摘要：针对惯导平台用中频异步电机结构特点和批量生产中存在的影响产品性能和合格率等因素的研究分析，提出了解决影响产品质量的措施，通过工艺技术攻关，解决了批量生产中噪声大、转速低、零部件和产品合格率低等问题。通过三个批次的生产验证，认为所采取的措施是合适可行的，满足了批量生产的需求。

关键词：中频异步电动机；批生产；工艺技术；研究

中图分类号：TM341：TM305. 1    文献标志码：A    文章编号：1001-6848（2010）07-0096-03

    对注塑、压铸、热处理、精密机械加工要求较高

    针对惯岛制导系统惯导平台的特殊要求，与其配套的中频异步电机除具有高转速、低噪声等优良性能指标外，还必须满足50 g的强冲击及能在(-40~+85)℃较宽温度范围内正常工作等环境条件。由于该专用异步电机在批量生产中存在着转速较低、噪声较高和零部件合格率低等问题，严重影响了产品的合格率，难以满足批量供货的需求，为此，进行了批生产工艺技术攻关研究。

    该特种中频异步电机结构及外形照片如图1、图2所示，主要由风扇、鼠笼转子、定子、机壳、转轴、轴承等组成。

  

    该产品主要结构特点和要求是：

   (1)体积小((b35 mm×14 mm)、重量轻(≤60g)，尤其是轴向长度仅有14 mm；

   (2)机壳、风扇、鼠笼转子等为精密薄壁件，对注塑、压铸、热处理、精密机械加工要求较高。

  

    (3)转轴、机壳等零部件尺寸精度、形位公差要求较高；

    (4)轴承是微型精密轴承(6.35×3.175×2. 38)，精度P4，与轴承配合部分的尺寸精度和圆柱度要求较高；

    (5)装配质量要求较高。

  合格率低是该电机质量问题的综合体现。存在的问题主要表现为：

    (1)噪声大

    噪声是该电机的一项重要指标，噪声大会引起惯性制导系统的惯导平台的精度降低。原来产品的噪声为(46～55) dB，还有一定比例的产品满足不了噪声不大于48 dB的要求，合格率较低。

    (2)转速低

    该电机的转速越高，其配套系统的效率就越高，所以电机转速的大小直接影响系统的效率。目前产品转速在2 800 r/min左右，用户希望将转速提高到微电机

    (2)有效控制轴向间隙

    该电机转速对轴向间隙大小非常敏感，为降低噪声往往将轴向间隙调整的比较小甚至没有轴向间隙，因电机功率较小（输入功率小于2W），极小的轴向间隙同时也降低了转速。另外，装配者主要凭感觉调整轴向间隙，人为因素对产品质量影响较大。经过试验摸索轴向间隙为0. 07 mm~0 09 mm时，即可保证转速、低温起动等性能，又能兼顾获得较小的噪声，因此，装配时将涂胶的紧固螺母（如图1所示）上紧后，再旋松1/5~ 1/4圈，因螺母螺距是0. 35，固化定型处理后，即可保证轴向间隙。

    影响合格率的因素较多，除采取上述措施外，还采取了以下措施，提高了零部件和整机合格率：

    (1)改进加工工艺和工装模具，优化工艺规程。

    只举例说明优化机壳的加工工艺。

    机壳是该产品的关键零件，在产品中起支撑和定位作用，机壳外圆尺寸φ35h6是用户的安装尺寸，因此尺寸精度要求比较高；作为电机重要部位的轴承室φ6.35，其尺寸公差及形位公差的精度是决定电机噪声指标的关键之一；电机机壳与两轴承室同轴度为0.01mm，对电机性能影响较大。

    机壳形状比较特殊（如图5），为减轻重量，机壳底都和侧面镂空后导致其刚性较差，壳体壁厚仅有1 mm、轴承室的外壁厚只有0.5 mm，属薄壁结构，加工中很容易变形而导致尺寸超差。材料为不锈钢lCr17Ni2调质热处理。

  零件不合格主要表现为：

①
  削时机壳外圆和轴承室易超差；

②
  ②因后续加工导致变形面超差。

    该零件的加工精度取决于机床、夹具、刀具和工件的加工工艺等。针对车削时的超差，主要是通过选用合适的刀具、配合加工工艺设计制造工装、考虑精细车削前的加工余量、选用合适的转速，以及在精密机床上加工。本文主要分析研究了该类精密薄壁件加工时的变形问题。

通常，引起零件变形的主要原因是

②
  料的相与组织状态的不稳定性；

②在各种热加工与冷加工工艺过程中以及在机械装配操作时零件中发生残余内应力的松弛。对于不锈钢lCr17Ni2机壳调质件，材料的相与组织状态是稳定的。因此，在具有稳定的相成分的合金零件中，尺寸的变化与内应力的松弛有关。

    为此，对原工艺进行了改进，将原来的13道工序精简为10道，重点解决加工时因内应力的释放而产生的变形，减少圆柱体的椭圆度。其简明工艺流程如下：

①粗车时各面预留1 mm余量，进行调质处理；

②铣加工变形量****，因此半精车l时单边留0. 25 mm余量，并为铣加工车出定位基准；

③半精车2的目的是为了尽量减少尺寸形状变化复映规律所造成的变形，避免前工序变形后，其后工序的定位基准发生变化而对精密薄壁件的影响。装夹时，以轴向定位为主，圆周定位为辅，先加工一个基准，以此基准定位，先加工后续精车的一个基准，按零件最终形状尺寸，精度要求高的车削面均留(0. 05～0. l) mm的余量进行半精加工，其余加工到位，最后进行精车。

④工序间的去应力退火的稳定化处理也是一种较好的减小加工变形的方法。

    原方案中打算作稳定化处理，由于该处理耗时耗电，后经试验发现，只要工装定位合理，进行半精车2后，也可加工出合格零件，最终未作稳定化处理。

    (2)细化装配工艺，有效控制轴向间隙，如前所述。

    (3)绕组制作中，每组线圈520匝，漆包线直径为#0. 07 mm，因此控制线圈绕线张力，避免张力过大而使线径有微小的变化，进而使绕组电阻增大而使转速降低。绕组槽满率较高，特别是绕组端部尺寸不能大于3 mm，因此加强下线技工的培训和加强下线过程控制就尤为重要；同样也要加强端部整形过程控制。

    (4)由一般浸漆改为真空浸漆，提高产品的抗冲击振动和热传导能力。

    针对工艺技术攻关内容，经过了三个批次的试验和验证，共计装配121台的整机，首次送试产品114台（7台不同零部件加工中产生报废，不能装配成整机），合格100台，14台不合格产品的指标为噪声超过48 dB。再将14台首次送试不合格电机经装配技工调整轴向间隙后送试，l3台合格，l台噪声超标报废，产品总合格率为百分之93.4。

   产品工艺技术攻关前后电机技术指标对比如1表所示。

   

  经试验验证，产品的性能指标、质量一致性和合格率都得到了很大的提高。

  表2为三个攻关批次零部件和成品电机合格率情况。

    经过对产品工艺技术的攻关和研究，达到了预期目的。

    在批量生产中，要综合分析影响产品质量和合格率的诸多要素，理清关键件和重要工序，正确区分声品研制和批量生产工艺的相同点和差别，根据企业条件和生产批量，通过工艺技术攻关，优化完善产品的制造工艺规程，设计制造能满足要求的工装模具，加强工艺过程控制，控制工艺成本，就能提高产品性能、产品质量一致性、零部件合格率及成品合格率，从而降低成本，满足用户需求。