面向制造和装配的产品设计之公差分析(可编辑)
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机械设计中的零件装配与公差分析在机械设计过程中,零件装配与公差分析是非常关键的一步。
它能够确保产品的功能和性能符合设计要求,同时也能够提高产品的质量和可靠性。
下面,我们将深入探讨机械设计中的零件装配与公差分析的重要性和方法。
1.零件装配的重要性零件装配是将设计好的零件组装在一起,形成一个完整的产品。
在机械设计中,零件装配的质量直接影响产品的功能和性能。
如果装配不良,可能会导致产品失效或者性能下降。
因此,在进行零件装配时,我们需要考虑以下几个方面:1.1 尺寸配合尺寸配合主要涉及零件之间的配合间隙和公差。
合适的配合间隙和公差可以确保零件能够正确拼装在一起,并且在使用过程中不会产生过大的摩擦或者间隙。
因此,在进行零件装配时,我们需要根据设计要求和材料特性来确定合适的尺寸配合。
1.2 强度要求在机械设计中,零件通常需要承受一定的载荷和应力。
因此,在进行零件装配时,我们需要确保零件之间的连接紧固可靠,能够承受相应的载荷和应力。
如果连接不牢固,可能导致零件位移、松动或者断裂,从而影响产品的使用。
1.3 运动要求某些机械产品需要进行定向运动,例如,齿轮传动系统。
在进行零件装配时,我们需要确保零件之间的相对位置和运动关系符合设计要求。
如果装配不当,可能会导致运动不畅或者运动阻力过大,从而影响产品的使用效果。
2.公差分析的重要性在机械设计中,公差分析是一个非常重要的环节。
公差是指零件或装配件的尺寸、形状和位置的偏差范围。
公差分析可以评估零件装配的可行性和可靠性,帮助设计师确定合适的公差要求。
具体来说,公差分析有以下几个作用:2.1 评估装配可行性在进行零件装配时,不同制造工艺和设备对公差的控制能力不同。
通过公差分析,可以评估零件之间的配合是否可行,是否能够在给定的公差范围内进行装配。
如果公差范围太小,可能会导致装配困难或者不可行;如果公差范围太大,可能会导致装配过松,影响产品的使用寿命。
因此,在进行装配设计时,我们需要合理确定公差范围。
公差分析报告范文1.引言公差分析是在工程设计和制造过程中非常重要的一项工作。
通过对产品的公差进行分析和优化,可以有效地提高产品的质量和性能,并降低制造成本。
本报告将针对产品的公差进行分析,找出可能存在的问题,并提出相应的改进措施。
2.产品描述本报告所分析的产品是一款汽车引擎活塞。
活塞是发动机中一个关键的部件,其质量和公差的控制对发动机的性能和寿命有着重要影响。
活塞的主要特征是直径和高度。
3.公差分析通过对一批活塞进行测量和统计分析,得出了活塞直径和高度的平均值和标准差。
活塞直径的平均值为50mm,标准差为0.1mm;活塞高度的平均值为100mm,标准差为0.2mm。
根据这些数据可以计算出活塞直径和高度的公差范围。
4.公差问题分析在制造过程中,可能存在一些公差问题。
通过对数据的分析,发现活塞直径和高度的公差范围较大,远大于设计要求。
如果在装配过程中选择尺寸较小或较大的活塞,可能会导致发动机性能下降或故障。
另外,过大的公差会导致杂质或涂层的进入,进一步影响活塞的使用寿命。
5.改进措施为了解决公差问题,可以采取以下改进措施:-完善制造工艺:通过改进制造过程中的加工技术和工艺参数,提高制造精度和稳定性,从根本上减小公差范围。
-优化材料选择:选择质量更好的材料,确保材料的均匀性和稳定性,减少因材料变化而产生的公差。
-加强质量控制:采用更精确的测量方法和设备,加强对活塞尺寸的检验和控制,及时发现和排除制造过程中的问题。
6.结论通过对活塞公差的分析和问题的发现,我们可以得出以下结论:-活塞直径和高度的公差范围较大,可能会影响发动机的性能和寿命。
-通过改进制造工艺、优化材料选择和加强质量控制,可以有效地减小公差范围,提高产品质量。
-进一步的研究和改进还是有必要的,以进一步提高活塞的制造精度和稳定性。
[1]林舟.公差分析方法及其应用.计算机辅助工程.1992.12[2]张云.机械公差与工程设计.机械工程学报.2024.06。
产品图纸设计的公差在产品的设计和制造过程中,产品图纸设计的公差是一个至关重要的环节。
它不仅影响着产品的性能、质量和成本,还直接关系到产品的可制造性和可装配性。
通俗地说,公差就是允许零件尺寸和形状的变动范围。
首先,让我们来了解一下为什么公差在产品图纸设计中如此重要。
想象一下,如果在设计一个机械零件时,没有规定公差,那么制造出来的零件尺寸可能会有很大的偏差。
这可能导致零件无法装配,或者即使能够装配,也会影响产品的性能和使用寿命。
例如,在汽车发动机的制造中,如果活塞和气缸之间的配合公差不合理,就会导致机油泄漏、功率下降甚至发动机损坏。
公差的设定需要综合考虑多个因素。
其中,产品的功能要求是首要的考虑因素。
如果一个零件在产品中承担着关键的功能,那么它的公差就需要设定得比较严格。
比如说,在精密仪器中,测量零件的公差往往要求非常高,以确保测量的准确性。
另一方面,制造工艺的能力也会影响公差的设定。
如果某种制造工艺无法达到过于严格的公差要求,那么就需要在设计时适当放宽公差,或者选择更先进的制造工艺。
此外,成本也是公差设定时需要权衡的一个重要因素。
通常情况下,公差要求越严格,制造难度就越大,成本也就越高。
因此,在满足产品功能要求的前提下,合理地放宽公差可以降低生产成本。
但这并不意味着可以无限制地放宽公差,否则可能会牺牲产品的质量和性能。
在实际的产品图纸设计中,公差的表示方法有多种。
常见的有线性尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等。
线性尺寸公差就是指零件的长度、宽度、高度等线性尺寸的允许变动范围。
例如,一个轴的直径标注为“Φ20 ± 01mm”,这就表示该轴的直径允许在 199mm 到 201mm 之间变动。
形位公差则用于控制零件的形状和位置误差。
比如,平行度、垂直度、圆度、同轴度等。
以平行度为例,如果要求两个平面之间的平行度为 005mm,就意味着这两个平面之间的距离在整个平面范围内的偏差不能超过 005mm。
面向公差原则的装配体公差优化分配在制造业中,装配体的精准度至关重要。
如同一位精确无误的钟表匠,工程师们必须确保每一个零件都在公差的严格框架内舞蹈,以保证整个机械的和谐运作。
然而,公差分配的艺术并非易事,它需要一种既科学又富有创造力的方法来达到最优解。
想象一下,一个装配体就像是一张错综复杂的蛛网,每个节点都是一个零件,每条线则是它们之间的公差关系。
如果我们随意拉扯这个网络的任何一端,都可能导致整个结构的不稳定。
因此,公差的优化分配就像是在进行一场精密的平衡游戏,每一步都必须计算得当,以确保整个系统的稳固与协调。
在这个过程中,我们面临的挑战是多方面的。
首先是成本的考量,因为更严格的公差通常意味着更高的生产成本。
这就像要求一位画家用更细的画笔作画,虽然细节会更加丰富,但所需的时间和精力也会成倍增加。
其次,我们还要考虑生产效率,过于严苛的公差要求可能会导致生产线上的瓶颈,就如同一条河流被突然收窄,水流的速度和流量都会受到影响。
那么,如何在这个充满挑战的领域中找到我们的北极星呢?答案就在于面向公差原则的优化分配。
这一原则鼓励我们在设计初期就考虑公差的合理设置,而不是事后修补。
这就像是在建筑一座大厦之前,先打好坚实的地基,而不是等到大楼摇晃时才匆忙加固。
具体来说,我们可以采用统计公差分析方法,通过模拟和预测来评估不同公差设置对整个装配体性能的影响。
这种方法就像是给了我们一副X光眼镜,让我们能够透视那些肉眼不可见的细节,从而做出更加明智的决策。
同时,利用现代计算机技术进行仿真和优化也是不可或缺的一环。
通过建立数字化的模型并进行虚拟测试,我们可以在不产生任何实际成本的情况下,探索各种可能的公差组合。
这就像是在虚拟世界中进行无数次的实验,直到找到那个最完美的配方。
当然,任何技术都不是银弹。
面向公差原则的优化分配也需要与其他质量管理措施相结合,比如持续改进和员工培训等。
这些措施就像是给一座花园浇水施肥,虽然看似微不足道,但却是花朵盛开不可或缺的养分。
产品装配的尺寸链公差分析产品装配的尺寸链公差分析是一种应用于工程领域的分析方法,用于确定在产品装配过程中各个零部件之间的公差要求。
通过该分析方法,可以确保产品在装配完成后的尺寸和形状与设计要求一致,从而保证产品的性能和质量。
尺寸链公差分析的基本原理是将产品的尺寸特征按照装配的先后顺序进行排列,并计算每个尺寸特征对最终装配尺寸的贡献,以确定合理的公差要求。
在这个过程中,需要考虑零件的制造公差、装配顺序及装配公差的协同作用,以及零件间的相互影响。
尺寸链公差分析一般可以分为以下几个步骤:1.确定装配顺序:根据产品的装配逻辑和工艺要求,确定零部件的装配顺序。
通常情况下,先装配大尺寸的零部件,再装配小尺寸的零部件。
2.建立尺寸链模型:根据产品的设计图纸,确定装配过程中涉及的尺寸特征,并将它们按照装配顺序进行排列,形成尺寸链模型。
3.计算尺寸链公差:根据每个尺寸特征的公差要求,以及前一步骤确定的装配顺序,计算每个尺寸特征对最终装配尺寸的贡献。
这个过程中,通常采用最小二乘法来进行计算。
4.优化公差要求:根据尺寸链公差的计算结果,评估每个尺寸特征对产品尺寸偏差的敏感性,从而确定合理的公差要求。
一般来说,对于对装配精度要求较高的尺寸特征,公差要求应该相对较小。
5.进行公差分配:根据尺寸链公差的计算结果和公差要求,将总公差按照装配顺序逐步分配给每个尺寸特征,确保每个零部件的尺寸误差都在允许范围内。
尺寸链公差分析不仅可以用于确定产品装配的公差要求,还可以用于优化装配工艺、提高装配效率和降低成本。
通过合理的公差分配和控制,可以避免装配过程中的质量问题和尺寸偏差,提高产品的装配质量和性能。
但是,尺寸链公差分析也存在一些挑战和限制。
首先,尺寸链公差分析需要对产品的装配过程和零部件的相互关系有深入的了解和分析。
其次,分析过程中需要大量的数据和计算,对计算机模拟和软件工具的支持要求较高。
此外,由于涉及到多个装配过程和多个尺寸特征,尺寸链公差分析的计算过程较为复杂,需要相关专业知识和经验。
公差分析模板范文公差分析是一种用于确定产品或系统的尺寸和几何特性的变化程度的方法。
在制造过程中,常常会出现各种原因导致产品尺寸与设计要求不完全一致的情况。
为了能够在可接受的误差范围内保证产品的功能和性能,需要进行公差分析来确定合理的公差限制。
1.产品描述在这一部分,要对待分析的产品进行详细的描述。
包括产品的名称、型号、尺寸等技术要求。
还可以在这一部分加入产品的功能需求和技术要求等内容。
2.公差要求在这一部分,要对产品的公差要求进行详细的描述。
可以分为几个子项,包括尺寸公差、几何公差、位置公差等。
每个子项都需要列出具体的数值和要求。
3.公差分配在这一部分,要对产品的公差进行分配。
可以通过以下几个步骤进行:a.确定关键特征找出产品中最关键的特征,即对产品功能和性能有最大影响的特征。
b.确定公差传递路径确定产品中各个特征之间的相互关系,找出公差传递的路径。
c.分配公差根据产品的功能和性能要求,将可接受的公差限制分配给各个特征。
4.公差分析工具在这一部分,可以列出用于公差分析的工具和方法。
包括测量工具、检测设备、计算方法等。
还可以提供一些相关的标准和规范供参考。
5.公差分析结果在这一部分,可以对公差分析的结果进行汇总。
包括每个特征的公差分配情况,公差限制的合理性评估等。
6.公差控制计划在这一部分,可以制定公差控制计划。
包括公差检测方法、公差修正方法、公差调整方法等。
7.公差分析报告在这一部分,可以列出公差分析的报告内容。
包括报告的格式、结构、质量要求等。
以上是一个简单的公差分析模板的示例,具体的内容可以根据具体需求进行调整和扩展。
公差分析是制造过程中非常重要的一环,它可以帮助确保产品的质量和性能符合设计要求,提高产品的竞争力和市场占有率。
因此,在制造产品过程中,应该充分重视公差分析的工作,并严格按照分析模板进行分析和控制。
面向制造和装配的产品设计一、课程说明课程编号:080214Z10课程名称:面向制造和装配的产品设计/ Product Design for Manufacture and Assembly课程类别:专业课学时/学分:32/2 (其中课内上机学时:10 )先修课程:工程图学、机械原理、机械设计、机械产品测绘与三维设计适用专业:机械类各专业本科生教材、教学参考书:(1)钟元编著,《面向制造和装配的产品设计指南》(第一版),北京:机械工业出版社,2011.4(2)G.布斯劳,P 德赫斯特,W 耐特(美)著. 《面向制造与装配的产品设计》,北京:机械工业出版社,1999.4(3)张旭、王爱民、刘检华主编,《产品设计可装配性技术》,北京:航空工业出版社,2009.6(4)杨建军主编,《产品设计可制造性与生产系统》,北京:航空工业出版社,2009.6二、课程设置的目的意义《面向制造和装配的产品设计》是为机械设计制造及其自动化专业的机械设计方向学生开设的一门专业核心课程,该课程从提高产品的可制造性和可装配性入手,在产品开发阶段就全面考虑产品制造和装配的需求,是企业以“更低的开发成本、更短的开发周期、更高的产品质量”进行产品开发的关键。
课程的设置目的是让学生通过本课程的学习,能综合运用制造和装配的设计基本原则设计产品,并进行计算机装配及制造分析,为从事机械设计制造相关行业的研究开发工作奠定基础。
三、课程的基本要求知识:掌握面向制造和装配的产品设计(DFMA)基本原则;掌握控制产品的加工质量和成本的基本方法;掌握装配设计方法,能分析装配过程,并作合理评估;掌握运用计算机软件进行装配及制造分析的方法;了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。
能力:掌握面向制造和装配的产品设计(DFMA)设计理念,培养如何利用设计基本原则减少产品设计修改、减少制造和装配错误、提高效率的综合设计能力;通过方案优化、协作设计、答辩论证,综合应用所学基础知识和交叉知识,培养创新意识,提高分析、发现、研究和解决问题的工程实践能力;掌握利用计算机软件及技术实现对机械产品的设计、制造及装配进行分析的能力,从而进一步优化设计结果。
面向制造和装配的产品设计之公差分析DFMADFMA第第44部分部分:公差分析公差分析Tolerance AnalysisTolerance Analysis钟元钟元7>2013/03/302013/03/30DFMADFMA内容:一.常见的公差分析做法二.公差分析三.公差分析的公差分析的计算步骤算步骤四四.公差分析的计算方法公差分析的计算方法五.公差分析的三大原则六.产品开发中的公差分析2DFMADFMA一. 常见的公差分析做法1. 产品详细设计完成后,在design review时,针对O-ring的压缩量进行公差分析;分析如下:3DFMADFMA一. 常见的公差分析做法2. 当发现公差分析的结果不满足要求时,修改尺寸链中的尺寸公差,从±0.15mm修改到±0.10mm,发现依然不能满足,继续修改到±0.05mm,直到满足O-ring的15%压缩量要求;成功完成公差分析。
4DFMADFMA一. 常见的公差分析做法存在的问题:公差的设定没有考虑到制程能力公差的设定没有考虑到制程能力 ? 公差的设定没有考虑到成本没有缩短尺寸链的长度没有缩短尺寸链的长度? 当公差分析结果不满足要求时,没有通过优化设计的方法,而是通过严格要求零零件尺尺寸公差的方法;? 对尺寸公差没有进行二维图标注对尺寸公差没有进行制程管控对尺寸公差没有进行制程管控 ? 产品制造后,没有利用真实的零件制程能力来验证设计阶段的公差分析在产品详细设计完成后才开始进行公差分析在产品详细设计完成后才开始进行公差分析5DFMADFMA一. 常见的公差分析做法后果:产品不良率高产品不良率高? 要求严格的公差,产品制造成本高,但依然会出现不良品实实际产品公差分析验证6DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:为什为什么为产生为产生公差差?? 加工制程的变异: ? 组装制程的变异: ? 材料特性的不同 ? 组装设备的精度? 设备或模具的精度 ? 工装夹具装夹具的错误错误? 加工条件的不同? 操作员的不熟练? 模具磨损7DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:公差是零件尺寸所允许的偏差值公差是零件尺寸所允许的偏差值,设定零件的公差即是设定零件制造时设定零件的公差即是设定零件制造时尺寸允许的偏差范围100.0799.759999..8888 100.03100±0.20100.05 100100.000099.9999.92100100.1515 100.30 8DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:正态分布正态分布下偏差下偏差上偏差上偏差9DFMADFMA二. 公差分析2.公差的本质:公差是产品设计和产品制造的桥梁和纽带公差是产品设计和产品制造的桥梁和纽带,是保证产品以优异的质量是保证产品以优异的质量、优良的性能和较低的成本进行制造的关键。
产品分析之公差分析(一)公差分析是指在满足产品功能、性能、外观和可装配性等要求的前提下,合理定义和分配零件和产品的公差,优化产品设计,以最小的成本和最高的质量制造产品。
公差分析作为面向制造和装配的产品设计中非常有用的工具,可以帮助产品设计工程师实现以下目的:1、合理设定零件和产品的公差以降低产品制造和装配成本。
2、判断零件的可装配性,判断零件是否会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不满足要求时,一般有两种方法来解决问题。
其一是通过亚格的零件公差来达到要求,但这会增加零件的制造成本;其二是通过优化产品的设计(例如增加装配定位特征)来满足产品设计要求,这是最好的方法,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。
公差分析的方法分类1*.极值法(wC) (简单上下公差相加减,取最值)极值法是建立在零件100%互换的基础上,是应用范围最广泛、操作最简便的方法。
零部件都设计为名义值,然后假定公差完全向一个或另一个公差积累,最终的结果仍能满足产品的功能要求。
2*.统计平方公差法 (RSS) /均方根法(C公差平方=A平方+B平方) 统计平方公差法考虑了零件尺寸的统计分布即大多数的零部件在它们的公差范围内呈正态概率分布,建模更接近于实际产品的生产过程。
该方法是以一定的置信水平为依据(通常假定各组成环以及封闭环公差服从正态分布,且装配函数为线性关系,取置信水平P=99.73%),不要求100%互换,只要求大数互换。
3.蒙特卡罗法当所求解问题是某种随机事件出现的概率,或者是某个随机变量的期望值时,通过某种“实验”的方法,以这种事件出现的频率估计这一随机事件的概率,或者得到这个随机变量的某些数字特征,并将其作为问题的解。
公差分析方法范文公差分析是一种用于确定和控制产品尺寸和形状差异的方法。
它是一种通过分析产品设计中的公差要求和制造过程中的容差来确保产品的质量和性能。
公差分析是在产品设计和工程领域中广泛应用的一种工具,它对于确保产品的可制造性、功能性和可靠性都具有重要意义。
公差分析的目标是通过考虑和分析产品设计中的公差要求,确定制造过程中的合适的容差范围,以保证产品的质量和性能。
公差分析考虑到了产品的设计要求、材料特性、制造工艺、测量方法等诸多因素,以确定控制产品公差的最佳方法。
公差分析主要包括以下几个步骤:1.确定公差要求:根据产品的设计要求和功能需求,确定其尺寸和形状的公差要求。
这包括产品的各个特征尺寸和形状的公差需求。
2.识别关键特征:根据产品设计的重要性和功能要求,识别出关键特征,即对产品功能和性能有重要影响的特征。
这些关键特征通常需要更精确的公差控制。
3.理解制造工艺:了解产品的制造工艺和生产能力,包括材料特性、加工方式、设备性能等。
这有助于确定产品的实际制造公差。
4.进行公差分析:基于产品的设计要求和制造工艺的理解,进行公差分析,确定各个特征的公差范围。
公差分析可以使用各种工具和方法,例如几何公差分析、模型仿真等。
5.优化设计方案:通过公差分析,确定产品的公差控制方案,并优化设计,以提高产品的可制造性和性能。
这可能需要权衡各种设计要求和制造约束。
6.公差管理和控制:制定公差管理和控制计划,确保产品在制造过程中能够控制公差在要求范围内。
这包括对制造过程中各个环节的控制和监测。
公差分析的优势在于它能够帮助设计人员和工程师在产品设计过程中充分考虑到公差要求和制造工艺的限制,以确保产品的一致性和可靠性。
通过合理的公差分析,可以减少产品的尺寸和形状差异,提高产品的质量,降低制造成本。
然而,公差分析也存在一些挑战和限制。
首先,公差分析需要准确的产品设计和制造数据,以及对制造工艺和测量方法的全面了解。
其次,公差分析涉及到多个不确定因素,如材料和设备性能的变化,这可能导致公差分析的结果不准确。
公差分析讲义范文公差分析是指在产品设计和制造过程中,通过对尺寸、形状、位置等要素进行量化分析,确定产品所能容忍的偏差范围,以保证产品能够满足设计要求和性能需求。
公差分析涉及的知识领域广泛,包括数学、力学、材料学等。
下面将详细介绍公差分析的基本概念、方法和应用。
一、基本概念1.公差:产品在设计和制造过程中,由于各种原因产生的尺寸、形状、位置等偏差。
公差是指在特定的工艺和材料条件下,允许的尺寸偏差范围。
2.基本尺寸:产品设计中指定的标准尺寸。
3.上下限尺寸:基本尺寸所允许的最大和最小尺寸。
4.精度等级:公差能力的一个度量,用来描述产品的制造精度和一致性。
二、公差分析方法1.线性拟合法:适用于直线和平面的公差分析。
通过线性拟合,计算基本尺寸的位置,确定公差的位置和范围。
2.误差传递法:适用于相邻特征尺寸之间有关联关系的公差分析。
根据误差传递的规则,计算特征之间的误差传递情况,确定最终公差。
3.统计公差分析法:通过统计学方法,分析偏差与公差之间的关系,确定产品的公差范围。
适用于复杂的机械零件和系统的公差分析。
4.数值模拟方法:利用计算机模拟和仿真技术,对产品的设计和公差进行分析。
可以通过模拟计算,预测产品的性能和可靠性。
三、公差分析的应用1.产品设计:在产品设计阶段,公差分析可以评估产品的可制造性和性能要求。
通过合理设置公差,提高产品的一致性和可靠性。
2.制造工艺:在产品制造过程中,公差分析可以指导制定合理的工艺参数和制造方法。
通过公差分析,优化工艺流程,提高产品的加工精度和稳定性。
3.品质控制:公差分析可以帮助确定产品的检测方法和检测要求。
通过合理设置公差,控制产品的质量,提高产品的一致性和可靠性。
4.成本控制:公差分析可以帮助评估产品的制造成本和维修成本。
通过合理设置公差,优化产品的设计和制造,降低生产成本。
公差分析是现代制造工程中非常重要的一部分,它能够保证产品的可靠性、一致性和经济性。
通过合理设置公差,可以提高产品的竞争力和市场份额,满足消费者的需求和期望。
面向制造和装配的产品设计之公差分析DFMADFMA第第44部分部分:公差分析公差分析Tolerance AnalysisTolerance Analysis钟元钟元7>2013/03/302013/03/30DFMADFMA内容:一.常见的公差分析做法二.公差分析三.公差分析的公差分析的计算步骤算步骤四四.公差分析的计算方法公差分析的计算方法五.公差分析的三大原则六.产品开发中的公差分析2DFMADFMA一. 常见的公差分析做法1. 产品详细设计完成后,在design review时,针对O-ring的压缩量进行公差分析;分析如下:3DFMADFMA一. 常见的公差分析做法2. 当发现公差分析的结果不满足要求时,修改尺寸链中的尺寸公差,从±0.15mm修改到±0.10mm,发现依然不能满足,继续修改到±0.05mm,直到满足O-ring的15%压缩量要求;成功完成公差分析。
4DFMADFMA一. 常见的公差分析做法存在的问题:公差的设定没有考虑到制程能力公差的设定没有考虑到制程能力 ? 公差的设定没有考虑到成本没有缩短尺寸链的长度没有缩短尺寸链的长度? 当公差分析结果不满足要求时,没有通过优化设计的方法,而是通过严格要求零零件尺尺寸公差的方法;? 对尺寸公差没有进行二维图标注对尺寸公差没有进行制程管控对尺寸公差没有进行制程管控 ? 产品制造后,没有利用真实的零件制程能力来验证设计阶段的公差分析在产品详细设计完成后才开始进行公差分析在产品详细设计完成后才开始进行公差分析5DFMADFMA一. 常见的公差分析做法后果:产品不良率高产品不良率高? 要求严格的公差,产品制造成本高,但依然会出现不良品实实际产品公差分析验证6DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:为什为什么为产生为产生公差差?? 加工制程的变异: ? 组装制程的变异: ? 材料特性的不同 ? 组装设备的精度? 设备或模具的精度 ? 工装夹具装夹具的错误错误? 加工条件的不同? 操作员的不熟练? 模具磨损7DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:公差是零件尺寸所允许的偏差值公差是零件尺寸所允许的偏差值,设定零件的公差即是设定零件制造时设定零件的公差即是设定零件制造时尺寸允许的偏差范围100.0799.759999..8888 100.03100±0.20100.05 100100.000099.9999.92100100.1515 100.30 8DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:正态分布正态分布下偏差下偏差上偏差上偏差9DFMADFMA二. 公差分析2.公差的本质:公差是产品设计和产品制造的桥梁和纽带公差是产品设计和产品制造的桥梁和纽带,是保证产品以优异的质量是保证产品以优异的质量、优良的性能和较低的成本进行制造的关键。
设计指南
1.减少零件数量
1.1 keep it simple,stupid(kiss原则) 考虑每个零件,考虑去除每个零件的可能性
1.2 把相邻的零件合并成一个零件。
1.3 把相似的零件合并成一个零件。
设计技巧:在三维模型中,机械工程师先设计好一个零件,然后把零件装配到相似零件的位置,再来设计相似零件所应该具备的特征。
合并后的零件包含了相似零件的所有特征。
1.4把对称的零件合并成一个零件
1.5避免过于稳健的设计
1.6合理选用零件制造工艺,设计多功能的零件
2.减少紧固件的数量和类型(无工具设计)
2.1使用同一种类型的紧固件
2.2使用卡扣等替代紧固件常用四种装配方式成本由低到高为:卡扣-拉钉-螺钉-螺栓和
螺母
2.3避免分散的紧固件设计
2.4把螺柱和螺母作为最后的选择
3.零件标准化
4.模块化产品设计
5.设计一个稳定的基座
6.设计零件容易被抓取
7.避免零件缠绕
8.减少零件装配方向
9.设计导向特征
10.先定位后固定
11.避免装配干涉
12.为辅助工具提供空间
13.为重要零部件设计装配至位特征
14.防止零件欠约束和过约束
15.宽松的零件公差要求
16.放错的设计
17.装配中的人机工程学
18.线缆的布局。
面向制造和装配的产品设计(DFMA)课程大纲课程说明:产品开发如同奥林匹克竞技。
更低的产品开发成本、更短的产品开发周期、更高的产品质量,永远是企业追求的最高境界。
在全球化的背景下,企业之间的竞争日益加剧,在产品开发中任何一个环节稍有落后,就可能被竞争者超越,甚至被淘汰出局。
企业如何才能以“更低的成本、更短的时间、更高的质量”进行产品开发呢?面向制造和装配的产品设计(DFMA)正是这样的一个有效手段。
它从提高产品的可制造性和可装配性入手,在产品开发阶段就全面考虑产品制造和装配的需求,同时与制造和装配团队密切合作,通过减少产品设计修改、减少产品制造和装配错误、提高产品制造和装配效率,从而达到降低产品开发成本、缩短产品开发周期、提高产品质量的目的。
DFMA是一种在产品的早期设计阶段,对设计进行定量评估的技术,评估对象是产品全生命周期中影响产品开发时间、生产成本和质量的制造及装配因素,是并行工程的核心技术。
DFMA在产品设计时不但要考虑功能和性能要求,而且要同时考虑制造和装配的可能性、高效性和经济性,其目标是在保证功能和性能的前提下使成本最低。
通过本课程的学习使学习者在产品开发设计的初级阶段从产品的可制造性及便于装配等方面进行分析,缩短产品的开发周期,降低制造成本并提高产品质量,进而提高产品及企业的竞争力。
课程内容:•什么是DFX,作为设计工程师需要了解什么?•了解产品生命周期管理和并行工程?怎样建立协同的工艺和产品开发环境;如何建立集成化的信息系统。
•成组技术和部件标准化•常见的可制造性设计问题•评估生产工艺能力•如何制定设计规范,建立设计规范的重要性,需要那些重要规范,规范之间的内在关系是什么?•如何进行公差设计?•怎样建立DFMA工艺检查表•怎样评估产品设计和建议设计修改•产品样件和试生产的管理课程对象:本培训适合研发经理、工程师及希望了解设计质量工具作为附加能力的参与产品开发项目的技术人员。
课程大纲:第1章:面向制造和装配的产品设计1.1 产品设计的重要性1.2 Design for X1.3 DFMA的介绍1.4 DFMA的价值1.5 DFMA的实施第2章:面向装配的设计指南2.1面向装配的设计2.1.1装配的定义2.1.2最好和最差的装配工序2.1.3面向装配的设计的定义2.1.4面向装配的设计的目的2.1.5面向装配的设计的历史2.2设计指南——18个原则2.2.1使装配变得最容易(DFA)的8个规则1) 模块化设计2) 使用最少的零件3) 多用标准件4) 减少紧固件5) 采用复合多用途零件6) 增加柔性和可调机构,减少装配中的调整时间7) 减少装配方向和装配面。
面向制造和装配的产品设计之公差分析DFMADFMA第第44部分部分:公差分析公差分析Tolerance AnalysisTolerance Analysis钟元钟元7>2013/03/302013/03/30DFMADFMA内容:一.常见的公差分析做法二.公差分析三.公差分析的公差分析的计算步骤算步骤四四.公差分析的计算方法公差分析的计算方法五.公差分析的三大原则六.产品开发中的公差分析2DFMADFMA一. 常见的公差分析做法1. 产品详细设计完成后,在design review时,针对O-ring的压缩量进行公差分析;分析如下:3DFMADFMA一. 常见的公差分析做法2. 当发现公差分析的结果不满足要求时,修改尺寸链中的尺寸公差,从±0.15mm修改到±0.10mm,发现依然不能满足,继续修改到±0.05mm,直到满足O-ring的15%压缩量要求;成功完成公差分析。
4DFMADFMA一. 常见的公差分析做法存在的问题:公差的设定没有考虑到制程能力公差的设定没有考虑到制程能力 ? 公差的设定没有考虑到成本没有缩短尺寸链的长度没有缩短尺寸链的长度? 当公差分析结果不满足要求时,没有通过优化设计的方法,而是通过严格要求零零件尺尺寸公差的方法;? 对尺寸公差没有进行二维图标注对尺寸公差没有进行制程管控对尺寸公差没有进行制程管控 ? 产品制造后,没有利用真实的零件制程能力来验证设计阶段的公差分析在产品详细设计完成后才开始进行公差分析在产品详细设计完成后才开始进行公差分析5DFMADFMA一. 常见的公差分析做法后果:产品不良率高产品不良率高? 要求严格的公差,产品制造成本高,但依然会出现不良品实实际产品公差分析验证6DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:为什为什么为产生为产生公差差?? 加工制程的变异: ? 组装制程的变异: ? 材料特性的不同 ? 组装设备的精度? 设备或模具的精度 ? 工装夹具装夹具的错误错误? 加工条件的不同? 操作员的不熟练? 模具磨损7DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:公差是零件尺寸所允许的偏差值公差是零件尺寸所允许的偏差值,设定零件的公差即是设定零件制造时设定零件的公差即是设定零件制造时尺寸允许的偏差范围100.0799.759999..8888 100.03100±0.20100.05 100100.000099.9999.92100100.1515 100.30 8DFMADFMA二. 公差分析1.公差的概念:正态分布正态分布下偏差下偏差上偏差上偏差9DFMADFMA二. 公差分析2.公差的本质:公差是产品设计和产品制造的桥梁和纽带公差是产品设计和产品制造的桥梁和纽带,是保证产品以优异的质量是保证产品以优异的质量、优良的性能和较低的成本进行制造的关键。
设计公差公差制造制造功能功能制造费用制造费用性能装配费用外观外观制造方法选择制造方法选择可装配性精密宽松机器设计限制夹具稳健性设计检验设计意图不良率产品质量产品质量返工率返工率客户满意10DFMADFMA二. 公差分析2.公差的本质:公差与成本的关系公差与成本的关系::零件公零件公差越严格,零件制造成本就越高严格的零件公差要求意味着严格的零件公差要求意味着: ? 更高的模具费用;? 更精密的设备和仪器;额外的加额外的加工程序程序;? 更长的生产周期;? 更高的不良率和返工率;? 要求更熟练的操作员和对操作员更多的培训;? 更高的原材料质量要求及其更高的原材料质量要求及其产生的费用。
11DFMADFMA二. 公差分析3.宽松的零件公差要求A.设计合合理的的间隙? 设计合理的间隙,防止零件过约束,避免对零件尺寸的不必要的公差要求,不合理的零件间隙设计会带来对零件不合理的公差要求合合理间隙间隙零件A零件B零件C 12DFMADFMA二. 公差分析B.简化产品装配关系,缩短装配尺寸链? 对于重要的装配尺寸对于重要的装配尺寸,在产品最初设计阶段就要重点加以关注在产品最初设计阶段就要重点加以关注,简化产简化产品的装配关系,避免重要装配尺寸涉及更多的零件,从而减少尺寸链中尺寸的数目,达到减少累积公差的目的,产品设计于是能够允许零件宽松的公差要求松的公差要求减少尺寸链的长度,尺寸允许较大的公差13DFMADFMA二. 公差分析C.使用定位特征? 在零件的装配关系中增加可以定位的特征在零件的装配关系中增加可以定位的特征,例如定位柱等例如定位柱等,定位特征能定位特征能够使得零件准确的装配在产品之中,产品设计只需要对定位特征相关的尺寸公差进行制程管控,对其他尺寸就可以允许宽松的公差要求D.使用点或线或小平面与平面配合代替平面与平面配合? 使用点或线与平面配合的方式代替平面与平面的配合方式,避免平面的变形或者平面较高的粗糙度阻碍零件的顺利运动,从而可以对零件的平面度和粗糙度允许宽松的公差原始的设计优化的设计14DFMADFMA二. 公差分析4.公差分析的概念:? 公差分析是指在满足产品功能公差分析是指在满足产品功能、性能性能、外观和可装配性等要求的前提下外观和可装配性等要求的前提下,合理定义和分配零件和产品的公差,优化产品设计,以最小的成本和最高的质量制造产品5.公差分析的目的:? 合理设定零件的公差以减少零件的制造成本? 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? 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预测产品不良率预测产品不良率? 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过程中出现的问题,寻找问题的根本原因寻找问题的根本原因? 优化产品的设计,这是公差分析非常重要的一个目的15DFMADFMA三. 公差分析的步骤1.定义公差分析的关键尺寸及其公差:? 零件的装配间隙零件的装配间隙? 外观零件的配合间隙? 零件之间的功能、性能和可靠性等配合尺寸16DFMADFMA三. 公差分析的步骤2.定义尺寸链:? 尺寸链尺寸链,是指在产品的装配关系中是指在产品的装配关系中,由互相联系的尺寸按由互相联系的尺寸按一定顺序首尾定顺序首尾相接排列而成的封闭尺寸组尺寸链两大特点尺寸链两大特点:一是封闭性是封闭性,尺寸链是由多个尺寸首尾相连尺寸链是由多个尺寸首尾相连;二是关二是关联性,组成尺寸链的每个尺寸都与关键尺寸有关联性,尺寸链中每个尺寸的精度会影响到关键尺寸的精度? 如果公差分析计算出的关键尺寸名义值与设计值不相等,则说明尺寸定义错误17DFMADFMA3.判断尺寸链中尺寸的正负:? 尺寸的正负可以使用尺寸的正负可以使用““箭头法箭头法””确定确定。
箭头法是指从关键尺寸的任箭头法是指从关键尺寸的任一端端开始起画单向箭头,顺着整个尺寸链一直画下去,包括关键尺寸,直到最后一个形成闭合回路,然后按照箭头方向进行判断,凡是箭头方向与关键尺寸箭箭头同向向的尺寸为负为负(-),反向向的为为正(+)? 尺寸链中的尺寸的增加如果使得关键尺寸的值增加则为正(+),如果使得关键尺寸的值减少则为负使得关键尺寸的值减少则为负((-))18DFMADFMA4.将非双向对称公差转换为双向对称公差:00.2020 ?00 .1010100100 100 .10?0 .105.公差分析的计算? 极值法极值法 D D T T asmasm ii asmasm ii 2 DD DD TT TT ? 均方根法均方根法 asm i asm i 6.判断和优化19DFMADFMA四. 公差分析的计算方法1.计算方法:极值法极值法:极值法是考虑零件尺寸最不利的情况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通过尺寸链中尺寸的最大值或最小值来计算关键尺寸的值均方根法均方根法:均方根法是统计分析法的均方根法是统计分析法的一种种,是把尺寸链中的各个尺寸公差的是把尺寸链中的各个尺寸公差的平方之和再开根即得到关键尺寸的公差20DFMADFMA四. 公差分析的计算方法2.极值法:DD DD TT TT? 计算公式计算公式: asm i asm ii? 实例:A尺寸的值和公差为54.00 ±0.20,B为12.00±0.10,C为1313.0000±±00.1010,DD为为1616.0000±±00.1515,EE为为1212.5050±±00.1010,利用极值法求关键利用极值法求关键尺寸X 的名义值和公差计算计算:?计算X 的名义值:DX DA + DB + DC + DD + DE5454.0000 + -1212.00 00 + -1313.00 00 + -1616.00 00 + -1212.50 5054.00 -12.00 -13.00 -16.00 -12.500.50 毫米?计算X 的公差TX TA + TB + TC + TD + TE0.20 + 0.10 + 0.10 + 0.15 + 0.100.65 毫米?X 0.5 ±0.6521DFMADFMA四. 公差分析的计算方法3.均方根法:计算公式计算公式: DD DD TT TT2asm i asm i? 实例:A尺寸的值和公差为54.00 ±0.20,B为12.00±0.10,C为1313.0000±±00.1010,DD为为1616.0000±±00.1515,EE为为1212.5050±±00.1010,利用极值法求关键利用极值法求关键尺寸X 的名义值和公差计算计算:?计算X 的名义值:(方法与极值法相同)DX 0.50 毫米计算计算XX 的公差的公差T T 2 ?T 2 ?T 2 ?T 2 ?T 2X A B C D E00.20202 00.10102 00.10102 00.15152 00.101020.04 ?0.01?0.01?0.0225 ?0.010.09250.30?X 0.5 ±0.3022DFMADFMA四. 公差分析的计算方法4. 极值法与均方根法的区别? 当零件尺寸公差都是当零件尺寸公差都是±±00.11时时,利用利用WCWC和和RSSRSS方法的计算结果区别如下方法的计算结果区别如下:? WC方法的累积公差更大,计算结果更大23DFMADFMA四. 公差分析的计算方法4. 极值法与均方根法的区别当产品装配公差要求是当产品装配公差要求是±±00.55时时,利用利用WCWC和和RSSRSS方法方法,对零件尺寸公差要对零件尺寸公差要求的区别(假设尺寸链中的每个尺寸分配相同的公差)WCWC方法要求严格的零件尺寸公差方法要求严格的零件尺寸公差24DFMADFMA四. 公差分析的计算方法4. 极值法与均方根法的区别计算方法计算方法极值法极值法均方根法均方根法模型LSL USL LSL USL1. 所有尺寸都是正态分布2. 尺寸的分布是全部没有偏差.假设所有尺寸都在公差范围之内3. 所有公差体现的都是相同标准差数量orors s .4. 尺寸都是对称公差.优点:优点:如果零件实际制造尺寸都在公差范围之1. RSS 是基于名义尺寸居中心,用概率内内,那么产品不会出现不合格品那么产品不会出现不合格品;非常非常统计理论分析零件尺寸的趋势统计理论分析零件尺寸的趋势,接近真接近真优缺点保守;实性缺点: 2. 比WC法,其成本较低。