运用计算机模拟仿真技术提高机心质量

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如何提高机心质量一直以来都是各大钟表制造商们所关注的问题，机心的改进与研发也投入了不少的心力和精力，而此次北极星表业有限公司技术质量管理部用计算机模拟仿真技术提高了其自发研制的机心质量，使得腕表的“心脏”跳动更加的精准，让我们随着本文一起来寻觅问题究竟是怎么被化解的。

DYTS60系列是烟台北极星表业有限公司开发、生产的多功能、大三针指示系列石英电子手表机心，附有日历、周历、月历、二十四小时、日月星辰指示功能，性价比高。众所周知，产品质量的好坏直接决定市场的接纳认可程度，而该系列机心虽然自2006年投放市场以来，几经优化、多次改进，客户满意度、一次装配合格率已逐年提高(图1)，但时轮打齿、周历慢爬停表的问题仍没有完全解决。本着精益求精的态度，北极星表业公司技术质量管理部运用计算机模拟仿真技术，查找出造成时轮打齿、周历慢爬停表等问题的主要因素，并进行改进，提高了DYTS60系列手表机心的质量。

现状分析

2009年3月―9月，我们从客户退回的不良机心中，随机抽取了106只进行全面的质量分析和问题归类，对机心问题进行了统计，并制作了不良机心问题原因排列图 ( 图2 )。

确立目标

根据以上抽样分析和分类统计，结合实际情况，我们制定了“DYTS60系列机心一次装配合格率达到96%”的预期目标。

根据现状分析，不难发现时轮打齿、周历慢爬停表占不良率的56.60%，是主要问题。只要能够解决这两个问题，就可以实现预期目标；而且通过解决“周历慢爬停表”问题，同时可以解决不良率占8%的分轮脱片问题，从而进一步促进目标的实现。

什么是时轮打齿?

时轮打齿是指手表在正常运转过程中，每天周历完成自动拨历的整个过程需要3～5个小时，当周历进入自动拨历时，如强行按动周历快拨按钮，使周历拨历机构快速拨动，在周历拨动机构没有与传动系统脱离的情况下，迫使手表的传动系统产生逆向运动，破坏了原有的运动规律，对时轮齿造成损伤。这是周历快拨操作不当造成的。因此，在周历进入自动拨历这段时间里，是不允许对周历进行快拨的，在产品说明书上一并给出了相应的提示说明。

什么是周历慢爬停表？

周历慢爬停表是周历进入自动拨历状态，周历拨头带动周历轮旋转，在周历轮向外推动周历快拨杆进行“爬坡”运动的过程中，出现周历失灵的现象。

什么是分轮脱片？

分轮脱片是指由于传动力矩过大或者本身摩擦力矩不足，造成分轮片不能随着分轮齿轴同步转动，丧失了传动能力的现象。

通过演示看出：当机心周历进入自动拨历后，快拨周历，传动轮上的小拨头越过周历拨头保险间隙，越位28°( 见图5 )，带动传动轮、时轮发生逆向转动。由于时轮材料比跨轮材料硬度低，因此，时轮被正常传动的跨轮破坏，造成时轮打齿。

为进一步确认周历慢爬停表的原因，我们继续运用计算机仿真模拟手段，对周历轮与周历拨头相啮合的过程进行传动控制演示，观察周历轮与周历拨头整个过程存在的问题。结果显示：周历慢爬停表的机心，周历轮与周历拨头，基本停在如图 ( 见图6 ) 所示位置，并发现两轮在此处形成共轭直线接触，极易形成传动“死点”，此点数据显示传输力矩变大，对齿轮的传动造成影响。这也是造成“分轮脱片”的主要原因之一。

可见，时轮打齿、周历慢爬停表以及分轮脱片的部分问题主要由以下因素造成：① 周历快拨操作不当；② 周历拨头保险间隙小；③ 齿轮啮合面较大 。

对策实施

通过分析三个主要原因，发现时轮打齿、周历慢爬停表以及分轮脱片的部分原因都是由周历拨头这个零件在设计上和控制上存在缺陷造成的；只要对该零件进行技术改进，相关问题就迎刃而解了。为此，经过部门成员共同讨论，结合“分析、计算、设计、绘图、仿真、试制、验证”的原则，制定了以下对策：

实施一：改进周历拨头齿形

1.根据计时仪器齿轮设计原理及要求，结合相啮合的周历轮齿形特点，重新计算了周历拨头的齿形数据。

2.绘制了周历拨头齿形图 ( 见图7 ) 。

3.在计算机中，模拟仿真了整个周历轮与周历拨头啮合传动的全过程。

通过仿真验证，发现两轮接触方式变为完全点接触，消除了死点的存在，从理论上讲，消除了周历慢爬停表的情况，减少了传动中所需的传输力矩，降低了分轮脱片的概率。

实施二：改进周历拨头保险间隙

1.根据原因分析中，发现小拨头越位28°的实际情况，将保险间隙增加到35°。

2.绘制了周历拨头零件图纸 ( 见图8 ) ，并确定了零件全部相关尺寸和公差要求。编写及下发试制工艺单，组织进行小批量生产试制，装配出1000只试制样品机心。

3. 通过跟踪，试制样品符合产品新设计要求，符合进一步验证的要求。

实施三：验证快拨周历无需限时

组织对新试制的1000只样品机心按照相关操作规定，在全时段特别是周历进入自动拨历阶段进行快拨周历操作，均没有出现时轮打齿的现象，时轮打齿问题彻底解决。验证成功。

按照国家标准 ( GB/T 6044―2005 ) 的规定，对新试制的1000只样品机心全部进行出厂合格检查，结果符合国家标准要求，走时质量好，换历可靠，没有机心在周历慢爬时出现停表情况。试制成功，可以投入批量生产。

效果检查

运用计算机模拟仿真技术，彻底解决了DYTS60系列机心的时轮打齿、周历慢爬停表两个问题，通过半年来市场营销部反馈的数据来看，实现了预期目标 ( 见图9 ) 。

DYTS60系列机心质量的提高，扩大了市场对该系列产品的接纳程度，为此，公司于2010年以DYTS60系列机心为基础开发出DYT211CG时装成品表，更好的满足了客户的需求。

分析原因

运用计算机模拟仿真技术，对整个周历快拨过程进行传动演示和分析计算。