劉學(xué)成

摘要：產(chǎn)品品質(zhì)是企業(yè)最為關(guān)注的核心版塊，穩(wěn)定和可靠的產(chǎn)品品質(zhì)是需要合理科學(xué)的產(chǎn)品設(shè)計來確保，產(chǎn)品設(shè)計核心之一是如何正確分析產(chǎn)品主要組件的尺寸鏈關(guān)系從而設(shè)定合理的公差與配合，最終實現(xiàn)穩(wěn)定的產(chǎn)品品質(zhì)。筆者使用尺寸鏈分析驗證學(xué)說、演算了最初公差設(shè)計預(yù)案，并給出了通過演算后的可操作性調(diào)節(jié)意見，確保具體生產(chǎn)中對產(chǎn)品品質(zhì)的控制。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品設(shè)計；公差；配合；尺寸鏈；探討

產(chǎn)品通常由一部分部件、組件與零件按照一定機械原理裝配而成的。零件是產(chǎn)品的最小單元，零件之間結(jié)構(gòu)連接和運動實現(xiàn)產(chǎn)品功能，通過對產(chǎn)品功能的分析設(shè)計機構(gòu)簡圖并找出相關(guān)的尺寸鏈關(guān)系，進一步設(shè)定零件影響產(chǎn)品功能的尺寸公差與配合的方案。在此過程中不僅要權(quán)衡零件的制造技術(shù)，還要權(quán)衡到該部件是不是可以滿足產(chǎn)品設(shè)計功能的技術(shù)需求。就是說其是不是與尺寸精度、位置精度、制造精度、接觸精度等層面的技術(shù)。在大規(guī)模生產(chǎn)中，保證這部分精度的最基本的辦法是運用功能尺寸鏈學(xué)說實施整體解析、換算、驗證，科學(xué)設(shè)計零件公差。[1]

一、 公差尺寸鏈原理

產(chǎn)品設(shè)計中的尺寸鏈往往比較復(fù)雜，需要將其中大多數(shù)轉(zhuǎn)化為平面尺寸鏈，平面尺寸鏈換算條件是：

（一）找到封閉環(huán)，就是說找出產(chǎn)品非動態(tài)的合理節(jié)點。

（二）各尺寸公差相對獨立。

公差尺寸鏈解析的目標(biāo)是通過公差可控點推導(dǎo)不可控點的公差范疇。見下圖。

目標(biāo)尺寸方位NM與其他尺寸NiM關(guān)聯(lián)能夠表示成：NM=f（N1M、N2M…Nn-1M）。目標(biāo)公差δ與剩余公差δ1關(guān)聯(lián)能夠表述為：

δM=

各公差透過幾何關(guān)系的運算，確定目標(biāo)方位的極值總和，從而定義目標(biāo)方位的公差范疇。

二、 產(chǎn)品設(shè)計中公差與尺寸鏈解析

（一） 疑問的出現(xiàn)

例如，某廠商的機器商品A型機械手。取物階段的構(gòu)造圖見圖2。

從上圖中能夠看到，機械手依著A 方位活動，透過B向加力，將03-5（撥動手柄）運作，夾持方位通過對面距Xd尺寸約束。夾持強度通常透過直面距Xj來調(diào)節(jié)。這兩類尺寸是既定的。假如設(shè)計不科學(xué)，會致使裝配后運動產(chǎn)生相互干涉及超差難題，廢棄率達到25%。筆者透過尺寸鏈的解讀、換算、驗證A型機械手/03-01裝配03-3底座、03-05（撥柄）后，可以確保裝配尺寸xd=24.35-24.75、Xj取值為2.9-3.2。

（二） 驗證換算

通常所說的大規(guī)模工業(yè)化學(xué)說，同樣產(chǎn)品的產(chǎn)能極高，大部分作業(yè)區(qū)域通常依照特定的步驟來重復(fù)完成某個零件的某個工序的加工。大規(guī)模生產(chǎn)類型所使用的裝配模式是完全互換法，裝配階段各配合零件無需選擇、修正與互換，就能夠讓裝配進度達標(biāo)的裝配模式。為了保證機器裝配后的精度，其裝配尺寸鏈使用極值法來換算。

（三）車身尺寸鏈的運用

1. 車身尺寸鏈運用的目標(biāo)

尺寸鏈解析通常是通過構(gòu)建尺寸鏈環(huán)，細分機構(gòu)運動軌跡估計來設(shè)定尺寸之間配合和極值范圍。透過尺寸鏈的構(gòu)建，體系化地完成整個車身元件的定位系統(tǒng)與公差創(chuàng)設(shè)、測試點創(chuàng)設(shè)，并優(yōu)化產(chǎn)品品構(gòu)造與工藝。

2.車身尺寸鏈的運用階段

尺寸鏈分析牽涉到產(chǎn)品設(shè)計、工藝制造、模具與焊裝設(shè)計、元件的制作與組裝全流程的解析科技。另外，在方案時段，應(yīng)明確尺寸配合公差，并依照工藝、制作效能來明確目標(biāo)公差；創(chuàng)設(shè)時段，構(gòu)建整車、元部件定位系統(tǒng)、形位公差概念與公差三維虛擬化解析，建設(shè)科學(xué)的定位系統(tǒng)，完善有合理尺寸公差設(shè)計圖紙，并依照圖完成模具創(chuàng)設(shè)、夾具創(chuàng)設(shè)、檢具創(chuàng)設(shè)與項目方案等。投入生產(chǎn)后，應(yīng)考評元件尺寸、工裝、過程管控，并根據(jù)試生產(chǎn)與量產(chǎn)結(jié)果最終優(yōu)化車輛綜合尺寸的公差與配合。

2.1產(chǎn)品創(chuàng)設(shè)時段的運用

在產(chǎn)品創(chuàng)設(shè)時段，特別是在解讀產(chǎn)品整體尺寸公差以前，通常要完成的工作是產(chǎn)品模型建立、0#-3#商品創(chuàng)造時段，使用尺寸鏈來解析產(chǎn)品的整體構(gòu)造，透過對制造系統(tǒng)功能的考評與公差換算，對車身間隙、面差與內(nèi)部裝飾進行解析，并設(shè)定公差目標(biāo)，確立車身外表尺寸公差準則，最后明確車身質(zhì)量目標(biāo)與技術(shù)要求。該時段，全部尺寸鏈的解析流程與成果需要嚴格依照標(biāo)準進行。專業(yè)功能模塊工藝創(chuàng)設(shè)需要形成一定的準則，這也是為后期生產(chǎn)制作做鋪墊。[2]

2.2工藝創(chuàng)設(shè)時段的運用

在工藝創(chuàng)設(shè)階段，使用同步項目解析、沖壓CAE解讀與車身公差解析來進行操作，這部分作業(yè)的中心目標(biāo)是在產(chǎn)創(chuàng)設(shè)階段技術(shù)要求下，確定工藝制作的可靠性。設(shè)計模具工藝制作方案，撰寫焊裝工裝定位加緊式樣書，內(nèi)部裝飾預(yù)案等，讓車身定位體系能夠常規(guī)運轉(zhuǎn)，并且明確模具、夾具、檢具的定位準則，使模具、夾具、檢具能夠達到創(chuàng)設(shè)要求。尺寸公差解析的另一的模式是包含全部元件與車身總成詳細的測試規(guī)劃書，測試并規(guī)劃出各元件與總成的測試方位，測試準則方面沒有強制性要求。透過尺寸公差解析、提升產(chǎn)品品構(gòu)造合理性、工藝創(chuàng)設(shè)的品質(zhì)，并透過仿真解析、使用對應(yīng)的舉措，規(guī)避后續(xù)生產(chǎn)尺寸偏差過大問題。

（四）車型試操作時段的運用

在新車型試操作時段，使用車型S-LOT、PT1、PT2，應(yīng)對產(chǎn)品創(chuàng)設(shè)的流程與工藝創(chuàng)設(shè)階段的尺寸公差來完成證實，必須運用各類工具測試、解析并排查出各元件、車身總成的尺寸公差問題，讓實物元件的尺寸公差滿足設(shè)計需求。其中借用的用具包含單件檢具、分總成檢具、總成檢具、檢具、功能模型、匹配夾具等。并且透過先進的統(tǒng)籌模式，換算CAM、CPK等統(tǒng)籌參數(shù)，排查出實物元件的缺陷，改善元件與車身尺寸鏈關(guān)系，滿足規(guī)模生產(chǎn)需求。

通過以上內(nèi)容的闡述，筆者認為應(yīng)著重預(yù)判并解析沖壓工藝是不是與沖壓尺寸公差要求相符；預(yù)判焊裝夾具的定位基準、確保符合設(shè)計要求；預(yù)判裝飾元件的配合公差是否科學(xué)；預(yù)判在產(chǎn)品創(chuàng)設(shè)階段，尺寸公差創(chuàng)設(shè)的科學(xué)性等。

結(jié)束語：

在尺寸公差與尺寸鏈分析驗證階段，其測試值應(yīng)該符合正態(tài)分布原理，如此可確保公差設(shè)定更科學(xué)。樣本數(shù)量應(yīng)盡量的多，否則，換算出的CAP數(shù)據(jù)、CPK數(shù)據(jù)等參數(shù)會有誤差。

參考文獻：

[1]劉飛.唐鋼利用信息化手段通過SAP系統(tǒng)改造實現(xiàn)冷軋產(chǎn)品公差控制[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014，（12）：16-17.

[2]龔鑫，黃美發(fā)，孫永厚等.基于極值法與統(tǒng)計公差法的不同尺寸公差分配方法的研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2015，（3）：5-8，12.