南華集團電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量檢驗過程控制的可靠性分析.doc

裝訂線安徽工業(yè)大學 南華集團電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量檢驗過程控制的可靠性分析摘要本文的研究對象是南華集團Y2型電機轉(zhuǎn)子加工檢驗過程。通過現(xiàn)場調(diào)研，運用質(zhì)量管理方面的知識對產(chǎn)品進行質(zhì)量過程控制及可靠性分析研究，為南華集團電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量檢驗過程的進一步改善提供依據(jù)。本文簡單闡述了質(zhì)量檢驗和可靠性分析的相關(guān)內(nèi)容；詳細介紹了統(tǒng)計過程控制（SPC）的方法以及統(tǒng)計過程控制的核心工具-控制圖。本文利用P控制圖、均值-極差（）控制圖、柏拉圖和因果圖對轉(zhuǎn)子加工過程進行了SPC分析；然后利用FEMCA方法和故障樹法對轉(zhuǎn)子生產(chǎn)進行了可靠性分析。由此從整體上評估了南華集團轉(zhuǎn)子質(zhì)量檢驗過程控制，并為南華集團質(zhì)量管理進一步改善提供了參考。關(guān)鍵詞: 統(tǒng)計過程控制（SPC）、控制圖、FEMCA法、故障樹、可靠性分析AbstractThis research object is Nanhua Group of motor rotor type Y2 processing process. Through field investigation, using knowledge of quality control of product quality control and reliability analysis and research for the south of motor rotor group to further improve the quality inspection process.This article simply elaborated quality inspection and reliability analysis of related content, Detailed introduces the SPC (statistical process control) method and statistical process control tools, the core of control chart. Using the P control charts, mean - poor () control charts, Plato and causality diagram machining process of the rotor SPC analysis;Then use FEMCA method and method of fault tree analysis of the reliability of the rotor production. Thus the whole assessment from nanhua group process control, quality inspection of the rotor and for the south to further improve the quality management group provides reference.Keywords: SPC (statistical process control), FEMCA method, fault tree analysis, reliability analysis目錄摘要IAbstractII1. 緒 論11.1選題背景及意義11.2本文研究內(nèi)容11.3 相關(guān)的理論的研究21.3.1質(zhì)量檢驗相關(guān)理論和方法21.3.2過程控制相關(guān)理論和方法31.3.3可靠性分析相關(guān)理論和方法32. 鼠籠轉(zhuǎn)子的故障機理分析及SPC方法簡述52.1鼠籠轉(zhuǎn)子的基本組成結(jié)構(gòu)52.2鼠籠感應電動機的轉(zhuǎn)子生產(chǎn)工藝52.3鑄鋁鼠籠轉(zhuǎn)子常見的質(zhì)量缺陷及原因分析62.3.1鼠籠轉(zhuǎn)子故障的危害性62.3.2鼠籠轉(zhuǎn)子常見故障62.3.3鑄鋁轉(zhuǎn)子故障產(chǎn)生機理分析82.4 統(tǒng)計過程控制（SPC）102.4.1 SPC 概述102.4.2 計件值過程能力指數(shù)112.4.3 計件值控制圖132.4.4均值極差圖153. 南華集團電機轉(zhuǎn)子生產(chǎn)質(zhì)量檢驗過程控制173.1 南華集團簡介173.1.1 南華股份有限公司概述173.1.2 南華集團Y2型電機轉(zhuǎn)子生產(chǎn)流程概述173.1.3 南華集團目標183.2 利用MINITAB實現(xiàn)轉(zhuǎn)子機械加工部分統(tǒng)計質(zhì)量控制193.2.1轉(zhuǎn)子機械加工質(zhì)量分析193.2.2 作P控制圖203.2.3過程能力指數(shù)計算203.3 利用MINITAB 實現(xiàn)轉(zhuǎn)子鑄鋁機械加工部分統(tǒng)計質(zhì)量控制213.3.1轉(zhuǎn)子鑄鋁機械加工質(zhì)量分析213.3.2作P控制圖213.3.3過程能力指數(shù)計算223.4 分析轉(zhuǎn)子機械加工過程223.4.1 轉(zhuǎn)子機械加工質(zhì)量影響因素及分析223.4.2收集數(shù)據(jù)并繪制轉(zhuǎn)軸關(guān)鍵參數(shù)尺寸的直方圖233.4.3 控制圖對轉(zhuǎn)軸機械加工質(zhì)量的分析與監(jiān)控253.4.4計算過程能力及評價273.5 分析轉(zhuǎn)子鑄鋁機械加工過程283.5.1 低壓鑄鋁轉(zhuǎn)子機械加工工藝簡述283.5.2 低壓鑄鋁轉(zhuǎn)子機械加工質(zhì)量影響因素293.5.3 低壓鑄鋁轉(zhuǎn)子機械加工質(zhì)量分析304轉(zhuǎn)子生產(chǎn)質(zhì)量檢驗過程控制可靠性的分析324.1可靠性系統(tǒng)工程概述324.2可靠性分析技術(shù)概述324.3利用FEMCA法對轉(zhuǎn)子進行可靠性分析354.4利用故障樹法分析鑄鋁質(zhì)量問題384.4.1轉(zhuǎn)子鑄鋁加工過程的故障樹建立384.4.2故障樹分析395. 提高轉(zhuǎn)子質(zhì)量檢驗可靠性的對策435.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述435.2 比較常用的鼠籠轉(zhuǎn)子性能檢測方法43結(jié)論47致謝48參考文獻49第51頁 共55頁1. 緒 論1.1選題背景及意義質(zhì)量問題關(guān)系到資源的合理利用和開發(fā)，是有關(guān)國家發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題，是企業(yè)賴以生存和發(fā)展的生命線，20世紀初至今的百余年來，質(zhì)量管理經(jīng)歷了從“檢驗的質(zhì)量管理”到“全面質(zhì)量管理(TQM)”。質(zhì)量管理的觀念從事后檢驗為主的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)轭A防質(zhì)量事故的預防觀念，質(zhì)量管理的重點由制造向設(shè)計和售后服務延伸質(zhì)量管理的領(lǐng)域由制造業(yè)為重點向教育、醫(yī)療保健和政府管理等領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。質(zhì)量管理的方針從持續(xù)改進向持續(xù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化。質(zhì)量已成為全球共同關(guān)注的問題當今時代作為生產(chǎn)產(chǎn)品的企業(yè)的創(chuàng)業(yè)宗旨就是“質(zhì)量第一、用戶滿意”。“質(zhì)量”是產(chǎn)品或服務的生命。質(zhì)量受企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理活動中多種因素影響，是企業(yè)各項工作的結(jié)合的反映。要保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量，就必須把影響質(zhì)量的因素全面系統(tǒng)地管理起來。由此誕生了全面質(zhì)量管理（TQM）。TQM就是企業(yè)為了保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量，綜合選用一整套質(zhì)量管理體系、手段和方法所進行的系統(tǒng)性管理活動。具體地說就是組織企業(yè)全體職工和有關(guān)部門參加，綜合運用現(xiàn)代科學和管理技術(shù)成果、控制影響產(chǎn)品質(zhì)量的全過程和各因素，經(jīng)濟地研究生產(chǎn)和提供用戶滿意的產(chǎn)品的系統(tǒng)管理活動。全面質(zhì)量管理的特點可歸納為“五全”：全員參與的質(zhì)量管理、全過程的質(zhì)量管理、全面質(zhì)量的管理、全面運用各種管理方法的管理和全面經(jīng)濟效益的管理。TQM是企業(yè)管理現(xiàn)代化、科學化的一項重要內(nèi)容，應用數(shù)理統(tǒng)計的方法進行質(zhì)量控制。因此，這就突出了質(zhì)量檢驗過程控制的重要性。作為電機生產(chǎn)廠家，為了節(jié)約成本和提高質(zhì)量，就需要對產(chǎn)品生產(chǎn)進行質(zhì)量檢驗過程控制。在電機制造過程中，定子的制造工藝比較成熟，質(zhì)量比較穩(wěn)定。而轉(zhuǎn)子的制造由于材料、鑄造工藝、溫度、壓力等因素，相互之間制約并不同程度地影響著轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，成為影響電機產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。據(jù)統(tǒng)計，10%電機的故障時由轉(zhuǎn)子故障引起的。因而電機轉(zhuǎn)子生產(chǎn)的質(zhì)量檢驗過程控制能夠達到要求，那么所生產(chǎn)出的電機的質(zhì)量在很大程度上就有了保障，同時也將大大降低產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量成本。而對質(zhì)量檢驗過程控制的各環(huán)節(jié)的可靠性進行合理的、全面的分析，則可以把握住質(zhì)量檢驗過程控制的關(guān)鍵所在，使我們能夠有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低質(zhì)量成本。1.2本文研究內(nèi)容南華電機有限公司生產(chǎn)電機的種類繁多，更新速度快。自然地，電機關(guān)鍵質(zhì)量特性成了重中之重。在這里所提的電機關(guān)鍵質(zhì)量是指電機的性能是否滿足設(shè)計要求，主導產(chǎn)品一次交驗合格率是否達到公司的指定目標，以及是否有因質(zhì)量問題而造成的客戶投訴等。通過對產(chǎn)品質(zhì)量不合格的原因進行了調(diào)研，并將信息歸類，發(fā)現(xiàn)造成電機合格率低的根本原因之一是繞組對地擊穿現(xiàn)象。根本原因之二是轉(zhuǎn)子質(zhì)量、鐵心尺寸沒有達到技術(shù)要求，從而影響電機的安裝質(zhì)量。為了保證電機的質(zhì)量，即端環(huán)與風葉不得有裂紋、彎曲現(xiàn)象和明顯的縮孔、缺陷等，提高電機的合格率，通過SPC分析導致轉(zhuǎn)子不良的根本原因，并分別對不同的原因采取不同措施。這里我主要研究南華轉(zhuǎn)子質(zhì)量檢驗過程以及對該過程進行可靠性分析，并提出改進方案。通過提出問題、分析問題、解決問題三個部分，將全面質(zhì)量管理思想實際應用到企業(yè)平時的生產(chǎn)過程中。 1.3 相關(guān)的理論的研究1.3.1質(zhì)量檢驗相關(guān)理論和方法質(zhì)量檢驗是指對產(chǎn)品的一種或多種質(zhì)量特性進行的諸如測量、檢查、試驗或度量，并將結(jié)果與規(guī)定的質(zhì)量要求進行比較，以確定每個質(zhì)量特性的符合性的活動。一般來說，質(zhì)量檢驗的基本任務是：鑒別產(chǎn)品（或零部件、外購物料等）的質(zhì)量水平程度能否接收；判斷工序質(zhì)量狀態(tài)，為工序能力控制提供依據(jù)；了解產(chǎn)品質(zhì)量等級或缺陷的嚴重程度；改善檢驗手段，提高檢驗作業(yè)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷的能力和有效性；反饋質(zhì)量信息，報告質(zhì)量狀況與趨勢，提供質(zhì)量改進建議。對產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響的關(guān)鍵件、重要件，在研制階段初期就已確定，其特性取決于某些工序-關(guān)鍵工序，關(guān)鍵工序?qū)﹃P(guān)鍵、重要件（特性）和產(chǎn)品質(zhì)量起決定性作用。應當編制專門的質(zhì)量控制程序，對關(guān)鍵、重要件及關(guān)鍵工序重點控制。具體包括：百分百的檢驗。對工序質(zhì)量采用統(tǒng)計過程控制（SPC）。例如可采用：工序能力指數(shù)Cp；控制圖。有詳細的質(zhì)量記錄，保證出現(xiàn)質(zhì)量問題后的可追溯性。嚴格對不合格品進行處理、隔離。清晰醒目的質(zhì)量標識。對關(guān)鍵工序限額發(fā)料，發(fā)料及用料數(shù)應相符。實行嚴格的批次管理。檢驗有多種方法，按檢驗的數(shù)量可分為全數(shù)檢驗和抽樣檢驗。全數(shù)檢驗是指逐個檢驗交檢產(chǎn)品的每一個基本單位，要求100%合格。在大多數(shù)情況下，不可能進行全數(shù)檢驗，而采取從總體中抽取一定數(shù)量的樣本進行檢驗，根據(jù)從樣本得到的數(shù)據(jù)，用數(shù)理統(tǒng)計的理論與方法推斷總體的質(zhì)量水平，即抽樣檢驗。抽樣檢驗是從一批產(chǎn)品中抽取一些樣品進行測量、考核、檢驗或與規(guī)定的要求相比，由所得結(jié)果決定整批產(chǎn)品或過程是否合格。批產(chǎn)品稱為檢查批，簡稱批。構(gòu)成批的產(chǎn)品，必須具備兩個條件：(1)生產(chǎn)條件(包括設(shè)備、原材料、工藝過程等)一致(2)產(chǎn)品的種類型號相同。有缺陷的個體稱為不合格品。其中包含致命缺陷(可能還包含重或輕缺陷)的個體稱為致命不合格品，也稱A類不合格品；包含重缺陷(可能還包含輕缺陷)但不包含致命缺陷的個體稱為重不合格品，也稱B類不合格品；包含輕缺陷但不包含致命缺陷和重缺陷的個體稱為輕不合格品，也稱C類不合格品。不合格品應分級統(tǒng)計。通常采用不合格率及百分不合格品率描述質(zhì)量水平，其中： 不合格率 = 百分不合格率 = 不合格率1.3.2過程控制相關(guān)理論和方法統(tǒng)計過程控制（StatisticalProcessControl，spc）是美國美國貝爾實驗室休哈特（Shewhart）博士首先應用正態(tài)分布特性于生產(chǎn)過程中的管理，目前已成為生產(chǎn)過程中控制穩(wěn)定產(chǎn)出的主要工具之一，在生產(chǎn)型企業(yè)中應用的非常廣泛。SPC主要是指應用統(tǒng)計分析技術(shù)對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，科學的區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施，消除異常，恢復過程的穩(wěn)定，從而達到提高和控制質(zhì)量的目的。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的質(zhì)量特征值的波動是不可避免的。它是由4M1E，即人、機器、材料、方法和環(huán)境等基本因素的波動綜合影響所致。波動分為兩種：正常波動和異常波動，或稱為偶然誤差和系統(tǒng)誤差。正常波動是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它對產(chǎn)品質(zhì)量影響較小，在技術(shù)上難以消除，在經(jīng)濟上也不值得消除。異常波動是由系統(tǒng)原因（異常因素）造成的，它對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，但能夠采取措施避免和消除。過程控制的目的就是消除、避免異常波動，使過程處于正常波動狀態(tài)?？刂茍D是SPC中最重要的工具。是畫有控制界限，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量進行控制的一種圖。用它來判斷產(chǎn)品質(zhì)量波動的原因（系統(tǒng)原因或偶然原因），進而判斷生產(chǎn)過程是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。按不同用途，控制圖可分為用于預防不合格品產(chǎn)生的管理用控制圖和主要用于分析用的控制圖兩類。根據(jù)不同的質(zhì)量特性值，控制圖可分為計量型控制圖和計數(shù)型控制圖。實施SPC分為兩個階段，一是分析階段，二是監(jiān)控階段。在這兩個階段所使用的控制圖分別被稱為分析用控制圖和控制用控制圖。分析階段的主要目的在于：一是使過程處于統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)；二是使過程能力足夠。監(jiān)控階段的主要工作是使用控制用控制圖進行監(jiān)控。此時控制圖的控制界限已經(jīng)根據(jù)分析階段的結(jié)果而確定，生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)及時繪制到控制圖上，并密切觀察控制圖，控制圖中點的波動情況可以顯示出過程受控或失控，如果發(fā)現(xiàn)失控，必須尋找原因并盡快消除其影響。監(jiān)控可以充分體現(xiàn)出SPC預防控制的作用。在工廠的實際應用中，對于每個控制項目，都必須經(jīng)過以上兩個階段，并且在必要時會重復進行這樣從分析到監(jiān)控的過程。1.3.3可靠性分析相關(guān)理論和方法可靠性（reliability）反映產(chǎn)品保持其性能的能力，與時間（產(chǎn)品的使用壽命）緊密相連。從狹義上講可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。更廣義的理解是：產(chǎn)品在規(guī)定條件下，“在整個壽命周期內(nèi)完成規(guī)定功能的可能性”?？煽啃怨こ淌且婚T包含許多工程技術(shù)的邊緣性工程學科。它包括對零件、部件和系統(tǒng)等產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)的收集與分析，可靠性設(shè)計、預測、試驗、管理、控制和評價。數(shù)據(jù)是可靠性設(shè)計和可靠性研究的基礎(chǔ)，應重視收集與交換現(xiàn)場使用的數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)?？煽啃栽O(shè)計是可靠性工程的一個重要分支，因為產(chǎn)品的可靠性在很大程度上取決于設(shè)計的正確性。在可靠性設(shè)計中要規(guī)定可靠性和維修性的指標，并使其達到最優(yōu)。研究可靠性理論和方法，采用可靠性技術(shù)，提高產(chǎn)品的可靠性可使企業(yè)獲得很高的經(jīng)濟效益。設(shè)備的可靠性水平的提高，可大大減少設(shè)備的維修費用。合理的可靠度將使總費用最小。另外，產(chǎn)品可靠性水平的提高，能提高產(chǎn)品的信譽，增強日趨激烈的市場競爭能力?？傊?，隨著技術(shù)水平及產(chǎn)品質(zhì)量水平的不斷提高，特別是近幾年推行全面質(zhì)量管理的不斷深入，迫切需要把保證和提高產(chǎn)品的可靠性，作為企業(yè)保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要內(nèi)容。常用的可靠性尺度：可靠度、失效率、平均壽命、壽命方差和壽命標準差，可靠壽命、中位壽命及特征壽命，有效壽命與更換壽命等可靠性壽命尺度，維修度、平均修理時間、修復率、有效度和重要度等指標。常用分布是指數(shù)分布、正態(tài)分布、威布爾分布。2. 鼠籠轉(zhuǎn)子的故障機理分析及SPC方法簡述2.1鼠籠轉(zhuǎn)子的基本組成結(jié)構(gòu)感應電機的轉(zhuǎn)子主要包括鐵芯、繞組及轉(zhuǎn)軸三部分（如圖2.1所示）。轉(zhuǎn)子鐵芯也是電機磁路的一部分，一般用厚為0.5mm的硅鋼片疊成，鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組型式的不同，感應電動機的轉(zhuǎn)子分籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子兩種結(jié)構(gòu)。下面主要對籠型轉(zhuǎn)子進行詳細的介紹?；\型繞組是一個自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個槽里放上一根導體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個短路的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵芯拿掉，則可看到，剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子，如圖2. 3所示，因此又叫鼠籠轉(zhuǎn)子。導條的材料有用銅的，也有用鋁的。如果用的是銅料，就需要把事先做好的裸銅條插入轉(zhuǎn)子鐵芯上的槽里，再用銅端環(huán)套在伸了兩端的銅條上，最后焊在一起。如果用的是鑄鋁，就連同端環(huán)、風扇一次鑄成。從轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可知，轉(zhuǎn)子的鋁條密封在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)，所以很難用常規(guī)的方法對轉(zhuǎn)子性能進行檢測。 圖2.1轉(zhuǎn)子外觀圖 圖 2. 2轉(zhuǎn)子迭片2.3轉(zhuǎn)子鑄鋁結(jié)構(gòu)2.2鼠籠感應電動機的轉(zhuǎn)子生產(chǎn)工藝鼠籠感應電動機的轉(zhuǎn)子有兩種結(jié)構(gòu)型式，即銅排轉(zhuǎn)子和鋁條轉(zhuǎn)子。目前，鑄鋁轉(zhuǎn)子已在300kW及以下的感應電動機中普遍采用。鋁條轉(zhuǎn)子是用鑄鋁方法，鑄出槽內(nèi)的導條和鐵芯兩端的端環(huán)、平衡柱、風扇葉片，使轉(zhuǎn)子成為一個堅實的整體。通常鼠籠轉(zhuǎn)子鑄鋁的方法有五種：振動鑄鋁、重力鑄鋁、離心鑄鋁、壓力鑄鋁和低壓鑄鋁。由于振動鑄鋁和重力鑄鋁的轉(zhuǎn)子，下端環(huán)凝固時不易得到鋁水的補充產(chǎn)生縮孔，所以一般很少應用。而低壓鑄鋁，目前在電機專業(yè)生產(chǎn)廠家還沒得到普遍采用。離心鑄鋁和壓力鑄鋁已被多數(shù)電機生產(chǎn)企業(yè)所采用。1、離心鑄鋁在專用離心機上進行。離心機有恒速和變速兩種，以變速離心機最好。其工藝參數(shù)包括：離心機轉(zhuǎn)速，鋁水溫度，轉(zhuǎn)子鐵芯預熱溫度，鑄鋁模預熱溫度，澆鑄速度等。2、壓力鑄鋁在專用壓鑄機上進行。壓鑄機有立式和臥式之分。一般使用立式較多。轉(zhuǎn)子壓鑄時，應正確選擇壓射比壓、充型速度、壓鑄溫度、模具使用溫度等工藝參數(shù)。2.3鑄鋁鼠籠轉(zhuǎn)子常見的質(zhì)量缺陷及原因分析2.3.1鼠籠轉(zhuǎn)子故障的危害性輕微的轉(zhuǎn)子故障對鼠籠式異步電機的正常運行不會產(chǎn)生很大的影響，通常只是引起恒定負載時的轉(zhuǎn)差率略微增加，相應也引起定子電流和輸入功率的增加。但發(fā)生比較嚴重的轉(zhuǎn)子故障時，則可能明顯地增加電機的起動時間，起動時冒火花，甚至不能起動，并產(chǎn)生劇烈的振動，出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，嚴重影響電機的正常運行。當電機的某一根導條斷裂后，原來在該斷條內(nèi)流動的大部分的電流將在其相鄰兩側(cè)的導條內(nèi)流通，從而加快了相鄰兩根導條的斷裂。當斷條燒豁鐵芯槽口后，在離心力的作用下，斷條會跳出槽口，造成定子掃膛并碰壞定子線圈。此外由轉(zhuǎn)子故障而造成定子電流嚴重的不平衡，會產(chǎn)生過熱而損壞定子絕緣，不少電機就是這樣報廢的?？梢娛蠡\轉(zhuǎn)子斷條，會造成嚴重的后果。轉(zhuǎn)子導條斷裂后轉(zhuǎn)子的損傷通常按以下的順序發(fā)展：(1)要斷裂的導條在斷裂處過熱。(2)導條斷裂并產(chǎn)生電弧。(3)在起動時相鄰的導條通過更多電流并承受更大的熱和機械應力。(4)高的熱應力能損傷轉(zhuǎn)子鐵芯疊片。2.3.2鼠籠轉(zhuǎn)子常見故障1、斷條斷條及細條是轉(zhuǎn)子鑄鋁常見的質(zhì)量問題之一，它可引起電動機整機轉(zhuǎn)子電阻增大，起動轉(zhuǎn)矩減小，損耗增大，效率降低，轉(zhuǎn)差率增大及整機溫度升高等質(zhì)量缺陷。斷條一般又分隔離斷條、熱斷條和張力斷條三種。(1)隔離斷條有兩種情況，一種是由于氧化鋁未能除凈，在轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成一層薄膜，這層薄膜將比它本身熔點低的金屬鋁隔斷，在凝固時開裂。另一種是澆注重量考慮不足，一包鋁水澆入后沒有灌滿，第二包鋁水澆入后和前一包鋁水澆入的將要凝固的鋁水沒有熔合在一起造成斷條。(2)熱斷條也有兩種情況，一種是脫模過早，因為鋁的強度和鋁的溫度成反比，鋁液未凝固從槽流出造成熱斷條；另一種是在成品車間將鑄鋁轉(zhuǎn)子加熱到500進行熱套，由于鋁在500時拉力接近于零，熱套的轉(zhuǎn)子就容易產(chǎn)生熱斷條。(3)張力斷條是由于外界壓力大于鋁的強度所致。當轉(zhuǎn)子鐵芯疊壓過緊，假軸退出后，鐵芯向外漲開時可能拉斷籠條，過早脫模，鋁條強度不足也易拉斷籠條。有的鋁錠在熔煉時沒有脫氣精煉，鋁內(nèi)含有大量氫氣，氫氣在鋁內(nèi)形成密集針孔穴，使鋁的強度大幅度降低，從而在轉(zhuǎn)子裝壓時拉斷籠條。實驗證明使用質(zhì)量低劣的鋁錠澆注轉(zhuǎn)子很容易產(chǎn)生張力斷條，為了提高鑄鋁轉(zhuǎn)子強度除了保證適當?shù)拿撃囟韧?，鋁錠熔化后必須進行脫氣處理。2、細條轉(zhuǎn)子出現(xiàn)細條能使轉(zhuǎn)子電阻增大，效率降低，溫升高，轉(zhuǎn)差率大。產(chǎn)生細條的原因是：(1)離心機轉(zhuǎn)速太高，離心力太大。為了有效控制離心機轉(zhuǎn)速，采用可變速離心機是最好的辦法。(2)轉(zhuǎn)子槽孔過小使鋁水澆注不足。適當提高轉(zhuǎn)子預熱溫度即可。(3)轉(zhuǎn)子外圓斜槽線不齊，或轉(zhuǎn)子鐵心疊裝時沖壓孔與假軸配合間隙太大，造成槽孔截面積減小。應選用合格的槽樣棒和假軸疊壓轉(zhuǎn)子鐵心。3、縮孔縮孔是由于鋁液在凝固過程中局部得不到足夠的鋁液補縮而產(chǎn)生的孔洞類缺陷?？s孔產(chǎn)生的原因主要有：鋁液溫度、模具溫度和鐵芯溫度三者配合不當，鑄鋁轉(zhuǎn)子達不到順序凝固和及時補縮的要求；對于低壓鑄鋁和離心鑄鋁鐵芯的預熱溫度過低，轉(zhuǎn)子導條過早凝固導致上端環(huán)補縮困難；對于壓力鑄鋁和低壓鑄鋁充型壓力過低，鋁液的結(jié)晶壓力小，造成補縮不良。轉(zhuǎn)子的縮孔區(qū)常在端環(huán)部分。要防止縮孔產(chǎn)生常采取的措施：嚴格控制工藝參數(shù)，控制鋁液溫度、模具溫度和鐵心溫度三者使其配合適當；同時要注意澆口位置與尺寸的確定以保證鋁液在型腔內(nèi)既能得到補縮，又能達到順序凝固；采用限制鋁水溫度，使其不超過710；及時施以足夠的最終補縮壓力及足夠的鋁液。4、氣孔氣孔是在鋁液凝固過程中由于氣體的存在而產(chǎn)生的孔洞類缺陷。氣孔主要來源于三個方面：一為鋁液；二為轉(zhuǎn)子鐵芯；三為模具涂料。鋁液在熔煉過程中極易吸入空氣，所以鋁液必須進行除氣處理；轉(zhuǎn)子沖片由于在沖壓時涂有油類潤滑劑，潤滑劑在鑄鋁過程中產(chǎn)生揮發(fā)性氣體，它是伴隨著鋁液的填充而產(chǎn)生的，很難通過模具的排氣系統(tǒng)排除。經(jīng)驗證明，先將沖片上的殘留油燒去，再進行壓鑄時氣孔將大大減少；模具為了脫模和提高鋁水流動性一般都要上涂料，涂料中的揮發(fā)性氣體在澆注前未排除則易產(chǎn)生氣孔，所以要選擇能在澆注前將揮發(fā)性氣體排除的涂料。在壓鑄轉(zhuǎn)子中由于高速高壓成形，致使型腔中空氣來不及全部排除，所以壓鑄時要注意：工藝參數(shù)的控制、模具澆口位置的確定和排氣槽的開設(shè)。一方面保證鋁液順序填充，防止渦流產(chǎn)生；另一方面保證鋁液排氣暢通使氣體在鋁液凝固前盡可能排出。低壓鑄鋁時，還要注意檢查升液管的質(zhì)量，升液管漏氣，使坩堝內(nèi)的壓縮空氣進入升液管，與鋁液一起進入型腔也是產(chǎn)生氣孔的原因之一，所以升液管使用前要進行水壓試驗，杜絕使用有漏氣的升液管。5、冷接痕冷接痕是由于模具溫度低或鋁水溫度低，在鋁水澆入轉(zhuǎn)子后，兩股金屬流不能熔合到一塊，形成冷接痕。一般冷接痕輕者稱為水紋，重者稱為冷隔。因此必須認真按預熱溫度預熱模具和正確掌握澆注溫度可減少或不產(chǎn)生這類缺陷。6、裂紋裂紋大多產(chǎn)生在端環(huán)的表面，主要是由于轉(zhuǎn)子冷凝過程中產(chǎn)生的鑄造應力超過鋁導條的材料極限應力而產(chǎn)生的。裂紋有熱裂紋和冷裂紋，熱裂紋是指結(jié)晶過程中高溫下產(chǎn)生的，裂開的表面呈氧化色，外形曲折而不規(guī)則；冷裂紋產(chǎn)生是指已經(jīng)凝固的鋁在進一步冷卻過程中產(chǎn)生的，裂開的表面無氧化色，冷裂紋一般是連續(xù)直線狀的。與細條一樣，端環(huán)裂紋給電機性能帶來極大的影響。產(chǎn)生裂紋的原因：(1)鋁液中雜質(zhì)含量不合理，雜質(zhì)中鐵硅比在1.510之間時，容易出現(xiàn)裂紋。出現(xiàn)這種情況應及時對鋁液進行分析化驗，嚴格控制鐵硅含量。(2)鋁液溫度過高晶粒變粗強度降低，承受不住在冷凝過程中產(chǎn)生的收縮力而產(chǎn)生裂紋。應控制鋁液溫度在740760為宜，最高不得超過800。(3)轉(zhuǎn)子風葉、平衡柱和端環(huán)連接處鑄造圓角太小，鑄造應力集中而產(chǎn)生裂紋。過小的連接圓角也是造成裂紋的原因。因此，鑄鋁前調(diào)整鋁液中的鐵硅比；嚴格控制鋁液的溫度并認真進行清渣除氣處理；適當增大鑄造圓角防止裂紋產(chǎn)生。7、氣隙偏心產(chǎn)生氣隙偏心的原因有很多，主要有轉(zhuǎn)子沖片壓裝不正確、轉(zhuǎn)軸彎曲等。偏心故障使得電動機的轉(zhuǎn)子上受到一個額外的拉力，使轉(zhuǎn)子有一種遠離定子軸心的趨勢。這一額外力的作用可能會使電動機過度受力，極大地增加了軸承的磨損，而且，由偏心引起的徑向磁勢波作用到定子鐵芯上，也使定子繞組產(chǎn)生不必要的振動，這種振動對定子繞組具有潛在性危害。氣隙偏心的長期發(fā)展可能使轉(zhuǎn)子與定子繞組發(fā)生碰磨，導致繞組絕緣損壞，轉(zhuǎn)子導條或端環(huán)斷裂，最終使定子鐵芯、定子繞組及轉(zhuǎn)子鼠籠損壞。2.3.3鑄鋁轉(zhuǎn)子故障產(chǎn)生機理分析鑄鋁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生故障的原因較為復雜，影響因素很多。下面對幾種主要因素加以分析。1、鋁的成分影響鋁水中所含雜質(zhì)對鋁凝固時的應力分布影響很大，因為這些雜質(zhì)的膨脹系數(shù)和鋁的膨脹系數(shù)一般相差很大，而且大多熔點較高；在鋁的澆鑄溫度時并未熔解，這部分雜質(zhì)如果聚集成塊，則在冷卻過程中，由于其收縮率很小，而鋁水則要經(jīng)由液態(tài)向固態(tài)的劇裂收縮，因而在凝固后產(chǎn)生很大的拉應力；如果這種拉應力超過鋁的斷裂強度，便會產(chǎn)生開裂。鋁中的Fe和Si主要以氧化物的形式存在，例如形成Fe2O3和SiO2，這樣氧化物的特點是性脆易斷裂，一般無可塑性。在鋁水凝固時，這些氧化物首先析出，作為非自發(fā)晶核而形成樹枝狀偏析，樹枝狀偏析的形成會大大增加鋁的脆性。鋁在高溫下氧化形成的A12O3由于熔點較高，在凝固時也可作為非自發(fā)晶核而形成樹枝狀偏析，增加鋁的脆性。另外這些雜質(zhì)的增加不僅影響鋁的機械強度，而且增大了鋁的電阻率，影響轉(zhuǎn)子的電氣性能。2、澆鑄溫度的影響鋁在熔化過程中，氧化燒損是很嚴重的，主要氧化產(chǎn)物為A12O3，其熔點高達2050比重約為3.954.10，大于鋁的比重，一旦形成便混入鋁水中不再浮起，而鋁水表面則繼續(xù)氧化形成A12O3。這些Al2O3成片狀或顆粒狀存在于鋁水中，在鋁水凝固收縮時成為應力源或形成樹枝狀偏析。在上述反應中形成的H2也是很有害的，因為H2在高溫下溶于鋁水中，凝固時析出，在鑄件內(nèi)產(chǎn)生氣孔，這種氣孔很可能成為裂紋擴展源。隨著溫度的升高，上述反應加劇，同時在高溫下鋁的結(jié)晶變粗，組織變得疏松，使得鋁的強度大幅度下降。因此，一般控制鋁水溫度不宜超過800，以740760為宜。3、坩堝的影響熔鋁坩堝的好壞，對鋁水質(zhì)量影響很大，因而影響鑄件的性能。坩堝對鋁水質(zhì)量的影響主要是在使用時，坩堝中的鐵和硅易溶于鋁水中，從而增加了鋁水中鐵和硅的含量，改變了鋁的化學成分，使得鋁的機械強度及電氣性能均下降。因此在選用坩堝時最好選用石墨坩堝，石墨坩堝不溶于鋁水，得到的鋁水比較純凈、質(zhì)量好。若選用鑄鐵坩堝，使用前一定要做好處理工作，處理時先用鋼絲刷將鑄鐵坩堝刷盡，然后將坩堝加熱到150200，刷一層涂料，厚度為0.30.5mm，一次涂不上可分幾次加熱，幾次涂刷。涂料要按30%石墨粉、20%水玻璃、50%水（以重量計）嚴格配制。并且每熔一次鋁，要刷一次涂料。4、鑄鋁模的影響采用壓力鑄鋁，從鑄鋁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生裂紋的部位看，大都在風葉和端環(huán)交接處，這個地方在鑄造凝固過程中是應力容易集中的地方，其過渡圓角越小，應力越集中，因而越易產(chǎn)生鑄造裂紋。在分析其它原因不存在問題時，應考慮加大鑄造圓角，以減少應力集中。此外，鑄鋁模工作面質(zhì)量的好壞對裂紋產(chǎn)生也有影響，當表面出現(xiàn)疲勞裂紋后，由于表面凸凹不平，使得鋁水凝固時表面受到拉應力，也易產(chǎn)生裂紋。鑄鋁模的冷卻速度對轉(zhuǎn)子鑄造裂紋的產(chǎn)生影響很大。初次鑄造和經(jīng)預冷的鑄鋁模不易使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生裂紋，而熱的鑄鋁模易使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生裂紋。這是因為鋁水凝固時，如果表面快速冷卻并收縮凝固，這時心部尚未凝固，對表面層不會產(chǎn)生拉應力，等到心部凝固收縮時，表面已經(jīng)硬化；因此雖然心部的收縮使表面層產(chǎn)生很大的應力，但表面不易產(chǎn)生裂紋。但如果冷卻速度較慢，則表面和心部溫度梯度較小，凝固時間差較小，心部收縮時在表面產(chǎn)生的應力就容易使尚未硬化的表面容易產(chǎn)生裂紋。5、轉(zhuǎn)子鐵心重量不足鋁的純度不夠，使用回爐廢鋁過多、熔煉、保溫過程中凈化除氣、排渣不理想，都對電機性能產(chǎn)生不良影響。6、沖片大小齒超差造成激磁電流及鐵耗增大，效率和功率因數(shù)降低。7、沖片不平整當有波紋、銹斑、油污、塵土存在時，使鐵心壓裝系數(shù)降低。因壓裝時要控制鐵心長度，減片太多會使鐵心重量不夠，致使激磁電流增大。8、沖片毛刺過大毛刺會引起鐵心的片間短路，增大鐵耗和溫升；還會出現(xiàn)沖片數(shù)目的減少，引起激磁電流增加和效率降低。槽孔毛刺會引起齒外脹；軸孔處毛刺過大則可能引起鐵心孔尺寸的減小或橢圓，造成轉(zhuǎn)子在鑄鋁過程中退假軸困難，鐵心在轉(zhuǎn)軸上的壓裝也困難。由以上的分析可知，影響鼠籠轉(zhuǎn)子的因素很多，這些因素對電機的性能起著決定性作用。因此為了保證電機的性能，在電機組裝前必須對轉(zhuǎn)子性能進行全面的檢測。通過對轉(zhuǎn)子的性能分析，為轉(zhuǎn)子生產(chǎn)線上即時的過程式提供監(jiān)督，以確保生產(chǎn)正常。2.4 統(tǒng)計過程控制（SPC）2.4.1 SPC 概述1.什么是SPC早期，最常采用的統(tǒng)計技術(shù)是抽樣檢驗。它是以小批量的抽樣為基準進行檢驗，以確定大量或批量產(chǎn)品質(zhì)量的最常使用的方法?，F(xiàn)在，在質(zhì)量控制方面已轉(zhuǎn)為以預防為重點了。SPC 主要是指應用統(tǒng)計分析技術(shù)對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，科學的區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施，消除異常，恢復過程的穩(wěn)定，從而達到提高和控制質(zhì)量的目的。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的加工尺寸的波動是不可避免的。它是由人、機器、材料、方法和環(huán)境等基本因素的波動影響所致。波動分為兩種：正常波動和異常波動。正常波動是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它對產(chǎn)品質(zhì)量影響較小，在技術(shù)上難以消除，在經(jīng)濟上也不值得消除。異常波動是由系統(tǒng)原因（異常因素）造成的。它對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，但能夠采取措施避免和消除。過程控制的目的就是消除、避免異常波動，使過程處于正常波動狀態(tài)。2.SPC 技術(shù)原理借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具。它對生產(chǎn)過程進行分析評價，根據(jù)反饋信息及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態(tài)，以達到控制質(zhì)量的目的。當過程僅受隨機因素影響時，過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)（簡稱受控狀態(tài)）；當過程中存在系統(tǒng)因素的影響時，過程處于統(tǒng)計失控狀態(tài)（簡稱失控狀態(tài)）。由于過程波動具有統(tǒng)計規(guī)律性，當過程受控時，過程特性一般服從穩(wěn)定的隨機分布；而失控時，過程分布將發(fā)生改變。SPC 正是利用過程波動的統(tǒng)計規(guī)律性對過程進行分析控制的。因而，它強調(diào)過程在受控和有能力的狀態(tài)下運行，從而使產(chǎn)品和服務穩(wěn)定地滿足顧客的要求。3.SPC 作用SPC 強調(diào)用科學方法（主要是統(tǒng)計技術(shù)）來保證全過程的預防。SPC 不僅適用于質(zhì)量控制，更可應用于一切管理過程（如產(chǎn)品設(shè)計、市場分析等）。正是它的這種全員參與管理質(zhì)量的思想，實施SPC 可以幫助企業(yè)在質(zhì)量控制上真正作到事前預防和控制，SPC 可以：對過程作出可靠的評估；確定過程的統(tǒng)計控制界限，判斷過程是否失控和過程是否有能力；為過程提供一個早期報警系統(tǒng)，及時監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生；減少對常規(guī)檢驗的依賴性，定時的觀察以及系統(tǒng)的測量方法替代了大量的檢測和驗證工作；4.過程控制程序圖，如圖2.4所示：系統(tǒng)調(diào)研，現(xiàn)狀分析收集數(shù)據(jù)過程能力分析SPC控制分析控制圖判斷過程日常控制受控狀態(tài)采取措施采取措施非受控狀態(tài)原因分析問題調(diào)查采取措施原因分析變異調(diào)查圖 2.4 過程控制程序圖2.4.2 計件值過程能力指數(shù)1.過程能力指數(shù)計算所謂計件值是以“件”為單位統(tǒng)計不合格產(chǎn)品的數(shù)據(jù)。在計件值情況下，過程能力指數(shù)的計算相當于單公差情況，Cp 計算公式：Cp = （2-1）以不合格率 P 作為檢驗產(chǎn)品質(zhì)量標準時，并以Pu 作為標準要求時，取樣本k 個，每個樣本大小分別為n1,n2,nk，其樣本平均值與不合格品率平均值P 為：= （2-2） （2-3）這時有 （2-4）則 （2-5）一般來說，樣本大小 n 最好為定值，這樣可以減少誤差。2.過程能力分析當過程能力指數(shù)計算以后，就可以對過程能力是否充分做出分析與判斷。我們知道，Cp 值越大，表明加工質(zhì)量越高，但這時加工過程中各個要素的要求也越高，加工成本也就越大，所以對于Cp 值的選定應根據(jù)技術(shù)與經(jīng)濟綜合分析來確定。在過程質(zhì)量控制中，一般采用“過程能力等級評定表”來衡量過程能力技術(shù)滿足要求的程度。根據(jù)質(zhì)量特性重要程度和過程能力指數(shù)的關(guān)系，可分三種情況分析。(1)關(guān)鍵質(zhì)量特性過程能力綜合評定，如表2.1 所示: 表2.1 關(guān)鍵質(zhì)量特性過程能力綜合評定表范 圍判 斷措 施2.33Cp2理想狀態(tài)用控制圖或其他有效的手段對過程進行監(jiān)督和控制2Cp1.67低風險分析影響過程能力的主要因素，建立質(zhì)量控制點1.67Cp1.33中風險強化質(zhì)量控制檢驗，增加檢驗頻次，即時反饋質(zhì)量信息，分析質(zhì)量變異原因，采取有效措施，提高Cp 值1.33Cp1高風險進行全數(shù)檢驗，剔除不合格品或進行分級篩選1Cp極高風險停止生產(chǎn)，查明系統(tǒng)性因素，采取措施，提高Cp值(2)重要質(zhì)量特性過程能力綜合評定，如表2.2 所示:表2.2重要質(zhì)量特性過程能力綜合評定表范 圍判 斷措 施2.33Cp2能力過剩簡化質(zhì)量檢驗，采用抽樣檢驗或減少抽樣頻次等2Cp1.67理想狀態(tài)用控制圖或者其他方式對過程進行監(jiān)督和控制1.6Cp1.33低風險對產(chǎn)品按正常規(guī)定進行檢驗，完善質(zhì)量控制點1.33Cp1中風險實行監(jiān)控，加強檢查，采取措施，提高過程1Cp高風險實行全數(shù)檢驗，剔除不合格品或進行分級篩選(3)一般質(zhì)量特性過程能力綜合評定，如表2.3 所示:表2.3 一般質(zhì)量特性過程能力綜合評定表范 圍判 斷措 施233Cp2能力極過剩更換設(shè)備，降低對設(shè)備精度的要求2Cp1.67能力過剩采用抽樣檢驗，減少抽樣頻次，也可考慮降低設(shè)備精度1.67Cp1.33理想狀態(tài)對過程進行標準化作業(yè)1.33Cp1低風險在不影響正常使用的情況下，可適度放寬標準范圍1Cp中風險適當增加檢驗頻次，如對后續(xù)過程有影響時，找出原因，加以改進2.4.3 計件值控制圖1.不合格品數(shù)控制圖（P 控制圖）當樣本含量n 無法固定時，那么只能使用P 圖P 控制圖的控制界限。若過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，過程的不合格率為P。設(shè)樣本不合格率為，=，其中Pn為樣本中的不合格數(shù)，n 為樣本大小。由數(shù)理統(tǒng)計理論可知，的期望值E() = P，的標準偏差。若過程的不合格率P 未知，可用 進行估計。設(shè)檢驗了k 個樣本產(chǎn)品，每個樣本容量分別為 ni，每個樣本的不合格率分別為Pi，則。根據(jù)控制界限的一般公式可得P 圖的控制界限為： （2-6） （2-7） （2-8）2.控制圖判斷準則（一）判穩(wěn)準則判穩(wěn)準則