O形環(huán)不良品的原因分析及對策

黃海宜 黃偉芳

[摘要] 從降低成本及縮短交貨期角度，O形環(huán)由進口改為國產(chǎn)。在切換的過渡階段，出現(xiàn)少量O形環(huán)無法安裝，需對不良品進行分析，并做出預(yù)防對策。在介紹O形環(huán)的使用概況后，通過數(shù)據(jù)對比分析和O形環(huán)規(guī)格校驗的方法來分析原因。

[關(guān)鍵詞] O形環(huán)；無法安裝；原因分析；預(yù)防對策

在離心式冷水機組中，O形環(huán)作為各部件聯(lián)接的密封件被廣泛使用，而進口品的成本比國產(chǎn)品貴30%~100%，貨期60天，遠多于國產(chǎn)品的15天。O形環(huán)作為標(biāo)準(zhǔn)件，具體通用性和替代性。在不影響使用性能的情況下，從降成本及縮短貨期角度，O形環(huán)由進口改為國產(chǎn)。在切換的過渡階段，出現(xiàn)少量O形環(huán)無法安裝，需對不良品進行分析，并做出預(yù)防對策。本文將介紹O形環(huán)的使用概況，通過數(shù)據(jù)對比分析和O形環(huán)規(guī)格校驗的方法來分析原因。

1.使用概況

本次不良品共有3款，為日本品牌在國內(nèi)生產(chǎn)的制品。在此之前，這3款制品一直從日本進口，且從未出現(xiàn)不能安裝的現(xiàn)象。對于此次出現(xiàn)不能安裝的問題，令人費解，因為國產(chǎn)O形環(huán)的尺寸參數(shù)和進口品一致，已按流程通過了初物認(rèn)定、裝機試驗、可靠性評價，按理說可以直接替換。O形環(huán)的材料為HNBR，硬度為A80/S±5，材料番號為H8-9010，規(guī)格參數(shù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為JIS B2401-2012 ，外觀質(zhì)量等級為N級。O形環(huán)的加工方法分兩類：一類是模具一次成型，主要是針對通用標(biāo)準(zhǔn)品；另一類是帶狀連接成型，主要是針對大尺寸非標(biāo)品。本次不良制品為帶狀連接成型品。

2.數(shù)據(jù)對比分析

國產(chǎn)品與進口品實測數(shù)據(jù)對比，見表1。

表1數(shù)據(jù)對比

編號 產(chǎn)品規(guī)格值 硬度 截面直徑 O形環(huán)內(nèi)徑 表面狀態(tài)

① 國產(chǎn)品 5.33±0.12

380.37±2.03 78 5.35 381.07 不削棱邊，光滑無異常

進口品 77 5.29 378.41 削棱邊，光滑無異常

② 國產(chǎn)品 5.33+0.12

405.26±2.03 77 5.29 405.95 不削棱邊，光滑無異常

進口品 77 5.27 403.47 削棱邊，光滑無異常

③ 國產(chǎn)品 5.33+0.12

570.00±2.54 79 5.33 571.14 不削棱邊，光滑無異常

進口品 78 5.28 567.63 削棱邊，光滑無異常

由表1可知：1） 硬度、截面直徑、O形環(huán)內(nèi)徑方面： 進口品和國產(chǎn)品均在規(guī)格值范圍內(nèi)，但國產(chǎn)品的內(nèi)徑集中在上偏差，進產(chǎn)品的內(nèi)徑集中在下偏差。2） 表面狀態(tài)：國產(chǎn)品有棱邊，棱邊值小于0.1mm，符合JIS B2401 標(biāo)準(zhǔn)要求，且圖紙上沒有提出削棱邊要求。兩者光滑無異常，外觀質(zhì)量符合N級要求[1]。

由此確認(rèn)了國產(chǎn)制品附合圖紙要求，排除了制品不按要求生產(chǎn)引起不良的可能。

3.0形環(huán)規(guī)格校驗

3.1 確認(rèn)O形環(huán)的安裝方式

編號①，②，③的制品均為圓筒面安裝（靜密封）,如圖1所示。圓筒采用基孔制，公差等級為H7，配合孔的偏差較小，可忽略不計，即O形槽外徑基本尺寸d9等于內(nèi)孔基本尺寸d4。

3.2 確認(rèn)O形環(huán)對應(yīng)的系列號

系列號分P系列（運動用）、G系列（固定用）、F系列（一般工業(yè)用）、S系列（航空用）[2]。此次3款制品均屬于一般工業(yè)用的F系列。根據(jù)JIS B2401-2 ：2012 溝槽形狀及尺寸的附錄A和附錄JB，結(jié)合實際應(yīng)用情況，圓筒面靜密封用的O形環(huán)設(shè)計規(guī)則為：O形環(huán)截面壓縮率C為15~20%, 內(nèi)徑拉伸率0.5~2%。O形環(huán)不同的截面直徑d2可適用的截面壓縮率范圍如圖2所示。

3.3校驗O形環(huán)的內(nèi)徑

通過已知基本參數(shù)，計算O形環(huán)的最小拉伸率和最大拉伸率、最小截面壓縮率及最大截面壓縮率。計算過程中，O形環(huán)的截面直徑偏差和O形槽深偏差數(shù)值較小，忽略不計。編號①、②、③制品對應(yīng)的槽外徑基本尺寸d9分別為390mm、415mm、580mm， 偏差h均為-（0.2～0.3）mm，槽深t均為4.2mm；O形環(huán)規(guī)格參照表1。

1) O形環(huán)最大拉伸率Smax%出現(xiàn)在O形槽底最大直徑d3max且O形環(huán)最小內(nèi)徑d1min時，可表示為

Smax%=(d3max-d1min)/ d1min % (1)

式中 d3max=d9-2*t+h max(2)

h max為O形槽外徑偏差上限, 即-0.2mm。

2)O形環(huán)最小拉伸率Smin% 出現(xiàn)在O形槽底最小直徑d3min且O形環(huán)最大內(nèi)徑d1max時,可表示為

Smin%=(d3min-d1max)/ d1max % (3)

d3min= d9-2*t+h min (4)

h min為O形槽外徑偏差下限, 即-0.3mm。

3)O形環(huán)拉伸后截面直徑為d*2 ，截面減少率為R，當(dāng)拉伸率S%在0~3%，R可表示為[2]

R=0.01+1.06*S-0.1*S*S (5)

則最小截面壓縮率Cmin可表示為 Cmin=[(d*min-tmax)/d*min]*100 (6)

式中d*min= d2-d2*Rmax/100 (7)

最大截面壓縮率Cmax可表示為 Cmax=[(d*max-tmin)/d*max]*100(8)

式中 d*max= d2-d2*Rmin/100(9)

將已知參數(shù)代入式(1)～式(9)，可得出：編號①、②、③制品對應(yīng)的O形環(huán)最小拉伸率Smin%分別為-0.45%、-0.43%、-0.31%；O形環(huán)最大拉伸率Smax%分別為0.97%、0.98%、0.78%；最小截面壓縮率Cmin分別為17.61%、17.60%、17.74；最大截面壓縮率Cmax均為19.32%。

3.4 對策

本次不良品產(chǎn)生的原因是預(yù)拉伸率過小，當(dāng)制品處于上偏差時，O形環(huán)內(nèi)徑大于槽底直徑，導(dǎo)致無法安裝。O形環(huán)按最小拉伸率0.5 %重新設(shè)計，通過式（1）~（9）計算，則結(jié)果為：編號①、②、③制品對應(yīng)的內(nèi)徑計算值 d2分別為376.75mm、401.47mm、565.41mm；此時最大拉伸率Smax%分別為1.95%、1.94%、161%；最小截面壓縮率Cmin分別為16.98%、16.98%、17.18%；最大截面壓縮率Cmax均為18.91%；各項指標(biāo)均符合要求。為避免再次出現(xiàn)此類問題，應(yīng)對全系列的O形環(huán)進行校驗，根據(jù)結(jié)果變更技術(shù)圖紙，通知供應(yīng)商按最新參數(shù)生產(chǎn)及管控。

4.結(jié)語

對于圓筒面安裝的O形環(huán)，預(yù)拉伸率不應(yīng)太小，至少要滿足O形環(huán)在最大上偏差時的預(yù)拉伸率不小于0，以避免制品處在上偏差時無法安裝。根據(jù)制品的尺寸、密封性能，預(yù)拉伸率設(shè)定為0.5~2%，而不采用標(biāo)準(zhǔn)推薦的2~3%。

5.參考文獻

[1] JIS B2401-3-2012外觀質(zhì)量等級[S]

[2] JIS B2401-2-2012溝漕形狀及尺寸[S]

[3] JIS B2401-1-2012O形環(huán)[S]