公差分析
例子1公差(Tolerancing)
1-1概论
公差分析将有系统地分析些微扰动或色差对光学设计性能的影响。公差分析的目的在于定义误差的类型及大小，并将之引入光学系统中，分析系统性能是否符合需求。Zemax内建功能强大的公差分析工具，可帮助在光学设计中建立公差值。公差分析可透过简易的设罝分析公差范围内，参数影响系统性能的严重性。进而在合理的费用下进行最容易的组装，并获得最佳的性能。
1-2公差
公差值是一个将系统性能量化的估算。公差分析可让使用者预测其设计在组装后的性能极限。设罝公差分析的设罝值时，设计者必须熟悉下述要点：
●选取合适的性能规格
●定义最低的性能容忍极限
●计算所有可能的误差来源(如：单独的组件、组件群、机械组装等等…)
●指定每一个制造和组装可允许的公差极限
1-3误差来源
误差有好几个类型须要被估算
制造公差
●不正确的曲率半径
●组件过厚或过薄
●镜片外型不正确
●曲率中心偏离机构中心
●不正确的Conic值或其它非球面参数
材料误差
●折射率准确性
●折射率同质性
●折射率分布
●阿贝数(色散)
组装公差
●组件偏离机构中心(X,Y)
●组件在Z.轴上的位置错误
●组件与光轴有倾斜
●组件定位错误
●上述系指整群的组件
周围所引起的公差
●材料的冷缩热胀(光学或机构)
●温度对折射率的影响。压力和湿度同样也会影响。
●系统遭冲击或振动锁引起的对位问题
●机械应力
剩下的设计误差
1-4设罝公差
公差分析有几个步骤须设罝：
●定义使用在公差标准的」绩效函数」：如RMS光斑大小，RMS波前误差，MTF需求，
使用者自定的绩效函数，瞄准…等
●定义允许的系统性能偏离值
●规定公差起始值让制造可轻易达到要求。ZEMAX默认的公差通常是不错的起始点。
●补偿群常被使用在减低公差上。通常最少会有一组补偿群，而这一般都是在背焦。
●公差设罝可用来预测性能的影响
●公差分析有三种分析方法:
⏹灵敏度法
⏹反灵敏度法
⏹蒙地卡罗法
●公差分析需要对误差值的来源范围作设罝。
1-5公差操作数
公差分析会运用下面的操作数：
●TRAD, TCUR, TFRN：所有描述表面焦度的误差
●TTHI：描述组件或空间厚度的误差
●TCON；描述Conic常数的误差
●TSDX, TSDY：表面离轴的误差(镜片长度单位)
●TSTX, TSTY：表面倾斜的误差(角度)
●TIRX, TIRY：表面倾斜的误差(镜片长度单位)
●TIRR：表面不平整度的误差(用球差和像散)
●TEXI, TEZI：表面不平整度的误差(用Zernike条纹或标准多项式)
●TIND, TABB：折射率,阿贝数的误差
●TPAR, TEDV：参数或外加资料值的误差
●TEDX, TEDY：组件的机构离轴
●TETX, TETY, TETZ：组件的机构倾斜
●TUDX, TUDY, TUTX, TUTY, TUTZ：组件的离轴或倾斜由使用者自订的座标定义
增加可用于非序列性组件的新参数
1-6双透镜的公差分析
载入Samples\Tutorial folder中的「Tutorial tolerance.zmx」文件。这是一个近轴的双透镜设计。我们将建立本系统的公差分析。
1-7制造与组装公差
在开始本设计的公差分析之前，我们需要定义所有可能的误差来源。首先从ZEMAX 主选单上点击Editors->Tolerance Data，即可开启Tolerance Data Editor(TDE)。然后在TDE 视窗中的主选单中，点击Tools->Default Tolerance 开启Default Tolerance 对话框。直接点击「OK」产生默认的公差操作数。如此即是同意默认的公差容忍度。此外背焦的距离是默认的补偿部份。
1-8
误差描述 Tolerance Data Editor 现在包括有41个项目。第一个操作数「COMP 」定义表面4的厚度做补偿部份。而「TW A V 」这个操作数，系指针对任何条纹误差的测试波长。其它的操作数分别用于定义下列误差：
●四个面的曲率半径
●四个面的面不平整度
●两个组件和一个间隙的厚度误差
●两个玻璃的折射率或阿贝数的误差
●四个面皆有两个方向的离轴和倾斜。针对球面，公差分析仅有楔形或离轴
●两个组件皆有两个方向的离轴和倾斜
如此便包括所有设计上可能的制造和组装的公差
1-9灵敏度分析
灵敏度分析定义各个缺陷对系统性能的影响。这些影响经由统计上的总和以估算出系统
性能。藉由给定公差的范围，以了解那些会造成系统性能的改变?
一系列独立的公差估计：
●半径的改变
●厚度的改变
●倾斜或离轴的改变
每一个操作数，补偿部份会修正标准值至最小。我们皆认同所有的默认操作数除了一个参数，两个组件间的距离。虽然设罝两者的间距为「0」，其是以顶点为量测的基准，公差的范围最小为「0」最大为「0.2」。如此第二面将不会进入第一面。
1-10初步公差分析
在默认公差范围完成灵敏度分析后开始公差分析。在开启的文件中减低RMS光斑的大小将会使缺陷突显。开始公差分析需点击主选单中的Tools>>Tolerancing(或Ctrl+T)，此举将会开启公差分析的对话框。请务必确认「Comp：Paraxial Focus」已选取，此举利用近轴焦点的修正来重新定义成像面的位置。
使用RMS光斑半径做为公差分析的标准。公差分析的方式选灵敏度法。
如果有需要的话，请确认「 Show compensators」已勾选。将「Monte Carlo」的选项设为0。如此即可点击OK。
1-11公差分析结果
运算完成后，「文本阅读器」将会列出公差分析的结果。第一部份描述所有的公差操作数。接下来列出使用在分析的公差标准值。这是依据每个操作数独立公差分析的结果，包括参数的改变量，标准值的结果，标准值改变量与微小值的关系，焦点补偿的改变量。
1-12统计分析
下列灵敏度分析是统计上的资讯：
微小的RMS 光斑半径：
●基本的标准值
估计改变量：
●每个操作数的基准为
●每个操作数利用平方或平均将最大和最小的误差值
●取其均方根(应用在最严苛的条件)
估算RMS光斑半径：
●加总微小值和估算改变量(定义有效的范围在系统性能上)
可见默认公差的范围太宽松
1-13反灵敏度分析
反灵敏度分析常用在限制公差参数的范围以控制系统性能最大的降幅。允许的误差皆由误差来源分裂出来的。
反灵敏度的方法：
●反最大值的模式：旨在单独地修正参数的范围使得最后的标准值所对应的参数近乎极
限。
●反增加量的模式：旨在单独地修正参数的范围使得最后的标准值改变量符合参数的范
围几乎等于增加量。
在反最大值的模式，有提供使用者自定极限的方法。
●极限定义了每个公差分析参数的最大标准值。
●极限值必须较一般条件严苛。
分析性能可藉由最小参数值来定义。
●比较绩效函数到极限
⏹假使低于最大值，移动范围的极限内对组件不会有影响
⏹假使超过最大标准，将会缩小公差范围直到符合极限值
●运行某些在最大参数的数值
●参数的范围一般不会是对称的
运行的过程将会不断的重复直到评价系统的绩效函数降至预期的程度。反增加量的模式也是近似的，除了标准最大增加量是自订的而非求极限。
1-14个别分析视场角/组态
假使分离视场角/组态的功能未选取，反灵敏度分析将会平均所有的视场角及组态。
●某些视场角或组态也许对某些扰动有明显的冲击
●关于这些资讯在默认的灵敏度分析条件下可能会隐藏在平均值内
假使选取分离视场角/组态的功能，在每个视场角每个组态都是独立计算。每个视场角皆须符合反最大值模式的极限值。
●公差分析的参数范围皆须修正到每个视场角每个组态都在极限值内。
在反增加值模式，每个公差参数范围皆须修正至每个视场角每个组态的值降低至不超过增加量。最差的视场角的位置即可定义参数的范围。
1-15限制公差范围
举个例子来说，假设其需求为 RMS 光斑大小不能较正常的差150%。求得正常的绩效函数值，请开启Tolerance对话框(Ctrl+T)并点击其中的"?"标签。而mode则选 Inverse的类型。正常的绩效函数值为 3.5microns(0.0035 mm)。这表示我们设罝的绩效函数必须小于5.25microns。我们需要展开这些误差在所有可能的因素。假使任何一个参数所造成的误差多于对系统的贡献，则其整体效应就会是明显的不好。
1-16设罝限制条件
假设没有参数可以让标准值降低超过0.5microns，或产生一绩效函数超过4.0microns。响应范围：
●假设所有的参数有相同的贡献且平均分配误差由全部的参数
●假设某些统计相依且平均分配误差由均方根的参数，真实的结果在中间的部份
在对话框中的」?」。在# Monte Carlo Runs键入20。这是产生20条由随机数打到镜片上。在Save Monte Carlo Runs键入20将会在计算后保存。点击OK开始运行反向公差分析
1-17修正公差范围
在反灵敏度里，参数的范围将会被修正，假如需要的话，所以就是最大标准值。检查统计摘要。计算的标准值超过期望的最大值。整个焦点的位置需要0.66mm。
公差分析公差分析讲义 共6章
公差分析_公差分析讲义共6章 公差分析讲义第一章绪论一．学习要点 1.掌握互换性的概念 2.了解互换性生产的特点、意义 3.了解标准化的意义4.明确互换性与公差、标准化、检测的关系 5.掌握优先数系的概念及实质 6.了解几何量检测的意义二.学习难点 1.重点：互换性的概念、意义 2.难点：互换性的条件及与标准化的关系，优先数系及优先数系的正确选用三.学习思考 1.零件、部件具有什么性能才称它们具有互换性？完全互换性与不完全互换性之间有什么区别 2.在机械电子工业中，按互换性原则组织生产有何优越性？是否互换性只适合于大批量生产 3.何谓标准？如何分类？何谓标准化？标准化的作用是什么 4.何谓优先数系？基本系列有哪些？公比如何？变形系列有几种？派生系列是怎么形成的 5.如何理解互换性与标准化之间的关 系 第二章孔、轴结合的极限和配合一．学习要点 1.理解公差与配合的基本术语及定义 2.了解公差与配合国家标准的构成与特点：公差等级、公差因子、标准公差的计算及规律、尺寸分段、基本偏差系列、基准制、公差和配合在图样上的标注、标准温度 3.掌握正确的查用公差与配合国家标准的常用表格：标准公差数值表、基本偏差数值表 4.初步掌握公差与配合的选用
二．重难点分析 1.重点：公差配合的结构特点与基本规律 2.难点：公差配合的选用 3.标准公差系列和基本偏差系列是公差标准的核心 4.难点：公差与配合的选用三．学习思考 1.基本尺寸、极限尺寸、和实际尺寸有何区别和联系 2.尺寸公差、极限偏差和实际偏差有何区别和联系 3.什么叫标准公差？什么叫基本偏差？它们与公差带有何联系？ 4.配合分几大类？各类配合中孔和轴公差带的现对位置分别有什么特点？配合公差等于相互配合的孔、轴公差之和说明什么？ 5.为什么不能根据相互配合的孔和轴的实际尺寸来判别所设计孔、轴配合的种类 6.什么是基轴制？为什么规定基准制？为什么优先选用基孔制？在什么情况下选用基轴制？ 7.为什么要规定标准公差因子？ 8.为什么需要进行尺寸分段？如何进行尺寸分段？ 9.国家标准规定的公差等级分哪些等级？公差等级的高低是如何划分的？如何表示？ 10.为什么要规定基本偏差？基本偏差与公差等级有联系与否？ 11.国家标准分别对轴和孔规定了多少种基本偏差？写出它们的符号。轴的基本偏差是如何确定的？孔的基本偏差是如何确定的 12.为什么要规定一般、常用和优先公差带及常用和优先配合？设计时应如何选用 13.《极限与配合》国标的应用主要解决哪三个问题 14.基准制选择、配合种类选择和公差等级选择的根据是什么 15.大尺寸和常用尺寸的孔、轴公差与配合有什么区别和联系 1.基本术语和定义 1.1 孔：工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形的内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）
统计公差分析方法概述
统计公差分析方法概述 一、引言 公差设计问题可以分为两类:一类就是公差分析(Tolerance Analysis ,又称正计算) ,即已知组成环的尺寸与公差,确定装配后需要保证的封闭环公差;另一类就是公差分配(Tolerance Allocation ,又称反计算) ,即已知装配尺寸与公差,求解组成环的经济合理公差。 公差分析的方法有极值法与统计公差方法两类,根据分布特性进行封闭环与组成环公差的分析方法称为统计公差法、本文主要探讨统计公差法在单轴向(One Dimension)尺寸堆叠中的应用。 二、Worst Case Analysis 极值法(Worst Case ,WC),也叫最差分析法,即合成后的公差范围会包括到每个零件的最极端尺寸,无论每个零件的尺寸在其公差范围内如何变化,都会100% 落入合成后的公差范围内。 <例>Vector loop:E=A+B+C,根据worst case analysis可得 D(Max、)=(20+0、3)+(15+0、25)+(10+0、15)=45、7,出现在A、B、C偏上限之状况 D(Min、)=(20-0、3)+(15-0、25)+(10-0、2)=44、3,出现在A,B、C偏下限之状况 45±0、7适合拿来作设计不? Worst Case Analysis缺陷: ?设计Gap往往要留很大,根本没有足够的设计空间,同时也可能造成组装困难; ?公差分配时,使组成环公差减小,零件加工精度要求提高,制造成本增加。 以上例Part A +Part B+ Part C,假设A、B、C三个部材,相对于公差规格都有3σ的制程能力水平,则每个部材的不良机率为1-0、9973=0、0027;在组装完毕后所有零件都有缺陷的机率为:0、0027^3=0、3。这表明几个或者多个零件在装配时,同一部件的各组成环,恰好都就是接近极限尺寸的情况非常罕见。 三、统计公差分析法 ?由制造观点来瞧,零件尺寸之误差来自于制程之变异,此变异往往呈现统计分布的型态,因此设计的公差规格常被视为统计型态。?统计公差方法的思想就是考虑零件在机械加工过程中尺寸误差的实际分布,运用概率统计理论进行公差分析与计算,不要求装配过程中100 %的成功率(零件的100 %互换) ,要求在保证一定装配成功率的前提下,适当放大组成环的公差,降低零件(组成环) 加工精度,从而减小制造与生产成本。 ?在多群数据的线性叠加运算中,可以进行叠加的就是『变异』值。
公差分析基本知识
公差分析基本知识 公差分析是指在设计和制造过程中，对零件尺寸和形位公差进行分析 和控制的一种方法，以确保产品能够满足设计要求和功能需求。公差分析 是工程设计中非常重要的一环，对于产品的质量、性能、可靠性和维修等 方面都有着直接影响。 一、公差的概念和分类 1.公差的概念：公差是指零件尺寸和形位要素与其设计尺寸或参考要 素之间允许的最大偏差。 2.公差的分类： a.尺寸公差：包括线性公差和角度公差。线性公差包括长度、宽度、 高度等尺寸的公差；角度公差包括斜度、垂直度、平行度等角度的公差。 b.形位公差：包括形状公差和位置公差。形状公差包括平直度、圆度、柱度等形状要求的公差；位置公差包括同轴度、同心度、平行度等位置要 求的公差。 二、公差分析方法 1.概略公差法：根据产品的功能要求和设计需求，在设计早期就确定 产品的公差带和公差范围，从而确定整体上的尺寸公差。 2.逐级迭代法：将产品分解为各个零部件，根据功能要求进行公差分配，分析各个部件之间的相互作用和影响，逐步迭代调整，直至满足整体 要求。 3.统计公差法：通过统计学方法进行公差分析和控制，例如正态分布、极限分配法等，可以更好地考虑随机因素对产品尺寸和形位的影响。
三、公差分析工具 1.公差带和公差范围图：用于表示产品的尺寸公差和形位公差，清晰地显示了允许的最大偏差范围。 2.公差堆叠法：用于分析累积公差对整体装配尺寸的影响，通过计算和模拟，确定装配结果的可行性和可靠性。 3.公差链：用于描述零部件之间的相互影响和公差传递关系，通过分析链中各个环节的公差堆叠和累积，确定整体系统的公差情况。 四、公差分析的应用 1.产品设计：公差分析可以帮助设计师合理分配公差，降低成本，提高产品的功能和性能。 2.制造工艺规划：通过公差分析，合理安排制造工艺和工艺参数，提高生产效率和质量稳定性。 3.质量控制：公差分析是质量控制的基础和手段，通过对产品尺寸和形位的测量和分析，及时调整和纠正制造过程中的偏差，保证产品的一致性和稳定性。 4.故障分析和改进：公差分析可以帮助分析和定位产品故障的原因，从而指导改进设计和制造工艺，提高产品的可靠性和维修性。 总之，公差分析是一种重要的工程设计方法和质量控制手段，能够保证产品的一致性和合格性，提高产品的可靠性和性能，并对产品的设计、制造和维修等环节起到积极的指导和支持作用。
公差分析
公差分析(Tolerance Analysis) 與 蒙地卡羅模擬(Monte Carlo Simulation) 註：本課程感謝李艮生(Allen Lee)博士提供大部份材料與指導 I. Cp與Cpk的概念 製程能力指數﹝Process capability index─傳統上簡稱為Cp﹞，係統計製程管制SPC的一個很重要的指標。代表著我們產品製程的品質有多好或不良率是多少。傳統上品管使用正負3 SIGMA﹝標準差﹞，它是假設量產產品的品質特性值遵守常﹝正﹞態分配，而中心值加減 3 SIGMA的界線，一般稱之為管制上限和管制下限，產品品質特性值出現在管制上下限內的機率值為99.73%，這個部分構成品質管制中所謂統計製程管制─SPC的主體。 標準差 Standard deviation
自從1950年代SPC普及以來，大抵使用Cp這樣的一個能力指數，來反映品質水準的狀況。但遂著時間的推移，電子產業的興起，以前的品質水準不良率以百分比%為單位就足以勝任，因為電子元件的數量龐大，百分比的不良率不敷使用，所以演化成以PPM為不良率的單位。同時更自1980年代因為美國的汽車產業也不堪日本汽車業的競爭，從而將製程能力指數修正成Cpk，近年來電子產業多以追求Cpk為準。 深究Cpk的內容，你會發現它不是什麼新東西，只是舊瓶新酒，只是過去在談論SPC時，大家都假設實際品質特性值的中心值是和目標值一致的。傳統品管上針對這個問題是以Ca處理，但通常都帶過未加以刻意強調。而時下流行的Cpk只是對舊有的Cp做了中心值的修正。 需要注意的是傳統上Cp時代，我們對製程能力指數的要求是Cp=1，易言之，良品率是99.73%，而多年前Cpk出現時要求的是Cpk=1.33，而這兩年則要求提升到Cpk=1.67。而當Cpk=1.63時即可進入個位數的PPM世界。 公差T Cpk=( 1 - K ) * --------------- = ( 1 - K ) *------------- 六倍標準差6* σ
公差分析基本知识
公差分析基本知识 公差分析是评估产品零件的精度和一致性的过程，通过确定允许的差 异范围来确保产品的质量。在产品制造和工程领域中，公差分析是一个重 要的工具，它可以帮助设计师和工程师优化产品设计，确保制造过程控制 正确，并满足产品规格和要求。 公差是指在一组相同加工工艺下，零件之间允许的最大和最小尺寸间隔，用于衡量产品制造过程中的误差。公差通常用+/-表示，其中正号表 示上限公差，负号表示下限公差。例如，如果一个零件的尺寸规格是10 +/- 0.1mm，那么实际加工出来的尺寸可以在9.9mm至10.1mm之间变化。 在公差分析中，有一些常见的术语需要了解： 1.尺寸公差：用于衡量产品零件尺寸的允差范围。尺寸公差分为上限 公差和下限公差，上限公差是允许的最大尺寸，下限公差是允许的最小尺寸。 2.允差：指在产品制造过程中，零件尺寸允许的变异范围。允差可以 根据产品的功能要求和制造成本进行调整。 3.适配：适配是指两个或多个零件之间的连接或配合。适配可以是紧 配（零件尺寸在公差范围内接合），松配（零件尺寸超出公差范围），或 者间隙配合（零件尺寸在公差范围内留有间隙）。 4.组件公差：组件公差是由各个零件的公差堆加计算得出的总体公差。组件公差的大小和分布对产品的性能和质量有很大影响。 公差分析的主要目标是确定产品设计和制造过程的控制限度，以确保 产品可以满足规格要求。公差分析可以通过以下步骤实现：
1.确定产品规格和要求：首先需要确定产品的功能要求、设计目标和 可接受的误差范围。这些规格将成为公差分析的基础。 2.选择适当的公差标准：根据产品规格和要求，选择适当的公差标准。公差标准通常由国际标准组织制定，例如ISO标准。 3.进行公差堆加计算：在公差堆加计算中，需要确定各个零件的尺寸 公差，并将其叠加得到组件公差。这个过程可以通过数学模型和计算机软 件来完成。 4.分析公差堆积效应：通过分析公差堆积效应，可以确定产品在允许 误差范围内的装配情况。这有助于评估产品的可制造性和可装配性。 5.优化设计和制造过程：根据公差分析的结果，可以对产品设计进行 优化，以减小公差堆积效应。同时，还可以优化制造过程以提高产品的一 致性和性能。 公差分析在产品设计和制造过程中起着至关重要的作用。它可以帮助 设计师和工程师在设计初期就考虑到产品的制造可行性和装配性，从而节 约时间和成本。通过正确应用公差分析，可以提高产品质量，提高客户满 意度，并在市场竞争中获得优势。
面向制造和装配的产品设计之公差分析(可编辑)
面向制造和装配的产品设计之公差分析 DFMADFMA 第第44部分部分：公差分析公差分析 Tolerance AnalysisTolerance Analysis 钟元钟元 7>2013/03/302013/03/30 DFMADFMA 内容： 一．常见的公差分析做法 二．公差分析 三．公差分析的公差分析的计算步骤算步骤
四四．公差分析的计算方法公差分析的计算方法 五．公差分析的三大原则 六．产品开发中的公差分析 2 DFMADFMA 一. 常见的公差分析做法 1. 产品详细设计完成后，在design review时，针对O-ring的压缩量进行 公差分析；分析如下： 3 DFMADFMA
一. 常见的公差分析做法 2. 当发现公差分析的结果不满足要求时，修改尺寸链中的尺寸公差，从 ±0.15mm修改到±0.10mm，发现依然不能满足，继续修改到 ±0.05mm，直到满足O-ring的15%压缩量要求；成功完成公差分析。 4 DFMADFMA 一. 常见的公差分析做法 存在的问题： 公差的设定没有考虑到制程能力公差的设定没有考虑到制程能力 ? 公差的设定没有考虑到成本 没有缩短尺寸链的长度没有缩短尺寸链的长度
? 当公差分析结果不满足要求时，没有通过优化设计的方法，而是通过严 格要求零零件尺尺寸公差的方法； ? 对尺寸公差没有进行二维图标注 对尺寸公差没有进行制程管控对尺寸公差没有进行制程管控 ? 产品制造后，没有利用真实的零件制程能力来验证设计阶段的公差分析 在产品详细设计完成后才开始进行公差分析在产品详细设计完成后才开始进行公差分析 5 DFMADFMA 一. 常见的公差分析做法 后果： 产品不良率高产品不良率高
公差分析
(4)装配公差分析 虚拟装配属于产品的设计阶段，而在设计阶段需要对零件的可装配性进行验证，因此可以把在装配级进行公差分析的目的分为两类：功能性和装配性。功能性分析是分析和确定对装配体的功能起关键作用的关键尺寸，其目的是对一个或多个功能尺寸生成尺寸链方程进行公差的分析；装配性分析是计算装配操作中装配零件位置的不确定性或者是分析设计的零件是否能成功配合装配在一起。目前进行的公差分析主要是功能性分析，即已知零件的尺寸公差，分析装配封闭环的尺寸公差是否满足设计要求。 3 公差分析 在虚拟装配过程中，通过公差模型的建立，生成了装配尺寸链，为公差分析检验奠定了基础。公差分析主要是利用装配尺寸链中各组成环的上下偏差来计算封闭环，然后根据所得到的封闭环的极限偏差来判断装配结果是否满足装配要求。如果不满足要求，就要提出相应的组成环公差的修改意见，以指导零件公差的重新设计。根据装配公差模型进行装配公差的分析计算方法有两种：极值法和概率法。装配尺寸链可分为径向尺寸链与轴向尺寸链，在实际生产中径向尺寸链往往比轴向尺寸链更为重要，下面以径向尺寸链为例，利用极值分析方法分析数控试验台中个零部件的装配关系是否符合装配要求。 3．1极值法分析装配性能 根据极值法求封闭环的相关参数有如下等式[8]： 1011 ()()m n i i i i m ES A ES A -==+=-∑∑ EI （A ） 1 01 1 ()()m n i i i i m EI A EI A -==+=- ∑∑ ES （A ） 1 1 01 1 1 ()()()()n n n i i i i i m i T A T A T A T A --==+==+ =∑∑∑ 式中：A ，——增环； A 。——减环； m ——增环的环数； n ——尺寸链总环数； ES(Ao)——封闭环上偏差； EI(Ao)——封闭环下偏差； T(Ao)—— 封闭环公差。 根据封闭环的公差及上下偏差值可判断装配性能是否符合要求。在进行装配公差检验分析时，先要比较实际封闭环的公差与设计封闭环的公差值，若公差值符合要求则再比较实际封闭环与设计封闭环的上下偏差，从而判断装配性能是否合格，若不合格须给出反馈意见。此处的比较结果存在多种情况，下面 以孔轴配合为例作一个简单的分析。
公差分析
例子1公差(Tolerancing) 1-1概论 公差分析将有系统地分析些微扰动或色差对光学设计性能的影响。公差分析的目的在于定义误差的类型及大小，并将之引入光学系统中，分析系统性能是否符合需求。Zemax内建功能强大的公差分析工具，可帮助在光学设计中建立公差值。公差分析可透过简易的设罝分析公差范围内，参数影响系统性能的严重性。进而在合理的费用下进行最容易的组装，并获得最佳的性能。 1-2公差 公差值是一个将系统性能量化的估算。公差分析可让使用者预测其设计在组装后的性能极限。设罝公差分析的设罝值时，设计者必须熟悉下述要点： ●选取合适的性能规格 ●定义最低的性能容忍极限 ●计算所有可能的误差来源(如：单独的组件、组件群、机械组装等等…) ●指定每一个制造和组装可允许的公差极限 1-3误差来源 误差有好几个类型须要被估算 制造公差 ●不正确的曲率半径 ●组件过厚或过薄 ●镜片外型不正确 ●曲率中心偏离机构中心
●不正确的Conic值或其它非球面参数 材料误差 ●折射率准确性 ●折射率同质性 ●折射率分布 ●阿贝数(色散) 组装公差 ●组件偏离机构中心(X,Y) ●组件在Z.轴上的位置错误 ●组件与光轴有倾斜 ●组件定位错误 ●上述系指整群的组件 周围所引起的公差 ●材料的冷缩热胀(光学或机构) ●温度对折射率的影响。压力和湿度同样也会影响。 ●系统遭冲击或振动锁引起的对位问题 ●机械应力 剩下的设计误差 1-4设罝公差 公差分析有几个步骤须设罝： ●定义使用在公差标准的」绩效函数」：如RMS光斑大小，RMS波前误差，MTF需求， 使用者自定的绩效函数，瞄准…等 ●定义允许的系统性能偏离值 ●规定公差起始值让制造可轻易达到要求。ZEMAX默认的公差通常是不错的起始点。 ●补偿群常被使用在减低公差上。通常最少会有一组补偿群，而这一般都是在背焦。 ●公差设罝可用来预测性能的影响 ●公差分析有三种分析方法: ?灵敏度法 ?反灵敏度法
公差分析及实际案例分享
公差分析及实际案例分享 公差分析是指在产品设计和生产过程中，通过分析产品各个零件之间的公差，确定合理的公差范围和公差配合，以保证产品能够在正常使用条件下达到设计要求。公差分析是一项非常重要的工作，它能够有效地提高产品的质量和可靠性，减少成本和浪费。 在进行公差分析时，首先需要明确产品的设计要求和功能需求。然后根据零件的功能和相互关系，进行公差分布和传递分析。公差分布是指将设计公差按照一定的规律分配给各个零件，使得各个零件能够在允许误差范围内达到最终装配要求。公差传递是指将各个零件上的公差通过装配过程传递给最后装配件，从而确定最后装配件的公差要求。 公差分析的目的是确定合理的公差范围和公差配合。根据产品的功能需求和使用环境，确定合适的公差范围，使得产品能够在正常使用条件下满足性能要求。同时，通过公差配合，可以有效地控制产品的装配质量，减少配合间的间隙和摩擦，提高产品的可靠性和耐久性。 下面以一个实际案例来分享公差分析的应用。 公司生产的汽车发动机出现了使用寿命变短的问题，经过分析发现是由于气缸套和活塞配合不当导致的。气缸套和活塞的配合间隙过大，导致燃气泄漏和油耗增加，进而影响了发动机的寿命和性能。 针对这个问题，该公司进行了公差分析，并重新设计了气缸套和活塞的配合。首先，分析了气缸套和活塞的功能和相互关系，确定了气缸套和活塞之间的公差分布。然后，通过公差传递分析，确定了最终装配件的公差要求。最后，根据产品的功能需求和使用环境，确定了合理的公差范围和公差配合。
通过重新设计配合间隙，该公司成功地解决了发动机寿命变短的问题。经过测试和验证，发动机的性能和可靠性得到了显著的提高，燃气泄漏和 油耗问题得到了有效控制，产品的使用寿命大大延长。 这个案例充分说明了公差分析在产品设计和生产中的重要性和应用价值。通过合理的公差分析和设计，可以有效地控制产品的装配质量，提高 产品的性能和可靠性，降低产品的故障率和成本。公差分析是一项非常细 致和繁琐的工作，需要设计师和工程师具备较高的技术水平和经验，但它 的应用价值是不可忽视的。只有通过科学的公差分析，才能生产出符合用 户需求和市场要求的高质量产品。
CATIA装配公差分析
CATIA装配公差分析 CATIA（计算机辅助三维交互应用）是一种常用的CAD（计算机 辅助设计）软件，被广泛应用于工程设计和装配领域。在装配过程中，公差分析是一个重要的环节，它可以帮助设计师确定零件之间的公差 范围，保证装配的精度和质量。本文将介绍CATIA中的公差分析方法 和步骤。 一、公差分析的概念和目的 公差分析是指在装配设计中，通过数学和统计方法对零件之间的公 差进行量化和分析的过程。其目的是确定装配过程中的误差来源，并 根据装配要求和功能要求，制定合理的公差策略，保证装配的可靠性 和性能。 二、公差分析的基本流程 1. 创建装配文件：在CATIA中打开新的装配文件，并将需要进行 公差分析的零件导入到装配中。 2. 设定公差：对于每个需要进行公差分析的零件，需要设定其公差 范围。CATIA提供了多种公差设定方法，包括直接输入数值、基于尺 寸链的公差设定等。 3. 进行公差分析：CATIA中的公差分析模块提供了多种分析方法，包括公差链分析、蒙特卡洛分析、最大极差法等。根据具体需要选择 适当的分析方法，并进行计算和模拟。
4. 结果评估：根据公差分析的结果，评估装配的适配性和可靠性。 通过观察结果和分析数据，判断设计是否满足要求，是否需要进行调 整和优化。 5. 调整和优化：如果装配结果不符合要求，需要对设计进行调整和 优化。可以通过修改零件公差、调整装配顺序、改变装配工艺等方法 来改善装配的精度和质量。 三、CATIA中的公差分析工具 CATIA提供了多种公差分析工具，以下是其中几种常用的工具： 1. 公差链分析：该工具通过建立零件之间的公差链，计算总公差和 误差传递路径，帮助分析人员确定装配中的主要误差来源和影响因素。 2. 蒙特卡洛分析：该工具可以模拟装配过程中的随机事件和不确定 性因素，通过多次模拟计算得到装配结果的分布情况，帮助设计师评 估装配的可靠性和稳定性。 3. 最大极差法：该工具通过计算在不同公差组合下零件尺寸的最大 极差，来评估装配的适配性。可以帮助设计师确定合理的公差范围， 以满足装配要求。 四、公差分析实例 以下是一个基于CATIA的公差分析实例，以车辆刹车系统为例。 1. 创建装配文件并导入相关零件。 2. 设定零件的公差范围，包括刹车盘、刹车片、刹车卡钳等。
公差分析基本知识
公差分析 一、误差与公差 二、尺寸链 三、形位公差及公差原则
一、误差与公差 （一）误差与公差的基本概念 1.误差 误差——指零件加工后的实际几何参数相对于理想几何参数之 差。 （1 ）零件的几何参数误差分为尺寸误差、形状误差、位置误差及表面粗糙度。 尺寸误差——指零件加工后的实际尺寸相对于理想尺寸之差，如直 径误差、孔径误差、长度误差。 形状误差（宏观几何形状误差）——指零件加工后的实际表面形状 相对于理想形状的差值，如孔、轴横截面的理想形状是正圆形，加工 后实际形状为椭圆形等。 相对位置误差——指零件加工后的表面、轴线或对称面之间的实际 相互位置相对于理想位置的差值，如两个面之间的垂直度，阶梯轴的 同轴度等。 表面粗糙度（微观几何形状误差）——指零件加工后的表面上留下 的较小间距和微笑谷峰所形成的不平度。 2.公差 公差——指零件在设计时规定尺寸变动范围，在加工时只要控制
零件的误差在公差范围内，就能保证零件的互换性。因此，建立各种几何公差标准是实现对零件误差的控制和保证互换性的基础。
图1 由图1 可知，零件误差是公差的子集， 误差是相对于单个零件而言的； 图2 2 为例： 基本尺寸——零件设计中，根据性能和工艺要求， 通过必要的计 算和实验确定的尺寸，又称名义尺寸，图中销轴的直径基本 尺寸为Φ 极限尺寸——允许零件实际尺寸变化的两个极限值。两个极限值
中大的是最大极限尺寸，小的是最小极限尺寸。 尺寸偏差——某一尺寸（实际尺寸，极限尺寸）减去基本尺寸所得到 的代数差。 上偏差=最大极限尺寸-基本尺寸，用代号（ES）（孔）和es （轴） 下偏差=最小极限尺寸-基本尺寸，用代号（ES）（孔）和es （轴） 尺寸公差——允许尺寸的变动量 尺寸公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸 公差带 零线——在极限与配合图解中，标准基本尺寸是一条直线，以其为基 准确定偏差和公差。通常，零件沿水平方向绘制，正偏差位于其上， 负偏差位于其下，如下图。 图 3 公差带图解公差带——在公差带图解中，由代表上极限偏差和下极限偏差的两条直线所限定的一个区域。它是由公差带大小和其相对零线的位置来确
公差分析模板范文
公差分析模板范文 公差分析是一种用于确定产品或系统的尺寸和几何特性的变化程度的 方法。在制造过程中，常常会出现各种原因导致产品尺寸与设计要求不完 全一致的情况。为了能够在可接受的误差范围内保证产品的功能和性能， 需要进行公差分析来确定合理的公差限制。 1.产品描述 在这一部分，要对待分析的产品进行详细的描述。包括产品的名称、 型号、尺寸等技术要求。还可以在这一部分加入产品的功能需求和技术要 求等内容。 2.公差要求 在这一部分，要对产品的公差要求进行详细的描述。可以分为几个子项，包括尺寸公差、几何公差、位置公差等。每个子项都需要列出具体的 数值和要求。 3.公差分配 在这一部分，要对产品的公差进行分配。可以通过以下几个步骤进行： a.确定关键特征 找出产品中最关键的特征，即对产品功能和性能有最大影响的特征。 b.确定公差传递路径 确定产品中各个特征之间的相互关系，找出公差传递的路径。 c.分配公差
根据产品的功能和性能要求，将可接受的公差限制分配给各个特征。 4.公差分析工具 在这一部分，可以列出用于公差分析的工具和方法。包括测量工具、 检测设备、计算方法等。还可以提供一些相关的标准和规范供参考。 5.公差分析结果 在这一部分，可以对公差分析的结果进行汇总。包括每个特征的公差 分配情况，公差限制的合理性评估等。 6.公差控制计划 在这一部分，可以制定公差控制计划。包括公差检测方法、公差修正 方法、公差调整方法等。 7.公差分析报告 在这一部分，可以列出公差分析的报告内容。包括报告的格式、结构、质量要求等。 以上是一个简单的公差分析模板的示例，具体的内容可以根据具体需 求进行调整和扩展。公差分析是制造过程中非常重要的一环，它可以帮助 确保产品的质量和性能符合设计要求，提高产品的竞争力和市场占有率。 因此，在制造产品过程中，应该充分重视公差分析的工作，并严格按照分 析模板进行分析和控制。
公差分析
公差分析 公差分析是一种在制造工程中广泛应用的质量管理方法，用于评估和控制制造过程中的偏差。通过对产品尺寸、形状和位置的精确测量和分析，可以确定公差限度，以确保产品符合设计要求，并满足客户的期望。 公差分析的目标是确保产品的质量并提高制造过程的效率。它通过确定关键尺寸和公差限度来控制制造过程中的变异性。通过合理地设置公差，可以控制产品的尺寸、形状和功能，以便在设计要求范围内实现一致性和可靠性。 公差分析的基本原理是测量和分析产品的功能和特征，并将其与设计要求进行比较。通过收集和分析数据，可以确定制造过程中的变异性，并采取适当的控制措施来减少这种变异性。公差分析不仅关注产品的几何形状，还关注产品的功能特性，如运动性能、耐用性和可靠性。 在公差分析中，常用的工具是公差堆积分析。公差堆积分析是一种确定不同部件公差对整个装配体的影响的方法。它通过在CAD软件中建立装配模型，然后进行虚拟装配和公差仿真来模拟装配过程中的公差堆积。通过分析装配体的公差堆积情况，可以确定适当的公差限度，以确保装配体的功能和性能。 公差堆积分析还可以帮助设计人员优化产品设计，以减少公差堆积对产品功能和性能的影响。通过合理地设计产品尺寸和公差分配方案，可以最大程度地减少装配过程中的公差堆积效应。 除了公差堆积分析，公差分析还可以使用其他工具和方法来评估制造过程中的公差。例如，公差链分析是一种用于确定不同生产过程对产品公差的贡献的方法。通过分析制造过程中不同环节的公差，可以了解每个环节对最终产品质量的影响，并采取相应的改进措施。 公差分析在实际制造中发挥着重要作用。它可以帮助制造商减少产品缺陷和不合格品的数量，提高产品质量和客户满意度。公差分析
机械制图机公差分析
机械制图机公差分析 1. 简介 机械制图中，公差是指产品实际大小与理论设计大小的偏差。公差分析是机械制图过程中的一个重要环节，旨在确定产品各个部件之间的公差范围，以确保产品的质量和性能达到设计要求。本文将介绍机械制图中的公差分析方法和应用。 2. 公差分析的意义 公差分析是机械制图中的关键环节，它的意义主要体现在以下几个方面： •确定产品的功能性能：公差分析可以确定产品各个部件之间的尺寸偏差范围，以确保产品在装配和使用过程中的功能性能正常。
•优化产品结构：公差分析可以通过调整各个部件之间的公 差范围，优化产品的结构设计，提高产品的性能、可靠性和经济性。 •降低生产成本：公差分析可以通过合理设置公差范围，降 低产品的制造成本，提高生产效率。 •提高产品质量：公差分析可以帮助设计人员在设计初期就 考虑到公差问题，从而减少产品出现质量问题的可能性，提高产品 的质量。 3. 公差分析的方法 3.1 传统公差分析方法 传统公差分析方法主要包括以下几个步骤： 1.制图：在机械制图软件中绘制产品的图形模型。 2.确定公差要求：根据产品的设计要求和功能性能要求，确 定各个部件的公差要求。
3.确定公差链：根据产品的装配结构，在制图软件中确定各 个部件之间的公差链，即公差依赖关系。 4.公差分配：根据公差链，将产品的公差进行逐级分配，确 定各个部件的公差范围。 5.公差评估：根据公差范围，对产品的功能性能进行评估， 确定是否满足设计要求。 6.优化调整：根据评估结果，对公差范围进行优化调整，以 满足产品的设计要求。 3.2 计算机辅助公差分析方法 随着计算机技术的不断发展，计算机辅助公差分析方法逐渐成为主流。计算机辅助公差分析方法主要包括以下几个步骤： 1.数字化模型建立：通过三维建模软件，将产品的三维模型 进行数字化建模。 2.公差要求设置：在数字化模型中设定各个部件的公差要求。
公差分析技术
在产品制造的过程中，工序是保证产品质量的最基本环节。所谓工序能力是指处于稳定状态下的实际加工能力，工序能够稳定地生产岀产品的能力，也就是说在操作者、机器设备、原材料、操作方法、测量方法和环境等标准条件下，工序呈稳定状态时所具有的加工精度。工序能力分析是质量管理的一项重要的技术基础工作。 它有助于掌握各道工序的质量保证能力，为产品设计、工艺、工装设计、设备的维修、调整、更新、改造提供必要的资料和依据。 什么是CPK ? CPK是Complex Process Capability index 的缩写，是现代企业用于表示制程能力的指标。制程能力强才可能生产岀质量、可靠性高的产品。 CPK的意义 制程水平的量化反映；(用一个数值来表达制程的水平)制程力指数：是一种表示制程水平高低的方便方法，其实质作用是反映制程合格率的高低。 等级评定及处理原则 CPK计算公式 Ca (Capability of Accuracy CP (Capability of Precision ):制程准确度；):制程精密度； 注意：计算CPK时，取样数据至少应有20组数据，方具有一定代表性。统计公差分析方法概述
公差计算基础 •讯西格玛-标准方差）是 表示中心值（平均值》中的误差大小的值“ 如何袁示中七值卩的误差大小° * 〔苕一u ）― 偏曇 • 偏萼的总和一0 ・溟羞值金棉to 加■* *将他羞的半方半均化-分融 *分散的平方根f 杯卅方叢： 方差 ：*= -^(x —M)2 标准方差a = 朴准方査小 =谋童咖 标寒右菱大 二说豪大 工程能力（Cp 、Cpk ） ENERGY FOR YOUR INNOVATION *工程能力（Cp. Cpk ｝是 京一定的规格限度（公井范圈）内牛”产产品的能力" (IjCp 农朋公基带幅度与实和误签幅度<60 ） Z 问的比值° UTL-LTL 6a 辱石时n .、：€屮丄蓝了宜；* S!阪"：”自卡一骑.t-Frfi/ ②Cpk LfTL :生韭上绘直 LTL : ^ATftCtl ff ；尺寸逞■的》1冷方・ 足在5中増加了公）;冲心与虫测数探屮均上间的偏离的数仏 工咋澤 平均 U Cpk= _(UTL^rU-21p-T l T 4t»K*<>fSl [ .LTTL-LTO.1 11 LTL 塞邙ua 寺于案拟華脚卷曲弓仝士就料cm h 崔承甘f n^j 齢 竜 O ）的Str 桶的直 十 -J-Jljttff 廿布 纶豪申心1t 1 吿■ 1〉 i ：i BE®均的 itK O （西格玛•标准方差） ENERGY FOR YOUR INNOVAHON 阳王的平方
尺寸公差设计分析
尺寸公差设计分析 一、尺寸公差的定义和作用 尺寸公差是指零件的实际尺寸与设计尺寸之间所允许的偏差范围。在 实际生产中，由于各种原因，零件的实际尺寸很难完全符合设计尺寸，因 此需要引入尺寸公差来保证产品的合理匹配和质量要求。 尺寸公差的作用主要有以下几方面： 1.保证产品的合理匹配性。合理的尺寸公差可以确保零件之间的配合 关系，使各个零部件能够正常组装并具有良好的运动性能。 2.提高产品的互换性。合理的尺寸公差可以确保同一型号的零部件在 各个生产批次之间具有相似的尺寸特征，从而提高产品的互换性。 3.确保产品的质量要求。通过合理设置尺寸公差，可以在一定程度上 控制零件的尺寸变化，从而确保产品的质量要求能够得到满足。 4.提高产品的可制造性。合理的尺寸公差可以使产品在生产过程中具 有更好的可加工性和可测量性，从而提高产品的生产效率和降低生产成本。 二、尺寸公差的设计方法 在进行尺寸公差设计时，需要综合考虑产品的功能要求、质量要求、 生产工艺要求以及成本要求。下面介绍几种常见的尺寸公差设计方法： 1.直接公差法。直接公差法是指根据产品的功能要求和设计经验，直 接给出零件尺寸公差的取值。这种方法简单快捷，适用于一些功能要求不高、尺寸公差相对宽松的产品。
2.统计公差法。统计公差法是指通过对样本统计数据的分析，确定零件尺寸公差的取值。这种方法可以较准确地控制产品的尺寸变化范围，适用于一些对产品质量要求较高的场合。 3.功能公差法。功能公差法是指根据产品的功能要求和使用性能，确定零件尺寸公差的取值。这种方法将产品的功能需求和尺寸公差设计相结合，能够有效地保证产品的性能要求和质量要求。 4.经验公差法。经验公差法是指根据生产实践和经验总结，给出零件尺寸公差的取值。这种方法适用于一些已有标准和规范的产品，可以快速确定尺寸公差的取值。 三、尺寸公差的优化分析 在进行尺寸公差设计时，需要进行尺寸公差的优化分析，以求得较优的尺寸公差取值，保证产品的功能要求和质量要求。 1.公差传递分析。公差传递是指设计中一个尺寸的变化如何传递到其他尺寸上的过程。尺寸公差的传递分析可以帮助确定关键尺寸，并合理设置公差链，避免过度传递和累积，从而减小产品尺寸偏差。 2.公差累积分析。公差累积是指零件组装过程中，各个零部件尺寸偏差的累积效应。公差累积分析可以帮助确定产品的整体尺寸偏差范围，以及各个零部件尺寸公差的分配。 3.公差敏感度分析。公差敏感度是指产品对于尺寸公差的变化所表现出的敏感程度。公差敏感度分析可以帮助确定产品的重要尺寸和较敏感尺寸，从而更好地控制产品的尺寸变化范围。
公差分析专业技术
公差分析专业技术 公差分析是制造工程中的一项关键技术，用于评估产品的尺寸和形状 特征之间的变化情况，以确定所设计的产品是否能够满足其功能要求。公 差分析也被广泛应用于各个领域，包括汽车工业、航空航天工业、电子工 业等。 公差分析的目标是找出产品设计中的关键尺寸，然后确定每个关键尺 寸的公差范围，以确保产品能够正常工作。通过公差分析，可以确定产品 的最小和最大尺寸限制，以保证产品的可制造性和可用性。公差分析还可 以评估各个零部件之间的配合性，以确保装配的顺利进行。 公差分析的步骤包括： 1.确定关键尺寸：根据产品的功能要求和设计要求，确定产品中的关 键尺寸。这些关键尺寸通常是对产品性能和功能起着重要作用的尺寸。 2.确定公差限制：根据产品的设计要求和制造能力，确定每个关键尺 寸的公差限制。公差限制可以根据设计要求、制造能力和领域标准来确定。 3.进行公差分析：使用公差分析工具，对产品的关键尺寸进行公差分析。公差分析工具可以包括数学模型、计算机辅助设计软件等。 4.评估公差结果：根据公差分析的结果，评估产品的功能和性能是否 能够满足设计要求。如果公差分析结果不满足设计要求，需要调整设计或 制造过程。 公差分析的目标是确保产品的尺寸和形状特征能够在设计要求的范围 内变化，以满足产品的功能和性能要求。通过公差分析，可以减少产品制 造过程中的错误和误差，提高产品的质量和可靠性。
公差分析的应用范围非常广泛。在汽车工业中，公差分析可以用于评估汽车零部件之间的配合性，以确保汽车的性能和安全性。在航空航天工业中，公差分析可以用于评估航空航天器的结构和零部件之间的配合性，以确保航空航天器的安全和可靠。在电子工业中，公差分析可以用于评估电子产品中的电子元件之间的配合性，以确保电子产品的性能和可靠性。 总之，公差分析是制造工程中一项重要的技术，可以确保产品的尺寸和形状特征满足设计要求，提高产品的质量和可靠性。公差分析在各个领域中都有广泛的应用，是现代制造工程不可或缺的一部分。