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（整期优先）网络出版时间：2024-08-06

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提高某型修正马达定子组件合格率

张嵩倪宾杨鹏

(1.北京青云航空仪表有限公司北京市顺义区 101300）

摘要：垂直陀螺是飞机水平姿态角传感器，是配套于某型号飞机的产品。其中的修正马达定子组件合格率较低，严重制约着某型号自驾系统和航姿系统的配套交付。为此，QC小组确定了课题，并找出了造成修正马达定子组件合格率低的要因。通过制定对策并实施，有效的解决了修正马达定子组件合格率低的质量问题。经检查效果良好，巩固措施有效，可为今后类似生产提供借鉴。

关键词：垂直陀螺；马达定子；合格率；QC

引言

产品介绍：某型垂直陀螺是飞机水平姿态角传感器，是配套于某重点型号飞机的产品，安装于飞机重心位置，它用于测量飞机倾斜角和俯仰角，输出相应的电信号给自动驾驶仪，用于保持飞机姿态和辅助驾驶员操纵飞机。

2选择课题

垂直陀螺是飞机水平姿态角传感器，可测量飞机的倾斜角和俯仰角，并输出相应的电信号给自动驾驶仪。该产品是航空陀螺仪表类产品的重要组成部分，且公司要求交付数量增涨了57%。在生产过程中，发现修正马达定子组件（以下简称定子组件，见右图）合格率较低。

3现状调查

小组成员根据现场实际情况，对2019年4月～9月期间生产的修正马达定子组件的提交情况进行了调查。(如表1所示）

表1修正马达定子组件合格率统计表

流动卡所属月份	201904	201905	201906	201907	201908	201909	合计
批次号	19-04	19-05	19-06	19-07	19-08	19-09	合计
投入数	31	31	40	51	54	64	271
交付数	25	14	18	20	23	28	128
合格率	80.6%	45.1%	45%	39.2%	42.6%	43.8%	47.2%

之后又对这6个批次的不合格类型进行了分析（见表2）。

表2 修正马达定子组件不合格类型调查表

批次号	不合格总量	不合格类型	不合格数量
19-04	6	阻值无穷大	3
		匝间短路	3
		尺寸超差	0
		抗电击穿	0
		力矩超差	0
19-05	17	阻值无穷大	8
		匝间短路	8
		尺寸超差	1
		抗电击穿	0
		力矩超差	0
19-06	22	阻值无穷大	12
		匝间短路	8
		尺寸超差	2
		抗电击穿	0
		力矩超差	0
19-07	31	阻值无穷大	16
		匝间短路	12
		尺寸超差	2
		抗电击穿	1
		力矩超差	0
19-08	31	阻值无穷大	15
		匝间短路	13
		尺寸超差	2
		抗电击穿	1
		力矩超差	0
19-09	36	阻值无穷大	16
		匝间短路	15
		尺寸超差	3
		抗电击穿	1
		力矩超差	1

之后又对2019年4月～9月影响修正马达定子组件的不合格的类型进行了统计，编制了修正马达定子组件不合格类型统计表（见表3）。并绘制了修正马达定子组件不合格类型排列图（见图2）。

表3 修正马达定子组件不合格类型统计表

症结	频数（只）	累积频数（只）	累计百分比（%）
阻值无穷大	70	70	48.95%
匝间短路	59	129	90.21%
尺寸超差	10	139	97.20%
抗电击穿	3	142	99.30%
力矩超差	1	143	100%

图2 修正马达定子组件不合格类型排列图

从上述结果可以看出：影响修正马达定子组件合格率的主要症结为阻值无穷大、匝间短路，约占总数量的90.21%。

4确定目标

4.1设定目标

根据现状调查，小组成员经过分析研究，将本次活动的目标设定为：将修正马达定子组件合格率由47.2%提高到80%（见图3）。

图3 QC小组活动目标柱状图

4.2设定目标依据

（1）理论依据：根据表2、图2，如果能将“阻值无穷大、匝间短路”项消除80%，就能使修正马达定子组件合格率提高到47.2%+(1-47.2%)×90.21%×80%=85.3%。

（2）历史依据：合格率曾于2019年4月达到过80.6%。

因此得出结论：目标可以达到。

5、原因分析

小组成员通过头脑风暴法讨论及分析，确定影响主要症结阻值无穷大、匝间短路的因素，具体见原因分析关联图，如图4所示。

图4 原因分析关联图

6、要因确认

针对找出的7条末端因素，明确了要因确认的内容、确认方法、确认标准，绘制了要因确认计划（见表4）。

根据要因确认计划表中的7条末端因素，小组成员深入现场进行了要因确认。经过现场试验得出，造成修正马达定子组件阻值无穷大和匝间短路的主要原因是：线圈铺设量不均匀。

表4要因确认计划表

序号	末端因素	确认内容	确认方法	确认标准	责任人	完成日期
1	人员焊接一致性差	不同人员焊接，检验焊接合格情况	现场试验	操作人员上岗证及焊接操作后焊点直径不大于1mm且牢固、圆润、无毛刺		2019年10月26日
2	不同批次漆包线米电阻不同	不同批次漆包线米电阻是否合格	现场测量	漆包线米电阻符合GB/T 6109.1标准5.922Ω~6.316Ω		2019年10月26日
3	绕线工装限定尺寸不合理	不同绕线工装限定尺寸是否合格	现场试验	线圈电阻值480±80Ω，每一组两只线圈电阻差值≤5Ω		2019年10月26日
4	叠层空隙受环境温度影响大	确认不同温度下，定子叠层的尺寸是否合格	现场测量	定子叠层壁厚尺寸1.50-0.1mm		2019年11月18日
5	胶干燥方法不合理	确认常温下与高温下绝缘纸粘接是否牢固	现场试验	定子叠层是否出现脱落、错位及松散情况		2019年11月18日
6	绝缘纸尺寸不合理	确认不同宽度绝缘纸是否能够保证线圈与叠层之间绝缘	现场试验	抗电强度试验应合格，嵌线后线圈与叠层之间绝缘不小于80MΩ		2019年11月22日
7	线圈铺设量不均匀	确认线圈实际铺设进线量不均匀是否会造成漆包线断裂和损伤	现场试验	线圈实际铺设每次进线量与理论值差值不大于安全拉伸量		2019年11月22日

末端因素

线圈铺设量不均匀

确认方法

现场试验

确认人

确认时间

2019年11月22日

确认内容

确认线圈实际铺设进线量不均匀是否会造成漆包线断裂和损伤

确认标准

线圈实际铺设每次进线量与理论值差值不大于安全拉伸量

确认过程

在嵌线过程中，线圈因实际铺设量不均匀导致拉伸，会引起部分漆包线承受过大的拉应力，此问题会导致以下两种情况出现。

情况一：如果超出安全拉伸量，漆包线存在拉伸后断裂的现象，导致线圈断路，则阻值无穷大；

情况二：如果超出安全拉伸量，未断裂的漆包线，会造成损伤，使其绝缘层被破坏，绝缘特性会下降甚至消失。由于定子绕组匝与匝之间是紧密接触的，一旦相邻匝线漆包线因过度拉伸损伤而短接，则相当于线圈一部分直接被短路，线圈的整体电阻就会有明显的降低，即匝间短路。

1. 理论分析

首先根据漆包线材料额定抗拉强度计算漆包线综合拉断力。

根据安全抗拉强度公式：

由漆包线直径0.06mm，可计算出漆包线综合拉断力为2.49N。

每只线圈嵌线时呈“8”字围绕叠层的三个凹槽缠绕2圈，共缠绕4层，共8次进线，如图所示：

图6-9 嵌线示意图

制图人：制图时间：2019年11月22日

又可由理论公式：

L(线圈总长)=8X（为每次理论铺设进线量）

即πd≈3.14×10=31.4=8X

可以根据线圈总长度计算出每次理论铺设进线量约为4cm。

2. 拉力试验

试验目的：以漆包线综合拉断力上下差值设定拉力，对比每次理论铺设进线量，得出安全伸长量阀值。

试验内容：利用液压拉伸工装对20组4cm漆包线进行拉伸形变试验，前10组设定拉力为2.4N，后10组设定拉力为2.5N，拉伸后计算漆包线伸长量，如下表所示：

表6-8 拉伸形变试验统计表

2.4N组序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
原长度（cm）	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00
拉伸后长度（cm）	4.45	4.50	4.43	4.47	4.48	4.45	4.43	4.50	4.49	4.50
伸长量（cm）	0.45	0.50	0.43	0.47	0.48	0.45	0.43	0.50	0.49	0.50
2.5N组序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
原长度（cm）	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00	4.00
拉伸后长度（cm）	拉断	拉断	拉断	拉断	拉断	拉断	拉断	拉断	拉断	拉断
伸长量（cm）	无	无	无	无	无	无	无	无	无	无

制表人：制表时间：2019年11月22日

试验结果：取2.4N作为进线量安全拉力值，该试验组伸长量最大数0.5cm作为安全伸长量阈值，且查阅标准，该伸长量与GB/T 6109.1中的最小伸长量12%近似。

3.嵌线试验

试验目的：验证线圈铺设量不均匀，超出安全伸长量，是否为阻值无穷大和匝间短路的必要因素。

试验内容：取10只线圈进行嵌线试验，试验首先测量线圈实际总周长，记为L；根据理论公式计算每次理论铺设进线量，记为X；进线1次后测量线圈剩余长度，记为l1，则：

第1次进线量x1=L- l1

进线第2次后，再次测量线圈剩余长度，记为l2，则：

第2此进线量x2= l1- l2

此后以此类推，先进行每次进线后剩余长度的统计，情况如下表所示：

表6-9 剩余长度统计表

序号	L(cm)	l1(cm)	l2(cm)	l3(cm)	l4(cm)	l5(cm)	l6(cm)	l7(cm)
1	31.43	27.62	23.60	20.11	16.71	13.23	8.70	4.12
2	31.45	27.43	23.38	19.43	15.28	11.43	7.44	3.66
3	31.40	27.39	23.44	19.34	15.54	11.79	7.69	4.05
4	31.45	27.23	22.89	18.63	15.25	11.77	7.76	3.65
5	31.42	27.37	23.26	19.38	15.92	12.47	8.45	4.24
6	31.47	31.45	26.86	23.35	18.85	15.49	12.01	8.30
7	31.39	31.40	27.37	23.84	19.38	15.55	12.12	7.55
8	31.38	31.45	27.44	23.97	20.59	15.96	12.31	8.50
9	31.40	31.42	27.93	24.50	19.90	15.55	11.89	7.69
10	31.46	31.47	26.80	23.35	19.30	15.74	12.32	8.90

制表人：制表时间：2019年11月22日

对每次进线量长度与理论进线量长度的差值进行统计，由于当实际进线量小于理论进线量下差时，嵌线时可能会造成漆包线拉伸，将超出理论进线量下差的数据进行标识，并测量嵌线完成后的组件电阻值，判定该组件是否合格，统计情况如下表所示：

表6-10 单次进线量统计表

序号	x1	x2	x3	x4	x5	x6	x7	x8	测试线圈电阻	是否合格	不合格情况
1	3.81	4.02	3.49	3.40	3.48	4.53	4.58	4.12	∞	不合格	阻值无穷大
2	4.02	4.05	3.95	4.15	3.85	3.99	3.78	3.66	480.76Ω	合格	无
3	4.01	3.95	4.10	3.80	3.75	4.10	3.64	4.05	480.00Ω	合格	无
4	4.22	4.34	4.26	3.38	3.48	4.01	4.11	3.65	∞	不合格	阻值无穷大
5	4.05	4.11	3.88	3.46	3.45	4.02	4.21	4.24	∞	不合格	阻值无穷大
6	4.59	3.51	4.50	3.36	3.48	3.71	4.35	3.95	203.5Ω	不合格	匝间短路
7	4.03	3.53	4.46	3.83	3.43	4.57	3.41	4.14	103.1Ω	不合格	匝间短路
8	4.01	3.47	3.38	4.63	3.65	3.81	4.32	4.18	∞	不合格	阻值无穷大
9	3.49	3.43	4.60	4.35	3.66	4.20	3.85	3.84	∞	不合格	阻值无穷大
10	4.67	3.82	3.45	4.05	3.56	3.42	4.35	4.55	57.6Ω	不合格	匝间短路

制表人：制表时间：2019年11月22日

试验结果：由上表可以看出，当存在实际进线量小于理论进线量下差情况时，线圈会超出安全拉伸量，该组件检测均为不合格，证明线圈实际铺设进线量不均匀会造成漆包线断裂和损伤，会导致定子组件阻值无穷大或匝间短路。

确认结果

线圈实际铺设进线量不均匀会造成漆包线断裂和损伤，会导致定子组件阻值无穷大或匝间短路。

结论

要因

7、制定对策

原装配方法只描述了装配安装顺序，未对装配过程中的线圈嵌入量参数进行明确，存在依靠操作人员经验的情况。由上可知，部分组件完成后铺设量不均匀，造成合格率低下，故需要完善线圈嵌线的方法，使其满足技术要求。

根据以上分析，小组成员结合实际情况，制定出对策综合评价表，见下表5所示。

表5 对策综合评价表

要因	对策	评价					综合评分	选定方案
要因	对策	有效性	可实施性	经济性	可靠性	时间性	综合评分	选定方案
线圈铺设量不均匀	设计制作嵌线操作工装	◎	○	◎	◎	○	21	★
线圈铺设量不均匀	购买自动绕线机设定程序进行绕线，使得线圈铺设量均匀	◎	○	△	◎	◎	19
注：◎5分 ○3分 △1分 ★选定

根据上述两个对策进行评价，小组成员根据选定的对策，制定措施，汇总成对策表，见表7-2所示。

表6对策表

序号	要因	对策	目标	措施	负责人	完成时间	地点
1	线圈铺设量不均匀	设计制作嵌线操作工装	保证线圈铺设时符合安全伸长量，阈值即不大于0.5cm。	设计工装模型，使得线圈铺设量得到统一，确定材料并加工制作使用。		2019年12月08日

8实施对策

实施：设计制作保证每层嵌线铺设量均匀的工装

实施时间：2019年12月2日～2019年12月31日

实施人员：

实施地点：

实施目标：保证线圈铺设时符合安全伸长量，阈值即不大于0.5cm。

实施内容：

根据组件图纸和嵌线固定工装图纸，设计制作专用的嵌线操作工装，对每一层的铺设量进行控制，限定每层线圈铺设量，从而保证嵌入的漆包线不过分受力，避免伤线和断线。如果想使每层嵌入的线圈量均匀，就必须对叠层的空隙大小进行控制。

1.首先在现场根据现有资源，自制第一代嵌线操作工装，实物图见图5：

图5 嵌线操作工装

根据组件实际尺寸和操作的方便程度，对第一代工装不断改进完善，已达到使每层铺设量均匀的目的。

统计改进前线圈实际铺设进线量，统计情况见表7和图6所示。

表7 改进前单次进线量统计表

序号	x标准	x1	x2	x3	x4	x5	x6	x7	x8
1	4.00-0.50	3.81	4.02	3.49	3.40	3.48	4.53	4.58	4.12
2		4.22	4.34	4.26	3.38	3.48	4.01	4.11	3.65
3		4.01	3.47	3.38	4.63	3.65	3.81	4.32	4.18
4		3.49	3.43	4.60	4.35	3.66	4.20	3.85	3.84
5		4.67	3.82	3.45	4.05	3.56	3.42	4.35	4.55

图6 改进前单次进线量散点统计图

统计改进后线圈实际铺设进线量，统计情况见表8和图7所视。

表8 改进后单次进线量统计表

序号	x标准	x1	x2	x3	x4	x5	x6	x7	x8
1	4.00-0.50	4.02	4.05	3.98	3.95	3.95	3.93	3.88	3.69
2		4.02	4.05	4.15	3.95	3.78	3.99	3.85	3.66
3		4.01	3.80	4.10	3.95	4.05	4.10	3.64	3.75
4		4.00	3.85	3.76	3.55	3.99	4.01	4.11	4.18
5		4.02	4.00	3.97	3.89	4.01	4.03	4.12	3.38

图7 改进后单次进线量散点统计图

可以看出经过用工装对嵌线每层铺设量的精确控制，保障了线圈铺设量的均匀性。

2. 根据第一代工装时间积累的数据和经验，设计标准化嵌线操作工装，见下图8~图13所示：

C:/Users/13/Desktop/图片1.png图片1 C:/Users/13/Desktop/图片2.png图片2

图8 嵌线工装第一层设计图纸图9 嵌线工装第二层设计图纸

$说明: E:\QC\工装\201.jpg$ $说明: E:\QC\工装\203.jpg$

图10 嵌线工装第一层三维示意图图11 嵌线工装第二层三维示意图

图12 嵌线工装第一层实物图图13 嵌线工装第二层实物图

使用标准化工装进行嵌线试验，如图14所示

图14 嵌线工装第二层实物图

开展19-试验-1、19-试验-2、19-试验-3、19-试验-4、19-试验-5、19-试验-6共六个批次的嵌线试验，可以看出经过用工装对嵌线每层铺设量的精确控制，测量嵌线后该组件的电阻值，电阻值应满足480±80Ω，且每一组两只线圈电阻差值≤5Ω，具体统计结果见表9：

表9 工装试验数据表

批次	数量	合格数	合格率
19-试验-1	15	12	80.00%
19-试验-2	15	12	80.00%
19-试验-3	15	12	80.00%
19-试验-4	15	13	86.67%
19-试验-5	15	12	80.00%
19-试验-6	15	13	86.67%
总计	90	74	82.22%

9、效果确认

9.1活动目标完成情况

2020年实际生产计划（每批次共40件），选取了2020年4月~9月6个批次的修正马达定子组件生产结果进行不合格类型统计，并与实施对策前的结果进行比对，见表10。

表10 修正马达定子组件不合格类型统计表

活动前（2019.04—2019.09）
不合格类型	频数（只）	累计频数（只）	累计百分比（%）
阻值无穷大	70	70	48.95%
匝间短路	59	129	90.21%
尺寸超差	10	139	97.20%
抗电击穿	3	142	99.30%
力矩超差	1	143	100%
活动后（2020.04—2020.09）
不合格类型	频数（只）	累计频数（只）	累计百分比（%）
尺寸超差	11	11	33.33%
阻值无穷大	9	20	60.60%
匝间短路	8	28	84.85%
抗电击穿	3	31	93.94%
力矩超差	2	33	100%

活动前后的不合格类型排列图见图15、图16。

图15 活动前修正马达定子组件不合格类型排列图

图16 活动后修正马达定子组件不合格类型排列图

之后对修正马达定子组件合格率进行统计，且与实施对策前的结果进行比对，见表11。

表11 修正马达定子组件合格率统计表

活动前（2019.04—2019.09）
流动卡所属月份	201904	201905	201906	201907	201908	201909	合计
批次号	19-04	19-05	19-06	19-07	19-08	19-09
投入数	31	31	40	51	54	64	271
交付数	25	14	18	20	23	28	128
合格率	80.6%	45.1%	45.0%	39.2%	42.6%	43.8%	47.2%
活动后（2020.04—2020.09）
流动卡所属月份	202004	202005	202006	202007	202008	202009	合计
批次号	20-04	20-05	20-06	20-07	20-08	20-09
投入数	40	40	40	40	40	40	240
交付数	35	33	34	32	36	37	207
合格率	87.5%	82.5%	85.0%	80.0%	90.0%	92.5%	86.3%

结果表明：通过实施措施后，2020年4月~2020年9月期间，修正马达定子组件合格率为86.3%，达到QC小组活动目标要求。QC小组活动前后修正马达定子组件合格率柱状图如图17。

图17 修正马达定子组件活动目标完成情况图

结论：通过QC小组的活动，定子组件批产合格率由活动前的47.2%提高为86.3%，达到了预期目标。

9.2成果效益

9.2.1经济效益

通过本次QC活动，将科学QC方法运用到实际生产中，提高了产品的质量，节约了物品的消耗，降低了成本，产生的经济效益为如下：

a）提升合格率：最终合格率由47.2%提升至86.3%，活动期间共生产了281只，单只物料成本248元，单只工时8.6小时。工时单价5元/小时。

节省成本=[(281÷47.2%)-(281÷86.3%)]×248=66893.2元；

节省工时=[(281÷47.2%)-(281÷86.3%)]×8.6×5=11598.5元；

共计：66893.2+11598.5=78491.7元。

b）直接影响：解决了制约产品交付的问题，缩短了生产周期，保证了某型垂直陀螺的交付率，主动推进了生产任务按时完成，期间交付了108台某型垂直陀螺，直接影响某型垂直陀螺产品产值：

产品产值共计：108×16665=1799820元

9.2.2社会效益

a）生产周期：减少重复操作周期，节省操作时间2.5h/只，共节约702.5h，以每天8h工作时间计算，节省约89个工作日。

b）定子组件批产合格率低的问题解决，为其他同类型嵌线产品提供了新的认识，为今后解决同类质量问题提供了有效的借鉴。

10、巩固措施

此次活动圆满解决了修正马达定子组合件合格率低的问题，为了巩固本次活动的相关成果，将活动成果落实到技术文件。

通过制定和完善技术文件，并将工装标准化文件纳入技术文件。定子组件的合格率得到了提高，统计了2021年1月~3月巩固期内的合格率情况，见表12，图18所示。

表12 巩固期修正马达定子组件合格率统计表

流动卡所属月份	2021年01月	2021年02月	2021年03月	合计
批次号	21-01	21-02	21-03
投入数	40	40	40	120
交付数	35	36	36	107
合格率	87.5%	90.0%	90.0%	89.2%

图18 修正马达定子组件合格率情况图

对巩固期内产品出现的不合格情况进行统计，见表13所示。

表13 巩固期修正马达定子组件故障情况统计表

批次号	21-01		21-02		21-03
投入数	40		40		40
项目	不合格数量	不合格率	不合格数量	不合格率	不合格数量	不合格率
尺寸超差	2	5%	1	2.5%	1	2.5%
阻值无穷大	1	2.5%	1	2.5%	0	0%
匝间短路	1	2.5%	1	2.5%	1	2.5%
抗电击穿	1	2.5%	1	2.5%	1	2.5%
力矩超差	0	0%	0	0%	1	2.5%