使用"Monte Carlo"方法對2D尺寸鏈進行公差分析。

對于零件設計(如下圖),尺寸的産品公差是孔中心間距160±0.3 mm獲得至少加工零件的99.5%。

任務方案。

尺寸鏈圖示說明

 

我們可以對給定的零件通過下面的公式來計算結果尺寸:

X, Y方向上的分解:

如果任務通過傳統的"Worst Case"方法來解決,將沒有必要對尺寸B, C, D 和 E設置公差精度等級4目標結果尺寸的公差固定。很明顯這樣精度的産品成本將不成比例的高。因此,使用統計方法來計算將更方便。這些方法將給零件的加工帶來更寬的公差同時出現小批量的不良品。

尺寸鏈設計

尺寸鏈設計任務的方法可以被分爲以下步驟:

1)在表[1.1]中,定義所有尺寸鏈的輸入尺寸(局部零件)

2)進一步爲所有尺寸這是産品公差。爲了嚴謹的設置尺寸公差,在輸入表格中設置等級尺寸偏差。

對于保留的尺寸,選擇暫時的對稱公差等級爲12。

3) 在列表框中,在表格的最後一列,爲所有尺寸選擇3б的産品制程能力。

4) 在表格[2.1]中,定義尺寸鏈的結果尺寸(封閉零件)的參數。 爲了推動工作和增加清晰的設置,我們將劃分計算公式爲三個部分。使用前兩行定義輔助尺寸;搜索的結果尺寸參數將放置在行"Z3"中。以上提到的計算公式必須修正到Excel的公式中。因此,在表格的第二列中設置下面的字符到適合的行中。

Line 1 "Z1" ..... "=_B-_D+(_C-_E)*COS(RADIANS(_A))-_G*SIN(RADIANS(_A))"

Line 2 "Z2" ..... "=(_C-_E)*SIN(RADIANS(_A))+_G*COS(RADIANS(_A))-_F"

Line 3 "Z3" ..... "=(_Z1^2+_Z2^2)^0.5"

5) 在行[2.5]中勾選 "Monte Carlo"計算方法。在列表框[2.6]中進一步設置所需的模擬數。爲了加速設計流程,在設計的最初步驟中設置較少的模擬數目。

6) 點擊行[2.7]中的按鍵運行尺寸鏈的計算(公差分析)。結果尺寸參數可以在節[3]中找到。

7) 期望生産良率[3.15],更佳的不良率數[3.16]將是設計質量評估的決定性因數。任務要求規定最大的允許不良率爲百萬分之5000。獲得的結果高于規定的數目,因此設計的公差不適合。

對于不適合的設計,接下來的合理步驟可能就是減小使用加工公差的大小。進一步查看設計,我們發現主要問題不是公差的選擇大小,而是不適當的設計中心。最理想的設計尺寸鏈是中心尺寸[3.13]一定要接近目標尺寸[3.6]。

8)

因此,接下來我們將調整尺寸B, C, D 和 E公差位置,同時保持原來的公差設計值。通過重複地調整各個尺寸偏差的結果,我們漸漸地獲得設計中心的方案。

提示:對于設計中心方式,使用"Worst Case"方法更爲方便,它將給出更爲精確的結果同時對于少量的輸入尺寸將更快的給出結果 。

 

9)盡管設計已經中心化,可目標生産良率仍未獲得。接下來必須暫時減小步驟2)中的公差。在選擇尺寸BC 的精度等級爲11以及設計中心化之後,我們將獲得符合功能要求的適合方案。

警告:"Monte Carlo"方法屬于統計方法;因此獲得結果的質量將取決于模擬數目。爲了提高設計的精度,可以適當地增加執行模擬的數量[2.6]。最終模擬計算的數目不能低于30,000。