统计公差分析.ppt

统计公差设计概要 什么是统计公差设计 利用统计学的知识 基于产品的变差分布 和多重分布组合对产品设计结果的影响 来确定产品的名义尺寸和定义合理的公差 为什么使用统计公差 强调系统性的理解设计要求 减低设计不足或设计过剩的风险 合理定义零件的公差要求 减少设计的重复计算和后续设计更改次数 面向变差的设计 有别于常规设计 使用统计公差至少有以下好处 可以尽可能的避免设计过剩 降低产品的制造成本 通过理解变差的概念 减少设计的重复计算和后续设计更改次数 统计公差有哪些输入 理解客户要求 理解系统或产品的设计理论值 名义值 过程能力数据 过程公差 前提 风险和需要考虑的方面 前提1 知道客户的要求 前提2 知道输入与输出的关系 前提3 制造过程受控并能保持要求的过程能力 或满足公差要求 要求工艺和技术协同设计工作 磁盘盒子的统计公差设计练习 传统公差 塑料磁盘盒子 内置10个磁盘 最差的情况会是怎么样呢 发生最差情况的可能性有多大呢 注 33 274 3 175 0 127 x10 0 254 如果我们假设磁盘和盒子的制造过程能力在 3 水平 那么磁盘厚度尺寸的分布如下图 注1 3 175 0 127 3 302mm3 175 0 127 3 048mm注2 0 0423mm 传统公差 一个磁盘厚度超过公差上限 3 302mm 的可能性是0 0135 即0 00135 10个磁盘同时超过厚度公差上限的可能性是 0 00135的10次方 2 0107 10 29 0 000000000000000000000000000020107这个设计好吗 传统公差 统计公差 让我们从不同的角度看这个问题 尺寸链关系如下图所示如果所有的零件测量结果都符合正态分布 如果知道或能估计每个单独零件的标准差 有了这些信息我们就可以计算 间隙 的名义值和标准差了 间隙 的标准差等于所有零件标准差的平方和的根 误差传递原理 间隙 磁盘12 磁盘22 磁盘32 磁盘42 磁盘52 磁盘62 磁盘72 磁盘82 磁盘92 磁盘102 盒子2我们知道磁盘的制造过程的标准差是0 0423mm 等于公差除以6 即0 127 2 6 0 0423 而盒子的制造过程的标准差是0 0838mm 所以我们能够计算出 间隙 的标准差为 统计公差 然后 按照可以接受的缺陷率计算出盒子的名义宽度值 基于正态分布的左边分布 单边概率 使用正态分布的Z表查出缺陷率对应的是几个 水平 见附表 假设我们准备接受0 01 的缺陷率 查Z表可得概率为0 0001时 1 0E 4 数学期望值Z 3 72 间隙乘以Z值 计算得出 间隙 的名义值为 3 72x0 1582 0 5885 所以 盒子宽度的名义值应该是31 75 0 5885 32 3385结论 相比按照传统方法设计的盒子宽度33 274 哪个更好呢 统计公差 99 9999 的合格率相当于0 0001 即P 失效 1 0E 6查Z表 可得Z 4 76 所以 间隙 的名义尺寸为Z 间隙 4 76 0 1582 0 7530盒子的名义宽度 31 75 0 7530 32 503 练习 如果要求99 9999 的合格率 计算盒子的名义宽度 假设现有模具能生产出的盒子的名义宽度值为32 2326mm 标准差 盒子为0 1524mm 请计算能够预期的装配缺陷率 如果我们能把标准差 盒子降低到0 127 结果会怎样呢 总结 采用传统的公差尺寸计算方法 只是考虑到了理论上最差或者最好的情况 与现实是脱离的 当以磁盘的厚度及公差为依据 来设计盒子的宽度时 由于传统尺寸链公差计算方法考虑了理论上的最差情况 导致盒子的宽度过宽 磁盘装入后间隙太松 表现为设计不足问题 UnderDesign 当以盒子的宽度及公差为依据 来设计磁盘的厚度时 为了保证合适的间隙 又会导致对磁盘的公差定得太小 直接导致磁盘的制造要求提高 成本上升 表现为设计过头 OverDesign 采用统计公差设计 考虑到了实际制造过程的能力和零件