南华集团电机转子质量检验过程控制的可靠性分析.doc

装订线安徽工业大学 南华集团电机转子质量检验过程控制的可靠性分析摘要本文的研究对象是南华集团Y2型电机转子加工检验过程。通过现场调研，运用质量管理方面的知识对产品进行质量过程控制及可靠性分析研究，为南华集团电机转子质量检验过程的进一步改善提供依据。本文简单阐述了质量检验和可靠性分析的相关内容；详细介绍了统计过程控制（SPC）的方法以及统计过程控制的核心工具-控制图。本文利用P控制图、均值-极差（）控制图、柏拉图和因果图对转子加工过程进行了SPC分析；然后利用FEMCA方法和故障树法对转子生产进行了可靠性分析。由此从整体上评估了南华集团转子质量检验过程控制，并为南华集团质量管理进一步改善提供了参考。关键词: 统计过程控制（SPC）、控制图、FEMCA法、故障树、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目录摘要IAbstractII1. 绪 论11.1选题背景及意义11.2本文研究内容11.3 相关的理论的研究21.3.1质量检验相关理论和方法21.3.2过程控制相关理论和方法31.3.3可靠性分析相关理论和方法32. 鼠笼转子的故障机理分析及SPC方法简述52.1鼠笼转子的基本组成结构52.2鼠笼感应电动机的转子生产工艺52.3铸铝鼠笼转子常见的质量缺陷及原因分析62.3.1鼠笼转子故障的危害性62.3.2鼠笼转子常见故障62.3.3铸铝转子故障产生机理分析82.4 统计过程控制（SPC）102.4.1 SPC 概述102.4.2 计件值过程能力指数112.4.3 计件值控制图132.4.4均值极差图153. 南华集团电机转子生产质量检验过程控制173.1 南华集团简介173.1.1 南华股份有限公司概述173.1.2 南华集团Y2型电机转子生产流程概述173.1.3 南华集团目标183.2 利用MINITAB实现转子机械加工部分统计质量控制193.2.1转子机械加工质量分析193.2.2 作P控制图203.2.3过程能力指数计算203.3 利用MINITAB 实现转子铸铝机械加工部分统计质量控制213.3.1转子铸铝机械加工质量分析213.3.2作P控制图213.3.3过程能力指数计算223.4 分析转子机械加工过程223.4.1 转子机械加工质量影响因素及分析223.4.2收集数据并绘制转轴关键参数尺寸的直方图233.4.3 控制图对转轴机械加工质量的分析与监控253.4.4计算过程能力及评价273.5 分析转子铸铝机械加工过程283.5.1 低压铸铝转子机械加工工艺简述283.5.2 低压铸铝转子机械加工质量影响因素293.5.3 低压铸铝转子机械加工质量分析304转子生产质量检验过程控制可靠性的分析324.1可靠性系统工程概述324.2可靠性分析技术概述324.3利用FEMCA法对转子进行可靠性分析354.4利用故障树法分析铸铝质量问题384.4.1转子铸铝加工过程的故障树建立384.4.2故障树分析395. 提高转子质量检验可靠性的对策435.1 国内外现状综述435.2 比较常用的鼠笼转子性能检测方法43结论47致谢48参考文献49第51页 共55页1. 绪 论1.1选题背景及意义质量问题关系到资源的合理利用和开发，是有关国家发展的重大战略问题，是企业赖以生存和发展的生命线，20世纪初至今的百余年来，质量管理经历了从“检验的质量管理”到“全面质量管理(TQM)”。质量管理的观念从事后检验为主的观念转变为预防质量事故的预防观念，质量管理的重点由制造向设计和售后服务延伸质量管理的领域由制造业为重点向教育、医疗保健和政府管理等领域转移。质量管理的方针从持续改进向持续创新转化。质量已成为全球共同关注的问题当今时代作为生产产品的企业的创业宗旨就是“质量第一、用户满意”。“质量”是产品或服务的生命。质量受企业生产经营管理活动中多种因素影响，是企业各项工作的结合的反映。要保证和提高产品质量，就必须把影响质量的因素全面系统地管理起来。由此诞生了全面质量管理（TQM）。TQM就是企业为了保证和提高产品质量，综合选用一整套质量管理体系、手段和方法所进行的系统性管理活动。具体地说就是组织企业全体职工和有关部门参加，综合运用现代科学和管理技术成果、控制影响产品质量的全过程和各因素，经济地研究生产和提供用户满意的产品的系统管理活动。全面质量管理的特点可归纳为“五全”：全员参与的质量管理、全过程的质量管理、全面质量的管理、全面运用各种管理方法的管理和全面经济效益的管理。TQM是企业管理现代化、科学化的一项重要内容，应用数理统计的方法进行质量控制。因此，这就突出了质量检验过程控制的重要性。作为电机生产厂家，为了节约成本和提高质量，就需要对产品生产进行质量检验过程控制。在电机制造过程中，定子的制造工艺比较成熟，质量比较稳定。而转子的制造由于材料、铸造工艺、温度、压力等因素，相互之间制约并不同程度地影响着转子的质量，成为影响电机产品质量的主要因素。据统计，10%电机的故障时由转子故障引起的。因而电机转子生产的质量检验过程控制能够达到要求，那么所生产出的电机的质量在很大程度上就有了保障，同时也将大大降低产品生产的质量成本。而对质量检验过程控制的各环节的可靠性进行合理的、全面的分析，则可以把握住质量检验过程控制的关键所在，使我们能够有效地提高产品质量和降低质量成本。1.2本文研究内容南华电机有限公司生产电机的种类繁多，更新速度快。自然地，电机关键质量特性成了重中之重。在这里所提的电机关键质量是指电机的性能是否满足设计要求，主导产品一次交验合格率是否达到公司的指定目标，以及是否有因质量问题而造成的客户投诉等。通过对产品质量不合格的原因进行了调研，并将信息归类，发现造成电机合格率低的根本原因之一是绕组对地击穿现象。根本原因之二是转子质量、铁心尺寸没有达到技术要求，从而影响电机的安装质量。为了保证电机的质量，即端环与风叶不得有裂纹、弯曲现象和明显的缩孔、缺陷等，提高电机的合格率，通过SPC分析导致转子不良的根本原因，并分别对不同的原因采取不同措施。这里我主要研究南华转子质量检验过程以及对该过程进行可靠性分析，并提出改进方案。通过提出问题、分析问题、解决问题三个部分，将全面质量管理思想实际应用到企业平时的生产过程中。 1.3 相关的理论的研究1.3.1质量检验相关理论和方法质量检验是指对产品的一种或多种质量特性进行的诸如测量、检查、试验或度量，并将结果与规定的质量要求进行比较，以确定每个质量特性的符合性的活动。一般来说，质量检验的基本任务是：鉴别产品（或零部件、外购物料等）的质量水平程度能否接收；判断工序质量状态，为工序能力控制提供依据；了解产品质量等级或缺陷的严重程度；改善检验手段，提高检验作业发现质量缺陷的能力和有效性；反馈质量信息，报告质量状况与趋势，提供质量改进建议。对产品质量有重要影响的关键件、重要件，在研制阶段初期就已确定，其特性取决于某些工序-关键工序，关键工序对关键、重要件（特性）和产品质量起决定性作用。应当编制专门的质量控制程序，对关键、重要件及关键工序重点控制。具体包括：百分百的检验。对工序质量采用统计过程控制（SPC）。例如可采用：工序能力指数Cp；控制图。有详细的质量记录，保证出现质量问题后的可追溯性。严格对不合格品进行处理、隔离。清晰醒目的质量标识。对关键工序限额发料，发料及用料数应相符。实行严格的批次管理。检验有多种方法，按检验的数量可分为全数检验和抽样检验。全数检验是指逐个检验交检产品的每一个基本单位，要求100%合格。在大多数情况下，不可能进行全数检验，而采取从总体中抽取一定数量的样本进行检验，根据从样本得到的数据，用数理统计的理论与方法推断总体的质量水平，即抽样检验。抽样检验是从一批产品中抽取一些样品进行测量、考核、检验或与规定的要求相比，由所得结果决定整批产品或过程是否合格。批产品称为检查批，简称批。构成批的产品，必须具备两个条件：(1)生产条件(包括设备、原材料、工艺过程等)一致(2)产品的种类型号相同。有缺陷的个体称为不合格品。其中包含致命缺陷(可能还包含重或轻缺陷)的个体称为致命不合格品，也称A类不合格品；包含重缺陷(可能还包含轻缺陷)但不包含致命缺陷的个体称为重不合格品，也称B类不合格品；包含轻缺陷但不包含致命缺陷和重缺陷的个体称为轻不合格品，也称C类不合格品。不合格品应分级统计。通常采用不合格率及百分不合格品率描述质量水平，其中： 不合格率 = 百分不合格率 = 不合格率1.3.2过程控制相关理论和方法统计过程控制（StatisticalProcessControl，spc）是美国美国贝尔实验室休哈特（Shewhart）博士首先应用正态分布特性于生产过程中的管理，目前已成为生产过程中控制稳定产出的主要工具之一，在生产型企业中应用的非常广泛。SPC主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。在生产过程中，产品的质量特征值的波动是不可避免的。它是由4M1E，即人、机器、材料、方法和环境等基本因素的波动综合影响所致。波动分为两种：正常波动和异常波动，或称为偶然误差和系统误差。正常波动是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它对产品质量影响较小，在技术上难以消除，在经济上也不值得消除。异常波动是由系统原因（异常因素）造成的，它对产品质量影响很大，但能够采取措施避免和消除。过程控制的目的就是消除、避免异常波动，使过程处于正常波动状态。控制图是SPC中最重要的工具。是画有控制界限，对生产过程中产品质量进行控制的一种图。用它来判断产品质量波动的原因（系统原因或偶然原因），进而判断生产过程是否处于稳定状态。按不同用途，控制图可分为用于预防不合格品产生的管理用控制图和主要用于分析用的控制图两类。根据不同的质量特性值，控制图可分为计量型控制图和计数型控制图。实施SPC分为两个阶段，一是分析阶段，二是监控阶段。在这两个阶段所使用的控制图分别被称为分析用控制图和控制用控制图。分析阶段的主要目的在于：一是使过程处于统计稳态；二是使过程能力足够。监控阶段的主要工作是使用控制用控制图进行监控。此时控制图的控制界限已经根据分析阶段的结果而确定，生产过程的数据及时绘制到控制图上，并密切观察控制图，控制图中点的波动情况可以显示出过程受控或失控，如果发现失控，必须寻找原因并尽快消除其影响。监控可以充分体现出SPC预防控制的作用。在工厂的实际应用中，对于每个控制项目，都必须经过以上两个阶段，并且在必要时会重复进行这样从分析到监控的过程。1.3.3可靠性分析相关理论和方法可靠性（reliability）反映产品保持其性能的能力，与时间（产品的使用寿命）紧密相连。从狭义上讲可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。更广义的理解是：产品在规定条件下，“在整个寿命周期内完成规定功能的可能性”。可靠性工程是一门包含许多工程技术的边缘性工程学科。它包括对零件、部件和系统等产品的可靠性数据的收集与分析，可靠性设计、预测、试验、管理、控制和评价。数据是可靠性设计和可靠性研究的基础，应重视收集与交换现场使用的数据和实验数据。可靠性设计是可靠性工程的一个重要分支，因为产品的可靠性在很大程度上取决于设计的正确性。在可靠性设计中要规定可靠性和维修性的指标，并使其达到最优。研究可靠性理论和方法，采用可靠性技术，提高产品的可靠性可使企业获得很高的经济效益。设备的可靠性水平的提高，可大大减少设备的维修费用。合理的可靠度将使总费用最小。另外，产品可靠性水平的提高，能提高产品的信誉，增强日趋激烈的市场竞争能力。总之，随着技术水平及产品质量水平的不断提高，特别是近几年推行全面质量管理的不断深入，迫切需要把保证和提高产品的可靠性，作为企业保证和提高产品质量的重要内容。常用的可靠性尺度：可靠度、失效率、平均寿命、寿命方差和寿命标准差，可靠寿命、中位寿命及特征寿命，有效寿命与更换寿命等可靠性寿命尺度，维修度、平均修理时间、修复率、有效度和重要度等指标。常用分布是指数分布、正态分布、威布尔分布。2. 鼠笼转子的故障机理分析及SPC方法简述2.1鼠笼转子的基本组成结构感应电机的转子主要包括铁芯、绕组及转轴三部分（如图2.1所示）。转子铁芯也是电机磁路的一部分，一般用厚为0.5mm的硅钢片叠成，铁芯固定在转轴或转子支架上。根据转子绕组型式的不同，感应电动机的转子分笼型转子和绕线转子两种结构。下面主要对笼型转子进行详细的介绍。笼型绕组是一个自己短路的绕组。在转子的每个槽里放上一根导体，在铁心的两端用端环连接起来，形成一个短路的绕组。如果把转子铁芯拿掉，则可看到，剩下来的绕组形状像个松鼠笼子，如图2. 3所示，因此又叫鼠笼转子。导条的材料有用铜的，也有用铝的。如果用的是铜料，就需要把事先做好的裸铜条插入转子铁芯上的槽里，再用铜端环套在伸了两端的铜条上，最后焊在一起。如果用的是铸铝，就连同端环、风扇一次铸成。从转子的结构可知，转子的铝条密封在转子铁芯内，所以很难用常规的方法对转子性能进行检测。 图2.1转子外观图 图 2. 2转子迭片2.3转子铸铝结构2.2鼠笼感应电动机的转子生产工艺鼠笼感应电动机的转子有两种结构型式，即铜排转子和铝条转子。目前，铸铝转子已在300kW及以下的感应电动机中普遍采用。铝条转子是用铸铝方法，铸出槽内的导条和铁芯两端的端环、平衡柱、风扇叶片，使转子成为一个坚实的整体。通常鼠笼转子铸铝的方法有五种：振动铸铝、重力铸铝、离心铸铝、压力铸铝和低压铸铝。由于振动铸铝和重力铸铝的转子，下端环凝固时不易得到铝水的补充产生缩孔，所以一般很少应用。而低压铸铝，目前在电机专业生产厂家还没得到普遍采用。离心铸铝和压力铸铝已被多数电机生产企业所采用。1、离心铸铝在专用离心机上进行。离心机有恒速和变速两种，以变速离心机最好。其工艺参数包括：离心机转速，铝水温度，转子铁芯预热温度，铸铝模预热温度，浇铸速度等。2、压力铸铝在专用压铸机上进行。压铸机有立式和卧式之分。一般使用立式较多。转子压铸时，应正确选择压射比压、充型速度、压铸温度、模具使用温度等工艺参数。2.3铸铝鼠笼转子常见的质量缺陷及原因分析2.3.1鼠笼转子故障的危害性轻微的转子故障对鼠笼式异步电机的正常运行不会产生很大的影响，通常只是引起恒定负载时的转差率略微增加，相应也引起定子电流和输入功率的增加。但发生比较严重的转子故障时，则可能明显地增加电机的起动时间，起动时冒火花，甚至不能起动，并产生剧烈的振动，出现过热现象，严重影响电机的正常运行。当电机的某一根导条断裂后，原来在该断条内流动的大部分的电流将在其相邻两侧的导条内流通，从而加快了相邻两根导条的断裂。当断条烧豁铁芯槽口后，在离心力的作用下，断条会跳出槽口，造成定子扫膛并碰坏定子线圈。此外由转子故障而造成定子电流严重的不平衡，会产生过热而损坏定子绝缘，不少电机就是这样报废的。可见鼠笼转子断条，会造成严重的后果。转子导条断裂后转子的损伤通常按以下的顺序发展：(1)要断裂的导条在断裂处过热。(2)导条断裂并产生电弧。(3)在起动时相邻的导条通过更多电流并承受更大的热和机械应力。(4)高的热应力能损伤转子铁芯叠片。2.3.2鼠笼转子常见故障1、断条断条及细条是转子铸铝常见的质量问题之一，它可引起电动机整机转子电阻增大，起动转矩减小，损耗增大，效率降低，转差率增大及整机温度升高等质量缺陷。断条一般又分隔离断条、热断条和张力断条三种。(1)隔离断条有两种情况，一种是由于氧化铝未能除净，在转子内部形成一层薄膜，这层薄膜将比它本身熔点低的金属铝隔断，在凝固时开裂。另一种是浇注重量考虑不足，一包铝水浇入后没有灌满，第二包铝水浇入后和前一包铝水浇入的将要凝固的铝水没有熔合在一起造成断条。(2)热断条也有两种情况，一种是脱模过早，因为铝的强度和铝的温度成反比，铝液未凝固从槽流出造成热断条；另一种是在成品车间将铸铝转子加热到500进行热套，由于铝在500时拉力接近于零，热套的转子就容易产生热断条。(3)张力断条是由于外界压力大于铝的强度所致。当转子铁芯叠压过紧，假轴退出后，铁芯向外涨开时可能拉断笼条，过早脱模，铝条强度不足也易拉断笼条。有的铝锭在熔炼时没有脱气精炼，铝内含有大量氢气，氢气在铝内形成密集针孔穴，使铝的强度大幅度降低，从而在转子装压时拉断笼条。实验证明使用质量低劣的铝锭浇注转子很容易产生张力断条，为了提高铸铝转子强度除了保证适当的脱模温度外，铝锭熔化后必须进行脱气处理。2、细条转子出现细条能使转子电阻增大，效率降低，温升高，转差率大。产生细条的原因是：(1)离心机转速太高，离心力太大。为了有效控制离心机转速，采用可变速离心机是最好的办法。(2)转子槽孔过小使铝水浇注不足。适当提高转子预热温度即可。(3)转子外圆斜槽线不齐，或转子铁心叠装时冲压孔与假轴配合间隙太大，造成槽孔截面积减小。应选用合格的槽样棒和假轴叠压转子铁心。3、缩孔缩孔是由于铝液在凝固过程中局部得不到足够的铝液补缩而产生的孔洞类缺陷。缩孔产生的原因主要有：铝液温度、模具温度和铁芯温度三者配合不当，铸铝转子达不到顺序凝固和及时补缩的要求；对于低压铸铝和离心铸铝铁芯的预热温度过低，转子导条过早凝固导致上端环补缩困难；对于压力铸铝和低压铸铝充型压力过低，铝液的结晶压力小，造成补缩不良。转子的缩孔区常在端环部分。要防止缩孔产生常采取的措施：严格控制工艺参数，控制铝液温度、模具温度和铁心温度三者使其配合适当；同时要注意浇口位置与尺寸的确定以保证铝液在型腔内既能得到补缩，又能达到顺序凝固；采用限制铝水温度，使其不超过710；及时施以足够的最终补缩压力及足够的铝液。4、气孔气孔是在铝液凝固过程中由于气体的存在而产生的孔洞类缺陷。气孔主要来源于三个方面：一为铝液；二为转子铁芯；三为模具涂料。铝液在熔炼过程中极易吸入空气，所以铝液必须进行除气处理；转子冲片由于在冲压时涂有油类润滑剂，润滑剂在铸铝过程中产生挥发性气体，它是伴随着铝液的填充而产生的，很难通过模具的排气系统排除。经验证明，先将冲片上的残留油烧去，再进行压铸时气孔将大大减少；模具为了脱模和提高铝水流动性一般都要上涂料，涂料中的挥发性气体在浇注前未排除则易产生气孔，所以要选择能在浇注前将挥发性气体排除的涂料。在压铸转子中由于高速高压成形，致使型腔中空气来不及全部排除，所以压铸时要注意：工艺参数的控制、模具浇口位置的确定和排气槽的开设。一方面保证铝液顺序填充，防止涡流产生；另一方面保证铝液排气畅通使气体在铝液凝固前尽可能排出。低压铸铝时，还要注意检查升液管的质量，升液管漏气，使坩埚内的压缩空气进入升液管，与铝液一起进入型腔也是产生气孔的原因之一，所以升液管使用前要进行水压试验，杜绝使用有漏气的升液管。5、冷接痕冷接痕是由于模具温度低或铝水温度低，在铝水浇入转子后，两股金属流不能熔合到一块，形成冷接痕。一般冷接痕轻者称为水纹，重者称为冷隔。因此必须认真按预热温度预热模具和正确掌握浇注温度可减少或不产生这类缺陷。6、裂纹裂纹大多产生在端环的表面，主要是由于转子冷凝过程中产生的铸造应力超过铝导条的材料极限应力而产生的。裂纹有热裂纹和冷裂纹，热裂纹是指结晶过程中高温下产生的，裂开的表面呈氧化色，外形曲折而不规则；冷裂纹产生是指已经凝固的铝在进一步冷却过程中产生的，裂开的表面无氧化色，冷裂纹一般是连续直线状的。与细条一样，端环裂纹给电机性能带来极大的影响。产生裂纹的原因：(1)铝液中杂质含量不合理，杂质中铁硅比在1.510之间时，容易出现裂纹。出现这种情况应及时对铝液进行分析化验，严格控制铁硅含量。(2)铝液温度过高晶粒变粗强度降低，承受不住在冷凝过程中产生的收缩力而产生裂纹。应控制铝液温度在740760为宜，最高不得超过800。(3)转子风叶、平衡柱和端环连接处铸造圆角太小，铸造应力集中而产生裂纹。过小的连接圆角也是造成裂纹的原因。因此，铸铝前调整铝液中的铁硅比；严格控制铝液的温度并认真进行清渣除气处理；适当增大铸造圆角防止裂纹产生。7、气隙偏心产生气隙偏心的原因有很多，主要有转子冲片压装不正确、转轴弯曲等。偏心故障使得电动机的转子上受到一个额外的拉力，使转子有一种远离定子轴心的趋势。这一额外力的作用可能会使电动机过度受力，极大地增加了轴承的磨损，而且，由偏心引起的径向磁势波作用到定子铁芯上，也使定子绕组产生不必要的振动，这种振动对定子绕组具有潜在性危害。气隙偏心的长期发展可能使转子与定子绕组发生碰磨，导致绕组绝缘损坏，转子导条或端环断裂，最终使定子铁芯、定子绕组及转子鼠笼损坏。2.3.3铸铝转子故障产生机理分析铸铝转子产生故障的原因较为复杂，影响因素很多。下面对几种主要因素加以分析。1、铝的成分影响铝水中所含杂质对铝凝固时的应力分布影响很大，因为这些杂质的膨胀系数和铝的膨胀系数一般相差很大，而且大多熔点较高；在铝的浇铸温度时并未熔解，这部分杂质如果聚集成块，则在冷却过程中，由于其收缩率很小，而铝水则要经由液态向固态的剧裂收缩，因而在凝固后产生很大的拉应力；如果这种拉应力超过铝的断裂强度，便会产生开裂。铝中的Fe和Si主要以氧化物的形式存在，例如形成Fe2O3和SiO2，这样氧化物的特点是性脆易断裂，一般无可塑性。在铝水凝固时，这些氧化物首先析出，作为非自发晶核而形成树枝状偏析，树枝状偏析的形成会大大增加铝的脆性。铝在高温下氧化形成的A12O3由于熔点较高，在凝固时也可作为非自发晶核而形成树枝状偏析，增加铝的脆性。另外这些杂质的增加不仅影响铝的机械强度，而且增大了铝的电阻率，影响转子的电气性能。2、浇铸温度的影响铝在熔化过程中，氧化烧损是很严重的，主要氧化产物为A12O3，其熔点高达2050比重约为3.954.10，大于铝的比重，一旦形成便混入铝水中不再浮起，而铝水表面则继续氧化形成A12O3。这些Al2O3成片状或颗粒状存在于铝水中，在铝水凝固收缩时成为应力源或形成树枝状偏析。在上述反应中形成的H2也是很有害的，因为H2在高温下溶于铝水中，凝固时析出，在铸件内产生气孔，这种气孔很可能成为裂纹扩展源。随着温度的升高，上述反应加剧，同时在高温下铝的结晶变粗，组织变得疏松，使得铝的强度大幅度下降。因此，一般控制铝水温度不宜超过800，以740760为宜。3、坩埚的影响熔铝坩埚的好坏，对铝水质量影响很大，因而影响铸件的性能。坩埚对铝水质量的影响主要是在使用时，坩埚中的铁和硅易溶于铝水中，从而增加了铝水中铁和硅的含量，改变了铝的化学成分，使得铝的机械强度及电气性能均下降。因此在选用坩埚时最好选用石墨坩埚，石墨坩埚不溶于铝水，得到的铝水比较纯净、质量好。若选用铸铁坩埚，使用前一定要做好处理工作，处理时先用钢丝刷将铸铁坩埚刷尽，然后将坩埚加热到150200，刷一层涂料，厚度为0.30.5mm，一次涂不上可分几次加热，几次涂刷。涂料要按30%石墨粉、20%水玻璃、50%水（以重量计）严格配制。并且每熔一次铝，要刷一次涂料。4、铸铝模的影响采用压力铸铝，从铸铝转子产生裂纹的部位看，大都在风叶和端环交接处，这个地方在铸造凝固过程中是应力容易集中的地方，其过渡圆角越小，应力越集中，因而越易产生铸造裂纹。在分析其它原因不存在问题时，应考虑加大铸造圆角，以减少应力集中。此外，铸铝模工作面质量的好坏对裂纹产生也有影响，当表面出现疲劳裂纹后，由于表面凸凹不平，使得铝水凝固时表面受到拉应力，也易产生裂纹。铸铝模的冷却速度对转子铸造裂纹的产生影响很大。初次铸造和经预冷的铸铝模不易使转子产生裂纹，而热的铸铝模易使转子产生裂纹。这是因为铝水凝固时，如果表面快速冷却并收缩凝固，这时心部尚未凝固，对表面层不会产生拉应力，等到心部凝固收缩时，表面已经硬化；因此虽然心部的收缩使表面层产生很大的应力，但表面不易产生裂纹。但如果冷却速度较慢，则表面和心部温度梯度较小，凝固时间差较小，心部收缩时在表面产生的应力就容易使尚未硬化的表面容易产生裂纹。5、转子铁心重量不足铝的纯度不够，使用回炉废铝过多、熔炼、保温过程中净化除气、排渣不理想，都对电机性能产生不良影响。6、冲片大小齿超差造成激磁电流及铁耗增大，效率和功率因数降低。7、冲片不平整当有波纹、锈斑、油污、尘土存在时，使铁心压装系数降低。因压装时要控制铁心长度，减片太多会使铁心重量不够，致使激磁电流增大。8、冲片毛刺过大毛刺会引起铁心的片间短路，增大铁耗和温升；还会出现冲片数目的减少，引起激磁电流增加和效率降低。槽孔毛刺会引起齿外胀；轴孔处毛刺过大则可能引起铁心孔尺寸的减小或椭圆，造成转子在铸铝过程中退假轴困难，铁心在转轴上的压装也困难。由以上的分析可知，影响鼠笼转子的因素很多，这些因素对电机的性能起着决定性作用。因此为了保证电机的性能，在电机组装前必须对转子性能进行全面的检测。通过对转子的性能分析，为转子生产线上即时的过程式提供监督，以确保生产正常。2.4 统计过程控制（SPC）2.4.1 SPC 概述1.什么是SPC早期，最常采用的统计技术是抽样检验。它是以小批量的抽样为基准进行检验，以确定大量或批量产品质量的最常使用的方法。现在，在质量控制方面已转为以预防为重点了。SPC 主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。在生产过程中，产品的加工尺寸的波动是不可避免的。它是由人、机器、材料、方法和环境等基本因素的波动影响所致。波动分为两种：正常波动和异常波动。正常波动是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它对产品质量影响较小，在技术上难以消除，在经济上也不值得消除。异常波动是由系统原因（异常因素）造成的。它对产品质量影响很大，但能够采取措施避免和消除。过程控制的目的就是消除、避免异常波动，使过程处于正常波动状态。2.SPC 技术原理借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。当过程仅受随机因素影响时，过程处于统计控制状态（简称受控状态）；当过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态（简称失控状态）。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。SPC 正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而，它强调过程在受控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。3.SPC 作用SPC 强调用科学方法（主要是统计技术）来保证全过程的预防。SPC 不仅适用于质量控制，更可应用于一切管理过程（如产品设计、市场分析等）。正是它的这种全员参与管理质量的思想，实施SPC 可以帮助企业在质量控制上真正作到事前预防和控制，SPC 可以：对过程作出可靠的评估；确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和过程是否有能力；为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生；减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作；4.过程控制程序图，如图2.4所示：系统调研，现状分析收集数据过程能力分析SPC控制分析控制图判断过程日常控制受控状态采取措施采取措施非受控状态原因分析问题调查采取措施原因分析变异调查图 2.4 过程控制程序图2.4.2 计件值过程能力指数1.过程能力指数计算所谓计件值是以“件”为单位统计不合格产品的数据。在计件值情况下，过程能力指数的计算相当于单公差情况，Cp 计算公式：Cp = （2-1）以不合格率 P 作为检验产品质量标准时，并以Pu 作为标准要求时，取样本k 个，每个样本大小分别为n1,n2,nk，其样本平均值与不合格品率平均值P 为：= （2-2） （2-3）这时有 （2-4）则 （2-5）一般来说，样本大小 n 最好为定值，这样可以减少误差。2.过程能力分析当过程能力指数计算以后，就可以对过程能力是否充分做出分析与判断。我们知道，Cp 值越大，表明加工质量越高，但这时加工过程中各个要素的要求也越高，加工成本也就越大，所以对于Cp 值的选定应根据技术与经济综合分析来确定。在过程质量控制中，一般采用“过程能力等级评定表”来衡量过程能力技术满足要求的程度。根据质量特性重要程度和过程能力指数的关系，可分三种情况分析。(1)关键质量特性过程能力综合评定，如表2.1 所示: 表2.1 关键质量特性过程能力综合评定表范 围判 断措 施2.33Cp2理想状态用控制图或其他有效的手段对过程进行监督和控制2Cp1.67低风险分析影响过程能力的主要因素，建立质量控制点1.67Cp1.33中风险强化质量控制检验，增加检验频次，即时反馈质量信息，分析质量变异原因，采取有效措施，提高Cp 值1.33Cp1高风险进行全数检验，剔除不合格品或进行分级筛选1Cp极高风险停止生产，查明系统性因素，采取措施，提高Cp值(2)重要质量特性过程能力综合评定，如表2.2 所示:表2.2重要质量特性过程能力综合评定表范 围判 断措 施2.33Cp2能力过剩简化质量检验，采用抽样检验或减少抽样频次等2Cp1.67理想状态用控制图或者其他方式对过程进行监督和控制1.6Cp1.33低风险对产品按正常规定进行检验，完善质量控制点1.33Cp1中风险实行监控，加强检查，采取措施，提高过程1Cp高风险实行全数检验，剔除不合格品或进行分级筛选(3)一般质量特性过程能力综合评定，如表2.3 所示:表2.3 一般质量特性过程能力综合评定表范 围判 断措 施233Cp2能力极过剩更换设备，降低对设备精度的要求2Cp1.67能力过剩采用抽样检验，减少抽样频次，也可考虑降低设备精度1.67Cp1.33理想状态对过程进行标准化作业1.33Cp1低风险在不影响正常使用的情况下，可适度放宽标准范围1Cp中风险适当增加检验频次，如对后续过程有影响时，找出原因，加以改进2.4.3 计件值控制图1.不合格品数控制图（P 控制图）当样本含量n 无法固定时，那么只能使用P 图P 控制图的控制界限。若过程处于稳定状态，过程的不合格率为P。设样本不合格率为，=，其中Pn为样本中的不合格数，n 为样本大小。由数理统计理论可知，的期望值E() = P，的标准偏差。若过程的不合格率P 未知，可用 进行估计。设检验了k 个样本产品，每个样本容量分别为 ni，每个样本的不合格率分别为Pi，则。根据控制界限的一般公式可得P 图的控制界限为： （2-6） （2-7） （2-8）2.控制图判断准则（一）判稳准则判稳准则