深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

一、工序工序是產(chǎn)品、零部件制造過程的基本環(huán)節(jié)，也是構(gòu)成生產(chǎn)的基本單位。我們所指工離是加工工序，也就是其間產(chǎn)品或零部件伴有物理變化和化學(xué)變化發(fā)生的過程。因而，它也是質(zhì)量檢驗的基本環(huán)節(jié)。從現(xiàn)場質(zhì)量管理的角度看，也就是從工序的組合和影響工序質(zhì)量的諸因素看，工序是指操作者、機器、材料、工藝方法和環(huán)境等在特定條件下的結(jié)合。產(chǎn)品是由零、部件所組成的，而零件又是經(jīng)若干道工序加工而成。因此，工序的質(zhì)量將最終決定產(chǎn)品的制造質(zhì)量。一般而言，工序質(zhì)量是指工序的成果符合設(shè)計、工藝要求的程度。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

工序的劃分主要取決于生產(chǎn)技術(shù)的客觀要求，同時也取決于勞動分工的提高勞動生產(chǎn)率的要求。盡管相同的產(chǎn)品具有典型的工藝流程，但由于生產(chǎn)類型不同，條件不同，工序的劃分也不盡相同。例如，紡織產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程可以分為清花、前紡、細紗、筒捻、準(zhǔn)備、織布和整理等。而前紡是由梳棉、拼條和粗紗等工序所組成。準(zhǔn)備是由絡(luò)筒、整理、漿紗和穿徑等工序所組成。又如，鑄造的典型工藝流程有配砂、制芯、造型、扣箱、澆注和整理。而整理是由清砂、切割、退火、拋丸和二次清砂等工序所組成。

二、工序能力每道工序都具有定量或定性的質(zhì)量要求（公差或技術(shù)要求）。為了改善和管理制造質(zhì)量，首先必須掌握工序質(zhì)量的實際狀況。常見的工序質(zhì)量型式如圖14-1、圖14-2和圖14-3。其中：圖14-1是工序處于統(tǒng)計控制狀態(tài)下的質(zhì)量狀況；圖14-2是工序隨著時間的推移而所表現(xiàn)出的質(zhì)量偏移狀況，這可能是由于工具磨損或者溶液的試劑耗盡而引起；圖14-3（a）-（e）表明由于常見的中斷和調(diào)整而產(chǎn)生的工序質(zhì)量狀況及變化原因。衡量工序能夠穩(wěn)定生產(chǎn)出合格品的能力稱為工序能力。換言之，工序能力就是在一定時間內(nèi)，在規(guī)定使用的設(shè)備、工裝、材料、操作方法以及檢測器具等的條件下，當(dāng)生產(chǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)時所具有的加工精度，即工序處于穩(wěn)定狀態(tài)下的實際加工能力。從一定意義上說，工序能力也可以理解為工序質(zhì)量。從定量的角度看，工序能力就是工序本身所固有的一種可以量度的特性。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量工序質(zhì)量則指的是工序所加工產(chǎn)品的質(zhì)量特性數(shù)值的波動幅度（分散程度）。對于計量值特性項目的工序能力，用定量表示為：B=6σ。即工序能力大小B為6倍標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。從數(shù)理統(tǒng)計理論可以得出，在正態(tài)分布情況下，處于6σ范圍內(nèi)的比率為99.7%。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量圖14-1工序質(zhì)量無偏移示意圖圖14-2工序質(zhì)量有偏移示意圖

（一）工序能力分析的意義為了提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營效果，在設(shè)計產(chǎn)品、制訂工藝、安排生產(chǎn)時，不但要考慮到用戶的要求，而且要充分考慮到企業(yè)現(xiàn)有條件下的工序能力以及改進和提高設(shè)計、工藝的可能性。因此工序能力的測定和分析，對于產(chǎn)品設(shè)計、工藝制訂、計劃安排、生產(chǎn)調(diào)度和技術(shù)改造等方面都有很重要的意義。（1）對比各種工藝方法，選擇適合于目前設(shè)計要求的工藝手段。（2）了解設(shè)備能力與工藝要求的關(guān)系，以便確定是否需要購置新設(shè)備或改造現(xiàn)有設(shè)備。（3）協(xié)調(diào)互相關(guān)聯(lián)的各道工序，研究工序能力與生產(chǎn)負(fù)荷之間的平衡關(guān)系，消除隘路工序（即薄弱環(huán)節(jié)）的阻力，提高生產(chǎn)能力，縮短生產(chǎn)時間。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

（4）制訂一套行之有效的工藝方法和操作規(guī)程，并確定特殊工藝的加工方法。（5）提供關(guān)鍵工序能力的數(shù)據(jù)信息，以便提供給設(shè)計和工藝人員，作為在制訂各項有關(guān)計劃時的依據(jù)資料。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

（二）工序能力的測定工序能力的計算方法，一般有兩種。

1、來源于控制圖當(dāng)采用x-R控制圖時以

6σ=6×式中R——極差的平均值；

d2——由每組樣本n大小所決定的系數(shù)（表14-1）表14-1深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量Rd2n23456789101/d20.8860.5910.4860.4300.3950.3700.3510.0370.325如果工序生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，處于失控狀態(tài)，則不能用上述公式計算，應(yīng)找出并排除異常原因后重新抽樣測定，取得數(shù)據(jù)。

2、來源于直方圖按直方圖的頻數(shù)分布表，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差S。此時的工序能力為：B=6S，即式中h——組距；

fi——第i組的頻數(shù)；

ui——第i組的變換數(shù)；

i——由第1組到第k組的順序號。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

三工序質(zhì)量分析和控制工序質(zhì)量分析就是要分析造成工序質(zhì)量異常波動的影響因素，進而采取相應(yīng)措施，消除異常因素，使生產(chǎn)工序恢復(fù)正常，處于穩(wěn)定狀態(tài)，即受控狀態(tài)。如前所述，影響工序質(zhì)量的因素有人（Man）、機（Ma-chine）、料（Material）、法（Method）、環(huán)（Enviroment），也即通常所說的4M1E。經(jīng)驗與理論表明，這五個因素對不同的工序及其質(zhì)量的影響程度有著顯著的差別。這有必要引進關(guān)于工序“主導(dǎo)因素”的概念?！爸鲗?dǎo)因素”是指在眾多影響最終質(zhì)量的因素中起決定全局或占“支配”地位的因素。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

任何加工制造過程和工序都存在著這樣的因素，而且一種或少數(shù)幾種占支配地位的情況到處可見。根據(jù)專業(yè)技術(shù)知識（即所謂“固有技術(shù)”）和經(jīng)驗，人們一般可以從各種影響因素中識別出主導(dǎo)因素來。例如，在沖壓加工中，模具是占支配地位的主導(dǎo)因素。因為在一般條件下，模具的質(zhì)量決定了沖壓零件的外形和尺寸精度。當(dāng)然對于復(fù)雜成型壓力加工工序，不僅受模具影響，而且工藝參數(shù)（壓力大小、工作速度、成型次數(shù)等）也起主導(dǎo)作用。我們可以根據(jù)實際分析結(jié)果來建立控制系統(tǒng)。在制造過程中我們可以運用主導(dǎo)因素這一概念，分別不同工序的情況，采取切實有效的防誤和控制措施，從而達到保證制造質(zhì)量的目的。

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以下，我們對五大因素的特點及防誤、控制措施分別作一般介紹。特別要強調(diào)指出的是，在不同行業(yè)、不同產(chǎn)品特點的條件下，工序的主導(dǎo)因素各不相同，因而主要控制措施也不相同，所以不宜行篇一律，搞一刀切，而應(yīng)因地因廠因產(chǎn)品制宜。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

（一）操作人員的因素任何生產(chǎn)過程都離不開人的操作，即使是先進的自動化設(shè)備，也還是需要人去操作和管理。對于操作人員占支配地位的手工操作工序來說，例如手工焊接、人工噴漆、手工包裝、手工造型、檢驗、校正和電子調(diào)諧、人工排字等，操作人員的工作技能和謹(jǐn)慎態(tài)度更為重要。造成操作誤差的主要原因有：質(zhì)量意識差；操作時粗心大意；不遵守操作規(guī)程；操作技能低和技術(shù)不熟練等。防誤和控制措施：（1）加強“質(zhì)量第一、用戶第一、下道工序是用戶”的質(zhì)量意識教育，提高責(zé)任心和一絲不茍的工作作風(fēng)，并建立質(zhì)量責(zé)任制。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

（2）進行崗位技術(shù)練兵，加強工序?qū)I(yè)培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。（3）加強自檢和首件檢驗。（4）改進工藝方法，減少對操作人員的注意力的依賴程度。（5）加強專職檢驗，適當(dāng)增加流動檢驗的頻次。（6）廣泛開展QC小組活動，促進自我提高我自我改進能力。

（二）機器設(shè)備的因素機器設(shè)備是保證工序生產(chǎn)出符合技術(shù)要求的產(chǎn)品的得要條件之一，尤其是自動化程度較高，有定位裝置的設(shè)備，它們對于確保工序質(zhì)量起著決定性作用。對于一般愛用機器設(shè)備來說，機器設(shè)備的精度保持性、穩(wěn)定性和性能可靠性；配合件、傳動副的間隙；定位裝置、定量裝置的準(zhǔn)確性和可靠性等直接影響工序質(zhì)量特性的波動幅度。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

通常用機器能力一表示機器設(shè)備本身所具有的實際加工能力。當(dāng)人、材料、方法和環(huán)境等因素在恒定條件下時，只考慮機器設(shè)備對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。機器能力引起的質(zhì)量波動的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ約占工序質(zhì)量波動的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的75%。對機器設(shè)備因素的控制，主要是控制異常因素而造成的質(zhì)量波動。消除異常因素的方法一般可以采取下面措施：（1）加強設(shè)備維護和保養(yǎng)，定期檢測機器設(shè)備的關(guān)鍵精度和性能項目，并建立設(shè)備關(guān)鍵部位日點檢制度，對工序質(zhì)量管理點的設(shè)備進行重點管理；（2）采用首件檢驗，核實定位或定量裝置的調(diào)整量；（3）盡可能配置定位數(shù)據(jù)的自動顯示和自動記錄裝置，以減少對工人調(diào)整工作可靠性的依賴。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

（三）原材料的因素根據(jù)行業(yè)不同，產(chǎn)品不同，工序不同，原材料的類別也不相同。對于加工工序而言，原材料可以是礦石、原油、羊毛、棉花、糧食或者成品、半成品，如銅板、鋼材、毛條、面粉、紙張、油墨以及化學(xué)試劑等。對于生產(chǎn)成品的裝配來說，原材料可以是配套的零件、標(biāo)準(zhǔn)件、元器件或電機等。對于汽車或機械產(chǎn)品的裝配、電子設(shè)備或電子產(chǎn)品的裝化工產(chǎn)品的合成、食品配方制作等都首先以提供原材料、零部件或元器件為前提。原材料的化學(xué)成分和物理性能，配套件、元器件和零部件的外觀或內(nèi)在質(zhì)量，食品工業(yè)原料的質(zhì)地（有毒、有害、殺蟲藥的殘余量等）對生產(chǎn)成品的質(zhì)量都起著主導(dǎo)作用。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

主要的控制措施是：在合同中明確規(guī)定質(zhì)量要求；加強原材料的進廠檢驗和廠內(nèi)自制零部件的工序和成品檢驗；合理選擇供應(yīng)廠(包括擴散廠)；搞好協(xié)作廠間的協(xié)作關(guān)系；并督促、幫助供應(yīng)廠的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證工作。（四）工藝方法的因素工藝方法包括工藝流程的安排、工序之間的銜接、工序加工手段的選擇（加工環(huán)境條件的選擇、工藝裝備配置的選擇、工藝參數(shù)的選擇）和工序加工的指導(dǎo)文件的編制（如工藝卡、操作規(guī)程、作業(yè)指導(dǎo)書、工序質(zhì)量分析表等）。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

工藝方法對工序質(zhì)量的影響，主要來自兩個方面。即制訂的加工方法、選擇的工藝參數(shù)和工藝裝備等的正確性和合理性以及貫徹、執(zhí)行工藝方法的嚴(yán)肅性。不能正確合理地指導(dǎo)生產(chǎn)的加工方法，固然不能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，但即使有了經(jīng)過生產(chǎn)驗證的正確合理的工藝方法，而不嚴(yán)格貫徹和執(zhí)行，同樣也不能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。對于成型加工、定程加工的工序來說，例如沖壓、沖孔、定長度切削、造型等，工裝模具的設(shè)計和制作；成型刀具、刃具的制造和刃磨，都直接對工序質(zhì)量起決定作用。此外，化學(xué)工業(yè)的投料速度、溫度和壓力，機械加工的切削速度、切削深度和走刀量等工藝參數(shù)的選擇；工序的編排和銜接；工裝模具的制造、鑒定和保管；計量器具的選用、鑒定和保管等也嚴(yán)重地影響著工序質(zhì)量。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

由于不嚴(yán)格貫徹執(zhí)行工藝方法，違反操作規(guī)程，致使大大降低工序能力，甚至發(fā)生重大質(zhì)量事故和人身安全事故，這不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，影響生產(chǎn)進度，也影響經(jīng)濟效益。因也必須嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，進行必要的工藝紀(jì)律檢查和監(jiān)督。工藝方法的防誤和控制措施：（1）保證定位裝置的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格首件檢驗，并保證定位中心準(zhǔn)確，防止加工特性值數(shù)據(jù)分布中心偏離公差中心；（2）加強技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，使操作人員熟悉定位裝置的安裝和調(diào)整方法，盡可能配置顯示定位數(shù)據(jù)裝置；（3）加強定型刀具或刃具的刃磨和管理，實行強制更換制度；（4）積極推行控制圖管理，以便及時更新或調(diào)整；深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

（5）嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，對貫徹執(zhí)行操作規(guī)程進行檢查和監(jiān)督；（6）加強工具工裝和計量器具管理，切實做好工裝模具和計量器具的周期鑒定工作。（五）環(huán)境因素由于生產(chǎn)產(chǎn)品的工序不同，環(huán)境條件的內(nèi)容也不同。所謂環(huán)境，一般指生產(chǎn)現(xiàn)場的溫度、濕度、噪音干擾、振動、照明、室內(nèi)凈化和現(xiàn)場污染程度等。電子產(chǎn)品對室外內(nèi)凈化的要求；食品、藥品工藝過程對清潔衛(wèi)生和現(xiàn)場污染程度的要求；精密加工對室溫的要求；印刷行業(yè)對紙張存放的溫度變化的要求等尤為重要。溫度、濕度和噪音對紡織行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量及工人操作情緒也都有直接的影響。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

此外除確保某些特殊要求的環(huán)境條件外，還要做好現(xiàn)場的整理、整頓和清掃工作，大力搞好文明生產(chǎn)，為持久地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品而創(chuàng)造條件。四、工序能力指數(shù)對某些加工工序，特別是其主導(dǎo)因素是機器的工序，為定量表示工序能力滿足產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量要求的程度，一般利用“工序能力指數(shù)”的概念。工序能力指數(shù)，就是產(chǎn)品公差范圍（T）與工序能力（B）之比。在質(zhì)量特性值屬于計量值數(shù)據(jù)的情況下計算方法如下：（一）工序能力指數(shù)的計算（1）當(dāng)給定雙向公差，質(zhì)量數(shù)據(jù)分布中心（x）與公差上心（M）相一致時，用符號CP表示。式中Tu——公差上限；式中TL——公差下限。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

（2）當(dāng)給定雙向公差，質(zhì)量數(shù)據(jù)分布中心（x）與公差中心（M）不一致，即存在中心偏移量（ε）時，用符號CPk表示。式中ε=M-x

（3）當(dāng)給定單向公差的上限公差時，常采用的公式為：

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（二）提高工序能力指數(shù)的途徑由工序能力指數(shù)的計算公式可見，影響工序能力指數(shù)的有三個變量，即產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格范圍（公差范圍T）；工序加工的分布中心x與公差中心M的偏移量ε；工序加工的質(zhì)量特性值分散程度，標(biāo)準(zhǔn)偏差S。這就是說，減少中心偏移量ε，或減少標(biāo)準(zhǔn)偏差S，或增大公差范圍T，都能提高工序能力指數(shù)。

1、調(diào)整工序加工的分布中心，減少偏移量ε

如表14-2中例題（1）和（2）。當(dāng)分布中心與公差中心不偏離時，CP=1，不合格品率約為0.3%。而當(dāng)存在中心偏移0.05min時，則CPk=0.67，不合格品率約為4.55%。可見即使工序能力已經(jīng)能夠基本滿足公差要求，但由于工序加工存在著中心偏離，也會嚴(yán)重地影響工序能力指數(shù)，仍出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量的不合格品，見圖14-4。深圳邦凱電子有限公司——工序數(shù)量

顯然對工序的分布中心進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，若ε=M-x=0時，即為，從而提高了工序能力指數(shù)。減少工序加工的中心偏移量的措施如下：（1）對大量生產(chǎn)工序進行統(tǒng)計分析，得出由于刀具磨損和加工條件等隨著時間的推移而逐漸變化的偏移規(guī)律，因而可及時進行中心調(diào)整，或采取設(shè)備自動補償偏移或刀具自動調(diào)整和補償?shù)?。?）根據(jù)中心偏移量，通過首件檢驗，可調(diào)整設(shè)備、刀具等的加工定位裝置。（3）改變操作者的孔加工偏向下差及軸加工偏向上差等的傾向性習(xí)慣，以公差中心值為加工依據(jù)。深圳邦凱電子有限公司——工序數(shù)量

（4）配置更為精確的量規(guī)，由量規(guī)檢驗改為量值檢驗，或采用高一等級的量具檢測。

2、提高工序能力，減少分散程度

工序加工的分散程度，即工序加工的標(biāo)準(zhǔn)偏差S。由于材料的不均勻、設(shè)備精度等級低和可靠性差、工裝模具精度低、工序安排不合理和工藝方法不正確等，對工序能力指數(shù)的影響是十分顯著的。提高工序能力，減少分散程度的措施極為廣泛，一般有：（1）修訂工序，改進工藝方法；修訂操作規(guī)程，優(yōu)化工藝參數(shù)，補充增添中間工序；推廣應(yīng)用新材料、新工藝、新技術(shù)。（2）檢修、改造或更新設(shè)備。改造、增添與公差要求相適應(yīng)的精度較高的設(shè)備。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

（3）增添工具工裝，提高工具工裝的精度。（4）更改、改造現(xiàn)有的現(xiàn)場環(huán)境條件，以適應(yīng)產(chǎn)品對現(xiàn)場環(huán)境的特殊要求。（5）改變材料的進貨周期，盡可能減少因材料的進貨批次不同而造成的質(zhì)量波動。（6）對關(guān)鍵工序、特種工藝的操作者進行技術(shù)培訓(xùn)。（7）加強現(xiàn)場的質(zhì)量控制。設(shè)置工序質(zhì)量管理點或推行控制圖管理；開展“雙革”活動和QC小組活動；加強質(zhì)量檢驗工作，適當(dāng)增加檢驗頻次和數(shù)量等。深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量

3、修訂公差范圍公差范圍大小，顯然影響工序能力指數(shù)。當(dāng)確信降低公差要求和放寬公差范圍不致會影響產(chǎn)品質(zhì)量時，有必要修訂不切實際的現(xiàn)有公差要求。實踐證明，在工序加工分析時，減少中心偏移量的防誤措施，在技術(shù)上、操作上比較容易出現(xiàn)，又比較經(jīng)濟，不必為此而花費大量的人力、物力和財力，因此把它作為提高工序能力指數(shù)的首要措施。只有當(dāng)中心偏移量ε=0時，即CP值仍舊小于1時，才考慮是否有可能放寬公差范圍，或提高工序能力，減少工序加工的分散程度。放寬公差范圍必須有不影響產(chǎn)品質(zhì)量，不影響用戶使用效果的充分依據(jù)。提高工序能力通過減少工序加工的分散程度來提高工序能力，深圳市邦凱電子有限公司—工序質(zhì)量謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH2009電子大賽電機部分培訓(xùn)一、直流電機（）匯報人姓名圖4為采用內(nèi)部集成有兩個橋式電路的專用芯片L298所組成的電機驅(qū)動電路。驅(qū)動芯片L298是驅(qū)動二相和四相步進電機的專用芯片，我們利用它內(nèi)部的橋式電路來驅(qū)動直流電機，這種方法有一系列的優(yōu)點。每一組PWM波用來控制一個電機的速度，而另外兩個I/O口可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，控制比較簡單，電路也很簡單，一個芯片內(nèi)包含有8個功率管，這樣簡化了電路的復(fù)雜性，如圖所示IOB10、IOB11控制第一個電機的方向，IOB8輸入的PWM控制第一個電機的速度；IOB12、IOB13控制第二個電機的方向，IOB9輸入的PWM控制第二個電機的速度。

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步進電機是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，步進電機轉(zhuǎn)動一定角度，帶動機械移動一小段距離。特點:（1）來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。（2）控制脈沖頻率，可控制電機轉(zhuǎn)速。（3）改變脈沖順序，可改變轉(zhuǎn)動方向。應(yīng)用：由于步進電動機的這一工作職能正好符合數(shù)字控制系統(tǒng)要求，因此它在數(shù)控機床、鐘表工業(yè)及自動記錄儀等方面都有很廣泛的應(yīng)用二、步進電動機及其控制種類：勵磁式和反應(yīng)式兩種。勵磁式步進電機的轉(zhuǎn)子上有勵磁線圈，依靠電磁轉(zhuǎn)矩工作。反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子上沒有勵磁線圈。依靠變化的的磁阻生成磁阻轉(zhuǎn)矩工作。應(yīng)用最廣泛，它有兩相、三相、多相之分。三相反應(yīng)式步進電動機的原理結(jié)構(gòu)圖如下：ABCIAIBIC

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩個相對的繞組組成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四個齒。定子轉(zhuǎn)子1、步進電機的結(jié)構(gòu)2、步進電機的工作原理

由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)以BCIAIBIC的通電順序，使三相繞組輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運動情況。ABCA（1）三相單三拍（FLASH）CA'BB'C'A3412

A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-A為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機轉(zhuǎn)子受到一個反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對齊?！叭唷敝溉嗖竭M電機；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)。CA'BB'C'A3412

同理，B相通電時，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過30角，2、4齒和B、B′磁極軸線對齊；當(dāng)C相通電時，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30角，1、3齒和C′、C磁極軸線對齊。1C'342CA'BB'ACA'BB'C'A3412

這種工作方式下，三個繞組依次通電一次為一個循環(huán)周期，一個循環(huán)周期包括三個工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動起來。每一拍轉(zhuǎn)過30°(步距角)，每個通電循環(huán)周期(3拍)磁場在空間旋轉(zhuǎn)了360°而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°(一個齒距角)。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412

A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A'對齊。

A、B相同時通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15，到達左圖所示位置。按AABBBCC

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。（2）三相六拍（FLASH）CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對齊,又轉(zhuǎn)過15。3412CA'BB'C'AB、C相同時通電，C'、C

磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15。三相反應(yīng)式步進電動機的一個通電循環(huán)周期如下：AABBBCC

CA，每個循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15（步距角），一個通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅(qū)動方式的步進角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動時每個通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30(步距角)，一個通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。（3）三相雙三拍（FLASH）按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時通電。

從以上對步進電機三種驅(qū)動方式的分析可得步距角計算公式：—步距角Zr

—轉(zhuǎn)子齒數(shù)m—每個通電循環(huán)周期的拍數(shù)實用步進電機的步距角多為3和1.5。為了獲得小步距角，電機的定子、轉(zhuǎn)子都做成多齒的。相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度/（轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。3.步進電機的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過分采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。1)步距角精度

步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。2)失步

電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。3)失調(diào)角

轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。4)最大空載起動頻率

4.步進電機動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。5)最大空載的運行頻率

電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6)運行矩頻特性

電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。如圖2所示：圖2力矩與頻率曲線圖環(huán)形分配器、功率放大器以及其它控制線路組合構(gòu)成步進電機的驅(qū)動系統(tǒng)，其方框圖如圖4，在下一節(jié)的方案選擇時，也是按照驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來進行。5.步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4步進電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖基本原理作用如下：

(1)控制換相順序

通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A,B,C相的通斷。

(2)控制步進電機的轉(zhuǎn)向

如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機就反轉(zhuǎn)。

(3)控制步進電機的速度

如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。

主要元件：恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片L298N、光電耦合器TLP521-4

工作電壓方式：直流

工作電壓：信號端4~6V、控制端5~36V

調(diào)速方式：直流電動機采用PWM信號平滑調(diào)速。

特點：

1、可實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。

2、啟動性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大。3、工作電壓可達到36V，4A。

4、可同時驅(qū)動兩臺直流電機。

5、適合應(yīng)用于機器人設(shè)計及智能小車的設(shè)計中。

實例一：用L298驅(qū)動兩臺直流減速電機的電路。引腳A，B可用于PWM控制。如果機器人項目只要求直行前進，則可將IN1，IN2和IN3，IN4兩對引腳分別接高電平和低電平，僅用單片機的兩個端口給出PWM信號控制A，B即可實現(xiàn)直行、轉(zhuǎn)彎、加減速等動作。

實例二：用L298實現(xiàn)二相步進電機控制。將IN1，IN2和IN3，IN4兩對引腳分別接入單片機的某個端口，輸出連續(xù)的脈沖信號。信號的快慢決定了電機的轉(zhuǎn)速。改變繞組脈沖信號的順序即可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。圖13L298驅(qū)動步進電機伺服電動機又稱執(zhí)行電動機。其功能是將輸入的電壓控制信號轉(zhuǎn)換為軸上輸出的角位移和角速度，驅(qū)動控制對象。伺服電動機可控性好，反應(yīng)迅速。是自動控制系統(tǒng)和計算機外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。伺服電動機可分為兩類：交流伺服電動機和直流伺服電動機三、伺服電動機及其控制1、交流伺服電動機

交流伺服電動機就是一臺兩相交流異步電機。它的定子上裝有空間互差90的兩個繞組：勵磁繞組和控制繞組，其結(jié)構(gòu)如圖所示。勵磁繞組控制繞組杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子交流伺服電動機結(jié)構(gòu)圖~Uf~UcC其旋轉(zhuǎn)速度n為:n=60f(1-s)/p=n0(1-s)f:交流電源頻率(HZ)p:為磁級對數(shù)n0:電動機旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速(r/min),

n0=60f/ps:轉(zhuǎn)差率,s=(n0-n)/n0圖5—21.基本工作原理:交流伺服電動機以單相異步電動機原理為基礎(chǔ)，從圖5—2可以看出，勵磁繞組WF接到電壓為Uf的交流電網(wǎng)上，控制繞組WC接到控制電壓Uc上，當(dāng)有控制信號輸入時，兩相繞組便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。該磁場與轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場以一定的轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)動起來.放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––11(b)相量圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖(a）接線圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1勵磁繞組串聯(lián)電容C,是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個繞組的電流相位差接近90,從而產(chǎn)生所需的旋轉(zhuǎn)磁場。控制電壓與電源電壓頻率相同，相位相同或反相。勵磁繞組固定接在電源上，當(dāng)控制電壓為零時，電機無起動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)。放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1

若有控制電壓加在控制繞組上，且勵磁電流和控制繞組電流不同相、相位相差90度、幅值相等i1=Ikmsinωti2=Ikmsin(ωt-90)Bk=BmsinωtBj=Bmsin(ωt-90)因此便產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動起來。交流伺服電動機的特點：不僅要求它在靜止?fàn)顟B(tài)下，能服從控制信號的命令而轉(zhuǎn)動，而且要求在電動機運行時如果控制電壓變?yōu)榱?，電動機立即停轉(zhuǎn)。如果交流伺服電動機的參數(shù)選擇和一般單相異步電動機相似，電動機一經(jīng)轉(zhuǎn)動，即使控制等于零，電動機仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動，電動機失去控制，這種現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。什么是“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？2.消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的措施由三相異步電動機的特性可知，轉(zhuǎn)子電阻值對電動機的機械特性有較大的影響，如圖5—4所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子阻值增大到一定程度，例如圖中r23時，最大轉(zhuǎn)矩可出現(xiàn)在s=l附近。為此目的，把伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻r2設(shè)計得很大，使電動機在失去控制信號單相運行時，正轉(zhuǎn)矩或負(fù)轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在Sm>1的地方，這樣可得出圖5—5所示的機械特性曲線。

圖5—5中曲線l為有控制電壓時伺服電機的機械特性曲線，曲線T+和T-為去掉控制電壓后，脈動磁場分解為正、反兩個旋轉(zhuǎn)磁場對應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩曲線。曲線T為去掉控制電壓后單相供電時的合成轉(zhuǎn)矩曲線。從圖中可看出，它與異步電動機的機械特性曲線不同，是在第二和第四象限內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)速n為正時，電磁轉(zhuǎn)矩T為負(fù)，當(dāng)n為負(fù)時，T為正，即去掉控制電壓后，單相供電時的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，所以，是一個制