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六西格玛设计管理之零件容差设计的概述

发布时间:2016-11-17  来源:张驰   点击:

      六西格玛设计管理中零件容差设计的主要任务是进行零件设计容差验证或工序容差分配。因此,零件容差设计包括容差分析和容差综合。

      一、零件容差分析技术

      零件加工规划阶段的容差分析通常使用容差设计图标(Tolerance Chart),这是表达零件加工顺序、机床、加工尺寸和工序容差的系统途径。零件的容差分析,可以利用计算机来自动实现容差设计图表的有关过程。研究的重点在零件的容差综合上。

      二、零件容差综合技术

      零件的工序容差综合要保证工序容差满足设计容差约束。容差综合有以下两种方法。

      1、基于线性和非线性规划模型的工序容差分配方法。利用线性和非线性规划来分配零件的工序容差,是零件容差综合的常用方法。

      2、基于图论的工序容差分配方法。在装配和零件的装夹、加工规划阶段利用图论表示模型,进行容差的设计。


      零件工序容差的分配方法已经得到了广泛的研究,包括线性规划、非线性规划以及其他的非传统方法。除成本-容差优化方法以外,其他大多数方法并不太强调加工的经济性,关注产品全寿命周期成本LCC的就更少了。在容差设计中,很少采用并行工程的方法。并行容差设计的优点在于:在产品的  设计阶段就能利用装配零件的加工规划信息;在产品的层面上,掌握某一个或某一些零件的设计容差对于整个产品有重要的作用,就便于优化有关零件的加工规划,分配更合理的工序容差,支持更低的产品成本和更好的产品性能。

      容差是设计、制造、检验和装配的基础,因而近年来已做出努力将设计和可制造性结合起来。在产品或过程设计的早起阶段追求制造过程的优化已经被广泛地视为改进质量的一种有效的低成本方法。如同一个理想的容差设计应该同时考虑产品的参数设计和容差设计,没有容差设计,参数设计的结果就不能保证是最优的;不仅如此,并行质量工程要求设计容差和过程容差也应同时考虑。需要一个系统的并行容差优化框架。但并行容差设计的研究不多。K.Yang等提出了设计容差和制造容差并行设计的方法,但没有回答结果是否健壮或最优;Jeff Wu提出参数和容差整合的方法,应用泰勒级数展开来近似响应函数,与田口的序贯设计相比总成本大大减少。但是这一方法要求必须响应函数已知,而且将容差设为传统的±3σ,这不仅在应用上收到了限制,而且没有面向可制造性进行设计。

      研究发现,容差并行设计相关方法已开始引起重视,但主要聚焦在可制造性方面,在设计早起阶段的全面容差并行设计方法和流程确鲜见报道,实践表明这些方面都是未来容差设计理论和实践发展的重要方向。因此,我们从全寿命周期角度把概念阶段容差设计方法作为重点研究内容之一。

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