客車全尺寸鏈設(shè)計構(gòu)想

-前言-

說到客車制造精度，大家都有一些經(jīng)驗與看法?？蛙囍圃炀忍嵘斯に嚫倪M(jìn)，其實還與設(shè)計息息相關(guān)，即公差與尺寸鏈的應(yīng)用。為了闡述這個概念，本篇來個拋磚引玉，一起與大家思考。

不管是整車還是其他總成件，都是由一些零部件裝配而成的，那么就有裝配誤差，裝配誤差如何確定，理論上是可以計算的，這就是所謂的公差計算分析。

什么是公差計算分析？

根據(jù)設(shè)計時所設(shè)置的尺寸公差和幾何公差，計算零件在加工、裝配過程中在重要尺寸處產(chǎn)生的誤差。

公差分析的主要目的？

• 預(yù)測裝配品質(zhì)的誤差

• 根據(jù)預(yù)測結(jié)果，改善設(shè)計、優(yōu)化品質(zhì)、成本

• 在試制和批量生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)異常情況，找出問題的原因

• 根據(jù)原因，做出設(shè)計改善的方案

為了達(dá)到目的,制定出一個合適的公差值，就有必要了解由于加工方法的不同而導(dǎo)致的誤差或在裝配過程中產(chǎn)生的誤差累積。

因此我們要明確設(shè)計幾個問題：

• 哪個是關(guān)鍵尺寸？

• 哪個是關(guān)鍵公差？

• 為何要得到某個尺寸的公差值？

活用這些信息，在初期階段就可以實現(xiàn)“可控制品質(zhì)與成本的設(shè)計”，“有明確依據(jù)的設(shè)計”。

針對尺寸鏈公差計算，我們來打個比方。例如我們要搭建如下圖的一個房子，房子由BLOCK1、BLOCK2、BLOCK3、BLOCK4四個模塊組成，那么最后房子蓋起來高度的誤差有多少呢？首先每個模塊高度是關(guān)鍵尺寸，高度的公差是關(guān)鍵公差，房子總高誤差計算方法如下兩種方法：

1、最壞情況計算法

2、統(tǒng)計計算方法

最壞算法，得出的結(jié)果是可能出現(xiàn)的最壞情況，因此房子總高度最差的情況有±5.5的極限誤差。但是由于最壞的情況是不一定發(fā)生的，或者說它的發(fā)生幾率是比較低的，因此就有統(tǒng)計計算方法，得到的結(jié)果是±2.87，明顯小于最壞情況計算方法。那么統(tǒng)計計算法由來或者意義是什么呢？

下面補充一個概念——西格瑪：

根據(jù)正態(tài)分布理論，不同范圍限有不同的合格率，如下圖：

再來闡述一個概念——工程能力：

工程能力也稱工序能力，是指過程加工方面滿足加工質(zhì)量的能力，它是衡量過程加工內(nèi)在一致性的，最穩(wěn)態(tài)下的最小波動。當(dāng)工程能力指數(shù)Cp=1，也就是UTL=μ+3σ;LTL=μ-3σ時候，那么這時產(chǎn)品的質(zhì)量特性值有99.73%散布在區(qū)間[LTL，UTL]。如果這個時候采用統(tǒng)計計算方法尺寸鏈，最終的產(chǎn)品質(zhì)量特性也有99.73%也會落在計算結(jié)果范圍內(nèi)。

好了，了解統(tǒng)計計算方法意義了，下步開始嘗試下計算，如下圖計算間隙尺寸的大小：

因此，假如我們的工程能力Cp達(dá)到1，那么間隙尺寸有99.73%在20±0.35區(qū)間。

再請看復(fù)雜點發(fā)動機尺寸鏈計算，計算發(fā)電機皮帶輪的裝配誤差：

首先找到關(guān)鍵零部件及尺寸：

然后進(jìn)行計算分析，得到結(jié)果如下：

因此我們可以看到兩個發(fā)電機的皮帶輪相對錯位誤差是多少了，這樣對設(shè)計皮帶提供很好的誤差參考，如果這個誤差不能滿足皮帶設(shè)計的精度要求，就要去修改其中的一些中間尺寸公差了，比如發(fā)電機的皮帶輪公差±0.5過大，看能不能在提高點精度，問題改善就能有很好的導(dǎo)向性。