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(wèn)題為了保證產(chǎn)品的品質(zhì)和性能在現(xiàn)代設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)程大多基于CAD模型來(lái)進(jìn)行。然而，CAD模型是理想的設(shè)計(jì)模型，是沒(méi)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(wèn)題但是，在實(shí)際的生產(chǎn)裝配過(guò)程中，不可能忽略各種各樣的變形。顯然如果在分析過(guò)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(wèn)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(guò)約束問(wèn)題對(duì)結(jié)構(gòu)的受力情況影響最大，本實(shí)例針對(duì)過(guò)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(guò)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(guò)約束的情況（如下圖）。這種過(guò)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(guò)約束?2006CYBERNETSYSTEMSCO.傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)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(lái)了成本的增加通過(guò)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(jiàn)考慮變形的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度通過(guò)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(guò)程?2006CYBERNETSYSTEMS?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.7案例詳述1在組裝汽車(chē)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(guò)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。【目的】對(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(guò)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(guò)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(chēng)相關(guān)度名稱(chēng)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(guò)程】向CETOL輸入文件寫(xiě)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(xiě)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(xiě)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(guò)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(lái)越大，在反復(fù)迭代的優(yōu)化過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量的增加。采用有效的手段來(lái)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(guò)程，并說(shuō)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(xiàn)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(guò)程，我們就可以考慮轉(zhuǎn)配帶來(lái)的偏差和過(guò)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(guò)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(wèn)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(lái)了成本的增加通過(guò)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(guò)程?2006CYBERNETSYSTEMS?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.13案例詳述2在第11中的結(jié)果，是滿(mǎn)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(guò)CAD測(cè)定的偏差角燈尾燈這時(shí)候，沒(méi)有什么產(chǎn)品質(zhì)量上的大問(wèn)題，不過(guò)因?yàn)檫^(guò)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(jiàn)，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(lái)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(xiāo)，尾燈固定銷(xiāo)，角燈固定銷(xiāo)）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(xiě)入設(shè)計(jì)參數(shù)向CETOL的輸出文件寫(xiě)結(jié)果進(jìn)行CETOL公差計(jì)算【優(yōu)化過(guò)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(mǎn)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(guò)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(guò)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)。考慮偏差的結(jié)構(gòu)分析經(jīng)過(guò)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(guò)公差改進(jìn)，提高了合格率?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LT?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.19詳情請(qǐng)咨詢(xún)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(wèn)題為了保證產(chǎn)品的品質(zhì)和性能在現(xiàn)代設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)程大多基于CAD模型來(lái)進(jìn)行。然而，CAD模型是理想的設(shè)計(jì)模型，是沒(méi)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(wèn)題但是，在實(shí)際的生產(chǎn)裝配過(guò)程中，不可能忽略各種各樣的變形。顯然如果在分析過(guò)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(wèn)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(guò)約束問(wèn)題對(duì)結(jié)構(gòu)的受力情況影響最大，本實(shí)例針對(duì)過(guò)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(guò)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(guò)約束的情況（如下圖）。這種過(guò)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(guò)約束?2006CYBERNETSYSTEMSCO.傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)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(lái)了成本的增加通過(guò)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(jiàn)考慮變形的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度通過(guò)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(guò)程?2006CYBERNETSYSTEMS?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.26案例詳述1在組裝汽車(chē)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(guò)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.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(guò)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(guò)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(chēng)相關(guān)度名稱(chēng)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(guò)程】向CETOL輸入文件寫(xiě)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(xiě)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(xiě)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(guò)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(lái)越大，在反復(fù)迭代的優(yōu)化過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量的增加。采用有效的手段來(lái)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(guò)程，并說(shuō)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(xiàn)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(guò)程，我們就可以考慮轉(zhuǎn)配帶來(lái)的偏差和過(guò)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(guò)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(wèn)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(lái)了成本的增加通過(guò)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(guò)程?2006CYBERNETSYSTEMS?2006CYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.AllRightsReserved.32案例詳述2在第11中的結(jié)果，是滿(mǎn)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(guò)CAD測(cè)定的偏差角燈尾燈這時(shí)候，沒(méi)有什么產(chǎn)品質(zhì)量上的大問(wèn)題，不過(guò)因?yàn)檫^(guò)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(jiàn)，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