喇叭开发讲座

1、1扬声器设计和开发过程简介扬声器设计和开发过程简介张老师 编讲2产品实现过程简述 产品实现过程 1. 产品实现是指：策划、管理、设计及开发,直至包括顾客批准在内的全部活动 2. 产品实现过程大致包括五个阶段： 1).策划策划（确定设计输入要求） 2).产品设计和开发产品设计和开发 3).过程设计和开发过程设计和开发 4).产品与过程确认产品与过程确认 5).批量生产批量生产（反馈、评定和纠正措施） 各阶段之间没有/也不可能存在着明显的时间界限； 各阶段、各分（学科）小组的工作应该/也必须是同步进行；3产品实现过程简述4产品实现过程简述 第一部分一部分 产品的设计和开发产品的设计和开发5产品实现

2、过程简述阶段 二 输 入（策划阶段的输出） 输 出（设计责任部门的输出）1.设计目标1.设计失效模式及后果分析(DFMEA)2.可靠性和质量目标2.可制造性和装配设计3.初始材料清单（初始设计方案）3.设计验证4.初始过程流程图4.设计评审5.产品和过程特殊特性(初始清单)5.制造样件控制计划6.产品保证计划6.工程图样(包括数学数据)7.管理者支持7.工程规范8.材料规范9.图样/规范更改6产品实现过程简述一. 设计输入1.1 顾客要求 某公司提出为其开发一款汽车音响系统用5”扬声器，要求 是： 1）腰型孔 2）腰孔中心直径 3）插片规格 4）扬声器性能 应符合GB/T9396 谐振频率 9

3、0 Hz 阻抗 4 灵敏度 91 dB 额定功率 30 W 频率范围 2020 KHz 外观 插件上方应标出“+”和“-”标记 扬声器主要性能测试方法7产品实现过程简述1.2 确定具体的设计目标 通过QFD分析方法确定产品开发的重点及初始设计目标8产品实现过程简述1.2.1确定初始产品规格（技术参数） 9产品实现过程简述10产品实现过程简述1.2.2 确定可靠性目标 根据GB/T9397的要求，在额定功率条件下连续负荷100小时无损坏。 满足振动冲击等使用/运输性要求1.2.3确定环境适应性要求 例如： 耐高温80，低温 - 40 冷热温度交变 耐盐雾试验48小时 材料的环保要求11产品实现过

4、程简述 1.3 顾客的特殊要求和产品特殊特性 1. 顾客指定的特殊特性 （本产品的顾客未明确指出） 2. 设计部门指定 (根据设计经验和对产品使用的分 析） 1). 涉及安全、环保、 法令法规的产品要求一定是产品的特殊 特性。 2). 顾客的特殊要求不应仅仅理解为对产品特性、外观、安装等 方面的要求，还可能包括对技术(特性）、质量（如Cpk、 PPM）等管理方面的要求，甚至还会涉及民俗民情等方面的 要 求。 12产品实现过程简述 （一个产品的初始特殊特性举例）13产品实现过程简述 1.4 分析顾客和产品的其他要求 ，特别是隐性的要求 我们还必须考虑由于各种原因顾客未提出的技术要求（例如掌握的专

5、业知识）,易于忽略的技术要求（例如环保、行业/顾客对象的使用习惯），乃至地区习俗等方面的要求（例如颜色造型）等。14产品实现过程简述二 .初始设计方案 2.1 设计方案： 初步的设计构思和计算 可借鉴的历史经验、可类比/移用的 产品和零组件 零/组件材料清单 供应商的初步考虑 2.2 设计FMEA 2.3 设计评审三.初始过程（工艺）流程 初始过程方案：过程（工艺）流程图 15产品实现过程简述四. 设计验证（确认）试验计划（DVP&R) 下表是一种设计验证计划格式举例16产品实现过程简述五.开发进度计划（一种可能的开发计划格式举例GANTTE图）17产品实现过程简述 设计过程举例18产

6、品实现过程简述典型的扬声器结构包括三大部分：1.磁路系统：T铁、磁钢、上盖板2.振动系统：音圈、弹波、纸盆、防尘帽3. 其他部分：盆架、接线板、压圈 T铁铁 磁钢磁钢上夹上夹板板 音圈音圈 盆架盆架 弹波弹波 纸纸盆盆 防尘防尘帽帽 接线板接线板 压压圈圈19产品实现过程简述 设计评设计评审审1.磁路设计磁路设计2.音圈设计音圈设计3.纸盆设计纸盆设计4.弹波设计弹波设计5.其他结其他结构件设计构件设计设计评审设计评审模具制造模具制造样件制造样件制造设计确认设计确认设计调整设计调整设计验设计验证证设计方案设计方案设计设计DFMEDFMEA A设计输入设计输入20产品实现过程简述（一）磁路设计

7、磁路设计的目的在于：在满足相关条件的约束下（如体积、漏磁、重量等方面），在给定的磁间隙中获得所要求的磁通密度Bg。也就是说，磁路设计的任务就是根据设定的间隙和Bg值来确定磁路结构形式、磁钢材料及尺寸，和导磁件的尺寸。 21产品实现过程简述 1.1 几种典型的磁路结构形式及主要特点外磁式磁路内磁式磁路结构简单， 成本低漏磁小漏磁大，体积大结构复杂，成本高22产品实现过程简述 1.2 磁钢材料 常见的扬声器磁钢有铁氧体磁钢和金属磁钢两大类，几款典型的磁钢材料性能见下表。种类Br(Gs)Hc(Oe)(BH)max(106GOe)铁氧体磁钢Y25380019203.2Y28390024203.5Y33

8、420024504.2金属磁钢A1NiCo-5DG125006505.5NdFeBN33114001200031N33H114001700031N33SH11400200003123产品实现过程简述 1.3 磁路设计 （简单电路 ） （ 扬声器磁路） 相同点： 1.电源 电池 磁钢 2.无用耗能 电阻 磁阻 3.能量利用 灯泡发亮 间隙磁通 不同点： 1.线路的通断可由开关控制 磁路永远是闭合的， 不存在开关的通断控制 2.电路元件值可精确计算 磁路元件无法精确计算 和测量 和测量K KReRe灯泡灯泡RmRm 磁路间隙磁路间隙24产品实现过程简述 磁路设计必须考虑到扬声器性能（灵敏度、Qts

9、 等）、使用环境（温度、外界对漏磁场要求等）、价格因素等条件约束。 磁路设计复杂、困难、结果多样、不精确。 磁路设计方法有：计算机软件设计、磁导法、图表法等。 不管用什么方法设计的磁路，都必须进行调整、验证25产品实现过程简述 综合考虑本设计案例扬声器的要求，确定该磁路设计的基本要求为：A.磁路结构和材料选择： 1. 铁氧体磁钢，外磁式磁路 2. 导磁件（T铁、上夹板）材料为A3/Q235 3. T铁直径为25 气隙高度（夹板厚度）为3mm 气隙宽度为1.2mmB. 本磁路的设计目标是：间隙 Bg=9000gs. 26产品实现过程简述1.3.1 理想磁路的基本计算公式： “理想磁路”：没有漏磁

10、，没有磁阻，磁钢所产生的磁通100%均匀分布于磁间隙。 式中 Bd 磁钢材料工作点的磁通密度 Am 磁钢的横截面积 Bg 空气隙的磁通密度 Ag 空气隙的面积 Hd 磁钢材料工作点的磁场强度 Lm 磁钢的厚度 Hg 空气隙的磁场密度 Lg 空气隙的宽度 27产品实现过程简述1.3.2 引入漏磁磁阻和漏磁系数 Kf 磁阻系数 Kr， 对上述公式加以修正后即可得到实用的磁钢计算公式： 式中 Kf 漏磁系数， 一般可取2.53.5 Kr 磁阻系数， 一般可取1.31.528产品实现过程简述1.3.3 磁钢材料1）常温下磁钢材料退磁曲线2）温度对铁氧体磁钢性能的影响29产品实现过程简述 例：下图是某公

11、司生产的Y30铁氧体磁钢在常温下实测 的退磁曲线和计算的在-20及60 时退磁曲线 30产品实现过程简述 3）常温下上述磁钢材料理论工作点为 Bd = 2010 Gs Hd = 1780 Oe 考虑到温度因素后的磁钢材料工作点确定为 B= 2000 Gs H= 1500 Oe 4) 尺寸计算 假定磁钢内径为 32 mm 计算得磁钢外径 Dm= 71mm 磁钢厚度 Lm= 8mm 最终确定本设计案例磁钢尺寸规格为： 70 32 10 31产品实现过程简述 1.3.4 其他导磁件尺寸 上夹板 64 64 27 27 3 3 下夹板 64 64 3 3 极 心 25 25 13.5 13.5 32产

12、品实现过程简述（二）音圈设计 音圈，不仅是一个既可能会影响到扬声器的声压频率特性、声压级、阻抗和阻抗曲线、失真、瞬态特性等扬声 器参数、音质等的零件，也是一个关系到扬声器的功率和寿命的零件，所以有人把音圈比喻为扬声器的心脏，一点 也不为过产品试验中，许多扬声器的损坏确实也往往是从音圈开始的。 音圈设计的先决条件是：由已知的扬声器额定功率确定了音圈内径，由已知扬声器的额定阻抗确定了音圈的直 流电阻Re 。 音圈设计的任务是：根据扬声器的技术要求来决定音圈线的种类，线径，导线的长度、绕组圈数宽度、骨架 材料。 33产品实现过程简述2.1 音圈直径VS 扬声器功率 音圈直径的选取可综合以下音圈直径V

13、S扬声器功率关系图表及市场通用的直径规格来确定。34产品实现过程简述2.2 音圈导线材料 音圈导线材料直接与扬声器的功率、阻抗、灵敏度等多项技术 参数指标有关。 常见的音圈导线材料有: 铜线电阻率小,强度好,易焊接,可用于各种扬声器 铝线电阻率大,强度差,不易焊接,但重量轻,大多用 于高音扬声器 铜包铝线综合了铜和铝线的优点,但价格较高,一 般用于要求较高的扬声器中。 为抑制音圈温升，音圈需要有较大的热容量。 从表 2.1可以看到 铝线的比热容量大，密度小，因此从道理上讲铝线应该是比较好 的音圈线材，但铝线强度差、焊接困难，铜包铝线焊接性能虽好 却又价格太 贵，所以在实际使用中仍是以铜线为主。

14、 35产品实现过程简述 表2。1 铝、铜、铜包铝线的物理机械性能特性 导体铝铜铜包铝 物理性质密度（20 g/cm3）2。708。893。63比热容（20 j/g ）0。900。380。12热膨胀系数（20 1/g ）241721。9热传导率（20 w/cm ）2。223。932。47体积电阻率（20cm ）2。741。722。48电阻温度系数 /m 0。0040。0030。004机械性质机械强度107pa71122 2710 14拉伸率（）23 25 30 4525 3036产品实现过程简述 2.3 音圈导线的胶层: LOCK-用于小功率及温升不高的扬声器(150) SV-用于功率较大或温升

15、较高的扬声器(150) 音圈的耐功率/耐温度特性37产品实现过程简述2。4 音圈绕组宽度形式选择 设上夹板厚度为Tp,音圈宽度Tv, Tp和Tv相比有三种状态：38产品实现过程简述分 类优 点缺 点用 途Tv Tp2X短音圈失真小；可以采用多层绕线的办法提高效率磁通利用效率低；磁路大而费用高；线径细而承受功率低中高频扬声器、高音驱动器TvTv TpTp2X2X长音圈长音圈失真小；失真小；可允许大振幅可允许大振幅（低（低f f0)；磁通利用率高；磁通利用率高；承受功率大承受功率大质量增加，效率低；质量增加，效率低；易产生失真易产生失真大功率、全频带大功率、全频带低频扬声器低频扬声器Tv1。2 T

16、p效率型音圈效率可提高；振幅小时失真也小不适合大振幅中频扬声器TvTp振幅小时无问题，效率较高振幅大时失真也大 中高音扬声器39产品实现过程简述2.5 导线直径确定 音圈线径设计的经验公式 式中 I 音圈线允许通过的电流：A/mm2 一般取 7090 Pe 功率： w Z 阻抗： So 导线面积: mm2 本设计案例取I为80， Pe=15， Z=4，计算得导线的直径为0.17 40产品实现过程简述2.6 音圈导线长度圈数计算 1) 0.17铜导线的线电阻率为875/KM 由设定的音圈直流电阻Re= 3.6 计算得导线长 L= 4.2 M 2) 由音圈内径为25.5， 计算得音圈绕组圈数 N=

17、 53 3）音圈绕组宽度估算 计算得绕组宽度约 Tv= 5.2mm Tv=（53+1)/2 0.19 （ 5.3/3=1.77） 41产品实现过程简述2.7 音圈骨架材料: 本设计案例选用涂SV胶的铝骨架。基本材料表面涂胶耐 温牛皮纸LOCKMax 140SV180NOMEXSV200Al片SV200LOCK150KAPTONSV200TILSV20042产品实现过程简述（三）振盆设计 扬声器性能和音质的好坏均主要取决于振盆,它是扬声器的关键零件。 振盆设计的任务在于决定振盆的形状（包括边缘部分形状），材料及主要的参数（如重量，共振频率/变位）。43产品实现过程简述3.1 振盆材料: 对振盆锥

18、体材料选择的基本要求是 （1）密度小； （2）弹性模量高； （3）阻尼适当。 振盆锥体的材料很多，不管那种材料满足上述三条中的一两项要求可以，但要满足全部三个条件则相当困难因为这三个条件本身就是矛盾的，例如质量小就难以刚性大，弹性模量高就难以阻尼大，因此我们在实际选用时只能着眼重点，其他兼而顾之。 扬声器要求对振盆的要求扬声器要求对振盆的要求较高的灵敏度质量小（密度小）频响曲线均匀几何形状好，内阻尼适当低失真，线性好高刚性，高内阻尼可靠性耐热、耐湿、阻燃防水、防霉宽频带高比弹性率（E/)几何形状好低价格易加工、取材方便粘结性好44产品实现过程简述 振盆锥体的材料来源其实很为广范,关键是配料和制

19、造工艺。纤维类植物性纤维木材纤维、韧皮纤维、海藻纤维、果毛动物性纤维羊毛、蚕丝动物性纤维人造纤维化学纤维 、玻璃纤维化学纤维编织、玻纤编织塑 料注塑、吸塑金 属铝合金、铝钛合金45产品实现过程简述 几种常见纸浆材料特性示例浆料名称芬兰浆 新西兰浆瑞典浆广州浆纤维平均直径(mm)0.0370.0380.350.034纤维平均长度(mm)2.933.082.751.98杨氏模量(dyne/cm2)1.85 1010 1.86 1010 2.34 1010 1.47 1010 密度(g/cm3)0.850.750.840.54内部损耗（%）0.0270.0260.0270.04946产品实现过程简述

20、 3.2 锥盆形状: 下图是振盆锥体部分几种典型的形状和可能的频率响应趋 势（示意），设计时可根据扬声器的要求试验确定。 扬声器频率响应的宽窄与振盆形状、材料有关，也与振盆的加工工艺相关。一般说来，对于同一种材料和加工工艺，振 盆的半顶角/圆弧半径越小，越有利于扬声器高频响应的拓宽。 抛物线形直线形弧形指数形dBF抛物线形形指数形弧形直线形47产品实现过程简述 直线性振盆半顶角估算： 式中 fh 纸盆高频截止频率 本例: fh = 5000Hz E 纸盆顶部材料杨氏模量 E = 1.91010 t 纸盆顶部厚度 t = 0.35mm Mc 纸盆质量 Mc = 2g Mv 音圈质量 Mv = 0

21、.5g 计算得纸盆半顶角=59 48产品实现过程简述3.3 (盆边)折环3.3.1 折环材料:盆边是扬声器振动系统的弹性元件之一, 对盆边材料的基本要求是：（1）具有足够的顺性，即比较柔软；（2）具有一定的阻尼；（3）具有稳定性和可加工性（如粘接性能）；（4）加工后的稳定性(形状、厚度和硬度)。 49产品实现过程简述3.3.2 几种常见的折环材料（1）聚氨脂泡沫塑料：价廉、柔软、线性比布料好、易染色；易吸 潮 下表是国内常用的JM-30泡沫塑料和 GB10802对其规定的几项物理指标。项目指标项目指标密度(Kg/m3)3028撕裂强度(N/cm)2.513.3拉伸强渡(KPa)100172压缩

22、性能压陷25硬度 N95伸长率(%)180300压陷65硬度 N180回弹率（%）4565 / 25压陷比2.350产品实现过程简述(2) 橡胶:具有良好的阻尼、顺性和耐疲劳性；质量大。项目苯乙烯丁二烯橡胶丁腈橡胶异丁烯橡胶氯丁橡胶聚氨脂橡胶密度(g/cm3)0.930.970.921.101.25脆化温度()-10-70-15-60-50-39硬度(HS)20100201001095109040100反弹性(%)40902565205030604090使用温度()-5010-45120-40130-30150-3014051产品实现过程简述(3) 布基橡胶：具有橡胶折环的优点，且不太重。(4

23、) 热塑性人造橡胶：具有良好的耐侯、耐臭氧、耐紫外线及高温和冲击性,抗疲劳性好、撕裂强度高、弹性好、耐化学溶剂、工作温度范围广。项 目指 标硬度（HS-A或HS-D)40A90A, 40D50D密度(g/cm3)0.93 0.97抗拉强度(MPa)3.6 22断裂率(%)308450抗撕裂长(kN/m)1.7 2.1脆化温度()-60 -3052产品实现过程简述3.3.3 折环顺性计算经验公式53产品实现过程简述 C=(1-2)b3/Eh3(b+D)1 2式中 C 折环顺性(m/N) h 折环厚度(m) E 材料的弹性模量(Pa) 帕松比(0.250.3) b 折环宽度(m) D 锥体的有效直

24、径(m) 1 ，2 波纹的剖面形状系数： 正弦波形时 1=4，而2与 H/L 比值有关 有人认为：对于单折环而言,折环宽度约为折环外径的118， 折环高度：折环宽度7 ：8。H/L00.050.10.20.30.4211.52.63.43.74.254产品实现过程简述 盆边的形状有多种多样，如： 本例盆边的形状采用单个、向上、半圆园弧形泡沫塑料边。55产品实现过程简述3.4 本设计案例纸盆设计结果 重量：g 频率：Hz/g(顺性：mm/g)56产品实现过程简述（四） 弹波设计 弹波在扬声器中的主要作用是:1) 保持音圈在磁间隙中的正确位置；2）保证振动系统仅沿轴向振动；3）和音圈振盆共同决定扬

25、声器的共振频率。 对弹波的要求是： 垂直方向上顺从性要好, 水平方向上摆动要小。 对材料的要求是: 稳定性和耐久性要好(包括耐折和耐气侯)，有适当的透气性。 弹波设计的主要任务是决定弹波的材料、折环的形状、尺寸和 变位。 57产品实现过程简述4.1 几种常用弹波材料主要优缺点对比：材料优 点缺 点C(100%棉布)柔顺，价格便宜，胶接性 好耐湿性差，易疲 劳，弹性恢复性差PC(POLYESTER/棉布）强度大、耐疲劳、不易变形价格比棉布贵NC(NOMAX/ 棉布）强度和耐疲劳比PC好胶接性差，价格比棉布贵一倍NOMEX(CONEX）耐热、阻燃、耐疲劳、防水，稳定性好，弹性恢复性好胶接性差，价格

26、最贵58产品实现过程简述 不同材料弹波特性的举例59产品实现过程简述 弹波材料对扬声器谐振频率的影响举例60产品实现过程简述4.2 弹波顺性设计的经验公式 C=（12）B2 Eh3(B+dk)12 式中：C 弹波顺性(mN) 帕松比（0.250.3） B 折环宽度（m) E 材料弹性摸量（Nm) h 折环材料厚(m) dk 音圈外径(m) 1 折环剖面形状系数（见表4.1） 2 折环深度系数（见表4.2）61产品实现过程简述 表4.1 表4.2折环剖面形状平面形梯形锯刺形正弦形1值1234H/L00.050.10.20.30.42值11.52.63.43.74.262产品实现过程简述4.3 本

27、设计案例弹波的设计结果 变位：mm/g63产品实现过程简述（五）其他零件设计（略） 提示：盆架的有效高、弹波有效高与纸盆有效高 和之间：如果有可能，弹波与纸盆间应留 有充分的距离：这一方面是可以改善扬声 器的装配工艺特性，同时也有利于保证扬 声器的性能。64产品实现过程简述（六）扬声器高频响应的扩展 1.同轴扬声器 严格意义上来说，同轴扬声器实际上是一款具有低/高音扬声器（及分频器）的复合式扬声器系统。 65产品实现过程简述 2. 扩展高频响应通常考虑的做法有：1) 采用合适形状的振盆，例如指数形；2）尽量采用高弹性模量的振盆材料；3）尽量减轻振动系统的质量；4）极心加铜套；5）采用双振盆。6

28、6产品实现过程简述 下图是某扬声器采用高音杯来扩展高频的结果： 本设计案例采用双振盆的方法来扩展高频。67产品实现过程简述 提示：不同锥盆形状和材料固然会影响扬声器的高频响应，试验表明采用不同骨架材料的音圈也可能会对扬声器的高频响应产生影响。 下图是某扬声器使用纸骨架和铝骨架的测试结果对比：68产品实现过程简述 （七）设计验证 一.理论计算 7.1 频率响应和灵敏度dB SPL 400Hz 1W 1m85.8969产品实现过程简述7.2 扬声器振幅7.2.1 扬声器幅射的声功率 式中 空气密度 c 空气中声速 o 共振频率 a 有效幅射半径 o o时的振幅70产品实现过程简述 7.2.2 扬声

29、器振幅的计算 将上式进行整理得到扬声器振幅的计算公式： 代入有关数据:设fo=80, =1%, a=0.052 ，计算得o输入电功率（w）149101625计算位移（mm）（=1%）1.322.653.964.185.296.6171产品实现过程简述 7.2.3 用振幅计算结果对设计的扬声器结构尺寸进行验证 1) 对磁钢厚度的验证防止音圈碰底 2）对音圈/纸盆/弹波结合部位到上夹板距离的验证 防止弹波碰上夹板 注：上夹板与盆架打凸铆装结构的扬声器还应考虑到铆装后 “凸”的露出高度72产品实现过程简述本设计案例扬声器振幅的计算值和最终实物测量值：输入电功率（w）149101625计算位移（mm）

30、（=1%）1.322.653.964.185.296.61实测位移（mm）1.732.733.544.054.3773产品实现过程简述 功率 VS 振幅 74产品实现过程简述二. 试验验证 下表是本设计案例事先拟制的试验验证计划75产品实现过程简述 （八）样品试制 DOE（试验设计）和调整 DOE是一个或一系列的实验：对潜在影响过程的变 量，按事先规定的设计矩阵系统的变化进行试验，以确 定影响和相互作用。 在扬声器设计时对影响产品性能零件的参数（磁路 性能，软件参数）设计中难以设定在现有条件下， 计算的结果是难以致信的，因为不确定因素太多了 一般需采用 DOE方法才能最后确定。 例如，扬声器设

31、计中确定纸盆的参数（频率/顺 性，重量）、弹波参数（变位）、纸盆顺性与弹波顺性 的分配等均可能需要用到DOE方法。 为了保证扬声器的性能，试制中还可能多次对盆边 的形状与材料、盆锥材料及配比、盆锥生产工艺参数， 乃至模具的设计与修改等都可能会用到DOE方法。76产品实现过程简述 一种可能的DOE试验记录表式举例77产品实现过程简述（九）设计确认试验 设计确认试验按照事先策划好的设计验证计划进行，包括以下几个方面的试验内容： 0.音质评价 1.技术要求的符合性 2.可靠性试验 3.环境适应性试验 78产品实现过程简述 9.1 技术要求的符合性 检查是否符合顾客提出的要求 9.1.1 纯音检听 9

32、.1.2 频率响应、灵敏度、共振频率与阻抗（曲线曲线）79产品实现过程简述 9.1.3 失真频率(z)351015201005.26.389.3102001.51.72.52.83.35003.42.62.32.21.910001.81.61.31.21.220002.72.42.42.62.750002.31.91.51.61.4100001.91.61.31.2180产品实现过程简述 9.1.4 指向性 9.1.4.1指向性频率响应：偏离参考轴不同角度时测得的一组频响曲线 9.1.4.2指向性图形：用转台在同一频率下测出的以极坐标表示的灵敏度变化图形扬声器的指向性频率响应506070809

33、0401002001000500020000频率 （Hz)灵敏度 （dB)01530456081产品实现过程简述 9.1.5 T-S参数测量结果:项目计算结果LMS测量结果Fo(Hz)8096.79Sd（m2)0.00850.0085SPLo(dB/400Hz)85.8987.84(%)0.383BL（TM）2.462.56Vas(l)6.4696.62Qes1.5711.517Qms2.4044.439Qts0.9501.1382产品实现过程简述 9.2 可靠性试验 可靠性试验主要考察产品使用中的可靠程度，它可能包括： 耐久性（如功率负荷）试验 最大功率试验 模拟实际使用的试验（如扫描振动）

34、 模拟实际运输（如跌落)试验83产品实现过程简述 9.3 环境适应性试验 环境试验主要考察产品在不同使用环境下的可使用性，它可能包括： 高/低温储存 高/低温负荷试验 高/低温冷热交变试验 组合温湿度试验 低气压试验 盐雾试验 防水性试验84产品实现过程简述 9.4 音质评价 评价扬声器的音质是否能满足使用要求 评价方法：相对比较法/绝对评价法85产品实现过程简述86产品实现过程简述（十）对扬声器振动系统最大位移Xmax的讨论 问题的提出：XMAX不是扬声器的技术指标，但它确实与扬声器的多项技术参数/音质有关，例如有些顾客可能会提出类似如下图 所示的低频失真和功率压缩的要求，这些都与XMAX有

35、一定关系。10.1 XMAX与扬声器性能的关系1.扬声器的低频振幅失真： 87产品实现过程简述2.扬声器的低频功率压缩： 下图是本设计案例扬声器10W时的声压压缩情况实例。 扬声器低频振幅失真、扬声器的声压功率压缩根源在于：扬 声器策动力F=BLI的非线性，即扬声器磁路（BL）分布和支撑系 统Cms分布的非线性而造成。88产品实现过程简述10.2 关于（BL）的Xmax电动力是位移的函数 1） (BL)和电动力F 理想的间隙磁通分布:至少在音圈振动范围内 的磁通密度分布应该是恒定大小的，示意如下。 此时的电动力 F = BLI。BBg01/2 hvx1x-1/2 hvx289产品实现过程简述

36、2）实际磁路间隙中可能的磁通分布90产品实现过程简述 3）（BL）值和电动力F 现实磁路间隙中的磁通分布如上图所示：磁通密度 B的分布是距夹板中心位置X的函数，这跟理想中的恒定磁通分布相距甚远磁路设计的任务之一就是要尽可能地使磁通 Bg的分布在音圈运动范围内（即X在比较大的范围内）变化幅度尽可能地小一些，并使其分布尽可能地以音圈振动中心（上夹板厚度中心点O）为对称。 为此，现实磁路中电动力（BLI）的计算为: F （B1l1 + B2l2 + B3l3 + ) （BnLn）I BLI 式中：Bn、Ln表示间隙中某处的磁场强度和该处的的音 圈线长度分量 B 表示在音圈运动范围内间隙中平均磁场强度

37、91产品实现过程简述 根据前面的设计计算，当上夹板Lp=3时 Bg = 9000gs. L = 4.2m 考虑到在音圈绕组宽度5.5mm和振幅4mm时，音圈活动范围约13.5mm（5.5+24)。在此范围内B的平均值如果按Bg的65%估算，即 B = 5850gs.,此时 （BL）= 2.46（TM） 此时电动力 F =（BL）I = 2.46I92产品实现过程简述某扬声器磁间隙（BL）值与位移X关系的实际分布示例 93产品实现过程简述4）调整（BL）分布曲线的设计变更途径A.对极心高度/形状的变更可以改变B分布曲线形态B.对夹板厚度/形状的变更可以改变B分布曲线形态C.音圈设计调整绕音圈组宽

38、度与夹板厚度之比，可以 改变(BL)分布曲线形态D. 音圈装配调整音圈绕组在磁间隙中的位置，可以改 变（BL）分布曲线形态94产品实现过程简述10.3关于Cms的Xmax振动系统弹性系数是位移的函数 扬声器振动系统总弹性由振盆边缘和弹波两部分 共同构成。由于振盆边缘和弹波两者各自的弹性大小及 线性范围、设计师对两者弹性大小的分配比例、以及装 配等多种因素的影响，使振动系统总弹性与位移的分布 曲线和线性范围与理想中的状态也可能偏差甚大。95产品实现过程简述1） 弹波实测结果表明：弹波顺性与其位移不成线性关系。 注：顺性分别以10g、20g、50g、100g配重计算。 按50g配重，弹波的顺性为1

39、.5mm/N。96产品实现过程简述 弹波顺性的测量结果：Cd=3.8/1.3=2.92 mm/N97产品实现过程简述2） 盆边实测结果表明：盆边顺性与其位移不成线性关系。 纸盆边顺性的测量结果：Cc=5/3.2=1.56 mm/N98产品实现过程简述3)盆边与弹波组合后的顺性与其位移不成线性关系。盆边与弹波组合后的顺性测量结果：Cms=3.8/3.5=1.08 mm/N99产品实现过程简述 某扬声器支撑系统弹性系数与振幅的实际测量结果示例：100产品实现过程简述 4）对系统弹性分布的调整A.调整振盆边缘形状和材料 改变盆Cms曲线的形态B.调整弹波形状和材料 改变弹波Cms曲线的形态C.调整振

40、盆和弹波的顺性比 改变振动系统Cms曲线 的形态D.装配过程注意不要使两个零件有附加的预应力 改变振动系统Cms曲线的形态101产品实现过程简述10.4 结论 1. 实际上的扬声器XMAX不是简单的1/2（Tv-Tp），它取决于（BL）、CMs 与振幅X的分步趋势是四个X中的最小的一个X值。 2. 适当增加XMAX有助于减小扬声器的低频振幅失真（这仅仅是减小扬声器失真环节的一小部分而不是全部工作）和声压功率压缩。 3. 试制阶段认真分析扬声器的XMAX有助于产品优化设计。102产品实现过程简述 第二部分 过程的设计和开发103产品实现过程简述 过程 就普遍意义来说：过程应当是包括从物料进厂到产

41、品运送到顾客库房的每一个环节。我们在这里所述的过程仅指产品的工艺技术过程。 “过程设计和开发”的目标是 1. 保证完全开发出一套有效的制造系统 2. 保证制造系统能满足顾客所有的期望104产品实现过程简述阶段三 输 入（设计责任部门的输出） 输 出（工艺责任部门的输出）1.设计失效模式及后果分析(DFMEA)1.包装标准/规范2.可制造性和装配设计2.过程流程图3.设计验证3.车间平面布置图4.设计评审4.过程特性矩阵图5.制造样件-控制计划5.过程失效模式及后果分析(PFMEA)6.工程图样(包括数学数据) 6. 控制计划7.工程规范7.作业指导书8.材料规范8.初始过程能力研究计划9.图样

42、规范更改9.测量系统分析计划105产品实现过程简述 在进行过程设计和开发（工艺）前，必须充分了解输入条件和要求，包括： 产品图纸 产品技术要求 可靠性和环境试验要求 产品特殊特性 设计FMEA 106产品实现过程简述工艺过程文件一般应包括以下内容：1.过程流程图2.过程失效模式及后果分析(PFMEA)3.控制计划4.作业指导书 每个生产阶段的过程（工艺）文件又可能因开发阶段侧 重点不同而有所差别。107产品实现过程简述 一. 扬声器装配过程流程图108产品实现过程简述 典型的扬声器结构T铁铁磁钢磁钢上盖板上盖板音圈音圈盆架盆架中心盘中心盘纸盆纸盆防尘帽防尘帽接线板接线板压圈压圈109产品实现过

43、程简述 过程流程图 描绘整个过程材料流程的图形，包括任何可能的返工或返修的操作。 保证过程流程中所有的作业都在流程图上得以显示，并能够表明生产的直接和可能的选择路径。110产品实现过程简述 扬声器的装配过程流程图格式之一111产品实现过程简述 扬声器的装配过程流程图格式之二112产品实现过程简述 二.过程FMEA（PFMEA）113产品实现过程简述过程 FMEA PFMEA的目的主要是降低风险，帮助制造/装配责任工程师： 确定潜在产品和过程失效模式和相关连的原因/机理 帮助分析新的和更改过的制造和装配过程 评估失效时对顾客/过程的影响 确立主要过程变差，以便对其采用过程控制 建立失效模式的排列

44、清单，确定纠正/预防措施优先顺序114产品实现过程简述一种PFMEA格式举例115产品实现过程简述（工序）磁路零件打胶一） 影响胶合牢度的失效机理1.胶种选择2.胶液的配方3.胶量及其分布4.胶的固化条件：温度、时间、湿度5.被胶合面的清洁和处理二） 预防措施1.零件表面：平整度的检查、预清洁（灰尘和油污）处理2.生产前的机器设定：设备的Cmk应1.33；气压、转速、打胶时间；胶量、配比。 3.胶量/配比的定时/不定时检测（并作好记录）三）建议措施 1.胶量的定期/不定期检测（包括记录检测的时间、留样以便万一时便于分析和采取处施，例如可以按时间段区分隔离） 2.做胶量的 X- R（SPC）图

45、3.磁路牢度抽测（滑落、跌落、冲击）116产品实现过程简述（工序）充磁一）失效机理1.充磁方向相反2.未能使磁钢充磁饱和 （3. 特别注意双磁路磁钢的充磁和组合）二）预防措施1.生产前的设定：极性，充磁电压，首件确认2. 每次充磁机维修后的再确认三）探测1.用极性测试仪对扬声器极性进行检测2.用在线测试仪对扬声器灵敏度进行检测117产品实现过程简述（工序）纯音检听/在线测试一）失效机理1.不良品未被识别 2.不良品混入3.漏检二）预防措施1.规定检听环境噪声水平2. 生产前的仪器设定：电压、频率范围、扫描速度（时间）3.（比对用的）限度样件随时可得4.不良品/可疑品的标识（例如倒置，贴标签）与

46、隔离5.检听人员轮换操作118产品实现过程简述 三.控制计划119产品实现过程简述3.1 三个不同过程开发阶段的控制计划： 样件制造阶段 样件控制计划为样件制造过程的控制而编制。对样件的大多数特性一般采用100%检验和测试； 样件控制计划应对在样件制造过程中的尺寸、量测、材料和性能测试加以描述。在可能的情况下，采用生产过程制造样件。 样件制造过程是投产后过程控制计划的开发依据。 试生产阶段 是编制生产控制计划的连续过程中的一部分。需要增加频度，对量产前所需的尺寸、量测、材料和性能加以描述。 批生产阶段 着眼于大量生产，对生产过程中产品过程特性及其控制方法、测试要求和测量系统应作出完整的文件规定

47、。 120产品实现过程简述3.2 关于批生产控制计划1）目的和内容： 在完全正式生产之前，确保控制所有零件和过程的整体计划已文件化 该计划应覆盖过程流程图中的所有操作，包括：设备、夹具或工装产品和过程特殊特性规范或公差测量或评价技术抽样样本容量和频次每个生产工序（工步）的控制方法和反应计划121产品实现过程简述2）批生产与试生产控制计划的主要差别它们的主要差别就在于：检验的抽样数不一样。 试生产检验基本上是100%的检验而批生产检验的容量和 频次主要是抽样 通常在试生产阶段开展全尺寸符合性检验，批生产时则是按年度或顾客要求开展此项工作。批生产是以试生产控制计划为输入，来决定： 测量系统分析计划

48、 作业，监控指导书 反应处施 初始过程能力分析注：在某些情况下，试生产和批生产控制计划是可以相同的，仅需注明 抽样检验和测试要求。因此试生产应当在典型的生产条件下进行。122产品实现过程简述 3) 批生产控制方法的重点应放在：满足全部的顾客要求；更注重过程控制而非产品控制；更注重预防而非探测发现；更注重控制限目标而非规范限；更注重防错措施而非检验；运用控制方法（SPC）。4）在批生产件被批准后不太长的时间内应使Cpk1.33。123产品实现过程简述一种控制计划格式举例124产品实现过程简述3.3 关于特殊过程的控制1.特殊过程的定义 ISO9000:2000 7.5.2：当生产和服务提供过程的

49、输出不能有后续的监视或测量加以验证时，组织应对任何这样的过程实施确认。这包括仅在产品使用或服务已交付之后问题才发现的过程。 “特殊过程”是指：1）.在过程中无法方便地通过检验来判断过程产品是否达到输出要求，只能通过工艺参数控制来间接地实现对质量特性的控制；2）.过程中形成的缺陷可能在后续的生产和服务过程乃至在产品使用或交付后才能显露出来的质量特性；125产品实现过程简述3).不可重覆的过程和具有昂贵价值的产品，不能经济地进行测试；4).顾客有特殊要求；5).如果不对过程实施确认，可能导致严重后果。 上述过程通常称为特殊过程，如：焊接、锻造、铸造、热处理、表面处理、粘接、注塑、挤塑、吹塑等。 1

50、26产品实现过程简述 2. 特殊过程的确认 所有的特殊过程都必须得到确认。 特殊过程中，人、机、料、法、环、测各因素的确认实质 是过程的保证“能力”，要求如下图:岗位资格认证技术能力认证人员设备标称能力是否满足工艺的要求设备实际能力确认设备原材料是否附合要求原材料贮存是否符合规定材料确认内容127产品实现过程简述 工艺文件编制是否符合设计及标准要求工艺文件审批是否规定工艺环境条件是否满足工艺及产品质量控制要求环境因素及危险因素是否满足环境/职业安全健康管理体系的相关要求环境检测工具是否符合技术要求检测工具是否按规定定期检查检测确认内容工艺验证是否有效监测方法是否恰当对过程预期达到的质量（产品质

51、量特性）通过试验结果确认128产品实现过程简述3.特殊过程的控制举例： A.磁路胶合是一个特殊过程，应考虑对以下所有环节的控制措施： 磁路零件的清洁 胶种/配比的选择（应事先取得包括：耐正压力/剪切力、耐高/低温、耐高低温的温度交变、耐温湿度、耐振动和冲击等合格试验报告） 设备的Cmk应1.67 生产前的工艺设定（打胶机的转速，打胶时间，气 压，胶量，胶量比等） 生产中的定期/不定期检查（样本的保留，时间的记 录） 胶量的Cpk应1.33 固化环境设定（温度，时间，湿度等） 抽样检查（滑落试验/冲击试验）129产品实现过程简述B.充磁是一个特殊过程，控制措施应包括： 充磁机的选择：充磁能力（应

52、保证被充磁钢性能饱和） 充磁机的工作稳定性（环境工作温度和 温升是对充磁机有影响的） 生产前充磁机的设定：极性，电压 （扬声器）磁路的放置：方向，位置 生产前的首件确认：极性，磁通 生产中不定期的检测：极性，磁通 千万不要将极性的正确性放到的后道工序去检测，因为有 些问题是无可挽回的如钕铁硼，双磁路是不可复充磁的）130产品实现过程简述 四.作业指导书131产品实现过程简述4.1 目的： 把所有缺乏书面程序会导致质量不良的过程书面化。 保证文件化的指导书在所有那些因缺少指导书而影响质量的工作岗位可得。 技术规范中的信息必须描述如何进行某项活动。132产品实现过程简述4.2 要求 必须为所有负责

53、过程操作的人员提供成文的过程监视和作业指导书，指导书在现场应易于得到。 作业指导书必须参考控制计划，必须能被操作者在工作中的不同情况下所参考。 标准的作业指导书应包括（或参考以下内容）： 作业设定（操作要素、作业顺序、操作节拍）/反应指导书 工具、量具和其他设备使用指导书 工具更换周期 材料的标识和处理指导书 顾客和供方指定的特殊特性 统计过程（SPC）控制要求 有关工程和制造标准 检验和试验指导书 预防性维护时间表、指导书和查核表133产品实现过程简述一种作业指导书式样举例134产品实现过程简述 五.生产确认试验计划和报告（PVP&R)135产品实现过程简述生产确认试验(PV)1.对

54、产品设计正确性的进一步的确认2.对（工艺）过程设计正确性的确认3. 对（工艺）过程中包括工艺装备、工艺参数、辅助材料、测试仪器等的确认136产品实现过程简述 六. 过程质量和扬声器性能137产品实现过程简述一.磁路装配1影响磁路间隙磁通密度的过程因素1）与磁钢性能的关系 磁钢特性的好坏是直接决定磁路间隙磁通的大小以及扬声器性能稳定性的首要因素。2）与磁路结构的关系 同电路一样，要想使磁钢在扬声器磁路中获得磁能的最大利用率，也必须尽可能地减小磁路中一切不必要的磁阻损耗。减小磁阻的途径可能有： A在成本允许的范围内选用磁阻小的导磁材料。如软铁，硅钢片，低碳钢等。 B尽可能地减少构成磁路各零件接触部

55、位的间隙，增加各导磁件的接触面积。例如将前后片与磁钢旋压紧，一方面可使胶液分布均匀，同时又可减小磁钢与前后片的间隙从而减小了磁路内的磁阻。138产品实现过程简述 应尽力减小夹板与磁钢间 的距离，以减小磁阻：空气的 导磁率远比钢板小得多，即空 气的磁阻远远大于钢板。 1）夹板尽可能地平； 2）胶不必太多太厚。 139产品实现过程简述 3）充磁过程 当充磁电压VV1时，磁钢的B随充磁电 压的增加大致成线性地增加。 当充磁电压V1VV2时，磁钢的B随 充 磁电压的增加而增加的速度放慢。 当充磁电压V2VV3时，磁钢的B随 电压的增加几乎不再增加，此时我们称磁钢 达到了饱和状态。 当充磁电压卸去后，磁

56、钢并不是保持充 磁 电压V3时刻的磁性B3，而是随着V的下降 沿 着另外一条路线（又叫退磁曲线）下 降， 直 到充磁电压为零（V=0）。 A要想使扬声器磁路间隙有较强的磁通，设计者选用合理剩磁Br的磁钢。 B要想使扬声器有较强而稳定的间隙磁通，除了设计者选用合理Hc的磁钢,工艺上必须保证使磁钢充饱和。 为了将磁钢充饱和,充磁机产生的磁场强度要求至少超过磁钢材料Hc的三 倍这就是为什么Hc 越高的磁钢对充磁机的要求也越高的原因。140产品实现过程简述2磁间隙中的磁通分布（1）理想的磁间隙中的磁通分布 F=（Bn Ln）I 式中的Bn，Ln表示间隙中某处的磁场强度和该处的的音圈长度。141产品实现过程简述 （2）间隙圆周上的磁通分布 例：假设公称间隙宽度为1.2，音规偏差为0.2，即间隙可能为1.11.3,相差18.2%，如上左图所示。不考虑其它因素的影响，仅由于间隙宽度的差异就可能使间隙中的磁通不均匀（B值大小）相差18.2%。根据公式F=（BL）I 可知电动力F1和F2的大小也就有可能相差18.2%，如上右图所示。说不定正是由于这不相等的力是音圈在上下振动过程中产生扭摆、