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如何通过能力参数来衡量拧紧设备的性能?

如何通过能力参数来衡量拧紧设备的性能? 兹懋Zmart
2024-08-27
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特征值的估算方法 



如何评估机器的性能,特别是对于类似螺钉连接的生产,由于随机效应,使用待测试的机器生产出来的拧紧点位会生成不同的特征值(Cm/Cmk)。根据制造质量的不同,这些特征值会围绕一个受到系统效应影响的特定位置呈现出一定的分散性。测试关注的是特征值的分布是否符合设计工程师所定义的公差范围(图4)。这种评估通过能力参数Cm和Cmk(C代表能力)来表达,其中Cm仅考虑由机器引起的分散性,而Cmk也考虑到了特征的位置。这些参数必须至少达到定义的极限,以满足具有能力的机器的要求。总的来说如何评估机器的性能,特别是其生产类似连接的特性值是否符合设计工程师所定义的公差范围,是如何通过能力参数来衡量机器的性能。



为了计算有关感兴趣的特征的能力参数,需要足够大的数据量评估螺钉连接质量。具体来说,如何从可能的理想条件下(包括材料、人、方法和环境的影响类别)抽取一个包含50个样本的拧紧测试的样本,以尽可能记录机器的影响。从这个样本中,可以估计特征值的均值μ和范围限制μ+3σ和μ-3σ,并与公差区间(Tu,To)进行比较。此外,还要确定特征值的分布是否符合预期的规律。这种方法有助于评估螺栓拧紧的质量和可靠性,以确保其符合预期的性能和安全性要求。


在硬链接条件下的扭矩曲线 


机械能力参数Cm和Cmk的含义,它们表示制造结果如何满足特征值要求的公差范围(扭矩或扭转载荷角度)。Cm的值仅考虑机器引起的分散度,而Cmk则表达了特征的位置中心化偏差。计算得到的Cm和Cmk越大,拧紧设备的稳定性越好,这两个值之间的差异越小,特征位置的中心化程度就越好。简单来说,这些参数是用来衡量制造质量以及特征位置的中心化程度的。 


假设从特征值正常分布的总体中随机采样得到一系列样本值,则能力参数由公式(1)和公式(2)定义。

使用公式(3)和公式(4),可以从样本获得估计总体的统计参数平均值和标准偏差。


在VDI2645标准中还表述了另外一种计算Cm/Cmk的方法,另一种测试是针对如果从样本中获得的读数偏离正态分布的总体,本文中不再赘述。


机械能力指数限制 


为了获得针对感兴趣的特定特性的机器能力,计算出的性能参数必须满足以下关于指定的限制的条件Cm≥Cms,Cmk≥Cmks,对于有效样本量和≥50,除非另有约定,否则适用以下能力限制: 

Cms=2 

Cmks=1.67 

如果只能以合理的成本进行有效样本量为< 50的调查,则必须考虑计算出的能力参数的不确定性相应的较大限制,如下: 

先如表3所示,根据测试样本的不同Cm/Cmk的评估值也可以进行一定变化。 



MCT(机器能力测试)是为了明确所使用的拧紧工具是否可以满足我们生产的工艺期望以及要求,经过完整的MCT测试后,我们可以对于生产拧紧设备的表现能力有一定的评估能力。如果经过测试后,设备并没有达到我们预期的Cm/Cmk特征值要求指标,我们需要进行一定的分析,分析方向可以为:拧紧轴夹持工具、拧紧参数、转接头等一系列方向去寻找问题。并且在每次控制变量变化前后需要对于数据有文档化的处理,以便于观察出不同变量对于拧紧结果输出的影响。 


由于可以影响拧紧结果的因素有很多,所以我们可以通过不同的方式来调整结果,符合我们的预期需求,这个调整的方式需要有专业的人士进行操作,调整需要考虑到调整后的结果稳定性以及预期调整成本等,复合性问题考量。





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