精密伺服电机制造过程控制系统.pdf

第 卷 年第 期 月.精密伺服电机制造过程控制系统师浩昊 吴 波 李 煜 单 聪 卓 辉 弓 倩(西安微电机研究所有限公司 西安 陆装驻西安地区军代局驻西安地区第八军代室 西安)摘 要:精密伺服电机制造过程控制系统是以精密伺服电机生产过程控制管理为核心 包含了生产过程管理、过程质量与成品质量管理、设备联网及数据采集管理等功能 并通过数据集成和共享 实现精密伺服电机研制、生产全生命周期的过程质量控制与管理 该系统可用于支撑精密伺服电机生产线及产品的信息交流及服务 满足对产品生产过程质量控制、质量追溯及交付数据包等要求 提高产品的质量可靠性、一致性和稳定性 该文对精密伺服电机制造过程控制系统的架构、功能、数据采集分析、过程控制及其在精密伺服电机制造中的应用等进行了论述关键词:设备联网 过程控制 数据采集中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:收稿日期:作者简介:师浩昊()男 工程师 研究方向为项目管理及信息化管理 引 言数字化、网络化、智能化是制造业未来发展的必然方向 无论是德国提出的“工业 ”战略 美国提出的“工业互联网”战略 还是中国提出的“中国制造”规划 都强调了“工业化”和“信息化”融合的重要性 为满足配套系统机械化信息化复合发展要求 为之配套的精密伺服电机的研制生产必然要向数字化、网络化和智能化发展 这对生产线建设提出了新的更高的要求 如生产过程自动化、过程管理信息化、数据采集的实时化等 以尽量减少人为因素对生产的干扰 使生产过程稳定受控伺服电机是保证整机系统高可靠的关键基础电子元器件之一 直接关系到相关系统的正常运行现阶段我国装备用伺服电机的研制任务呈现质量等级高、可靠性要求高、任务多、周期短等特点 为满足整机系统研制对伺服电机的性能指标、质量等级、可靠性水平及供货能力各方面的要求 提升产品质量保证能力和生产能力 最终实现百分之百进 卷口替代 生产过程与质量控制系统的建设已成为必然的趋势 而精密伺服电机制造过程控制系统主要是以质量控制为目标 以生产过程与质量控制管理系统的建设为核心 同时实现产品过程文件管理、数据采集、质量数据分析等功能 在满足产品设计要求的同时 为企业实现设计制造一体化协同的目标打下坚实基础 通过该系统的建设 可以实现生产过程与质量控制管理过程同现有系统之间的有效融合 消除孤岛 将传统面向业务处理的单项型应用转变为基于“端到端”流程的综合应用 充分发挥平台的整体协同优势 系统架构及解决方案装备用精密伺服电机具有功能性能、质量一致性和可靠性要求高、业务涉及行业多、覆盖面广等特点 为更好的满足科研生产全过程数据化管理要求 生产过程与质量控制管理系统包括生产过程管理、过程质量管理、产品质量管理、设备联网与数据采集四部分模块 系统还应该与企业其他数据系统集成在一起 打通设计、供应链数据通路 最终达到设计、生产、质量一体化协同管理系统功能逻辑如图 所示图 系统功能逻辑图 生产过程管理模块功能主要包括:生产订单管理、生产计划管理、与工艺管理、生产资源管理、生产准备管理、生产物流管理、现场作业管理、统计查询、综合看板及系统管理功能 应根据生产作业计划 自动将工艺文件下发到各生产单元 实现对生产作业计划、生产资源、质量信息等关键数据的动态监测 实现对转子、定子、机壳、前端/后端盖、旋转变压器、伺服系统等零部件生产、以及总装、检验等生产资源、生产计划、生产过程实时信息收集、处理、监控过程质量管理模块主要包括:检验标准管理、来料检验、过程检验、关键工序影响数据采集等功能 过程质量与成品质量管理应通过数字化检验设备及系统的集成 实现零部件质量在线检测和在线分析 自动对检验结果判断和报警 实现检测数据共享 并建立产品质量问题汇总数据库 实现精密伺服电机生产过程检验数据的数字化应包括:零部件首件和批次检验记录、零部件批次检验记录、关键重要特性(强制、实测)检验记录、下线工序检验记录、绕线工序检验记录、绝缘工序检验记录、零部件外协外购检验记录、机械尺寸实测记录等 种记录表单进行数据管理成品质量管理模块包含:成品检验管理、测试试验管理、质量问题管理、质量追溯管理、产品数据包管理、质量数据分析等功能设备联网及数据采集模块包含:机加设备联网、检测试验设备联网的采集配置、设备集成、采集监控等功能 该模块应实现设备关键运行参数数据的实时采集、故障分析和远程诊断 实现生产过程加工设备、检测设备的实时采集 包括真空浸漆烘干设备 真空度实时采集 电热鼓风干燥箱 加热温度实时采集镀层厚度测量仪 镀层厚度测量数据实时采集等 期师浩昊等:精密伺服电机制造过程控制系统图 系统功能结构 工艺设备联网及过程控制精密伺服电机制造过程控制系统的核心任务是满足工艺设计要求 系统整体设计思路必须按照质量第一原则 以过程质量控制为主线 将装备质量要求融合在科研、生产、保障每个环节并加以管控首先应建立工艺设备局域网 用于监控加工设备进行程序的归档管理、分发控制、在线设备加工状态和加工程序使用状态的监控 产品归档图纸对数控加工设备生产过程中的分发和管理 采集工艺设备状态及相关参数信息 为产品加工过程工艺一致性提供保障和预警 实现产品加工过程设备状态的全程监控 有效提高设备的利用率 数据采集及其分析数据采集管理是在接收到作业管理模块的任务信息及采集要求后 自动建立采集任务 并建立与设备的通讯(部分设备需要通过采集器)依据设定好的采集要求(频率、参数等)获取设备参数 同时对获取到的数据进行过滤、分类等预处理 最终数据绑定任务信息后存入数据库数据采集分为三种类型:第一种是过程数据采集 主要通过扫描条码方式进行 包括开工、完工、物料对料等第二种是设备数据采集 主要通过设备数据采集方式进行 主要采集工艺参数、测试数值等第三种是没有设备集成或者人工判定的定性数据 由人工点选或者填写针对特殊工艺过程的数据采集 需结合工艺标准进行自动判定与报警处理除对过程中实时采集的关键工序的数据做质量分析 对生产过程进行实时控制外 还需要对同批次不同产品的关键指标参数、不同批次间关键指标参数进行对比分析 为质量改进与提升提供数据支撑同批次关键指标分析:针对同批次产品 可选择对应的指标项 统计出该批次产品的该项指标的数据 并以产生样本的时间为横轴、指标值为纵轴形成折线图 结合控制线和中心值绘制出控制图直观反映产品的指标特性随时间变化的情况 并对异常情况进行报警批次间数据对比分析:针对不同批次间产品指标数据进行对比 分析批次间的产品关键指标差异从而找到影响产品质量稳定性的因素 指导后续生产数据包络分析:数据包络分析是根据多项输入指标和多项输出指标 利用线性规划的方法 对具有可比性的同类型指标进行相对有效性评价的一种数量分析方法 利用多样本的工艺参数作为输入产品指标参数作为输出 分析输入对输出的影响权重 从而找到重点关注的参数指标项 以改善工艺提升产品质量稳定性和可靠性 结 语在生产过程中 使用信息化的手段保证生成过程严格按照工艺要求执行 通过系统落实质量管理要求 并及时获取相关数据、关键产品性能参数、工艺参数和设备参数 实现整个生产过程的可控制、卷可追溯 通过该系统的建设 可以实现生产过程与质量控制管理过程同现有系统之间的有效融合 消除孤岛 将传统面向业务处理的单项型应用转变为基于“端到端”流程的综合应用 充分发挥平台的整体协同优势 系统建设完成后 应该从产品研发开始 对产品研制各阶段各项任务进行控制和管理对产品研制的流程、任务、输出进行规范和管理保证过程文档的质量及完备性 可以为产品生产的一致性和稳定性打下良好的基础参考文献 彭瑜.制造执行系统()的发展和挑战:集.中国科学技术协会.第六届全国计算机应用联合学术会议论文集.北京:中国通信学会 :.阎阅 尤德 马四松.电机智能制造信息化平台.电机与控制应用 ():.(上接第 页)图 仿真和试验结果对比 结 论本文首先建立了一种轴向磁通永磁电机的参数化有限元仿真计算模型 结合 软件实现自动化优化分析 然后分析气隙长度、永磁体厚度、永磁体间隔宽度、齿槽口宽度、定子齿靴厚度和定子齿靴倒角等参数对转矩和转矩波动的影响通过各参数对转矩和转矩波动影响显著性不同 确定了四个结构参数的参数值 基于 算法 对剩余的两个变量各取 组值 组成 个 进行优化分析 根据优化分析结果得出电机参数制作出物理样机 而且在试验台上进行了试验验证主要结论:()各参数影响度分析表明:气隙长度、永磁体厚度、定子齿靴厚度和定子齿靴倒角对该电机转矩和转矩波动影响度一般 而永磁体间隔宽度、齿槽口宽度对其的影响度较高()最优结果显示 通过合理设计气隙长度、永磁体厚度、永磁体间隔宽度、齿槽口宽度、定子齿靴厚度和定子齿靴倒角等电机结构参数不仅能有效降低转矩波动 同时还能提高电机的输出转矩参考文献 左曙光 吴双龙 吴旭东 等.轴向磁通永磁同步电机转矩解析模型和转矩优化.电工技术学报 ():.():.左曙光 刘洋 邓文哲 等.轴向磁通轮毂电机电磁力波灵敏度分析和优化.电工技术学报 ():.聂磊.夹心转子轴向磁通永磁电机设计.沈阳:沈阳工业大学.周涛 黄允凯 董剑宁 等.定子无磁轭模块化轴向永磁电机的优化设计.电机与控制应用 ():.():.微电机(月刊)全年 期 读者可到当地邮局订阅 本刊亦可破订、零购邮发代号:订价:元/期年价:元/年编辑部邮购(含快递费):元/年欢迎投稿!欢迎订阅!欢迎刊登广告!国内刊号:/国际刊号:邮箱:地址:高新区上林苑四路 号()电话: