中国航天科工集团第九研究院红林机械厂天天向上QC小组(第六名)Word文件下载.doc
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1
张兵
女
26
本科
项目实施、策划(组长)
2
闫会军
男
40
项目主管
3
刘宗华
31
技术指导
4
王章梅
36
组织协调
5
余毅
28
实践操作
6
葛晓波
27
专科
7
刘桂岭
8
李波
质量控制
小组共有8人组成,其中35岁以下的人员占到67%,本科以上人员为75%,是一支既年轻又富有创新能力的高素质团队。
二、选择课题
(一)问题的提出
2008年6月25日,某批次编号为4207196的产品Z方向振动试验后,出现状态无法转换的故障现象。
工厂相关部门按照航天“双五条”标准对产品进行了归零分析。
分析结果表明:
产品与试验装置发生共振,导致产品在振动后无法状态转换。
影响产品正常交付。
因此,解决产品与试验装置的共振问题,变得迫在眉睫。
(二)提出方案
为了解决产品与试验装置共振问题,小组成员召开了诸葛亮会议,采用头脑风暴法,对活动的课题提出了多条意见和建议。
见图1。
解决产品与试验装置共振问题
改变产品共振频率
改变产品自身结构
改变产品质量、质心
改变产品材料
改变产品安装方式
更新试验设备
购置/改造振动台
改造控制软件系统
更新功率放大器
降低装置固有频率
研制新试验装置
提高装置固有频率
改变当前试验方法
用正弦振动代替
用飞行试验代替
图1解决产品与试验装置共振问题的亲和图
(三)课题评价选择
随后,小组成员针对各解决方案开展了讨论和评估,分析情况见表2。
表2课题评估表
课题
分析
评估
是否选用
可实施性
经济性
时间性
预计有效性
综合得分
1、成本比较昂贵,小组调查了XX型振动台,市场售价大约需要经费300万元;
2、能解决振动台的稳定性问题,但解决共振情况效果不一定明显;
3、委托卖房研制、生产,时间进度不可控;
11
不选
1、企业有自主权,依靠小组力量可以实施;
2、预计研制周期一年;
3、预计能够解决共振问题;
4、装置制作、生产、验证成本预计10万元;
17
选用
1、产品已经定型,更改程序较复杂,很难获得顾客支持;
2、本小组成员由试验技术人员和操作人员组成,没能力对设计产品进行更改,依靠小组力量不易实施;
3、改后产品其安全性不易评估,需要进行大量的试验,其中仅飞行试验一发需要150万元成本;
4、进度无法掌握;
13
当前试验方法为总体单位提供,已经经过评审,申请更改复杂,时间进度慢,还需要进行大量的试验验证。
预计成本大于30万元。
14
(四)确定课题
研制新型试验装置
解决产品与试验装置Z向共振问题
三、设定目标
(一)设定课题目标
目标:
消除产品Z向试验中的共振现象。
量化目标:
试验装置的固有频率>
1000Hz。
827.13Hz
1000Hz
(二)目标可行性分析
现有试验装置GC6305-12XX振动工装是2004年设计制造的,选用2A12材料焊接。
经过2年的振动试验和各项力学环境试验,局部已经发生了脱焊现象,导致其结构强度降低,如果继续使用该试验装置,会对产品造成损坏,增加质量隐患。
小组成员对产品进行了测试,其固有频率为680Hz,而现有试验装置固有频率为:
827.13Hz,如图2所示,在黄色区域不可避免发生共振。
若要消除共振现象,则装置的固有频率必须远离产品固有频率。
现有试验装置
脱焊点
图2共振现象分析图谱
随后,小组成员又对其他振动装置进行了调查,结果见表3。
表3现状调查表
目标
现状
统计
装置固有频率>
调查了18种振动试验装置,其中有三种满足要求
序号
试验装置代号
固有频率
1
NXJ36-12xx
1070Hz
2
NXJ36-33xx
1500Hz
3
NXJ36-78xx
1674Hz
装置固有频率<
400Hz
无
制表人:
张兵制表时间:
20080802
通过以上分析,我们达到目标值是可以实现的。
四、确定最佳方案
(一)对确定方案的分解
1、对方案的Ⅰ级分解
根据工作经验,从装置的应用来看,可将装置划分为三个单元。
方案提出
一级分解
方案
装置结构
新型装置研制
选择已有成熟结构
研制新结构
金属材料
非金属材料
装置材料
粘接剂连接
螺栓连接
螺钉连接
安装方式
装置与产品的连接
装置与振动台的连接
压板固定
(1)确定装置结构
表4对现有装置结构的选择
产品方向
振动台
对装置结构的要求
Z
X
Y
1、安装面为侧面安装;
2、延Z方向施加振动;
3、产品外形不规则,
质量不对称,且质量较重
1、安装面为水平方向;
2、延垂直方向施加振动。
1、振动夹具能够最大限度地模拟产品的真实安装方式。
2、尽量做到夹具与产品的组合中心到振动台面最短距离要求,并且与振动台面同轴。
3、加工方便,工艺性好,价格尽可能低,加工周期短。
通过以上分析,调查了9种常见装置结构,其中仅有L型、T型、圆筒型、立方体型等四种类型满足要求。
张兵制表时间:
20080805
我们对四种类型的工装进行了性能比较和小组评价。
表5装置结构分析评价表
序
号
类型
结构简图
特点
张
兵
余
毅
李
波
总分
结论
L型
工装的强度好,同时安装两个产品,但要求工装与产品的组合中心低,即产品的安装位置不易过高,且重量远远小于工装。
10
9
72
可选用
T型
与L型类似,要求产品与工装的组合重心低并且与振动台的中心同轴。
圆筒形
圆筒型结构也具有相当高的共振频率,试验产品装入圆筒里面。
不选用
立方体型
立方体型主要用于小型产品的振动试验,该类型的工装具有较高的刚度,振动特性好。
张兵制表时间:
通过小组评价,我们得出L型和T型结构都能满足本产品试验。
但考虑到产品的质量较重,用L型同时安装两个产品振动,工装和产品的重心会升高,且达到振动台的输出上限,而采用T型结构,装置的强度又会有所减弱。
因此,小组决定研制新结构。
(2)确定装置材料
固有频率计算公式:
式中:
ωn·
·
固有频率
m·
质量
k·
刚度
由于非金属材料的K值<
<
金属材料,我们需要装置的固有频率越大越好,因此,我们选用金属材料作为装置材料。
(3)确定安装方式
a、产品与装置的连接选择
表6安装方式方案选择
待选方案
方案分析
结论
螺栓固定
1、在安装面板上打孔方便,牢固可靠;
2、可随时更换螺母。
选定
压板固定
1、在安装面板上攻螺纹孔方便,牢固可靠;
2、但长期在紧固容易使螺纹划扣,难以修复;
3、安装简便。
备选
粘接剂固定
1、安装简便,但溢出的胶水影响美观;
2、强度不足,可能会从振动台面上滑落。
不选定
张兵制表时间:
20080807
b、装置与振动台的连接选择
表7安装方式方案选择
待选方案
螺栓固定
1、在底板上打孔方便,牢固可靠;
2、安全,能有效传递振动激励。
1、安装简便,但振动台面有限,可能无法安装;
2、需要多点固定;
粘接剂固定
刘宗华制表时间:
20080807
2、对方案的Ⅱ级分解
二级分解
明确结构方案
镁及镁合金
铍
铝及铝合金
钢及刚合金
确定螺栓规格及数量
(1)明确装置结构方案
小组成员经过讨论及意见征集,决定各取L型及T型的优点,即采用L型、T型的结合结构来设计新装置,并将新结构命名为:
L型的偏心结构。
(2)明确材料类型
对于材料的选择,小组成员通过振动传递数学模型进行了理论分析,找出了谐振频率和装置材料的关系。
Lagrange方程得出结构体有限元振动微分方程:
(1)
没有外载荷情况下,自由振动的解反应结构本身的固有特性,因此有:
(2)
一般阻尼作用很小,可以