使用"Monte Carlo"方法对2D尺寸链进行公差分析。

对于零件设计(如下图),尺寸的产品公差是孔中心间距160±0.3 mm获得至少加工零件的99.5%。

任务方案。

尺寸链图示说明

 

我们可以对给定的零件通过下面的公式来计算结果尺寸:

X, Y方向上的分解:

如果任务通过传统的"Worst Case"方法来解决,将没有必要对尺寸B, C, D 和 E设置公差精度等级4目标结果尺寸的公差固定。很明显这样精度的产品成本将不成比例的高。因此,使用统计方法来计算将更方便。这些方法将给零件的加工带来更宽的公差同时出现小批量的不良品。

尺寸链设计

尺寸链设计任务的方法可以被分为以下步骤:

1)在表[1.1]中,定义所有尺寸链的输入尺寸(局部零件)

2)进一步为所有尺寸这是产品公差。为了严谨的设置尺寸公差,在输入表格中设置等级尺寸偏差。

对于保留的尺寸,选择暂时的对称公差等级为12。

3) 在列表框中,在表格的最后一列,为所有尺寸选择3б的产品制程能力。

4) 在表格[2.1]中,定义尺寸链的结果尺寸(封闭零件)的参数。 为了推动工作和增加清晰的设置,我们将划分计算公式为三个部分。使用前两行定义辅助尺寸;搜索的结果尺寸参数将放置在行"Z3"中。以上提到的计算公式必须修正到Excel的公式中。因此,在表格的第二列中设置下面的字符到适合的行中。

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]中勾选 "Monte Carlo"计算方法。在列表框[2.6]中进一步设置所需的模拟数。为了加速设计流程,在设计的最初步骤中设置较少的模拟数目。

6) 点击行[2.7]中的按键运行尺寸链的计算(公差分析)。结果尺寸参数可以在节[3]中找到。

7) 期望生产良率[3.15],更佳的不良率数[3.16]将是设计质量评估的决定性因数。任务要求规定最大的允许不良率为百万分之5000。获得的结果高于规定的数目,因此设计的公差不适合。

对于不适合的设计,接下来的合理步骤可能就是减小使用加工公差的大小。进一步查看设计,我们发现主要问题不是公差的选择大小,而是不适当的设计中心。最理想的设计尺寸链是中心尺寸[3.13]一定要接近目标尺寸[3.6]。

8)

因此,接下来我们将调整尺寸B, C, D 和 E公差位置,同时保持原来的公差设计值。通过重复地调整各个尺寸偏差的结果,我们渐渐地获得设计中心的方案。

提示:对于设计中心方式,使用"Worst Case"方法更为方便,它将给出更为精确的结果同时对于少量的输入尺寸将更快的给出结果 。

 

9)尽管设计已经中心化,可目标生产良率仍未获得。接下来必须暂时减小步骤2)中的公差。在选择尺寸BC 的精度等级为11以及设计中心化之后,我们将获得符合功能要求的适合方案。

警告:"Monte Carlo"方法属于统计方法;因此获得结果的质量将取决于模拟数目。为了提高设计的精度,可以适当地增加执行模拟的数量[2.6]。最终模拟计算的数目不能低于30,000。