組合公差分析與應(yīng)用

組合公差分析與應(yīng)用課前練習(xí)公差設(shè)計(jì)公差設(shè)計(jì)概念得形成公差得表現(xiàn)各項(xiàng)公差問題尺寸鏈基本概念基本術(shù)語(yǔ)尺寸鏈得形式尺寸鏈得作用及優(yōu)點(diǎn)裝配尺寸鏈得計(jì)算順序電腦輔助公差設(shè)計(jì)線性尺寸鏈公差分析軟體之應(yīng)用-案例1,2課程大綱課前練習(xí)dLD±l±a±bL±m(xù)GuidepinHowtodefineDtoletbluepartalwayscanbeassembledintoredpartwhenthereisconstraint?(Note:請(qǐng)忽略guidepin/guidehole得組合公差)L=50,l=0、2,m=0、2,d=5,a=0、05,b=0、05,D=?-極限模式:-統(tǒng)計(jì)模式:成品良率為99、732、假設(shè)以上所有尺寸CPK=1(Ca=0,Cp=1),請(qǐng)說明當(dāng)使用統(tǒng)計(jì)模式計(jì)算時(shí),良率為何?1、請(qǐng)分別利用極限公差模式/統(tǒng)計(jì)模式計(jì)算以上問題公差設(shè)計(jì)-公差設(shè)計(jì)概念得形成工業(yè)革命產(chǎn)品大量生產(chǎn)工件互換性得需求增加二戰(zhàn)時(shí)期對(duì)設(shè)計(jì)之精度需求提高高品質(zhì)產(chǎn)品及競(jìng)爭(zhēng)性成本專業(yè)量測(cè)方法、工具、公差技術(shù)公差設(shè)計(jì)-公差得表現(xiàn)-尺寸變異原因5M1E

人員(Men)

機(jī)器(Machine)

材料(Material)

方法(Method)

量測(cè)(Measurement)

環(huán)境(Environment)公差設(shè)計(jì)-公差得表現(xiàn)-常態(tài)分配公差得定義–

允許變動(dòng)得範(fàn)圍一般工件之加工尺寸變動(dòng)為一種常態(tài)分配,在標(biāo)準(zhǔn)常態(tài)分配下以其標(biāo)準(zhǔn)差得六倍當(dāng)做公差,此稱為自然公差,即Tolerance=6σ,此表示可能會(huì)有0、27%得不良品發(fā)生。公差設(shè)計(jì)-公差得表現(xiàn)-製程能力Cp(Capabilityofprecision):製程精密度

Ca(Capabilityofaccuracy):製程準(zhǔn)確度

Cpk(Processcapabilityindex):製程能力指數(shù)改善Cp改善CaCp值愈大,精密度愈好;Cp值愈小,產(chǎn)品變異性愈大Ca值愈小,準(zhǔn)確度愈好;Ca值愈大,產(chǎn)品偏移中心規(guī)格愈多(衡量製程平均值與規(guī)格中心得一致性)(衡量製程變異程度與規(guī)格容差得相異情形)公差設(shè)計(jì)-各項(xiàng)公差問題公差分析問題公差分配問題公差與成本關(guān)係問題公差調(diào)合問題電腦輔助公差設(shè)計(jì)公差分析公差分配組件公差尺度公差尺度公差尺度公差尺度公差極限公差模式:以零件之最大最小狀況組合,此模式可以滿足完全互換性,組件公差最大。不良率近乎零。統(tǒng)計(jì)模式:以rootsumsquare計(jì)算公差,此模式可以滿足大數(shù)互換性。公差設(shè)計(jì)-各項(xiàng)公差問題-公差分析尺度變異

σA統(tǒng)計(jì)法公差分析組件變異

尺度變異

σB尺度變異

σC利用各尺度得變異來計(jì)算組件尺度得變異

所有尺度為常態(tài)分佈

所有尺度互不相依組件之尺度也會(huì)趨近常態(tài)分佈以統(tǒng)計(jì)模式計(jì)算統(tǒng)計(jì)模式:假設(shè)各尺度得製程能力相當(dāng),組件尺度得製程能力也相同公差設(shè)計(jì)-各項(xiàng)公差問題-公差分析尺度公差

TA=6nσA統(tǒng)計(jì)法公差分析組件公差

尺度公差

TB=6nσB尺度公差

TC=6nσC相對(duì)變異模式:利用對(duì)於各元件之尺度分佈情形,適度得修正統(tǒng)計(jì)模式(針對(duì)不同之分配如平均分佈、三角分佈、正弦分佈等有不同之修正係數(shù)Bi)。蒙地卡羅模式:給定元件尺度規(guī)格與分佈情形,利用隨機(jī)產(chǎn)生之元件樣本及虛擬組配,再加以統(tǒng)計(jì)計(jì)量以暸解尺寸變異,此方式當(dāng)模擬數(shù)量越多時(shí)越精確。公差設(shè)計(jì)-各項(xiàng)公差問題-公差分析12大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流平均分配:每個(gè)尺度平均分配等比例分配:依尺度大小比例分配獅王分配:最關(guān)鍵得尺度有最高得優(yōu)先順序分配公差預(yù)算,其她尺度得公差分配就是依據(jù)製程能力訂定。等成本斜率分配:最佳化:公差調(diào)合問題公差設(shè)計(jì)-各項(xiàng)公差問題-公差分配相對(duì)變異模式輸入各尺度之分配方式及公差,計(jì)算組件之公差蒙地卡羅法模擬各零件各尺度之分配,計(jì)算組件之分配公差設(shè)計(jì)-各項(xiàng)公差問題-電腦輔助公差設(shè)計(jì)

各尺度得貢獻(xiàn)度

公差優(yōu)化

公差分配方法:功能:計(jì)算組件公差針對(duì)所有有關(guān)係得尺寸一併考慮尺寸鏈-基本概念由相互連接得尺寸形成封閉得尺寸迴路尺寸鏈(Dimensionalchain):在機(jī)器裝配或零件加工過程中,由相互連接得尺寸形成封閉得尺寸組。尺寸鏈-基本術(shù)語(yǔ)ABCDZABCDZ環(huán)(Link):

列入尺寸鏈得每一個(gè)尺寸。A,B,C,D,Z封閉環(huán)(Closinglink):欲解析得尺寸或餘隙(加工或裝配後自然形成得環(huán))。Z組成環(huán)(ponentlink):

尺寸鏈中,對(duì)封閉環(huán)有影響得全部環(huán)。在這些環(huán)中,任一環(huán)得變動(dòng)必然引起封閉環(huán)得變動(dòng)。A,B,C,D尺寸鏈-基本術(shù)語(yǔ)ABCDZ增環(huán)(Increasinglink):

尺寸鏈中得組成環(huán),由於該環(huán)得變動(dòng)引起封閉環(huán)同向變動(dòng),即該環(huán)增大時(shí)封閉環(huán)也增大,該環(huán)減小時(shí)封閉環(huán)也減小。A減環(huán)(Decreasinglink):

尺寸鏈中得組成環(huán),由於該環(huán)得變動(dòng)引起封閉環(huán)反向變動(dòng)。B,C,D尺寸鏈-基本術(shù)語(yǔ)ABCDZ箭頭與封閉環(huán)同向?yàn)闇p環(huán);箭頭與封閉環(huán)反向?yàn)樵霏h(huán)傳遞係數(shù)(Scalingfactor):表示各組成環(huán)對(duì)封閉環(huán)影響大小得係數(shù)。

-以左圖來說,所有環(huán)得傳遞係數(shù)均為+/-1。

-以右圖為例,當(dāng)分析尺寸X時(shí),尺寸X即封閉環(huán),其中組成環(huán)B得傳遞係數(shù)即為cos(d)。尺寸鏈-基本術(shù)語(yǔ)xA+/-aB+/-bdABCDZ尺寸鏈-尺寸鏈得形式

按尺寸鏈應(yīng)用場(chǎng)合

-零件尺寸鏈;如圖1-裝配尺寸鏈;如圖2

按尺寸鏈各環(huán)得相互位置不同

-直線尺寸鏈

-平面尺寸鏈

-空間尺寸鏈

按尺寸鏈各環(huán)得幾何特徵不同

-長(zhǎng)度尺寸鏈

-角度尺寸鏈

按尺寸鏈各環(huán)得幾何特徵不同

-線性

-非線性作用:-檢校設(shè)計(jì)(公差分析)-優(yōu)化設(shè)計(jì)(公差分配)優(yōu)點(diǎn):-確保所有相關(guān)尺寸皆列入計(jì)算-確認(rèn)各個(gè)獨(dú)立環(huán)-確認(rèn)各個(gè)環(huán)得傳遞係數(shù)尺寸鏈-尺寸鍊得作用及優(yōu)點(diǎn)確定封閉環(huán)

裝配後功能驗(yàn)收得精度要求項(xiàng)目尋找組成環(huán)

所有與封閉環(huán)大小有關(guān)得項(xiàng)目

組成環(huán)需一環(huán)接著一環(huán)

組成環(huán)與封閉環(huán)需連成封閉得系統(tǒng)畫尺寸鏈圖

注意所有組成環(huán)與封閉環(huán)得方向計(jì)算封閉環(huán)尺寸

尺寸鏈-裝配尺寸鏈得計(jì)算順序ABCDZABCDZ電腦輔助公差設(shè)計(jì)公差分析公差分配線性公差分析-線性尺寸鏈2D公差分析-平面尺寸鏈3D公差分析-空間尺寸鏈,複雜,可連結(jié)3D進(jìn)行運(yùn)算HowtodefineDtoletbluepartalwayscanbeassembledintoredpartwhenthereisconstraint?Note:SetthetoleranceforL,±lforbluepartand

±m(xù)forredpart、Setthetoleranceford,±a、SetthetoleranceforD,±b、LimitConditionlmdLD±l±a±bL±m(xù)Guidepin線性尺寸鏈問題案例1dLD±l±a±bL±m(xù)Guidepin1、確定封閉環(huán)線性尺寸鏈問題案例12、尋找組成環(huán)dLD±l±a±bL±m(xù)GuidepinA3A1A2A4Z封閉環(huán):Z增環(huán):A1,A2減環(huán):A3,A4線性尺寸鏈問題案例14、計(jì)算封閉環(huán)尺寸極限公差法,公差項(xiàng)直接相加統(tǒng)計(jì)公差法,不相依得各尺寸公差項(xiàng)平方相加開根號(hào)3、畫尺寸鏈圖5505、8±0、2±0、05±0、0550±0、2GuidepinA=50±0、2C=(5、8±0、05)/2D=50±0、2B=(5±0、05)/2Z封閉環(huán):Z增環(huán):C,D減環(huán):A,B電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1Z=C+D-A-B1-1、選擇分析所使用單位1-3、輸入分析尺寸之設(shè)計(jì)值,若該尺寸為減環(huán),請(qǐng)輸入負(fù)值1-4、輸入公差範(fàn)圍1-2、零件名稱或尺寸形容註:此分析以3標(biāo)準(zhǔn)差來分析(Ca=0,Cp=1,Cpk=1)電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差分析如果希望以4標(biāo)差來分析,如何做?拓展得統(tǒng)計(jì)分析1-5、檢驗(yàn)封閉零件尺寸就是否正確Z=-A-B+C+D1-6、檢查尺寸鏈之所有組成環(huán)及封閉環(huán)就是否正確1-10、程式利用統(tǒng)計(jì)公差方式計(jì)算得到,當(dāng)良率符合3Sigma時(shí),封閉環(huán)得上下限1-9、輸入良率要求3Sigma電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差分析1-8、檢視目前設(shè)計(jì)之產(chǎn)品良率1-7、程式利用極限公差方式計(jì)算得到,封閉環(huán)得上下限電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差分析5505、8±0、2±0、05±0、0550±0、2GuidepinMax=0、685mmMin=0、115mmD>5、8-0、115x2=5、57條件:1、所有尺寸互不相關(guān)2、所有尺寸CPK=1(Ca=0,Cp=1)3、D>5、57以下成立:產(chǎn)品良率>99、73%課前練習(xí)dLD±l±a±bL±m(xù)GuidepinHowtodefineDtoletbluepartalwayscanbeassembledintoredpartwhenthereisconstraint?(Note:請(qǐng)忽略guidepin/guidehole得組合公差)L=50,l=0、2,m=0、2,d=5,a=0、05,b=0、05,D=?-極限模式:-統(tǒng)計(jì)模式:成品良率為99、732、假設(shè)以上所有尺寸CPK=1(Ca=0,Cp=1),請(qǐng)說明當(dāng)使用統(tǒng)計(jì)模式計(jì)算時(shí),良率為何?若要求成品良率需達(dá)4Sigma(Cpk=1、333,Ca=0,Cp=1、333),則D該如何設(shè)計(jì)?1、請(qǐng)分別利用極限公差模式/統(tǒng)計(jì)模式計(jì)算以上問題1-11、良率要求改為4Sigma電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差分析電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差分析5505、8±0、2±0、05±0、0550±0、2GuidepinMax=0、78mmMin=0、02mmD>5、8-0、02x2=5、76D>5、76產(chǎn)品良率>99、99%(4sigma)2-2、選擇公差優(yōu)化方式

設(shè)計(jì)中心化

公差優(yōu)化

中心優(yōu)化2-3、選擇目標(biāo)良率2-4、最優(yōu)化2-5、確認(rèn)優(yōu)化後之公差電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差優(yōu)化2-1、輸入封閉環(huán)得尺寸限制2-6、確認(rèn)優(yōu)化後之公差範(fàn)圍2-5、確認(rèn)優(yōu)化後之極限公差及統(tǒng)計(jì)公差得公差堆疊量2-7、確認(rèn)優(yōu)化後之生產(chǎn)良率電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差優(yōu)化電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差優(yōu)化公差優(yōu)化得目得大尺寸公差由+/-0、2改為+/-0、195小尺寸公差由+/-0、025改為+/-0、07(公差貢獻(xiàn)度小)良率僅下降0、001%對(duì)單一零件之製程能力會(huì)有很大得改善選擇公差優(yōu)化方式

設(shè)計(jì)中心化:在不改變公差帶大小得情形下,調(diào)整公差,使封閉零件得尺寸位於上下限要求得中心值

公差優(yōu)化:不改變?cè)O(shè)計(jì)中心值,調(diào)整公差帶大小,使封閉零件尺寸符合定義得上下限要求。中心優(yōu)化:合併以上兩項(xiàng)電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差分配選擇公差優(yōu)化方式

設(shè)計(jì)中心化:在不改變公差帶大小得情形下,調(diào)整公差,使封閉零件得尺寸位於上下限要求得中心值

公差優(yōu)化:不改變?cè)O(shè)計(jì)中心值,調(diào)整公差帶大小,使封閉零件尺寸符合定義得上下限要求。中心優(yōu)化:合併以上兩項(xiàng)電腦輔助公差設(shè)計(jì)-線性尺寸鏈問題案例1-公差分配3-1、