公差分析(高级).
公差分析
62.81(增)
Compare with the spec:0.76mm±0.5mm (so Max.=1.26mm; Min=0.26mm) We can see the tolerance go beyond spec.
Normal Distribution Common Item
D max
Normal Distribution Calculate Sample
Nominal value: Linterference=(62.81+15.16+14.21)-(46.16+41.65+3.5)=0.87mm Tolerance Analysis: （統計法）
假設各組成環均按正態分佈，則封閉環公差
0.075
46.16(減) 41.65(減) 14.21(增) 3.5(減)
所以，封閉環的上偏差：
Tupper = Tlower =
0 + T0/2=0.
075 + 0.47/2 = 0.31
封閉環的下偏差:
0– T0/2=0.075
– 0.47/2=﹣0.16
15.16(增) 62.81(增)
∴ Max. = 0.87 + 0.31 = 1. 18mm(OK)
Tupper = (+0.1+0.15+0.1) – (-0.05-0.07-0.15) = +0.62
Tolerance Limit Lower：
Tlower = (-0.1-0-0.1) – (+0.05+0.07+0.15) = – 0.47 ∴ Max. = 0.87 + 0.62 = 1.49mm(NG)
ToleranceAnalysis(公差分析)
• 6 Sigma 水准的公差是
适用方法
适用公差
专门者的 意见
1.55 * 推定公差 (通常长期工程能力 用3 Sigma推定)
现存Data 活用
4.65 * σlt 6.15 * σst
注意事项
• 现在的设备, 对工厂环境或者技术 方面考虑不足,结果上可能 过大评价或者过小评价
• 使用生产Data, 假设为长期工程. If not,公差为过小评价
• 假设为工程被管理了 If not, 公差为过大评价
• 使用新规模具, 用短期工程Data 假设.
6 Sigma 方法活用
6.15 * σst
• Data是利用Rational Subgroup收集
• 区分管理状态与工程能力 Data用短期, 长期区分来分析
※ 装置产业(CDT)和组装产业(MNT)中你想哪个中心值的Shift大 ?
线型公差分析
例题 1
• 部品1和2是从不同Supplier购入的，两个部品相互Random组合 相互完全独立，各个平均和标准偏差如下：
μ1 = 25.7 mm, σ1 = 0.1270 mm(长期) μ2 = 53.3 mm, σ2 = 0.2032 mm(长期) • 求合计的高度的平均和标准偏差，求 6 Sigma 水准的公差
17部 Tolerance Analysis(公差分析)
1. 公差的概要 2. 线型公差分析 3. 非线型公差分析 4. 改善和管理
LGENT SIX SIGMA TASK TEAM
公差的概要 公差的概要
• 事前性定义 : 部品、 成份、 A’ssy、 制品的基准从目标值开始能够变化 所容许的量、指数、范围.
1) 平均高度 μ1+2 = μ1 + μ2 = 25.7 mm + 53.3 mm = 79.0 mm
公差分析讲义
RSS
用于 制作模具的设计图纸出图前, 即 已收集到工程数据时 使用. RSS 公差分析方法 根据部品的变化量来 决定系统不良的可能性 根据RSS进行 6σ 设计时, 预想会发生 4.3ppm 不良
μ 1 + μ2 + μ3 + μ4
如果两部品的尺寸相互独立, 平均和标准偏差的共分散就是 “0”, 所以只进行加减计算即可
μx+y= μx + μy μx-y = μx – μy σ2x+y = σ2x + σ2y σ2x-y = σ2x + σ2y (X + Y)的平均 (X - Y)的平均 (X + Y)的分散 (X - Y)的分散
+
A
Block Box(右侧) Gap
B1 Block 1 的 大小
B2 Block 2 的 大小
B3 Block 3 的 大小
B4 Block 4 的 大小
Gap = A – B1 – B2 – B3 – B4
Gap比 0.0 小时, 会出现干扰. 平均Gap: μgap= μe - μ1+2 = 80.0 - 79.0 = 1.0mm Gap的标准偏差:
gap gap
e 1 2
2 2
2
0 . 3408
2
0 . 2032
2
0 . 1270
2
gap 0 . 3877
理想的 6σ 水平的设计是 :
- 确认是否满足顾客要求 - 确认标准偏差
公差分析
美国戴克伊公司（Tec-Ease, Inc.）戴克伊35年，美国著名GD&T培训机构，拥有美国强大的GD&T专家团队，是美国ASME标准列出的GD&T 培训机构。
总部在美国纽约州罗切斯特，在加拿大，英国，巴西和中国设有分支机构。
为北美和世界数千家企业包括500强，提供GD&T系列培训和咨询。
戴克伊颁发的培训证书在全球被广泛认可。
戴克伊有10位ASME-Y14系列标准委员，其中ASME-Y14.5标准有4位，Y14.43和Y14.8标准6位，委员是标准作者。
戴克伊创始人Don Day是Y14.8标准主席，戴克伊首席咨询师Frank Bakos是Y14系列GD&T标准主席，是1983年ASME-Y14.5标准创始人之一，戴克伊35年深度参与制定标准，戴克伊是标准创始人和标准作者，为您提供世界一流培训。
作者介绍：龙东飞 (Mike Long)美国戴克伊公司亚洲区代表，美国ASME-Y14.43 GD&T检具设计标准（标准委员），Y14.8 GD&T铸造、锻造和注塑标准（标准支持委员），Y14.48 GD&T方向符号标准（标准委员），Y14.5 GD&T标准（参与制定标准），中国国标SAC/TC240产品几何技术规范ISO-GPS（标准委员），ASME认证GDTP高级专家（国内获证第一人），北美15年，美国堪萨斯州立大学机械工程硕士和MBA（完成GD&T硕士课程），美国国家航空研究院（研究助理），美国高斯印刷机系统公司（设计工程师），北美通用汽车和德尔福汽车公司（北美10年设计和GD&T高级工程师），美国德尔福认证GD&T专家（美国本土专家），美国ASME-Y14系列GD&T标准首位华人委员，国内唯一美国ASME-Y14系列GD&T标准委员，为亚洲600多家包括许多世界500强企业培训和咨询，有5本GD&T著作。
公差分析基本知识
公差分析基本知识公差分析是指对于一组零件或产品的尺寸、形状和位置等特征进行分析，确定其所允许的变动范围，以满足设计要求的一种方法。
公差分析的目的是确定零件间和零件内的公差，以保证产品在装配和使用过程中的质量要求。
公差分析主要包括以下几个方面的内容：1.公差的定义：公差是指零件上特征的允许变动范围。
公差一般分为基本公差和附加公差。
基本公差是指通过规定零件上特征的尺寸范围来控制公差。
附加公差是指为了控制零件间和零件内的相对位置而设置的公差。
2.公差的表示方法：公差可以通过标准公差、限制公差和配合公差等方式来表示。
标准公差是指根据国家标准规定的一组统一的公差数值。
限制公差是指通过上下限值来表示公差范围。
配合公差是指根据安装或运动要求来确定的公差范围。
3.公差的传递：公差的传递是指从一个零件到另一个零件上的公差如何变化的过程。
公差的传递可以通过最大材料条件和最小材料条件来进行分析。
最大材料条件是指零件尺寸取最大限制尺寸时，所有公差作用的总和。
最小材料条件是指零件尺寸取最小限制尺寸时，公差作用的总和。
4.公差链：公差链是指由多个零件组成的装配件中公差传递的路径。
公差链的形成是由于零件之间的相互作用和相互限制引起的。
公差链的存在会导致装配精度的累积误差，因此需要对公差链进行分析和控制。
5.公差的控制：公差分析的最终目的是为了确定合理的公差范围，以保证产品在装配和使用过程中的质量要求。
公差的控制可以通过设计优化、工艺改进和设备调整等方式来实现。
公差分析在产品设计和制造中具有重要的作用，能够帮助设计人员确定合理的公差要求，同时也有助于提高产品的装配精度和使用性能，降低产品开发和生产成本。
在实际应用中，公差分析需要结合制造工艺、设备精度和市场需求等多方面因素进行综合考虑，以获得最佳的公差方案。
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。
3.公差分配：根据公差链和公差要求，通过计算机辅助公差分配软件，自动进行公差分配。
4.公差仿真：通过计算机辅助公差仿真软件，对产品进行公差仿真分析，评估产品的性能和质量。
公差分析-new-PPT文档资料
G点坐标公差为（ ± 1.5, ± 2.0,±1.5）， 因安装坐标和检测坐标Y方向相同，所以Y 向不变，而X、Z轴绕Y方向有26度夹角，所 以三维点坐标只需原公差带转换成新坐标公 差带后，取两坐标的最大交集区域，就由3.0 正方形区哉变小成2.24的正方形区域，所以 在检测坐标中公差变为： （ ± 1.12， ± 2.0,± 1.12）。而此点的 公差就是浮动底座的公差。 即：X´向单边S2=1.12 Y´向单边S1=1.12 而PS端轴的偏摆公差同DS端相同，套筒大、 小检测轴径处公差最大值分别为Ø13.64 和Ø10.55。
D点预定位
A点定位
上海旭虹精密模具制造有限公司
3D总成检测设备公差分析报告
1.3.定位点公差带表格
上海旭虹精密模具制造有限公司
2.DS端检测 2.1.DS端A点及F点的定位、检测
3D总成检测设备公差分析报告
主、副轴反映到投影面上角度公差±1°, 而实际值为: ±1°/COS26.5= ±1.1° 上海旭虹精密模具制造有限公司
B点定位 上海旭虹精密模具制造有限公司
3D总成检测设备公差分析报告
4.2.PS端B点及G点的定位、检测
ห้องสมุดไป่ตู้
B点坐标公差为（ 0,± 1.5,0）， 只有Y方向有公差，所以左右两边 各有1.5的单边间隙，由于产品本 身的误差，为了便于摆放，前后 也留了0.02的单边间隙。
上海旭虹精密模具制造有限公司
3D总成检测设备公差分析报告
上海旭虹精密模具制造有限公司
3D总成检测设备公差分析报告
2.5.DS端F点的定位、检测
F点公差为（ ± 0.8, ± 0.8,± 0.8） 因安装坐标和检测坐标Y方向相同，所以 Y向不变而X、Z轴绕Y方向有26度夹角， 所以三维点坐标只需原公差带转换成新坐 标公差带后，取两坐标的最大交集区域， 就由1.6正方形区域变小成1.2的正方形区 域，所以在检测坐标中公差变为： （ ± 0.6, ±0.8,± 0.6）。而此点的 公差就是浮动底座的公差。 即：X´向单边S2=0.6 Y´向单边S1=0.8
公差分析及实际案例分享
三. 公差分析目的、步骤、计算模型
1.目的: 1) 合理设定零件的公差以减少零件的制造成本。 2) 判断零件的可装配性，判断零件是否在装配过程中发生干涉。 3) 判断零件装配后产品关键尺寸是否满足外观、质量以及功能等要求。 4) 优化产品的设计，这是公差分析非常重要的一个目的。当通过公差分析发现产品设计
公差分析及实际案例分享
目录 一. 公差的定义和分类 二. 尺寸链 三. 公差分析目的、步骤、计算模型 四. 公差分析的工具 五. 案例
一. 公差的定义和分类
1. 公差定义: 零件的尺寸、形状以及其它参数都处在零件设计所规定的范围之内。这个范围通常称 为“公差”。就是实际参数值允许的最大变动量。 例如:10+/-0.5 mm, 公差：(+0.5)-(-0.5)=1mm
三. 公差分析目的、步骤、计算模型
2. 公差分析具体的步骤包括: 1) 定义公差分析的目标尺寸和判断标准。 2) 定义尺寸链。 3) 判断尺寸的正负。 4) 将非双向对称公差转化为双向对称公差。 5) 公差分析的计算。 6) 判断和优化。
3. 计算模型 常用的公差分析的计算模型有两种，一是极值法(WC)，二是均方根法(RSS)。 1)极值法
不满足要求时，一般有两种方法来解决问题。其一是通过精密的零件公差来达到要求，但 这会增加零件的制造成本;好的方法，也是公差分析的意义所在。
5) 公差分析除了用于产品设计中，还可用于产品装配完成后，当产品的装配尺寸不符合 要求时，可以通过公差分析来分析制造和装配过程中出现的问题，寻找问题的根本原因。
极值法是考虑零件尺寸最不利的情况，通过尺寸链中尺寸的最大值或最小值来计算目标尺 寸的值。
2)均方根法 均方根法是统计分析法的一种，顾名思义，均方根法是把尺寸链中的各个尺寸公差的平方 之和再开根即得到目标尺寸的公差。
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固定点3
固定点位置
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用CETOL对初始设计的公差进行安装位置偏差分析 通过分析得到的结果，初步设定优化流程中的各个参数
ANSYS输入： => 在上一页中的固定点3,4的Z方向（相对于基准面的高度差）和其他的 测定参数相比很大，所以把这两个高度差作为ANSYS的强制位移条件。 设计参数： 通过CETOL的相关度分析结果，选择固定点3,4的高度 方向的公差作为设计参数。 目标函数： =>ANSYS的结构分析安全系数
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CAD模型
结构分析
基于CAD的结构分析
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基于CAD分析的问题
但是，在实际的生产装配过程中，不可能忽略各种各样的变形。显然如 果在分析过程中只考虑理想状况是不完善的，甚至会导致产品的性能问 题。
固定点3的Z方向偏差与公差的相关度(%) 名称 位置度 固定点3的公差 相关度 名称 位置度 固定点4的公差 固定点4的Z方向偏差与公差的相关度(%) 相关度
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OPTIMUS工作流
向CETOL输入文件写入 设计参数 进行CETOL公 差计算 向CETOL的输出文件写 结果
在自重作用下空的位置偏移
装配误差引起的偏移
制造和安装公差导致的偏移和 变形
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理想状态约束
在各种制造，装配引起的变形情况中，要数过约束问题对结构的受力情 况影响最大，本实例针对过约束的情况进行讲解。 下图表示了理想的约束状态。对图示的3个螺钉孔进行约束
• X平动(X1方向固定)，Y平动（Y1方向固定），Z平动（Z1方向固定） • X轴转动（Z1和Z3固定），Y轴转动（Z1和Z2固定），Z轴转动（X1和X3固定）
如果采用上述固定形式，在固定位置处不会因为制造和组装的变形而产生应力 应变。
理想的约束
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试样或者量产
改进提案
通过公差分析确定变形
公 差 改 进 意 见
变 形 量 传 递 给 结 构 分 析 工 具
因制造和组装而 发生变形问题
返回给设计人员
再加工调整 考虑变形的结构强度
由于重新设计和再次加 工带来了成本的增加
通过引入制造和装配引起的偏差变形进行结构分析，并 自动修改设计的公差，从而减少人工修改的次数
理想状态约束
但是在现实中，约束点要多得多，在约束的地方会发生过约束的情况 （如下图）。这种过约束会引起结构的变形和应力。
过约束
5
产生应力应变
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对现有公差分析的改进提案 1
传统设计过程 基于CAD模型的结构分析， 对设计进行验证
2个固定点的位置度和公 差作为设计参数
偏差 去除CETOL结果中固定 点的偏差
将固定点的标准偏差的 3被作为强制位移
把强制位移写入ANSYS 的输入文件
进行ANSYS结 构计算
读取ANSYS的计 算结果
最小安全系数
【优化过程】
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优化结果
这是利用响应面的优化结果作为初始值，再次进行优化后得 到的最优结果 把安全系数1.2设为 目标值进行优化
这是初始设计参数和优化后的设计参数 的对比 位置度: 0.02 => 0.01002 固定点3的尺寸公差：0.5 => 0.31533 固定点4的尺寸公差：0.5 => 0.31927 利用这个过程，我们就可以考虑转配带来的偏差和过约束导致的应力，并 且把零件的安全系数保持在1.2的水平，同时可以得到相应的公差配置。
Cetol 6 σ + OPTIMUS + ANSYS联合仿真
--- 考虑公差的装配件结构应力分析 --- 变形体零件公差优化设计
静力分析的现状和问题
为了保证产品的品质和性能在现代设计过程中大量采用有限元分析手段， 对产品进行验证。 这些验证的过程大多基于CAD模型来进行。 然而，CAD模型是理想的设计模型，是没有考虑实际变形的理想形状。
【目的】 对尾灯零件上的一系列公差进行调整优化，使得尾灯的 应力水平保持在较低范围内 基准孔 【分析流程】 CETOL 输入：安装点的公差值（尺寸公差或者是位置度） 输出：相对于基准孔，其他孔和安装面的高度差 ANSYS 输入：CETOL计算出的高度差变成强制位移载荷 输出：安全系数 OPTIMUS 以ANSYS的安全系数1.2为目标，优化各个公差 固定点2 固定点4 偏差 偏差
优化过程
当前的产品CAD模型，为了真实反应形状特性，往往模型的 规模越来越大，在反复迭代的优化过程中，会导致计算量的 增加。采用有效的手段来控制计算成本也是当前的一个课题。 以下是本例题的计算过程，并说明了如何有效地进行优化。 STEP1 采用二阶全因子法进行实验设计，并获得响应面 STEP2 在上一步获得的响应面上进行非线性序列二次 规划寻优（NLPQL） STEP3 以第二步的初步优化结果为起点，在求解器上 进行进去寻优（NLPQL）
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案例详述 1
在组装汽车尾灯的时候，由于制造误差，安装孔和安装面之间 会发生偏差。并且，4个固定点采用同样的约束方式，不可避免 会产生过约束。基于以上诸多因素，尾灯的安装件上会产生安 装应力。