信 络，系统、装 备、零部件以及人 ！之『ＨＪ实 信息ｆ 联Ｊ 通卡ｕ 有效集成信息系统 ＾ｊ没６６． 联，町以从没 Ｌ卜Ｉ ｒ Ｊ提取数据，通过 ０、系统处理后叫馈没 执 行 （６）建立销售平ｌＪ采购的 联 应川，以通川ｔ 剥１ 化ｍｌ￣推进发犍没想 电商 台建立 络营销平台，和采购供应商应片｛ 平台 利川互联刚建 络售后服务体系，范服 范【１＝；Ｉ的 （１）采Ｊｌｊ二三维汁算ｆＪＬ￣ｆｒｆｉ助没汁（ＣＡＤ）、汁 地域差 造成Ｉ｝：Ｖ｛Ｆｉ息传递延迟，实 算机辅 ｌ 艺规划（ＣＡ ＰＰ）、没汁和工艺路线仿 真、·ｔ Ｊ．铎性 价等先进技术，使产品信息能够 穿ｊ：ｉ 汁、制造、质 ｝、物流、售后等环节，实 产一 １ＩＪｌ，Ｉ，Ｊ全 命周期管Ｊ＝ｌＨ （２）建立企业资源汁划管理系统，许投入实 际运ｉ ，实 Ｊ 公州物流、信息流、资金流的全面 管 ￣－Ｓｆｋ；；ｆ匕结合研发嫂ｉ Ｗ，Ｓｆ￣ｉ＂息化干¨生产过程 的 ０、化．实现ＥＲＰ系统的扩展应用，无缝连接 各个僻 系统 （３）建 生产过 数 采集币ｕ分析系统，能 充分采集制造进度、观场操作、质量俭验、没备 联Ｊ州维修服务．把管 提。曲到一个新的水平提 升客 满意度，提。矗 率， 化ｌＪ、Ｊ部管理 ｆｆ￣ｆｉ｝水平；捉．矗工作效 ４ 结论 ｆＪ－．￣ｔ｛ｉｉｔＪ电机产业推进智能制造．实 甚于信 息化币¨智能化的高效率、低成本制造，对促进我 船川Ｉ 机产业在 代造船模式上的跨越，实现 从造船火 向造船姒Ｉｑ，进而从海洋人ｒ匠¨ 海洋 Ｈ的转型 有再要意义 奠稿ＩＩ ： ）Ｉ ７一１０一Ｉ：） 状态 生产 场信息，并 ｊ生产管理系统实现数 集成￣ｃｌｒ；）－析 （４）建 １－：Ｉ＇Ｈ Ｊ造执行系统（Ｍ １７；ｓ），实现 ｆ１ 简介： 【厅朴；．男．】９７１ ｝ ＇１－．水ｆ－｝．Ｉ Ｃ ＥＩ动化０、ｌＩ，．１：ｆ ０ｌｌｊｌ ｌ 虹从一川氏 ＩｌｌＩ，ｌ、 一 Ｊ Ｉ Ｉ ¨殳汁、Ｉ： ．及 化ｌ：作 特 别 声 明 感Ⅲ 他波 作 多年以来埘本刊的支持和厚爱 搭丁 １ ＨｉｌＩ￣Ｊ络白媒体发腱迅述，ｆＩ： 小『１Ｊ 义进行＝ｌ ｛ ｉｌＥ稿，骗取投稿作扦所ｉ 版而提、审稿 ｆｉ，Ｊ现象，对／｝王『１Ｊ』支行、Ｉ 发腱带求 ｍ Ｉ 小川特圳 ｌＩＪＪ：小 杆无官方Ｈ 、徽信、微博，也杆木 求投稿作 ． ＩＩ ｆＪ －任ｆｌＪＪ形式的 Ⅲ编 ｉ ｛々位ｉ戈 作者提高警惕，避免造成不必要Ｉ 麻 与扎ｌ失 ，ＩＳｆ）Ｌ技术 ＂ ？ ） Ａ 》Ａ： 》＿、。。 。 ·６４·２０１８年第１期《电ｉｆｌ技术》
