陸松元
摘 要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,小家電產(chǎn)品越來(lái)越廣泛的使用??s短產(chǎn)品周期,提高競(jìng)爭(zhēng)力,顯得尤為重要。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí),充分考量設(shè)計(jì)的健壯性與制造穩(wěn)定性??赏ㄟ^(guò)Pro/E中的CTTOL模塊對(duì)尺寸鏈公差的進(jìn)行分析,保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造公差的最優(yōu)化。
本文就以利用CETOL模塊做進(jìn)一步論述,闡述了如何運(yùn)用CETOL模塊對(duì)小家電產(chǎn)品的關(guān)鍵尺寸公差進(jìn)行分析、優(yōu)化,找出關(guān)鍵因素并加以控制。
關(guān)鍵詞:CETOL;公差分析;小家電產(chǎn)品;電磁爐;極值分析;統(tǒng)計(jì)分析
本文講述CETOL模塊在小家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),先對(duì)各零件的公差尺寸鏈進(jìn)行分析,快速找出關(guān)鍵尺寸,以尋找低成本與穩(wěn)定制造的平衡點(diǎn)。達(dá)到產(chǎn)品的健壯設(shè)計(jì)目的。
一、公差分析及CETOL模塊介紹
(一)公差概念
公差是指實(shí)際參數(shù)值允許的變動(dòng)量。制定公差的目的是為滿足實(shí)際生產(chǎn)需要,使其變動(dòng)量在一定的范圍之內(nèi),以便達(dá)到互換或配合的要求。
(二)公差分析方法
采用公差優(yōu)化設(shè)計(jì),常見(jiàn)公差分析常見(jiàn)有兩種方法:
1、極值分析法(Worst Case)又稱(chēng)為最壞分析法
極值分析法意味著所有尺寸在最大偏差情況下都可滿足要求。是最簡(jiǎn)單最保守的方法,只適用于少量零件生產(chǎn),并不適合大批量生產(chǎn)。
2、統(tǒng)計(jì)分析(Statistics)
不同于極值分析方法,統(tǒng)計(jì)分析根據(jù)各零件符合正態(tài)分布的特性,所有尺寸偏差均按正態(tài)分布進(jìn)行計(jì)算。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)對(duì)零件的可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)及計(jì)算。適合于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。
(三)CETOL分析模塊介紹
PROE中集成了CETOL公差分析系統(tǒng)。它提供精確的敏感度和貢獻(xiàn)度分析以及統(tǒng)計(jì)和極值分析,很直觀地得到結(jié)果并可實(shí)時(shí)調(diào)整優(yōu)化。
二、分析模塊的使用
(一)模塊的啟用
在Pro/E菜單中,選擇【分析】→單擊【公差研究】,即進(jìn)入公差分析管理器。
(二)組成尺寸環(huán)
選取需要分析的零件尺寸組成封閉的尺寸環(huán),當(dāng)所有的增環(huán)尺寸與減環(huán)尺寸封閉后才能計(jì)算。
1、首先確定需要測(cè)試的目標(biāo)尺寸或間隙,
2、然后再依次選取相關(guān)的零件中的尺寸,系統(tǒng)將自動(dòng)顯示與尺寸鏈平行的尺寸,
3、待定尺寸組成封閉的尺寸鏈環(huán)后,系統(tǒng)將自動(dòng)完成尺寸環(huán)路圖。
三、實(shí)例建模與分析
(一)實(shí)例分析
1、建模
以小家電產(chǎn)品中的電磁爐為例進(jìn)行介紹。在電磁爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,線盤(pán)上表面到微晶面板上表面的距離定義為電磁爐的工作距離。此距離關(guān)系到電磁爐的能效與溫升等重要性能,工作距離的穩(wěn)定與否直接決定電磁爐的性能的好壞,因此為是最為重要的參數(shù)。要求線盤(pán)表面到微晶面板的距離為9.4±0.5mm,具體如下:
(1)首先,確定電磁爐整體高度,假如整機(jī)高度為43mm。
(2)其次,分析尺寸鏈環(huán),由電磁爐的高度由于微晶板、上蓋、下蓋尺寸等增環(huán)尺寸組成,其中整機(jī)高度H=43mm由微晶板的厚度為D1=4mm,上蓋尺寸為D2=18mm,下蓋尺寸D3=21mm組成,即H=D1+D2+D3,
(3)最后分析在電磁爐內(nèi)部尺寸鏈由下蓋的壁厚D6=2.3mm,線盤(pán)安裝柱高度D7=24.1 mm,線盤(pán)的厚度D8=7.2mm,再加上間隙組成。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)分析,為保證電磁爐能滿足相關(guān)性能,工作距離最佳尺寸為9.4±0.5mm,即電磁線盤(pán)上表面到微晶面板的上表面的距離,保證熱效率為最佳狀態(tài)。
通過(guò)在CETOL模塊中選取相關(guān)尺寸組成尺寸環(huán),在CETOL公差分析系統(tǒng)中,每一個(gè)尺寸環(huán)都由一個(gè)不同顏色的矩形組成,如圖1所示。
2、調(diào)整公差
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與測(cè)試結(jié)果修改公差值,微晶面板的公稱(chēng)值為4±0.2mm,而下蓋的線盤(pán)安裝柱的高度值公差為24.1±0.1mm,根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),全部公差值調(diào)整完后,并修改CP值均為1.3,為保證生產(chǎn)的需要,CP值至少得大于1.0。以CP=1.3為例,以充分保證生產(chǎn)的過(guò)程能力指數(shù)。
公差的設(shè)定必須按以下要求:
(1)滿足產(chǎn)品的制造能力,如果產(chǎn)品的制造能力達(dá)不到公差設(shè)定的要求,公差設(shè)定得再高也是毫無(wú)意義的;
(2)通過(guò)公差分析,設(shè)定的公差應(yīng)當(dāng)滿足產(chǎn)品的裝配、功能、外觀和質(zhì)量等要求;
(3)公差與成本相關(guān),公差越嚴(yán)格,產(chǎn)品成本就越大,在滿足要求的前提下,公差越大越好;合理設(shè)計(jì)產(chǎn)品參數(shù),即保證產(chǎn)品穩(wěn)定性,又能降低成本。
3、查看并分析
(二)生成報(bào)告
分析完成后,可以按需要生成報(bào)告,在剛才新建立的CETOL_4,選中并單擊創(chuàng)建報(bào)告,CETOL模塊將自動(dòng)創(chuàng)建報(bào)告。
(三)對(duì)比分析及優(yōu)化
1、對(duì)比分析
從下圖可以看出,按極值分析方式,最大的極限值為10.55,最小極限值為8.25,平均中值為9.4,標(biāo)準(zhǔn)方差為0.1522。
以得出,按WC方式進(jìn)行,計(jì)算出線盤(pán)尺寸對(duì)目標(biāo)值影響最大達(dá)43.48%,
通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析方法,系統(tǒng)計(jì)算出線盤(pán)對(duì)目標(biāo)值的貢獻(xiàn)度達(dá)70.92%,因此線盤(pán)的尺寸公差在整個(gè)公差尺寸環(huán)路中影響大,需要對(duì)該尺寸進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。以保證工作距離滿足要求。
2、優(yōu)化分析
通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),線盤(pán)的公差值影響最大。如果通過(guò)改善電磁線盤(pán)工藝后,將線盤(pán)尺寸可由原來(lái)的7.2±0.5mm改善到7.2±0.2mm。按上述方法系統(tǒng)重新計(jì)算后,從下圖可以看出,按最壞方式分析,最大的極限值為10.25,最小極限值為8.55,平均中值為9.4,標(biāo)準(zhǔn)方差為0.0968。
按WC公差方式進(jìn)行分析,線盤(pán)尺寸對(duì)目標(biāo)的影響值由原來(lái)的70.92%減小到23.53%,如下圖所示:
按統(tǒng)計(jì)分析方式,線盤(pán)尺寸對(duì)目標(biāo)影響值由原來(lái)的43.48%減小到28.07%,因此確定線盤(pán)尺寸公差為整機(jī)中主要因素,優(yōu)化后結(jié)果如圖所示:
四、結(jié)論
由此可得出線盤(pán)的尺寸公差關(guān)鍵因素,需要調(diào)整并嚴(yán)格控制該尺寸。線盤(pán)尺寸公差為關(guān)鍵尺寸公差。因此需要提高線盤(pán)的過(guò)程能力控制指數(shù)來(lái)保證整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。
CETOL公差分析系統(tǒng)主要作用:
在復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),可分析得出最主要的因素,為生產(chǎn)提供理論依據(jù);
產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以適當(dāng)放大非關(guān)鍵尺寸的公差,以降低生產(chǎn)制造成本,減少浪費(fèi)。
能快速完成產(chǎn)品圖紙的統(tǒng)計(jì)分析與計(jì)算,對(duì)比分析縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期,快速投放市場(chǎng),以提升產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。
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