公差分析(高級(jí))課件

Cetol6σ+OPTIMUS+ANSYS聯(lián)合仿真

---考慮公差的裝配件結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析

---變形體零件公差優(yōu)化設(shè)計(jì)

Cetol6σ+OPTIMUS+ANSYS聯(lián)合仿?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.2靜力分析的現(xiàn)狀和問題為了保證產(chǎn)品的品質(zhì)和性能在現(xiàn)代設(shè)計(jì)過程中大量采用有限元分析手段，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證。這些驗(yàn)證的過程大多基于CAD模型來進(jìn)行。然而，CAD模型是理想的設(shè)計(jì)模型，是沒有考慮實(shí)際變形的理想形狀。CAD模型結(jié)構(gòu)分析基于CAD的結(jié)構(gòu)分析?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.3基于CAD分析的問題但是，在實(shí)際的生產(chǎn)裝配過程中，不可能忽略各種各樣的變形。顯然如果在分析過程中只考慮理想狀況是不完善的，甚至?xí)?dǎo)致產(chǎn)品的性能問題。在自重作用下空的位置偏移裝配誤差引起的偏移制造和安裝公差導(dǎo)致的偏移和變形?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT理想的約束?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.4理想狀態(tài)約束在各種制造，裝配引起的變形情況中，要數(shù)過約束問題對(duì)結(jié)構(gòu)的受力情況影響最大，本實(shí)例針對(duì)過約束的情況進(jìn)行講解。下圖表示了理想的約束狀態(tài)。對(duì)圖示的3個(gè)螺釘孔進(jìn)行約束X平動(dòng)(X1方向固定)，Y平動(dòng)（Y1方向固定），Z平動(dòng)（Z1方向固定）X軸轉(zhuǎn)動(dòng)（Z1和Z3固定），Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)（Z1和Z2固定），Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)（X1和X3固定）如果采用上述固定形式，在固定位置處不會(huì)因?yàn)橹圃旌徒M裝的變形而產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變。理想的約束?2006CYBERNETSYSTEMSC過約束?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.5理想狀態(tài)約束但是在現(xiàn)實(shí)中，約束點(diǎn)要多得多，在約束的地方會(huì)發(fā)生過約束的情況（如下圖）。這種過約束會(huì)引起結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力。產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變過約束?2006CYBERNETSYSTEMSCO.傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.6對(duì)現(xiàn)有公差分析的改進(jìn)提案1改進(jìn)提案基于CAD模型的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證試樣或者量產(chǎn)因制造和組裝而發(fā)生變形問題返回給設(shè)計(jì)人員由于重新設(shè)計(jì)和再次加工帶來了成本的增加通過公差分析確定變形變形量傳遞給結(jié)構(gòu)分析工具公差改進(jìn)意見考慮變形的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度通過引入制造和裝配引起的偏差變形進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并自動(dòng)修改設(shè)計(jì)的公差，從而減少人工修改的次數(shù)再加工調(diào)整傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程?2006CYBERNETSYSTEMS?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.7案例詳述1在組裝汽車尾燈的時(shí)候，由于制造誤差，安裝孔和安裝面之間會(huì)發(fā)生偏差。并且，4個(gè)固定點(diǎn)采用同樣的約束方式，不可避免會(huì)產(chǎn)生過約束?；谝陨现T多因素，尾燈的安裝件上會(huì)產(chǎn)生安裝應(yīng)力?！灸康摹繉?duì)尾燈零件上的一系列公差進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，使得尾燈的應(yīng)力水平保持在較低范圍內(nèi)【分析流程】CETOL

輸入：安裝點(diǎn)的公差值（尺寸公差或者是位置度）

輸出：相對(duì)于基準(zhǔn)孔，其他孔和安裝面的高度差A(yù)NSYS

輸入：CETOL計(jì)算出的高度差變成強(qiáng)制位移載荷

輸出：安全系數(shù)OPTIMUS

以ANSYS的安全系數(shù)1.2為目標(biāo)，優(yōu)化各個(gè)公差基準(zhǔn)孔固定點(diǎn)2固定點(diǎn)4固定點(diǎn)3偏差偏差固定點(diǎn)位置?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.8初始設(shè)計(jì)驗(yàn)證用CETOL對(duì)初始設(shè)計(jì)的公差進(jìn)行安裝位置偏差分析

通過分析得到的結(jié)果，初步設(shè)定優(yōu)化流程中的各個(gè)參數(shù)ANSYS輸入：=>在上一頁(yè)中的固定點(diǎn)3,4的Z方向（相對(duì)于基準(zhǔn)面的高度差）和其他的測(cè)定參數(shù)相比很大，所以把這兩個(gè)高度差作為ANSYS的強(qiáng)制位移條件。設(shè)計(jì)參數(shù)：通過CETOL的相關(guān)度分析結(jié)果，選擇固定點(diǎn)3,4的高度方向的公差作為設(shè)計(jì)參數(shù)。目標(biāo)函數(shù)：=>ANSYS的結(jié)構(gòu)分析安全系數(shù)固定點(diǎn)3的Z方向偏差與公差的相關(guān)度(%)固定點(diǎn)4的Z方向偏差與公差的相關(guān)度(%)名稱相關(guān)度名稱相關(guān)度位置度固定點(diǎn)3的公差位置度固定點(diǎn)4的公差?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.9OPTIMUS工作流【優(yōu)化過程】向CETOL輸入文件寫入設(shè)計(jì)參數(shù)2個(gè)固定點(diǎn)的位置度和公差作為設(shè)計(jì)參數(shù)向CETOL的輸出文件寫結(jié)果去除CETOL結(jié)果中固定點(diǎn)的偏差將固定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3被作為強(qiáng)制位移把強(qiáng)制位移寫入ANSYS的輸入文件讀取ANSYS的計(jì)算結(jié)果最小安全系數(shù)進(jìn)行CETOL公差計(jì)算進(jìn)行ANSYS結(jié)構(gòu)計(jì)算偏差?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.10優(yōu)化過程當(dāng)前的產(chǎn)品CAD模型，為了真實(shí)反應(yīng)形狀特性，往往模型的規(guī)模越來越大，在反復(fù)迭代的優(yōu)化過程中，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量的增加。采用有效的手段來控制計(jì)算成本也是當(dāng)前的一個(gè)課題。以下是本例題的計(jì)算過程，并說明了如何有效地進(jìn)行優(yōu)化。STEP1采用二階全因子法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并獲得響應(yīng)面STEP2在上一步獲得的響應(yīng)面上進(jìn)行非線性序列二次規(guī)劃尋優(yōu)（NLPQL）STEP3以第二步的初步優(yōu)化結(jié)果為起點(diǎn)，在求解器上進(jìn)行進(jìn)去尋優(yōu)（NLPQL）?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.11優(yōu)化結(jié)果這是利用響應(yīng)面的優(yōu)化結(jié)果作為初始值，再次進(jìn)行優(yōu)化后得到的最優(yōu)結(jié)果把安全系數(shù)1.2設(shè)為目標(biāo)值進(jìn)行優(yōu)化這是初始設(shè)計(jì)參數(shù)和優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)的對(duì)比

位置度:0.02=>0.01002

固定點(diǎn)3的尺寸公差：0.5=>0.31533固定點(diǎn)4的尺寸公差：0.5=>0.31927利用這個(gè)過程，我們就可以考慮轉(zhuǎn)配帶來的偏差和過約束導(dǎo)致的應(yīng)力，并且把零件的安全系數(shù)保持在1.2的水平，同時(shí)可以得到相應(yīng)的公差配置。?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.12對(duì)現(xiàn)有公差分析的改進(jìn)提案2改進(jìn)提案基于CAD模型的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證試樣或者量產(chǎn)因制造和組裝而發(fā)生變形問題返回給設(shè)計(jì)人員由于重新設(shè)計(jì)和再次加工帶來了成本的增加通過引入制造和裝配引起的偏差變形進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并自動(dòng)修改設(shè)計(jì)的公差，從而減少人工修改的次數(shù)再加工調(diào)整結(jié)構(gòu)分析形狀更新公差分析改進(jìn)公差傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程?2006CYBERNETSYSTEMS?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.13案例詳述2在第11中的結(jié)果，是滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的固定點(diǎn)的公差配置。但這在實(shí)際當(dāng)中是不夠的，尾燈的裝配不僅要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還要考慮尾燈之間的安裝品質(zhì)，比如尾燈和角燈之間的間隙，如下圖，是基于CAD的CETOL分析間隙尺寸。通過CAD測(cè)定的偏差角燈尾燈這時(shí)候，沒有什么產(chǎn)品質(zhì)量上的大問題，不過因?yàn)檫^約束產(chǎn)生的變形，尾燈和角燈之間的間隙名義值發(fā)生了變化。因此，我們需要對(duì)這個(gè)間隙再次進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使之處于允許的涉及范圍內(nèi)。?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.14考慮變形的公差分析【分析流程】ANSYS

在固定點(diǎn)處施加強(qiáng)制位移，進(jìn)行有限元分析得到零件的變形，并把變形輸出為Parasolid格式。CETOL

用CAD工具讀入ANSYS輸出的Parasolid文件，添加必要的公差設(shè)定，進(jìn)行公差分析，并選擇要改進(jìn)的公差作為參數(shù)。OPTIMUS

修改公差參數(shù)，使得間隙的偏差保持在3σ內(nèi)，以此為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.15初始方案研究

用CETOL對(duì)變形的零件間隙進(jìn)行偏差計(jì)算

下圖是對(duì)變形后的零件的公差分析結(jié)果，可見，偏差導(dǎo)致了名義值的改變，從而加大了次品率的發(fā)生。

在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，我們參考CETOL的Analyzer中貢獻(xiàn)度表，對(duì)尺寸進(jìn)行修改，使偏差的名義值符合設(shè)計(jì)的要求。變形零件的公差分析結(jié)果基于貢獻(xiàn)度來修正尺寸本實(shí)例中，我們修改尾燈的端面尺寸，使得偏差的名義值和設(shè)計(jì)的中值相一致。在CETOL中修正后的尺寸?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.16OPTIMUS優(yōu)化流程

在OPTIMUS中進(jìn)行公差優(yōu)化

基于修正好的偏差名義值，次品率的情況得到大大改善。但是偏差的方差[σ=2.63]和目標(biāo)[σ≥3]有距離，所以還需要對(duì)其進(jìn)行修改。這里，基于貢獻(xiàn)度的大小，我們選擇上部的4個(gè)連接點(diǎn)（兩個(gè)夾具銷，尾燈固定銷，角燈固定銷）的位置度作為設(shè)計(jì)修改參數(shù)，以偏差的方差為3作為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化向CETOL輸入文件寫入設(shè)計(jì)參數(shù)向CETOL的輸出文件寫結(jié)果進(jìn)行CETOL公差計(jì)算【優(yōu)化過程】間隙的方差4個(gè)位置度參數(shù)?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.17優(yōu)化結(jié)果NLPQL優(yōu)化以間隙偏差達(dá)到3σ為目標(biāo)根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)果，4個(gè)地方的位置度全部修改為0.37。這樣，尾燈和角燈之間的間隙就可以滿足3σ的設(shè)計(jì)要求。?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.18總結(jié)

在實(shí)際的制造和組裝過程中，采用本方案可以避免CAD理想模型的不足，充分考慮實(shí)際過程中的公差影響，并針對(duì)多個(gè)性能指標(biāo)多公差進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品品質(zhì)?？紤]偏差的結(jié)構(gòu)分析經(jīng)過改進(jìn)公差，也保證了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度零件變形后的次品率經(jīng)過公差改進(jìn)，提高了合格率?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.19詳情請(qǐng)咨詢莎益博設(shè)計(jì)系統(tǒng)商貿(mào)（上海）有限公司深圳辦事處深圳市深南大道杭鋼富春商務(wù)大廈1411號(hào)TEL：+86-755-23993201WWW：?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTCetol6σ+OPTIMUS+ANSYS聯(lián)合仿真

---考慮公差的裝配件結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析

---變形體零件公差優(yōu)化設(shè)計(jì)

Cetol6σ+OPTIMUS+ANSYS聯(lián)合仿?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.21靜力分析的現(xiàn)狀和問題為了保證產(chǎn)品的品質(zhì)和性能在現(xiàn)代設(shè)計(jì)過程中大量采用有限元分析手段，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證。這些驗(yàn)證的過程大多基于CAD模型來進(jìn)行。然而，CAD模型是理想的設(shè)計(jì)模型，是沒有考慮實(shí)際變形的理想形狀。CAD模型結(jié)構(gòu)分析基于CAD的結(jié)構(gòu)分析?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.22基于CAD分析的問題但是，在實(shí)際的生產(chǎn)裝配過程中，不可能忽略各種各樣的變形。顯然如果在分析過程中只考慮理想狀況是不完善的，甚至?xí)?dǎo)致產(chǎn)品的性能問題。在自重作用下空的位置偏移裝配誤差引起的偏移制造和安裝公差導(dǎo)致的偏移和變形?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT理想的約束?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.23理想狀態(tài)約束在各種制造，裝配引起的變形情況中，要數(shù)過約束問題對(duì)結(jié)構(gòu)的受力情況影響最大，本實(shí)例針對(duì)過約束的情況進(jìn)行講解。下圖表示了理想的約束狀態(tài)。對(duì)圖示的3個(gè)螺釘孔進(jìn)行約束X平動(dòng)(X1方向固定)，Y平動(dòng)（Y1方向固定），Z平動(dòng)（Z1方向固定）X軸轉(zhuǎn)動(dòng)（Z1和Z3固定），Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)（Z1和Z2固定），Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)（X1和X3固定）如果采用上述固定形式，在固定位置處不會(huì)因?yàn)橹圃旌徒M裝的變形而產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變。理想的約束?2006CYBERNETSYSTEMSC過約束?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.24理想狀態(tài)約束但是在現(xiàn)實(shí)中，約束點(diǎn)要多得多，在約束的地方會(huì)發(fā)生過約束的情況（如下圖）。這種過約束會(huì)引起結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力。產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變過約束?2006CYBERNETSYSTEMSCO.傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.25對(duì)現(xiàn)有公差分析的改進(jìn)提案1改進(jìn)提案基于CAD模型的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證試樣或者量產(chǎn)因制造和組裝而發(fā)生變形問題返回給設(shè)計(jì)人員由于重新設(shè)計(jì)和再次加工帶來了成本的增加通過公差分析確定變形變形量傳遞給結(jié)構(gòu)分析工具公差改進(jìn)意見考慮變形的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度通過引入制造和裝配引起的偏差變形進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并自動(dòng)修改設(shè)計(jì)的公差，從而減少人工修改的次數(shù)再加工調(diào)整傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程?2006CYBERNETSYSTEMS?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.26案例詳述1在組裝汽車尾燈的時(shí)候，由于制造誤差，安裝孔和安裝面之間會(huì)發(fā)生偏差。并且，4個(gè)固定點(diǎn)采用同樣的約束方式，不可避免會(huì)產(chǎn)生過約束。基于以上諸多因素，尾燈的安裝件上會(huì)產(chǎn)生安裝應(yīng)力?！灸康摹繉?duì)尾燈零件上的一系列公差進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，使得尾燈的應(yīng)力水平保持在較低范圍內(nèi)【分析流程】CETOL

輸入：安裝點(diǎn)的公差值（尺寸公差或者是位置度）

輸出：相對(duì)于基準(zhǔn)孔，其他孔和安裝面的高度差A(yù)NSYS

輸入：CETOL計(jì)算出的高度差變成強(qiáng)制位移載荷

輸出：安全系數(shù)OPTIMUS

以ANSYS的安全系數(shù)1.2為目標(biāo)，優(yōu)化各個(gè)公差基準(zhǔn)孔固定點(diǎn)2固定點(diǎn)4固定點(diǎn)3偏差偏差固定點(diǎn)位置?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.27初始設(shè)計(jì)驗(yàn)證用CETOL對(duì)初始設(shè)計(jì)的公差進(jìn)行安裝位置偏差分析

通過分析得到的結(jié)果，初步設(shè)定優(yōu)化流程中的各個(gè)參數(shù)ANSYS輸入：=>在上一頁(yè)中的固定點(diǎn)3,4的Z方向（相對(duì)于基準(zhǔn)面的高度差）和其他的測(cè)定參數(shù)相比很大，所以把這兩個(gè)高度差作為ANSYS的強(qiáng)制位移條件。設(shè)計(jì)參數(shù)：通過CETOL的相關(guān)度分析結(jié)果，選擇固定點(diǎn)3,4的高度方向的公差作為設(shè)計(jì)參數(shù)。目標(biāo)函數(shù)：=>ANSYS的結(jié)構(gòu)分析安全系數(shù)固定點(diǎn)3的Z方向偏差與公差的相關(guān)度(%)固定點(diǎn)4的Z方向偏差與公差的相關(guān)度(%)名稱相關(guān)度名稱相關(guān)度位置度固定點(diǎn)3的公差位置度固定點(diǎn)4的公差?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.28OPTIMUS工作流【優(yōu)化過程】向CETOL輸入文件寫入設(shè)計(jì)參數(shù)2個(gè)固定點(diǎn)的位置度和公差作為設(shè)計(jì)參數(shù)向CETOL的輸出文件寫結(jié)果去除CETOL結(jié)果中固定點(diǎn)的偏差將固定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3被作為強(qiáng)制位移把強(qiáng)制位移寫入ANSYS的輸入文件讀取ANSYS的計(jì)算結(jié)果最小安全系數(shù)進(jìn)行CETOL公差計(jì)算進(jìn)行ANSYS結(jié)構(gòu)計(jì)算偏差?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.29優(yōu)化過程當(dāng)前的產(chǎn)品CAD模型，為了真實(shí)反應(yīng)形狀特性，往往模型的規(guī)模越來越大，在反復(fù)迭代的優(yōu)化過程中，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量的增加。采用有效的手段來控制計(jì)算成本也是當(dāng)前的一個(gè)課題。以下是本例題的計(jì)算過程，并說明了如何有效地進(jìn)行優(yōu)化。STEP1采用二階全因子法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并獲得響應(yīng)面STEP2在上一步獲得的響應(yīng)面上進(jìn)行非線性序列二次規(guī)劃尋優(yōu)（NLPQL）STEP3以第二步的初步優(yōu)化結(jié)果為起點(diǎn)，在求解器上進(jìn)行進(jìn)去尋優(yōu)（NLPQL）?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.30優(yōu)化結(jié)果這是利用響應(yīng)面的優(yōu)化結(jié)果作為初始值，再次進(jìn)行優(yōu)化后得到的最優(yōu)結(jié)果把安全系數(shù)1.2設(shè)為目標(biāo)值進(jìn)行優(yōu)化這是初始設(shè)計(jì)參數(shù)和優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)的對(duì)比

位置度:0.02=>0.01002

固定點(diǎn)3的尺寸公差：0.5=>0.31533固定點(diǎn)4的尺寸公差：0.5=>0.31927利用這個(gè)過程，我們就可以考慮轉(zhuǎn)配帶來的偏差和過約束導(dǎo)致的應(yīng)力，并且把零件的安全系數(shù)保持在1.2的水平，同時(shí)可以得到相應(yīng)的公差配置。?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.31對(duì)現(xiàn)有公差分析的改進(jìn)提案2改進(jìn)提案基于CAD模型的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證試樣或者量產(chǎn)因制造和組裝而發(fā)生變形問題返回給設(shè)計(jì)人員由于重新設(shè)計(jì)和再次加工帶來了成本的增加通過引入制造和裝配引起的偏差變形進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并自動(dòng)修改設(shè)計(jì)的公差，從而減少人工修改的次數(shù)再加工調(diào)整結(jié)構(gòu)分析形狀更新公差分析改進(jìn)公差傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程?2006CYBERNETSYSTEMS?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.32案例詳述2在第11中的結(jié)果，是滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的固定點(diǎn)的公差配置。但這在實(shí)際當(dāng)中是不夠的，尾燈的裝配不僅要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還要考慮尾燈之間的安裝品質(zhì)，比如尾燈和角燈之間的間隙，如下圖，是基于CAD的CETOL分析間隙尺寸。通過CAD測(cè)定的偏差角燈尾燈這時(shí)候，沒有什么產(chǎn)品質(zhì)量上的大問題，不過因?yàn)檫^約束產(chǎn)生的變形，尾燈和角燈之間的間隙名義值發(fā)生了變化。因此，我們需要對(duì)這個(gè)間隙再次進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使之處于允許的涉及范圍內(nèi)。?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.33考慮變形的公差分析【分析流程】ANSYS

在固定點(diǎn)處施加強(qiáng)制位移，進(jìn)行有限元分析得到零件的變形，并把變形輸出為Parasolid格式。CETOL

用CAD工具讀入ANSYS輸出的Parasolid文件，添加必要的公差設(shè)定，進(jìn)行公差分析，并選擇要改進(jìn)的公差作為參數(shù)。OPTIMUS

修改公差參數(shù)，使得間隙的偏差保持在3σ內(nèi)，以此為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.34初始方案研究

用CETOL對(duì)變形的零件間隙進(jìn)行偏差計(jì)算

下圖是對(duì)變形后的零件的公差分析結(jié)果，可見，偏差導(dǎo)致了名義值的改變，從而加大了次品率的發(fā)生。

在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，我們參考CETOL的Analyzer中貢獻(xiàn)度表，對(duì)尺寸進(jìn)行修改，使偏差的名義值符合設(shè)計(jì)的要求。變形零件的公差