公差分析(高级)PPT课件

，Cetol6 OPTIMUS ANSYS联合仿真-考虑公差的装配结构应力分析-变形零件的公差优化设计，-2006控制论系统有限公司版权所有，2，静态分析的现状和问题，为了保证产品的质量和性能，在现代设计过程中广泛使用有限元分析来验证产品。这些验证过程大多基于计算机辅助设计模型。然而，计算机辅助设计模型是一种理想的设计模型，是一种不考虑实际变形的理想形状。计算机辅助设计模型，结构分析，基于计算机辅助设计的结构分析，-2006控制论系统。版权所有。3、基于计算机辅助设计分析的问题，然而，在实际生产和装配过程中，不可能忽略各种变形。显然，在分析过程中只考虑理想情况是不完美的，这甚至可能导致产品性能问题。自重下的空位置偏差、装配误差引起的偏差、制造和安装公差引起的偏差和变形。版权所有。4，理想约束，理想状态约束。在制造和装配引起的各种变形中，过度计算约束问题对结构的应力影响最大。这个例子解释了过度约束的情况。下图显示了理想的约束状态。图中所示的三个螺孔受到约束X平移(X1方向固定)、Y平移(Y1方向固定)、Z平移(Z1方向固定)、X轴旋转(Z1和Z3固定)、Y轴旋转(Z1和Z2固定)和Z轴旋转(X1和X3固定)。如果采用上述固定形式，在固定位置不会因制造和装配变形而产生应力和应变。-2006年控制论。版权所有。5，过度约束，理想状态约束，但在现实中，有更多的约束点，并且会有有约束的约束情况(如下图所示)。这种过度约束将导致结构变形和应力。导致压力和紧张。版权所有。6、传统设计流程、改进方案1现有公差分析、改进方案、基于计算机辅助设计模型的结构分析、设计验证、样品或批量生产、制造和装配引起的变形、返回给设计者，由于重新设计和重新加工带来的成本增加，通过公差分析确定变形，并将变形量转移到结构分析工具。公差改进意见考虑了变形的结构强度。通过引入制造和装配引起的偏差变形进行结构分析，并自动修改设计公差，从而减少人工修改和重新加工调整的次数。安装尾灯时，由于制造误差，安装孔和安装面之间会有偏差。另外，四个固定点采用相同的约束方法，不可避免地会导致过度约束。基于上述因素，尾灯支座上会产生安装应力。目标调整和优化尾灯零件的一系列公差，使尾灯的应力水平保持在较低的范围内。分析过程 CETOL输入：安装点的公差值(尺寸公差或位置度)输出：相对于参考孔，其他孔与安装面之间的高度差服务，8。初步设计验证，使用CETOL对初步设计的公差进行安装位置偏差分析。通过分析，优化过程中各参数的ANSYS输入初步设定为：前一页固定点3和4的Z方向(相对基准面的高度差)与其他测量参数相比非常大，因此这两个高度差作为ANSYS的强制位移条件。设计参数：通过CETOL的相关分析结果，选择固定点3和4的高度公差作为设计参数。目标函数：=ANSYS结构分析的安全系数，固定点3的z方向偏差与公差的相关(%)，固定点4的z方向偏差与公差的相关(%)，名称，相关，名称，相关，位置，固定点3的公差，位置，固定点4的公差，-2006控制论系统。版权所有。9、OPTIMUS工作流，优化过程，将设计参数写入CETOL输入文件，两个固定点的位置和公差作为设计参数，将结果写入CETOL输出文件，消除CETOL结果中固定点的偏差，将3个固定点的标准偏差作为强制位移，将强制位移写入ANSYS输入文件，读取ANSYS计算结果，最小安全系数，CETOL公差计算，ANSYS结构计算，偏差，-2006控制论系统。版权所有。10、优化过程中，当前产品的CAD模型，为了真实地反映形状特征，模型的规模往往越来越大，这将导致迭代优化过程中计算量的增加。使用有效的手段来控制计算成本也是当前的一个话题。下面是这个例子的计算过程，说明了如何有效地进行优化。第一步采用二阶全因子法进行实验设计，得到响应面。步骤2对上一步得到的响应面进行非线性序列二次规划优化(NLP QL)。步骤3从第二步的初步优化结果开始，并对求解器进行过程优化(NLP QL)。11.优化结果：这是以响应面的优化结果为初始值，再次进行优化，将安全系数设置为1.2作为优化目标值得到的优化结果。这是初始设计参数和优化设计参数：0.02=0.01002的相对位置度，固定点的尺寸公差3: 0.5=0.31533，固定点的尺寸公差4: 0.5=0.31927。利用这一过程，我们可以考虑传递引起的偏差和过度约束引起的应力，使零件的安全系数保持在1.2水平，同时可以得到相应的公差配置。-2006年控制论。版权所有。12，传统设计过程，现有公差分析的改进方案2，改进方案，基于计算机辅助设计模型的结构分析，设计验证，样品或批量生产，由于制造和装配引起的变形，返回给设计者，由于重新设计和返工引起的成本增加，通过引入制造和装配引起的偏差变形进行结构分析，并且自动修改设计公差，从而减少人工修改、返工调整、结构分析、形状更新、公差分析和公差改进的数量，-2006控制论系统。版权所有。13，案例细节2，项目11中的结果是满足结构强度的固定点的公差配置。然而，这在实践中是不够的。尾灯的装配不仅要考虑结构强度，还要考虑尾灯之间的安装质量，如尾灯和角灯之间的间隙。下图是基于计算机辅助设计的计算机辅助教学工具对间隙尺寸的分析。由计算机辅助设计、角灯和尾灯测量的偏差，此时产品质量没有大的问题，但是尾灯和角灯之间的间隙的标称值由于过度约束而变形。因此，我们需要再次优化和调整这个间隙，使其在允许的范围内。-2006年控制论。版权所有。14岁。考虑到变形的公差分析，分析过程 ANSYS在固定点施加强制位移，进行有限元分析，得到零件的变形，并以Parasolid格式输出变形。CETOL使用CAD工具读取ANSYS输出的Parasolid文件，添加必要的公差设置，进行公差分析，并选择要改进的公差作为参数。OPTIMUS修改公差参数，使间隙偏差保持在3以内，并以此为目标进行优化，-2006控制论系统。版权所有。15岁。初步方案研究，采用CETOL计算变形零件的间隙偏差。下图是变形零件的公差分析结果。可以看出，偏差导致了标称值的变化，从而增加了次品率的发生。在优化设计之前，我们参考贡献根据变形零件的公差分析结果，基于贡献度对尺寸进行修正。在本例中，我们修改尾灯的端面尺寸，使标称偏差值与设计中值一致。CETOL中的修订维度，-2006。版权所有。16、optimus优化过程中，OPTIMUS中的公差优化是以修正的名义偏差值为基础的，并且次品率大大提高。但是，偏差=2.63的方差与目标3相差甚远，需要进行修正。这里，基于贡献度，我们选择上面四个连接点(两个夹销、尾灯固定销和角灯固定销)的位置度作为设计修改参数，以偏差方差3为目标进行优化，将设计参数写入CETOL输入文件，将结果写入CETOL输出文件，执行CETOL公差计算、优化过程，间隙方差、四个位置度参数、-2006控制论系统。版权所有。17，优化结果，NLPQL优化，以间隙偏差达到3为目标，根据优化结果，四个位置的位置度都修改为0.37。这样，尾灯和角灯之间的间隙可以满足3的设计要求。-2006年控制论。版权所有。18岁。综上所述，在实际制造和装配过程中，