統(tǒng)計(jì)公差分析方法概述

1、.統(tǒng)計(jì)公差分析方法概述一.引言公差設(shè)計(jì)問題可以分為兩類：一類是公差分析(Tolerance Analysis,又稱正計(jì)算) ,即已知組成環(huán)的尺寸和公差,確定裝配后需要保證的封閉環(huán)公差；另一類是公差分配(Tolerance Allocation,又稱反計(jì)算) ,即已知裝配尺寸和公差,求解組成環(huán)的經(jīng)濟(jì)合理公差。公差分析的方法有極值法和統(tǒng)計(jì)公差方法兩類,根據(jù)分布特性進(jìn)行封閉環(huán)和組成環(huán)公差的分析方法稱為統(tǒng)計(jì)公差法.本文主要探討統(tǒng)計(jì)公差法在單軸向(One Dimension)尺寸堆疊中的應(yīng)用。二.Worst Case Analysis極值法(Worst Case ,WC)，也叫最差分析法，即合成后的公差

2、范圍會(huì)包括到每個(gè)零件的最極端尺寸,無論每個(gè)零件的尺寸在其公差范圍內(nèi)如何變化,都會(huì)100%落入合成后的公差范圍內(nèi)。Vector loop：E=A+B+C,根據(jù)worst case analysis可得D（Max.）=(20+0.3)+(15+0.25)+(10+0.15)=45.7,出現(xiàn)在A、B、C偏上限之狀況D（Min.）=(20-0.3)+(15-0.25)+(10-0.2)=44.3,出現(xiàn)在A,B、C偏下限之狀況450.7適合拿來作設(shè)計(jì)嗎?Worst Case Analysis缺陷： 設(shè)計(jì)Gap往往要留很大,根本沒有足夠的設(shè)計(jì)空間,同時(shí)也可能造成組裝困難； 公差分配時(shí),使組成環(huán)公差減小,零

3、件加工精度要求提高,制造成本增加。以上例Part A +Part B+ Part C，假設(shè)A、B、C三個(gè)部材,相對于公差規(guī)格都有3的制程能力水平，則每個(gè)部材的不良機(jī)率為1-0.9973=0.0027；在組裝完畢后所有零件都有缺陷的機(jī)率為：0.00273=0.000000019683。這表明幾個(gè)或者多個(gè)零件在裝配時(shí),同一部件的各組成環(huán),恰好都是接近極限尺寸的情況非常罕見。三.統(tǒng)計(jì)公差分析法 由制造觀點(diǎn)來看,零件尺寸之誤差來自于制程之變異,此變異往往呈現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分布的型態(tài),因此設(shè)計(jì)的公差規(guī)格常被視為統(tǒng)計(jì)型態(tài)。 統(tǒng)計(jì)公差方法的思想是考慮零件在機(jī)械加工過程中尺寸誤差的實(shí)際分布,運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行公差分析

4、和計(jì)算,不要求裝配過程中100 %的成功率(零件的100 %互換) ,要求在保證一定裝配成功率的前提下,適當(dāng)放大組成環(huán)的公差,降低零件(組成環(huán))加工精度,從而減小制造和生產(chǎn)成本。 在多群數(shù)據(jù)的線性疊加運(yùn)算中,可以進(jìn)行疊加的是變異值。四.方和根法計(jì)算公式（平方相加開根號）假設(shè)每個(gè)尺寸的Ppk指標(biāo)是1.33并且制程是在中心上例中Part A +Part B+ Part CT=0.44比較Worst case與統(tǒng)計(jì)公差法 公差合成后所得的公差范圍縮小了,對設(shè)計(jì)者而言,較小的公差范圍意味著較準(zhǔn)確的組裝與配合,累積下來的誤差也會(huì)減少。 在公差分配的情況時(shí),每個(gè)零件所得到的公差范圍變大了,對制造者而言,較

5、大的公差范圍意味著較容易制作及控制生產(chǎn)質(zhì)量,有利于制造者。使用RSS的假設(shè)條件 使用RSS統(tǒng)計(jì)公差分析方法的前提是,制造加工出來的零件尺寸數(shù)值是比較集中于中心值,輸出呈正態(tài)分布 如果公差疊加分析里面一個(gè)單獨(dú)的公差是在3的過程控制下生產(chǎn)的,那么RSS公差疊加分析的結(jié)果也是代表了3,也就是說,輸入的過程控制等級也代表了輸出的工程控制等級五.六標(biāo)準(zhǔn)差分析 在實(shí)際當(dāng)中,更加有可能的是用來制造公差疊加分析里面的特征的制程通常都沒有控制在同一個(gè)等級.公差分析里面的公差有可能是有幾個(gè)是2,有幾個(gè)是3。 六標(biāo)準(zhǔn)差分析：允許每個(gè)組立部件有不同的制程水平,甚至是不同的分布型態(tài)。六.公差分析步驟.建立公差回路圖（封閉尺寸鏈）.確認(rèn)Loop中各尺寸的設(shè)計(jì)值與公差.確認(rèn)Loop中各尺寸的制程能力水平(Cp，Cpk).選擇適當(dāng)?shù)姆▌t與工具,進(jìn)行公差分析.根據(jù)分析結(jié)果作出判斷為了避免復(fù)雜的計(jì)算,實(shí)務(wù)上采用EXECL表格.這是美國猶他州( Utah ) Brigham Young University機(jī)械工程學(xué)系的Dr. Ken Chase所建立的,請到這里下載:CATS 1D Tolerance Stack-up:/WWW/ADCATS/software/