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行业案例/Product Case

行业案例
DTAS非线性计算在工装夹具中的应用


应用范围:非线性尺寸链,夹钳和公差仿真分析



DAS非线性计算在工装夹具中的应用

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尺寸链有线性尺寸链和非线性尺寸链之分。线性尺寸链是我们平常接触最多的一类尺寸链,其各个尺寸环的方向是平行的,闭环与各组成环的关系是线性函数。而非线性尺寸链中,各尺寸环的方向是不一定平行的,某些尺寸环通过一些未知角度环的过渡,使得各个尺寸环的相对方向发生了变化,由于有未知角度过渡环的存在,闭环与各组成环的关系是非线性函数,甚至为隐函数。

夹钳各零部件之间通过铰链连接,当手柄运动时,通过四连杆机构转化为压杆的圆周运动,各个零部件的尺寸方向不平行,存在未知角度过渡环。因此在夹钳的公差仿真计算中,其尺寸链是典型的平面非线性尺寸链。

计算非线性尺寸链的本质是求解非线性方程组,要利用各种数值解法和优化算法。非线性方程组求解用手算或Excel很难完成。DTAS集成了众多的数值解法和优化算法,可以快速完成非线性尺寸链的计算仿真。因此解析非线性尺寸链需要应用专业的尺寸链公差仿真分析软件--DTAS。

问题描述

问题:夹钳处于锁紧位置时,需要保证以下4个技术要求:

1.手柄角度 min=89°max=93°

2.压杆角度 min=89°max=93°

3.压头高度 min=15

4.销孔距离 min=2 max=3

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尺寸链建立

在夹钳处于锁紧状态时,手柄一端与夹钳座侧面相切,整个夹钳处于稳定状态。根据该稳定状态建立尺寸链如下:

手柄角度尺寸链:

图片7.png

图片8.png

尺寸链计算

图片9.png

计算结果:

极值法计算得到的Handle_Angle为a0+45=微信图片_20180615154109.png

概率法计算得到的Handle_Angle为a0+45=微信图片_20180615154211.png

软件默认角度的上下偏差的单位为“’/分”

仿真计算

仿真计算技术要求:44°~48°

图片10.png

由仿真计算结果可知,目标值满足技术要求得概率为92.56%,没有达到99.73%(6σ水平),需要进行公差优化。

优化计算

仿真结果没有到达预期要求,需要对公差进行优化,目前优化有两种方式:

(1)根据贡献度进行零部件尺寸公差优化

(2)优化技术要求

具体优化过程如下:

图片11.png

技术要求:44°~48°

图片12.png

公差优化后,满足技术要求的概率从92.56%提高到97.62%,还是没有到达99.73%。

当公差优化到一定程度(加工较为困难)时,合格率还是没有达到99.73%,说明技术要求有些严苛。在保证功能的情况下,适当的放宽技术要求可以有效的降低成本。

图片13.png

当合格率到达99.73%时,技术要求为42.9°~47.6°

尺寸链建立

压杆角度尺寸链(夹钳处于锁止状态)

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尺寸链计算

图片16.png

计算结果

极值法计算得到的Camp_Angle为b0+45=微信图片_20180615155945.png

概率法计算得到的Clamp_Angle为b0+45=微信图片_20180615155949.png

软件默认角度的上下偏差的单位为“’/分”

仿真计算

技术要求:44°~48°

图片17.png

由仿真计算结果可知,目标值满足技术要求得概率为95.24%,没有达到99.73%(6σ水平),需要进行公差优化。

优化计算

当夹钳处于锁紧状态时,手柄角度和压头角度都是需要保证的尺寸。前文已经压头角度公差进行了优化,此处只需要在手柄角度优化的基础进行。

具体优化过程如下:

图片18.png

技术要求:44°~48°

图片19.png

公差优化后,满足技术要求的概率从95.24%提高到97.96%,还是没有到达99.73%,且提升的幅度较小,说明技术要求制定的太过严苛。

技术要求优化如下:

图片20.png

当合格率到达99.73%时,技术要求为42.6°~47.4°

尺寸链的建立

压头高度尺寸链(夹钳处于锁止状态)

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尺寸链计算

图片23.png

计算结果

极值法计算得到的Camp_Height为微信图片_20180615160911.png

概率法计算得到的Clamp_Height为微信图片_20180615163342.png

仿真计算

技术要求:要求H大于15

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由仿真计算结果可知,目标值满足技术要求得概率为99.738%(6σ水平),满足需要。

尺寸链建立

转轴中心偏距尺寸链

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图片27.png

计算结果

极值法计算得到的Engagement为微信图片_20180615161302.png

概率法计算得到的Engagement为微信图片_20180615161309.png

仿真计算

技术要求:2~3

图片28.jpg

由仿真计算结果可知,目标值满足技术要求得概率为100%,满足需要。


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