结构设计公差分析

Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司主要内容第一部分：统计学应用于公差分析的背景3第二部分：一般公差分析的理论15第三部分：公差分析在诺基亚专案中的应用29第四部分：特殊情态54Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司统计学应用于公差分析的背景这部分主要目的是介绍统计学应用于公差分析的背景，强调加工制造能力的重要性。Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司变异下偏差上偏差目标规格范围1.加工制程的变异–材料特性的不同–设备或模具的错误–工序错误/操作员的错误–模具磨损–标准错误2.组装制程的变异–工装夹具错误–组装设备的精度两种主要的变异类型Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司变异的控制解决方案制成的选择制程的控制(SPC)产品的检查技术的选择优化的设计公差分析变异的控制从加工制造从产品设计Aim高品质高良率低LowFFRCopyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司柱状图•柱状图能提供制程的分布形状，位置及区域的初步评估•柱状图也是呈现变异几何的方法•Theremaybeoutliers0200400600人数160-164165-169170-174175-179180-184185-189190-194195-199200-204205-209某单位男人高度(假设)Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司变异的一般分布图正态分布normalitydistribution双峰分布（非正态分布）偏斜分布（非正态分布）2826242220181610050045678910110102030405060Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司99.9937%-3-4-5-6+3+4+5+699.73%99.999943%99.9999998%正态分布的特点-2-1+2+1变形点标准差,(sor)数据的百分比，在给定的西格玛()范围95.46%68.26%平均值,(xorµ)Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司正态分布的参数•平均值(x)–分布的位置•范围(R)–最大值与最小值之间的距离–Sensitivetooutliers•标准差(s)–反映样本内各个变数与平均数差异大小的一个统计参数–最常用的量测法，量化可变性•变量(s2)–标准差的平方xxxxNN12...Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司总体参数=总体平均值=总体标准差总体参数与样本统计总体•现有的及将来会出现的所有单元或个体•我们将永远都不可能知道的真实总体•比如，所有的Nokia9210生产总量。样本•从总体提取的单元或个体的子集•用样本统计，我们可以尝试评估总体参数•比如，Nokia9210在2001年41周生产的样本xs样本统计x=样本平均值s=样本标准差Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司Processvariation3s制程性能指标Ppk参数•Ppk是制程性能指标•sLT是长期标准差•LSL是规格的下限•USL是规格的上限•mean是实际制程的平均值USL-meanLSLSamplemeanNominalvaluemean-LSLLTLTpksmeanUSLsLSLmeanP3-,3-minUSLProcessvariation3sTolerancerangeCopyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司一般公差分析的理论这部分主要是说明怎样应用公差分析这个工具，去确保产品适合最终确定的产品功能和品质的要求的过程。Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司公差分析的优点公差分析:•验证设计是否达到预期的品质水平.•带较少缺点的良率产品.•预防生产重工和延误.•降低产品的返修率(降低成本).Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司怎么地方使用公差分析?•单个零件或组件出现公差堆积。•在公差堆积中，用公差分析可以确定总的变异结果。在机构设计中，它是一个很重要的挑战。单个零件和组件的公差堆叠零件3零件2零件120.00±0.3015.00±0.2510.00±0.1545.00±?35.00±?13.00±0.2010.00±0.1512.00±0.10零件4Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司堆叠公差分析过程•在堆叠公差时，有以下几种方法:–手工.–用电子数据表，比如NokiaExcel模板.这在NOKIA是首选的方法!–用公差分析软件，比如VisVSA™.•这份教材重点是讲用NOKIA模板分析一个尺寸的堆叠。按组装要求，分为六步来分析。3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司•一些产品要求的例子:•装配要求•换壳；无固定的配对组装（多套模具或模穴）•功能要求•电子方面；PWB与弹片的可靠接触•结构方面；良好的滑动结构，翻盖结构，或机构装置•品质要求•外观；外壳与按键之间的间隙•其他;良好的运动或一些奇怪的杂音，零件松动第一步–确定组装要求3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司零件3零件2零件1零件420.00±0.30必要条件(Gap0)15.00±0.2510.00±0.15IIIIII46.20+0.20-0.60B(d2)A(d1)C(d3)D(d4)+IV必要条件X(dGap)0第二步–封闭尺寸链图3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司46.00±0.4046.20+0.20-0.6045.60+0.80-0.00•从设计角度看，上图所有尺寸标注方法，其功能是相同。•按规则，设计者将使用双边公差•钻孔是个例外，通常是实际的大于名义尺寸第三步–转换名义尺寸零件43.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司niiGapdd1•名义值间隙是:dGap=名义值间隙。正值是空隙，负值是干涉n=堆叠中独立尺寸的数量di=尺寸链中第i个尺寸的名义尺寸dGap=-10.00-15.00-20.00+46.00=1.00B(d2)A(d1)C(d3)D(d4)+必要条件X(dGap)0第四步–计算名义尺寸3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司怎样计算间隙的变异?一般应用比较多的公差分析模式是：1.极值法(WorstCase)，简称WC–验证100%性能–简单并且最保守的手法–用于零件数量少的情况–用于产量不大的零件2.统计法(RootSumofSquares),简称RSS–统计手法，假设名义值在大批量加工零件的尺寸中心值–用于较多的零件或尺寸堆叠–用于产量达的零件RSS方法是基于什么计算?请看后面的说明第五步–公差分析方法的定义3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司1.确定组装要求统计法(RSS)–统计手法•正态分布可以求和所有的变量.让我们用WC和RSS来计算这些变量，然后做个比较！ssssstot242322212164433.122TsTssTPpkniitottottottotTTTTTTTTTTTTTTTTT12242322212423222122423222121616161616•假设每个尺寸的Ppk指标是1.33并且制程是在中心.第五步–方法的定义,统计手法3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司niitotTT1Ttot=最大的预期间隙变量(对称公差).n=独立尺寸的堆叠数量.Ti=第i个尺寸对称公差.极值法(WC)•间隙变量是个体公差的总和.Ttot=0.15+0.25+0.30+0.40=1.10最小间隙Xmin=dGap–Ttot=1.00–1.10=–0.10最大间隙Xmax=dGap+Ttot=1.00+1.10=2.10增加0.10达到最小间隙的要求(dGap0).第六步–计算变异,WC3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Copyright©BYDDIVISIONⅢ2004COMPANYCONFIDENTIALBYDCOMPANYLIMITED比亚迪股份有限公司统计法(RSS)•间隙变量是个体公差的平方和再方根.最大间隙Xmin=dGap–Ttot=1.00–0.58=0.42最小间隙Xmax=dGap+Ttot=1.00+0.58=1.58最小间隙的要求(dGap0)完全达到58.0335.040.030.025.015.02222