作用尺寸（精选七篇）
作用尺寸 篇1
1 贯穿法
作用尺寸分为体外作用尺寸和体内作用尺寸[1]。
大多数教科书中对体外作用尺寸的解释是这样的:在被测量要素的给定长度上, 与实际内表面体外相接的最大理想面或与实际外表面体外相接的最小理想面的直径或宽度[3]。这样的解释和表述存在许多字眼的模糊, 比如:“相接”的程度?“理想面”的程度?“最大、最小”的程度?下面我们可以用一种近似贯穿的思路来理解孔、轴零件的体外作用尺寸 (Dfe、dfe) , 这种方法叫贯穿法:
如图1所示, 这是一个实际的孔, 它的体外作用尺寸可以这样来表示:假定有一个理想的轴2, 它的尺寸是Dfe, 我们来让它贯穿实际的孔1, 我们把贯穿孔1且尺寸最大的轴2的尺寸Dfe来表示孔1的体外作用尺寸。从图1我们可以看出, 弯曲孔的作用尺寸比孔的理论尺寸要小, 也就是说, 由于在制造过程中, 实际孔存在着一个形位公差f形位, 当它与一个理想轴配合时, 实际的这个孔显得小了 (Dfe=Da+f形位) , 因此这样不利于二者的装配。所以我们在实际的加工过程中, 对孔的体外作用尺寸要进行严格控制, 以便它能够满足装配的要求, 即保证配合时的最小间隙或最大过盈。
在理解轴的体外作用尺寸时, 如图2所示, 可以假定有一个理想的孔1, 它的尺寸是dfe, 来贯穿我们实际的轴2, 我们把贯穿轴2且尺寸最小的理想孔的尺寸dfe来表示轴2的体外作用尺寸。从图2我们可以看出, 弯曲轴的作用尺寸比轴的理论尺寸要大, 也就是说, 由于在制造过程中, 实际轴存在着一个形位公差f形位dfe, 当它与一个理想孔配合时, 实际的这个轴显得大了dfe=da+f形位dfe, 因此这样不利于二者的装配。所以我们在实际的加工过程中, 对轴的体外作用尺寸要进行严格控制, 以便它能够满足装配的要求, 即保证配合时的最小间隙或最大过盈。
2 修正法
多数教科书中对体内作用尺寸的解释是这样的:在被测量要素的给定长度上, 与实际内表面体内相接的最小理想面或与实际外表面体内相接的最大理想面的直径或宽度[3]。这样的解释和表述同样存在许多字眼的模糊, 比如:“相接”的程度?“理想面”的程度?“最小、最大”的程度?下面我们可以用一种近似修正的思路来理解孔、轴零件的体内作用尺寸 (Dfi、dfi) , 这种方法叫修正法:
在图1所示中, 理解孔的体内作用尺寸时, 我们可以将实际的孔1进行修正, 使其达到理想化的孔, 它的尺寸是dfi且它是修正孔里面尺寸最小的, 我们把这个修正孔的尺寸dfi来表示为孔1的体内作用尺寸。从图1我们可以看出, 弯曲孔的作用尺寸比孔的理论尺寸要大, 也就是说, 由于在制造过程中, 实际孔存在着一个形位公差f形位dfe, 当它与一个理想轴配合时, 实际的这个孔显得大了dfi=Da+f形位dfe。
在理解轴的体内作用尺寸时, 如图2所示, 可以假定我们可以将实际的轴2进行修正, 使其达到理想化的轴, 它的尺寸是dfi且它是修正轴里面尺寸最大的, 我们把这个修正轴的尺寸dfi来表示为轴2的体内作用尺寸。从图2我们可以看出, 弯曲轴的作用尺寸比轴的理论尺寸要小, 也就是说, 由于在制造过程中, 实际轴存在着一个形位公差f形位dfe, 当它与一个理想孔配合时, 实际的这个轴显得小了dfi=da-f形位dfe。
3 结束语
孔轴的体外、体内作用尺寸是由实际尺寸和形位公差综合作用的结果, 对于每个零件是不尽相同的。而我们又知道体外作用尺寸是装配时起作用的尺寸, 而体内作用尺寸又是对零件强度起作用的尺寸[2], 所以理解并掌握它们对我们作为一名初学者或者机械行业人员来说是至关重要的。
摘要：在例举了作用尺寸定义的基础上, 通过用图文并茂的方法, 解释并表示了孔、轴的作用尺寸在公差原则中的具体应用。这样可以使初学者更加清楚的掌握孔、轴的作用尺寸, 为理解孔、轴配合和公差原则提供了实际的理论基础。
关键词：作用尺寸,孔轴,公差原则
参考文献
[1]甘永立.几何量公差与检测 (第五版) [M].上海:上海科学技术出版社, 2001:4.
[2]王立新, 王樑.公差配合与技术测量[M].重庆:西南师范大学出版社, 2008:4.
作用尺寸 篇2
汽车零件的单板成品质量评判标准主要有两个,一为尺寸,即实际零件实现数模尺寸状态的情况;二为表面质量,即实际零件实现数模表面光滑连贯的表现情况。其中实际零件的尺寸情况对整车制造至关重要,好的尺寸状态的零件可以拼成好的总成,继而在拼装成整车时各部分均顺利搭接,且固定后无内应力相互作用,较好地实现整车的各项功能。差的尺寸状态的零件,可能会影响各零件间的搭接,甚至造成部分汽车功能不能有效实现。
尺寸是汽车零件的单板成品质量评判非常重要的指标。汽车外覆盖件的板料均较薄、且较大、非刚体,在测量汽车覆盖件单板尺寸时通常使用过约束的支架或检具进行测量。在实际工作中发现采取不同的定位方式测量相同的零件时有可能出现测量结果差异较大的情况,故定位方式的选择在单板零件尺寸测量中非常关键。
2 检具构成
常见检具包含的主要部件如图1 所示,其中检具底板给检具所有部件提供安装、固定的平台,检具本体上的支撑块起到支撑零件的作用,定位夹头/定位销将零件精确定位在检具上,夹紧夹头将零件固定在检具上,检测块用来检查零件的尺寸状态。这其中,支撑块、定位夹头/定位销和夹紧夹头对真实、稳定地反映零件尺寸状态起到了非常重要的作用。
3边定位测量
3.1 定位方式和测量结果
零件定位形式通常有两种,如图2 所示。对于车顶类表面无孔的外板零件,在检具上定位时采用图2a所示的边定位方式;对于内板类或表面有孔类零件采用图2b所示的孔定位方式。
在某车型项目造车期间,车顶零件按照检具边定位方式测量图3 中前后两端的Flash尺寸(各均布20 个测点),前后两端的公差均为±0.5 mm。零件测量结果见表1。
mm
根据公差对比发现,前端在9、10、11、13、15 点的数据超出公差范围。
3.2测量结果分析
进一步分析公差测量结果,绘制图4。由图4可知前端数据均为正值,偏在公差一侧,表明此部分尺寸相对于数模而言偏前。后端的数据均为负值,也是偏在公差的一侧,表明此部分尺寸相对于数模而言偏前。前后两端的数据相对于数模状态均偏前。
前后端公差均为±0.5 mm,因此前后方向上绝对长度的公差范围为±1 mm,根据上述测量数据,计算得到前后方向上绝对长度公差如图5所示。实际零件在前后方向上的绝对长度为-0.02~0.58 mm,为其公差带宽度的1/3,满足公差要求。查看检具在前后方向的定位,发现检具只有前端有一个前后方向的定位。从这些数据可以发现,零件在定位时发生偏置,从而导致零件测量数值整体发生了偏移。
4 C/H孔测量
4.1 C/H孔测量结果
针对此种零件,采用模具C/H孔对零件进行重新定位,重新进行测量,得到尺寸数值如表2所示。
3.2测量结果分析
对重新测量的数据进行研究分析,由图6 可知,零件绝对的顶长并没有发生显著变化,说明零件在重新定位后,零件的实际状态并未发生显著变化。但由图7 数据可知前后两端的测量数据发生了明显的变化,所有的测量值均在公差范围内。表明同一个零件采用不同的定位方式导致测量的结果不同。
mm
经进一步分析,发现采用边定位方式定位零件时,定位处零件必须贴紧定位基准,此处测量出来的数值必然是在0 左右,而此处的零件事实上的尺寸公差要求为±0.5 mm。零件在此处的实际尺寸与标准值的偏差就被叠加到另一侧。
4 结束语
针对此类零件的测量工作,建议建立两套测量系统,一套为修模时的测量系统,采用C/H孔进行定位;第二套为零件生产时的测量系统,采用边定位系统。在模具调试期间,零件侧边的状态波动较大,且不稳定,而C/H孔在Op10 就已经冲出,后序模具均用此进行零件定位,若修模测量系统也采用此孔进行定位,则可以实现生产/测量系统的一致性和稳定性。在正式生产阶段,零件表面不能再被冲孔,故无法采用C/H孔进行定位,但此时零件状态比较稳定,且可根据前期C/H定位时定位侧边的实际状态,调整侧边定位基准的位置。此种方法也可扩展到其他类似零件中。
摘要：为了提高修模时尺寸测量结果的准确性,研究分析了边定位和C/H孔定位两种检具定位方式在外覆盖冲压件车顶中的应用。根据尺寸测量结果,对比分析测量要素各个测点的偏差值,分析结果显示采用两种不同的定位方式得到的尺寸结果差异较大、反映的零件状态不同,因此制定的修模方案也不相同。通过分析车顶零件实际长度偏差值,发现采用C/H孔定位方式可以更好地表现产品实际状态并给出快速、正确的修模方案。
作用尺寸 篇3
在几何尺寸的变型设计方法上,已经进行了相关研究[1,2,3,4]。对装配件几何尺寸变型设计的研究也取得了一些研究进展[5,6,7,8]。
公差是联系零件设计与制造的桥梁,在实际生产中,不仅需要实现零件几何尺寸变型,同时需要实现尺寸公差变型设计。纪杨建等对尺寸精度变型设计做了一些研究,提出了基于事物特性表的公差模型变型设计[9]。
本文在对基于参数化技术的公差建模方法进行分析后,提出一种基于参数化技术的零件尺寸公差变型设计方法,并将尺寸公差变型设计方法与几何尺寸变型设计方法进行集成,实现零件几何尺寸与尺寸公差的同步变型设计。
1 零件尺寸公差变型设计方法
1.1 零件尺寸及尺寸公差参数化建模
参数化设计一般是用一组参数来表示尺寸值或尺寸约束关系,通过修改设计对象的尺寸参数来驱动模型变型,其核心是尺寸参数驱动。在三维参数化设计软件中(如SolidWorks),不仅可以将尺寸设定为参数,而且可以将尺寸公差(尺寸公差代号或尺寸公差值)设定为参数,通过给参数赋值来达到修改尺寸公差的目的。利用三维参数化设计软件,建立零件三维模型。用参数化设计的思想对模型的尺寸及尺寸公差进行参数分析,建立尺寸参数之间的关联和约束,建立尺寸公差参数与尺寸参数之间的关联关系,得到比较完整的零件参数化模型。
本文以齿轮箱输出轴零件为例,对该零件的尺寸参数及尺寸公差参数进行分析,建立如图1所示的轴零件参数化模型。
在图1中,T表示尺寸精度参数。D、L、R、C等表示零件的尺寸参数。如果尺寸参数与尺寸精度参数位于同一尺寸线的一侧或分别位于同一尺寸线的两侧,则尺寸参数表示该尺寸线所表示的零件尺寸的基本尺寸,尺寸精度参数表示该尺寸线所表示的零件尺寸的尺寸公差代号。由于D1、T1位于表示轴的小端轴径的尺寸线的同一侧,则D1表示轴的小端直径的基本尺寸,T1表示该尺寸的尺寸公差;尺寸L12表示键槽宽度尺寸的基本尺寸,T6表示该尺寸的尺寸公差。
1.2 零件尺寸公差变型设计方法
本研究基于等精度原理的尺寸公差变型设计方法。等精度原理是指在变型设计前后,零件各个尺寸的尺寸公差等级及公差代号均保持不变。零件尺寸公差变型设计方法及步骤如下:①利用三维参数化软件提供的二次开发函数进行二次开发,编制程序三维参数化软件,提取零件尺寸变型前的尺寸及其公差信息。如果零件的公差信息为公差代号,则提取该尺寸的尺寸公差代号并保存,根据尺寸公差代号直接得到尺寸公差等级。如果尺寸公差信息为尺寸的上、下偏差信息,则提取该尺寸的上、下偏差信息,并根据提取的尺寸值大小,确定尺寸的尺寸公差等级及其尺寸公差代号。例如,在SolidWorks中,可以通过系统提供的二次开发函数DimensionTolerance->GetValue(&Retval)获取尺寸的上偏差,通过函数DimensionTolerance->GetValue (&Retval)获取零件的下偏差,然后计算得到零件的公差,根据尺寸大小查表得到尺寸的公差等级。②根据提取或查表得到的尺寸公差等级与尺寸公差代号以及变型后的尺寸值,确定变型尺寸的上、下偏差值。③利用三维参数化设计软件提供的二次开发函数,将得到的尺寸公差的上、下偏差信息标注到变型后的尺寸参数上,实现尺寸公差变型设计。例如,在SolidWorks中,可以通过系统提供的二次开发函数DimensionTolerance->SetValues (MinValue,MaxValue,&Retval)将尺寸公差标注到相应的尺寸上,实现尺寸公差变型设计。
假设在如图1所示的零件中,尺寸D1的尺寸标注信息为,利用三维参数化软件提供的二次开发函数,提取零件的尺寸及其尺寸公差信息,可以得到D1的基本尺寸为42mm,其上、下偏差分别为+0.05 mm和+0.034 mm,根据提取的尺寸值及其上、下偏差信息,通过查取公差信息数据库中的有关表格,可以得到该尺寸的公差代号为r6。假设D,在尺寸变型后,其基本尺寸从42 mm改变为60 mm,根据得到的尺寸公差代号r6及变型后的尺寸值,可以得到变型后的尺寸公差信息如下:下偏差为+0.041 mm,上偏差为+0.06 mm。将变型后的尺寸公差信息标注到变型后的尺寸上,得到变型后的尺寸及其尺寸公差信息为,实现尺寸公差变型设计。
2 零件尺寸及尺寸公差集成变型设计方法
将尺寸公差变型设计方法与尺寸变型设计方法进行集成,得到一种零件尺寸与尺寸公差集成变型设计方法,实现零件尺寸与尺寸公差的同步变型设计。具体步骤如下。
(1)建立零件参数化模型。利用三维参数化设计软件,建立零件三维模型。对零件尺寸参数进行分析,确定零件各个尺寸参数所属的类型。在变型设计中,可将零件尺寸分为可变尺寸、不变尺寸和导出尺寸。可变尺寸是指在变型设计中,设计者可以改变的尺寸参数,也就是通常意义上的设计参数。导出尺寸是指由其他尺寸计算出来的尺寸参数,导出尺寸的尺寸值完全由其他尺寸的尺寸值决定。不变尺寸是指在变型设计前后,尺寸值保持不变的尺寸参数。在对尺寸参数进行分类以后,需要建立各个尺寸参数之间的约束关系,建立尺寸约束关系表达式。特别是需要建立导出尺寸与可变尺寸及不变尺寸之间的尺寸约束关系及其约束表达式。在对尺寸参数进行分析后,对各个尺寸的尺寸精度等级进行分析,确立各个尺寸的尺寸精度等级。将零件的各个尺寸及其尺寸精度等级设定为参数,建立零件的参数化模型。某减速器输出轴的零件参数化模型如图1所示。
(2)提取变型前零件的尺寸名称、尺寸值及尺寸公差值,并保存到数据库。在二次开发中,可以提取零件的尺寸名、尺寸值及尺寸公差信息,并将提取的信息保存到数据库中。例如,在SolidWorks中,利用二次开发函数pDimension->getFullName (&Retal)可以获取尺寸名,利用函数pDimension->IGetU serValueIn2 (m_iModelDoc,&dim_value)可以获取尺寸值,而尺寸公差信息可按文中1.2中所述的方法获取。
(3)零件几何尺寸变型设计。根据客户需求及零件几何尺寸变型设计方法,进行零件几何尺寸变型设计。具体方法可参阅文献[2]和文献[6]。
(4)尺寸公差变型设计。①确定尺寸公差值。根据提取的尺寸信息及尺寸公差信息,确定各个尺寸的尺寸公差等级,按等精度原则,确定各个尺寸在尺寸变型后的尺寸公差值。②尺寸公差标注。利用三维参数化设计软件提供的二次开发函数编制程序,将变型后的尺寸公差信息赋给相应的尺寸,并标注到相应的尺寸上,实现尺寸公差变型设计。
(5)模型重建。在完成尺寸及尺寸公差变型设计后,重建零件三维参数化模型并进行保存,得到尺寸与尺寸公差变型后的新零件。
3 系统实现与应用举例
3.1 系统实现
以三维参数化设计软件SolidWorks为例。利用SolidWorks二次开发接口与二次开发函数,用VC++软件编制程序,对SolidWorks进行二次开发,开发了与SolidWorks有机集成的零件尺寸与尺寸公差集成变型设计插件。添加了零件尺寸与尺寸公差集成变型设计插件的SolidWorks界面如图2所示。
3.2 应用举例
以减速器输出轴为例,对提出的零件尺寸与尺寸公差集成变型设计方法及开发的变型设计插件进行应用验证。具体运行界面如图3、图4、图5所示。
图3为轴类零件变型前的初始参数化模型。图4为对可变尺寸参数进行修改。如果实际设计工作需要,也允许对尺寸之间的尺寸约束关系进行修改,但一般不建议修改尺寸约束关系。图5为尺寸及尺寸公差变型后的新零件参数化模型。由图5可以看出,变型后的零件模型,不但尺寸参数改变,而且尺寸参数的尺寸公差信息也改变。
4 结论
本文对尺寸公差变型设计技术进行了研究,提出了一种基于参数化技术与等精度法的尺寸公差变型设计方法,将尺寸公差变型设计方法与零件尺寸变型设计方法进行集成,提出了一种零件尺寸与尺寸公差集成变型设计方法。同时利用VC++和SolidWorks二次开发函数,开发了与SolidWorks集成的尺寸与尺寸公差集成变型设计插件,并以某减速器输出轴零件为例,对提出的方法及开发的变型设计插件进行了应用验证。结果表明,提出的零件尺寸与尺寸公差集成变型设计方法可以实现零件尺寸与尺寸公差的同步变型设计,提高了零件变型设计的速度、质量及其实用性。
摘要：文章提出了一种基于参数化技术的零件尺寸公差变型设计方法。对零件参数化模型中的尺寸公差信息表达、提取与标注方法进行了研究,将尺寸公差变型设计方法与尺寸变型设计方法进行集成,实现了零件尺寸与尺寸公差的同步变型设计。利用VC++软件,对三维参数化设计软件SolidWorks进行二次开发,开发了与SolidWorks集成的零件尺寸与尺寸公差集成变型设计插件。以轴类零件为例,对提出的方法和开发的插件进行了应用验证。
关键词：参数化设计,变型设计,尺寸公差,二次开发
参考文献
[1]余军合,祁国宁.事物特性表支持的变型设计方法[J].农业机械学报,2005,36(4):107-111.
[2]吴伟伟,唐任仲,侯亮,等.基于参数化的机械产品尺寸变型设计研究与实现[J].中国机械工程,2005,16(3):218-222.
[3]ALEXANDER F,GERHAND F,DIET MAR J.Conceptual Modeling for Configuration of Mass Customizable Products[J]. Rtificial Intelligence in Engineering,2001,15(2):165-176.
[4]肖新华,史明华,杨小凤,等.基于模块化产品实例的变型设计技术研究[J].中国机械工程,2007,18(7):803-807.
[5]刘夫云,祁国宁.配置产品尺寸参数传递方法及其应用研究[J].机械工程学报,2007,43(4):144-151.
[6]刘夫云,邓小林.配置产品尺寸参数修改与变型设计方法研究[J].计算机集成制造系统,2008,14(11):2092-2097.
[7]SAMBHOOS Kedar,KOC Bahattin,NAGI Rakesh.Extracting Assembly Mating Graphs for Assembly Variant Design[J].Journal of Computing and Information Science in Engineering,2009,9 (3):1-9.
[8]Kai Cheng,Yongxian Liu,Xipeng Xu.Dimension Parameter Transfer Method Based on Constraint Satisfaction Priority in variant de- sign[Z].Applied Mechanics and Materials,2009,16-19,203-207.
烧结制品尺寸偏差分析 篇4
1产生问题的主要原因
1.1生产工艺因素
主要是指砖瓦挤出机芯具设计不合理,往往以产品公称尺寸为芯具设计尺寸,并没有将产品由坯变砖所产生的收缩计算在内。产品尺寸偏小的企业往往挤出机挤出砖坯尺寸正好为产品的公称尺寸,但是经过烘干,焙烧之后,砖坯产生了一系列物理和化学变化,坯体收缩,最终导致尺寸偏差无法达到国家标准要求。样品极差是指产品尺寸的变化范围,具体是指最大尺寸与最小尺寸之间的差值。样品极差不合格的企业往往是烧成温度不稳定造成的:焙烧温度太高,产品熔融、膨胀,极度软化,最终过火,变形;焙烧温度太低,产品未完成烧结,强度低、吸水率大、耐久性差。因此合理控制焙烧温度,是产品质量的保证。
1.2原材料因素
1.2.1化学成分的影响
能影响砖坯尺寸收缩的主要成分有:(1)二氧化硅(Si O2)。影响原料的可塑性,含量高可减少砖坯干燥收缩和烧成收缩,利于快速干燥,但制品抗压强度相应降低;含量低满足不了硅酸盐矿物固相反应的要求,制品的抗折强度降低。(2)三氧化二铝(Al2O3)。影响焙烧温度,含量高制品的耐火度也会升高,但抗冻性能变差;含量少,也会使制品的抗折强度低。(3)氧化钙(Ca O)和氧化镁(Mg O)。钙和镁是以碳酸盐形式存在于原料中,是强烈的助融剂,会使坯体的烧结温度范围减小,降低制品的耐火度,并使制品多孔。(4)烧失量。也会影响原料的可塑性,烧失量高会使制品干燥后强度较高,干燥收缩变大,如果干燥速度快,则易开裂,带来的好处是制品孔隙率较高。因此要求原料烧失量在合理范围之内。
氧化铁(Fe2O3)和三氧化硫(SO3)基本不对尺寸有影响,不作说明。
1.2.2颗粒等级的影响
大于0.02mm的颗粒基本没有粘结性能,在干燥和焙烧过程中起支撑作用,它的比例影响坯体成型、干燥和焙烧性能。如原料中含量少,则成型比较容易,但干燥比较困难,焙烧温度降低;反之则成型比较困难,但干燥比较容易,焙烧温度提高。
0.02~0,002mm的颗粒有一定的粘结性能,但干燥后松散,它在坯体和成型过程中,一方面起支撑作用,另一方面起填充作用。
小于0.002mm的颗粒有粘结性能,干燥后结合力强。在坯体成型和焙烧过程中起填充作用,遇水可产生可塑性。但黏粒太多会使干燥困难。
2原料按作用划分
生产烧结的主要传统原料是黏土。但是随着国家相关政策的颁布与出台,利用页岩烧砖,既可解决原料的来源问题,又能开山造田。笔者所在省份具有一定规模的烧结制品生产企业均以页岩为主要原料,再掺入一定比例的内燃料,少部分企业还会加入一定量能改善原料性能的添加剂,取得了不错的效果。
2.1塑化料
是能提高原料的可塑性、结合能力和流动性的添加材料.常见烧结制品中的塑化料为高塑性粘土和页岩。
2.2瘠性料
是能降低原料可塑性、使成型料的粒度粗化的添加材料。它的掺入一般起到降低干燥收缩率的作用,瘠性料还可使过软的泥料变硬。煤矸石、粉煤灰、碎砖末、废坯粉、塑性低的页岩以及各种工业废渣都常被用来做瘠性料。
2.3强化料
能提高原料的干强度及产品强度的添加剂称为强化料。通常,瘠性料能减小干燥收缩,但往往同时减小原料的干强度。人们期望既减小干燥收缩,避免干燥过程中发生弯曲变形,又保证坯体具有一定的干强度,以免在以后坯体的转运过程中发生破损。
2.4助熔料
能降低原料的熔点,使高温下坯体内玻璃相增加的添加剂,称为助熔料。
2.5抗焙烧变形料
有助于扩展烧结范围,提高产生急剧变形温度的添加料,称为抗焙烧变形料。坯体在高温荷重下,保持其形状的性能称为抗焙烧变形性,也叫耐火稳定性。
3解决办法
3.1设备硬件方面
增大挤出机芯具,增大比例根据实际原材料干燥和烧成收缩进行调整(经统计大部分企业的产品由坯变砖的总收缩在5%左右)。但是并不能盲目增大砖坯尺寸,增大砖坯尺寸势必对码坯,干燥及焙烧工艺提出更高的要求。值得指出的是:增大砖坯并不会使坯垛垮塌。有些人可能认为增大砖坯会使坯垛垮塌,理由是增大砖坯体积势必增加砖坯重量,使最低层需要承受更大的重量,其实这是不正确的,底层砖坯承受的重量与整个码坯高度有关的,因为窑面到窑顶是固定不变的,所以码坯的高度也是只能降低不能升高,因此增大砖坯尺寸甚至会降低整个坯垛的高度。以对码坯要求相对较高较常见的3-4米断面一次码烧隧道窑为例:设计断面3-4米一次码烧隧道窑一般生产190*190*90mm砖型码坯8层,码坯高度为1.52m,加上顶层通风高度10cm,整个码坯高度为1.62m。如果增大砖坯尺寸5%,每块砖坯尺寸为200*200*95mm,如果码8层顶层通风只有2cm,现阶段窑顶平面的精度和轨道及窑车的要求无法与之匹配,所以这种情况更多的是将最顶层砖坯进行横向摆放,经过计算码坯高度为1.5米,比之前码坯高度还降低了2cm。由此可见增大砖坯尺寸并不会对底层砖坯施加更大的压力造成坯垛垮塌。
3.2严格遵循烘干制度
坯体干燥过程可分为以下四个阶段:(1)加热阶段。成型之后的砖坯,干燥之前为环境温度,进行干燥程序,坯体表面温度逐渐升高,干燥速度变快,直到坯体温度等于干燥介质湿球温度。此时传递给坯体的热量恰好等于坯体表面水分蒸发所需要的热量,达到热平衡,进入等速干燥阶段。(2)等速干燥阶段。该阶段是干燥的重要阶段,为排除自由水阶段。该阶段由于排除自由水,坯体产生收缩,所以在操作上应特别注意,若有不慎,坯体极易产生开裂、变形、增加废品率。(3)降速干燥阶段。为大气吸附水排除阶段,坯体的含水率达到临界含水率。因为该阶段排除的主要是大气所吸附的水分,所以坯体不再收缩,不会出现干燥废品。(4)平衡阶段。进入该阶段后,坯体主要是大气平衡水,水分蒸发和吸附速度相等,干燥过程终止。以上四个阶段是在恒定干燥条件下进行的,在实际生产中,则必须强调均匀进车,如进车间隔时间过短或连续进车,坯体很快就被推到高温热介质区域,坯体表面急速脱水,水分外扩散大于内扩散,致使坯体内外收缩不一致而产生裂纹。此外,由于进车太多,进车端的热烟气温度下降,湿度上升又可能引起砖坯结露,湿塌;反之,当长时间不进车时,进车端的热烟气温度升高,湿度降低,排潮湿度降低,热量损失增加,当再次进车时,湿坯遇到高温低湿烟气,又会因急剧脱水而产生裂纹。
3.3严格控制窑内温度
当窑内温度超过900℃时,坯体开始烧结:随着物料的玻璃化,坯体表面开始呈现光泽;部分颗粒熔融软化,坯体变得密实,气孔率降低,体积收缩。以上为制品的烧结过程。这时的温度叫烧结温度。温度再升高,制品将极度软化,这时的温度称为耐火度。这时制品开始熔融和膨胀,达到这个温度时,制品已过火。原料的烧结温度与耐火度之间的温度差数,叫做原料的烧成温度范围。严格来说,烧结温度范围是指在焙烧过程中不造成产品质量(尺寸,性能)下降的烧结温度波动范围。因为在最终进行的烧成阶段中,窑内的温度总是在一定范围内波动,同一坯垛之中也存在温差,所以除了最高允许烧成温度外,可利用的烧成温度范围也是实际生产中非常重要的工艺参数。由此可见,窑内温度既不能太高,也不能太低,尤其是同一窑车的不同位置的温度也必须在合理的范围之内。温度太高,制品容易坍缩,变形;温度太低,制品无法完全烧结,性能降低;同一窑车温差很大,同一批次的砖差异性太大,成品率太低。
3.4加强原材料成分的稳定性
有些企业因为外界条件的限制,原材料的来源并不稳定,造成原材料的化学成分波动,而每种矿物的性质也大不相同,这对于烧结制品企业生产是非常不利的,往往生产优质产品的企业原材料的可开采量都在30年甚至50年以上。
3.5加强原材料处理
原材料处理可以采用风化和陈化两种处理方式:(1)风化。是将原料堆放在自然环境中,受到自然环境、气候的作用,原料松解崩裂,颗粒变得更小更细,可溶性盐也被冲洗一部分,可塑性提高,其他工艺性能也得到改善。这种做法对硬度较大的页岩及煤矸石意义更大,即使发达国家机械化程度较高的企业,为了生产更高品质的产品,风化也是常用的手段。(2)陈化。是将粉磨至所需细度的原料加水浸润,使其进一步疏解,促使水分分布均匀。这不但能改善原料的成型性能,而且可以改善原料的干燥性能,提高产品品质。并且陈化库还兼有中间储料的作用,不至于因设备及天气等不可预料的因数导致全线停产,对维持连续正常生产提供了保证。
烧结制品的生产是个系统而又复杂的过程,并不是简简单单改变某一方面即可取得效果的,必须要考虑各个方面的因素。尺寸偏差看似简单,但是从原料到生产工艺都可以影响烧结制品的尺寸,只有多尝试,多实验,这一大部分企业都普遍存在的问题终会得到解决。
参考文献
[1]赵镇魁.烧结砖瓦生产技术350问[M].中国建材工业出版社,2010.
汽水管道三通尺寸分析 篇5
本文的主要通过理论计算及有限元模拟的方法讨论三通长度及高度对三通强度的影响，并给出了三通尺寸的推荐取值方法。
1 分析计算
1.1 三通强度验算方法
目前三通计算的方法有压力面积法和面积补强法，压力面积法主要用于热压三通计算，面积补强法主要用于锻制三通和焊制三通计算。两者都基于静力强度且以壳体截面的承载能力与内压作用相平衡为准则的计算方法。三通设计计算的任务就是根据补强理论，在三通满足强度条件下确定三通主管长度，三通支管高度，三通主管壁厚，三通支管壁厚及其他一些结构尺寸。
对于压力面积法其强度条件为
对于面积补强法其强度条件为：
式中符号意义：
Ar-主管开孔需要补强的面积
Ah-补强范围内主管的补强面积
Ab-补强范围内支管的补强面积
Aw-补强范围内角焊缝面积
对于面积补偿法来验算，其条件式为：
式中：
F——在通过主、支管中心线的纵断面上开孔挖去的金属面积
F1——在通过主、支管中心线的纵断面上的主管补强面积
F2——在通过主、支管中心线的纵断面上的支管补强面积
F3——在通过主、支管中心线的纵断面上的肩部补强面积
1.2三通最大长度确定
在GB150《钢制压力容器》中规定了有效补强范围的要求。有效宽度按式2.3计算，取二者较大者
有效高度按式2.4计算，
最大补强长度，对于主管：
对于支管：
1.3 三通最小长度确定
虽然没有规程规范有限定三通最小长度和最小高度，但是三通长度过小，则其有效承载长度必然减小，为了满足补强面积，三通的主管和支管的厚度必然加厚。三通壁厚过厚有如下不利因素：
1)不利于应力分布，导致三通应力增加系数过大。三通应力增加系数见下表
符号说明：
Do-管子外径(mm);
Dob-支管外径(mm);
r-管子平均半径(mm);
一般三通的通流面积不允许小于其连接管道的90%，因此对于连接管道已知的三通其内径是定值。从表中公式可以看出三通的应力增加系数和三通壁厚成反比。因此三通壁厚过大则会导致三通应力增加系数过大，不利于管系的应力计算。
2)三通壁厚与其连接管道壁厚相差过大，则焊接对口坡度加工长度过长，如果相差过大则需要考虑用过渡段连接。这都给三通制造和安装带来很大困难。
1.4 尺寸验算
1)三通壁厚验算，应用选取的应力增加系数进行验算，锻制三通壁厚
对于热压三通壁厚
如果三通壁厚大于此壁厚则为不合格三通，需要重新计算;
2)三通长度验算
如果三通壁厚小于最大壁厚则需要验算三通长度。首先检验长度是否大于最大有效补强范围。如果超出，则需重新计算。如果小于，则需验算三通强度。将三通尺寸代入补强公式得到：
如果三通机构尺寸满足上式则三通强度满足要求，否则需要重新计算。
2 结论
观看高清电视的理想尺寸 篇6
日前, 国家广播电视产品质量监督检验中心联合中国电子商会发布了《彩电屏幕尺寸与观看距离探讨课题研究》。课题研究成果显示, 一般家居选购全高清电视机, 在对图像的感受既清晰细腻, 又不浪费全高清图像信息的条件下, 理想的观看尺寸应为55英寸 (139.7cm) 。
关于观看距离与电视尺寸匹配的选择, 一直影响着消费者的购买决策。针对高清电视 (HD) 的选购, 国际无线电咨询委员会早前就有相关参照推荐:最佳观看距离为彩电屏幕高度的3倍。长期以来, 家电卖场导购也基本按照这一准则向消费者推荐。然而平板电视升级到全高清 (FHD) 以后, 屏幕清晰度更高, 图像显示更细腻, 最佳观看距离与电视屏幕尺寸之间的关系也随之发生变化。
该课题研究小组根据人眼视辨极限、平板电视屏幕构造以及家居观看环境, 针对市场上主流全高清电视尺寸进行了相关研究。针对消费者最为关注的彩电观看尺寸选购问题, 课题研究发现, 现阶段家庭观看距离以2.0~2.2 m范围比例居多, 而在此环境下观看55英寸全高清电视, 视觉体验最为舒适。无论是从主观驱动, 还是客观环境, 家居观看全高清电视, 55英寸已成为消费者的首选。
车身尺寸质量的控制方法 篇7
1 车身尺寸工程的意义
车身尺寸工程是一个覆盖车身设计、工装设计、零件制造和装配全过程的概念, 包括整车造型设计阶段的间隙面差目标值的定义、零部件设计阶段整车及零部件的定位体系和公差的设计与校核、制造装配阶段的偏差分析等, 并延伸到工业化阶段零件的夹具设计、检具设计和测量设计, 以及制造过程车身尺寸问题的分析解决与改进等。从车身设计初期到工业化全过程, 通过车身及零部件定位系统和公差设计信息, 把车身的设计、制造、检测过程有机地连成一体、构成了一个闭环, 因此实施车身尺寸工程可以系统地监控和改善车身质量。
2 车身尺寸偏差的控制方法
在设计和制造过程的各个环节都会导致实际生产得到的尺寸与理想值之间存在偏差。设计偏差主要在前期设计及产品、过程设计阶段控制;而制造过程偏差主要在工业化阶段和批量生产阶段控制。引起车身制造偏差的主要因素见图1。
轿车车身的开发过程可以分为4个阶段:造型及前期设计阶段、产品和过程设计阶段、工业化阶段和批量生产阶段, 尺寸偏差的控制和管理贯穿汽车制造质量的全过程。
2.1 造型及前期设计阶段, 确定整车尺寸目标
此阶段以整车的功能分析为主线, 结合产品美观、操作功能等需求确定整车外部零部件之间间隙和面差。例如, 大灯与前保险杠的造型尽量避免大灯与前保险杠平齐, 见图2。这样不仅较好地保证整车的美观, 而且可以减少为保证大灯与前保险杠平齐而必须保证的大灯与前保在车身上装配点的尺寸精度。一个好的外部造型设计不仅可以高质量地保证整车外部的美观, 还可以大大地降低整车的生产周期和质量成本。
2.2 产品及过程设计阶段, 实现车身尺寸的系统设计
根据各项整车功能对尺寸的要求, 进行零部件的定位设计、公差设计、工艺过程设计、可行性分析、检测方案设计、验证计划制定等, 以减小尺寸制造过程的风险, 同时避免盲目通过提高零件精度来达到提高车身质量, 以控制制造成本。如图3所示, 按照车身CAE的结果来合理校核零部件的定位;如图4所示, 合理设计零件搭接方式可减少尺寸链环及焊接变形。此阶段的设计工作对后续尺寸保证有极其重要的意义, 在产品和工艺设计中应至少保证如下设计要点。
a.按照定位原则设计零部件的定位系统, 保证设计基准、工艺基准和测量基准的一致性, 减少累计偏差。
b.尽量采用整体冲压件, 减少车身合装时的装配误差和焊接变形。
c.按照功能分析的结果, 设计零部件的公差表。
d.充分利用CAE的计算结果, 合理校核零部件定位并优化车身定位结构。
e.合理考虑车身装配的焊接方法, 减少焊接变形。
f.合理设计零部件的焊接装配顺序, 优先保证重要的尺寸。
g.测量设计按照整车功能分析原则来分解各个测量阶段上对车身质量有影响的点作为测量点, 确定重要性分级。
h.合理制定监控工具和监控频次。车身通常使用四大类检测工具:手工检测样板、MMT测量机、开启件的测量环和车身激光在线检测。根据尺寸保证的风险级别选择合适的测量工具。
i.合理设计监控的工位。对关键的分总成件, 如地板总成及白车身合装完成后, 需及时进行三坐标测量和数据分析。
2.3 工业化阶段, 建立车身尺寸的监控计划
此阶段是按照制造的实际情况完善零部件定位系统及检测文件。零部件测量文件, 按照整车美学功能及其他功能对车身尺寸的要求完成零部件几何尺寸的接收、尺寸调试、设计验证并提出缺陷改进方案, 系统地掌控车身尺寸的制造偏差, 建立完整可靠的车身尺寸监控计划。按照车身制造过程中的影响不同, 将导致车身制造偏差的因素分为焊装设备偏差、来件尺寸偏差、操作偏差、焊接变形等。因此, 在试生产中需要重点控制以下影响因素。
(1) 车身焊接夹具是保证车身焊接精度的重要因素
焊接夹具的作用是保证所要焊接零件之间的相对位置和焊接件的尺寸精度, 减少焊接过程中的变形以提高焊装效率。因此, 车身焊接夹具是保证车身焊接精度的最重要的因素。不同的夹具结构对零部件尺寸稳定性的影响是不同的, 应尽早参与夹具方案设计, 提出夹具所涉及尺寸的要求如下。
a.焊接夹具的定位必须符合设计的定位文件。
b.定位机构结实可靠, 重要工位使用翻版机构和大型样架机构。
c.夹具在松夹运动过程中应具有定位的重复性, 避免使用过程中定位点的精度漂移。
d.定位面应该达到设计的刚度和强度来减少磨损, 且具有调整机构以实现调整总成尺寸。
e.夹具的精度要保证, 在调试期间开展夹具定位重复性验证以保证尺寸的稳定性;生产过程中要及时预检修以维护夹具精度。
(2) 控制来件质量
a.审核冲压件和分总成的检测方案和测量工艺卡。
b.严格控制冲压件回弹, 优化冲压工艺和模具设计来降低冲压件的自身偏差量问题。
c.保证零件的尺寸符合性和稳定性, 跟踪零件质量指标IQG、ICF, 对不符合项提出整改要求AQPL。
d.保证重点监控项, 如车身合装重要零件的装配孔、装配面和工艺孔的尺寸必须严格控制, 必须保证零件之间的贴合面。
(3) 控制焊接变形量
a.采用先进焊接设备。神龙公司的车身成形焊接、地板总成焊接都采用机器人焊接设备, 采用机器人焊接不仅能使车身焊接时焊点均匀, 点焊顺序和焊接姿态稳定, 而且能提高焊接速度, 减少车身焊接变形量。
b.手工焊接应该选择小巧且方便操作的焊钳, 以减少焊钳操作笨重而带来的焊接变形。
c.合理设置焊接参数, 调试焊接压紧力, 减少焊接变形。如通过设置合理的电极力和初始零件间隙, 可以达到车身零件点焊装配过程中点焊热影响不会产生零件变形的效果。
d.合理布置焊接辅助设施, 保证焊钳垂直焊接, 如增加焊钳导向。
(4) 保证正确的操作
a.合理分配各个工序的焊点位置和数量, 评价焊接顺序, 严格执行焊接工艺文件。
b.正确评估零件的包装及分总成的转运工具和吊装工具对尺寸和变形的影响。
c.控制人为影响因素, 如生产节拍和人员操作熟练程度都会对焊接精度有影响。
2.4 批量生产阶段, 维护并优化车身尺寸质量
严格实施车身尺寸工程制造偏差的控制方法, 保持产品的一致性, 系统分析车身尺寸数据, 并进一步完善车身尺寸监控计划, 监控来件和各个分总成的工序能力, 保证车身稳定生产。
3 车身尺寸质量的评价
准确地发现和评价影响车身尺寸偏差的因素对后续的质量改进有重要作用, 车身尺寸工程的实施可以系统地进行车身尺寸的测量设计和测量数据的系统分析。
3.1 过程控制的方法
目前, 普遍使用两种典型的方法即工程过程控制 (Engineering Process Control) 和统计过程控制 (Statistical Process Control) 。所谓工程过程控制是指对于一个系统的检测量, 它有一个明确并且恒定的控制界限, 当检测量超出该控制界限时系统即可报警。统计过程控制是指系统检测量没有恒定的控制界限, 需要从检测量的历史测量数据中计算出当前的控制界限来判断系统是否失控。在实际监控中神龙公司大量采用MMT测量、检测样板离线抽样检测和激光在线检测, 运用激光在线测量软件实现车身上的每个测点根据历史测量数据绘制控制图报警及操作者在工位上小样板在线检测与调整, 都较好地实现了过程控制。这些控制方法改变了以往那种评价加工结果的事后检验的质量管理体系, 把对最终质量的检验提前到对产品生产过程的控制, 将重点放在控制影响产品质量的影响原因的管理体系上来。
3.2 车身的尺寸质量评价指标
在车身批量制造过程中, 通常使用的车身尺寸评价指标包括尺寸通过率 (Pass rate) 、单测点6σ值, 可以反映车身尺寸的质量变化情况。神龙公司主要使用IQV、IGF、IQA质量指数来评价车身尺寸质量。
(1) 车身几何质量指数IQV
IQV (Indice Qualite Vehicule) 为车身几何质量指数, 它反映产品与目标符合性的指标, 统计的是整车或总成的测量值在公差内或公差外的百分比, 它比较直观反映出整体的质量状况, 简单地反映了尺寸的分布, 行李箱盖总成IQV指标见图5。
(2) 焊装几何指数IGF
在批量生产阶段, 焊装分总成使用焊装几何指数IGF (Indice Geometrie Ferrage) 来反映实际工序能力状况, 它反映的是维持在监控控制限之内的百分比。如图6所示, IGF指标可以反映整体的工序能力状况, 量化了测量点的分布与散差两个方面, 根据测量点的测量数据进行分析, 可以指导偏差分析和制定纠正预防行动, 很有实用性。
(3) 整车外部质量指标IQA
整车外观质量指标IQA是对白车身尺寸质量的最好评价, 如图7所示IQA曲线图。按照美学功能缺陷的严重程度, IQA分为A、B、C 3个等级, 分别对应30分、10分、5分。根据扣分点的实际结果进行扣分, 分值越低代表外观质量越好。
4 车身尺寸偏差的分析与处理
通过车身尺寸评价指标的反馈, 对发现的问题要及时分析原因和采取纠正预防措施以保证车身装配质量。在实际生产中改进偏差的影响一般有2种情况, 一是把测量点维护在监控范围内以避免质量的持续降低, 如IQV和IGF指标的维护;二是根据整车所反映出来的质量缺陷或问题来确定是否纠正或改进偏差, 如IQA指标的改进。目前, 尺寸维护工作更加强调前者预防为主的思想, 以消除潜在的质量隐患。神龙公司通过IQA、IQV和IGF质量指标的循环运用, 不断维护和持续改进车身的尺寸状况。
4.1 尺寸分析的系统方法
尺寸问题的分析不仅需要理论知识还需要与实践经验相结合, 设计前期按照功能分解建立了尺寸链环与实际生产中测量数据的相关性分析相结合, 可以迅速查找出影响尺寸波动的链环。如图8所示, T6前大灯支架定位孔的X向测量点波动, 不仅需要关注冲压件大灯座板的尺寸波动情况, 还需要在焊装车间查找合装问题;不仅需要在地板合装大灯支架的OP60工位查找原因, 还需要查看与大灯支架X向面贴合的上游前端总成上大灯支撑板的X向尺寸。这种系统的尺寸分析方法对偏差的分析和改进是十分重要的。
运用测量数据软件SESAME可实现测量数据的快速比较和分析, 如图9所示为车身尺寸测量点曲线分析图, 可以加快偏差的分析速度。
4.2 尺寸问题的处理流程
按照车型的批量生产时间节点和质量目标, 样车和试制阶段的车身尺寸偏差较大, 经过项目阶段预批量和批量生产阶段的改进, 主要误差源被消除和控制, 尺寸偏差逐步减小。在大规模稳定生产阶段, 尺寸变化的主要原因是工艺过程和来件尺寸的突然变化, 最经常出现的尺寸变化是均值变动、不规则跳动及方差变化, 或三者的结合, 一般的尺寸改进工作流程见图10。
问题解决的过程要遵守PDCA (Plan, Do, Check, Action) 循环, 当实施改进措施后要注意跟踪改进后的数据是否达到效果, 并及时总结反馈以持续改进。
4.3 强化全面质量管理
车身尺寸质量受到人、机、料、法、环等因素变化的影响, 是一个动态变化过程, 它必须依靠全体员工的一致努力, 按照车型项目规定的批量生产时间和质量要求开展相关工作。从明确产品、工艺要求到对供应商及车身商业化投放的要求, 从设计阶段到生产阶段, 从零部件供应商到整车厂四大车间, 从零件质量到车身零件配合精度, 从各工序的过程控制到总成件的综合偏差分析, 从尺寸维护到尺寸改进, 都需要全员参与才能达到提高车身尺寸精度的目的。
5 结束语