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公差分析.pdf

公差分析

gshdf0829
2011-09-04 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《公差分析pdf》,可适用于人文社科领域

ToleranceAnalysisCQAESCHondaLee„為何要進行公差分析應用例:樣品是否合格?„RD對關鍵零件進行零件承認的檢驗¾規格:±¾工程師取樣pcs樣品經量測數值如下:˜,,,,,,,,,˜,,,,,,,,,˜,,,,,,,,,˜,,,,,,,,,¾樣品是否品質是否合格?¾如果因為設計需求規格需要改成±˜有什麼影響經SPC手法推定結果„Cp:(D:Cp<)¾K=„Cpk:(D:Cpk<)„不良率:約(單一測站)„規格±¾Cpk=¾不良率:約„綜合評價:¾D級:應採取緊急措施對產品加以分類全面檢討可能因素必要時停止生產。LSLUSLProcessDataSampleNStDev(Within)StDev(Overall)LSLTarget*USLSampleMeanPotential(Within)CapabilityCCpkOverallCapabilityPpPPLPPUPpkCpCpm*CPLCPUCpkObservedPerformancePPM<LSLPPM>USLPPMTotalExpWithinPerformancePPM<LSLPPM>USLPPMTotalExpOverallPerformancePPM<LSLPPM>USLPPMTotalWithinOverallProcessCapabilityoftestLSLUSLProcessDataSampleNStDev(Within)StDev(Overall)LSLTarget*USLSampleMeanPotential(Within)CapabilityCCpkOverallCapabilityPpPPLPPUPpkCpCpm*CPLCPUCpkObservedPerformancePPM<LSLPPM>USLPPMTotalExpWithinPerformancePPM<LSLPPM>USLPPMTotalExpOverallPerformancePPM<LSLPPM>USLPPMTotalWithinOverallProcessCapabilityoftest如何認可(承認)關鍵材料„實際組裝OK¾or„量測檢驗AQLOK¾or„CpkOK基礎條件:製程穩定CpkvsDefectiveYieldCpkvsDefectiveYield我們常用產品品質特性的常態分配與規格相比較,以決定產品的不良率如右圖所示產品品質特性的常態分配規格上限:USL(UpperSpecificationLimit)規格下限:LSL(LowerSpecificationLimit)落在規格上,下限外的斜線面積即為產品的不良率μσσσσσσμLSLUSLStandardDeviationfrommeanCpkValueDefectiveYieldDistributionppmSigmappmSigmappmSigmappmSigmaCp=時,穩態控制下不合格品率為Cp=時,穩態控制下不合格品率為Cp=時,穩態控制下不合格品率為=PPMCpk為什麼要大於或等於DRLDRRLCLUCLσT=σXYμ在圖例上表示為中心沒有偏移(實際中心值與規格中心重合)假設某產品由個部件所組成每個部件有五個關鍵尺寸請預估其生產良率若:各關鍵尺寸的Cpk值均為Ans:各關鍵尺寸的Cpk值均為Ans:Yield=(())=Yield=(())=產品規格=>零件公差=>製程能力„RD=>公差分析的要件¾關係式:結合方式=>RD決定¾製程能力:分布描述數據=>RD決定(RD需要知道)„不知道"零件製程能力"的公差分析是…(有效)產品關鍵規格零件公差零件公差零件公差製程控制參數控制能力SPC生產製程能力要求製程規格要求製程規格要求零件Cpk零件Cpk零件Cpk公差分析製程能力分析公差設計„RD觀點¾供應商應該符合我的設計圖之公差要求¾設計符合供應商製程能力的公差„品質觀點¾圖規FAICpkIQC檢查報告應一致製程能力„生產製程能力問題=>產品良率„零件製程能力問題¾IQC檢驗=>進料不良率¾IQC未檢驗=>製程不良率„公差分析的目的:¾提升產品良率¾降低成本=>找出適合(最佳化)的加工成本Agenda„公差分析的基本概念„單軸向(OneDimension)公差分析„DCAE工具應用„DOE與公差分析的應用公差概念„為何要公差¾大量生產時產品的互換性¾產品的品質檢驗依據„何謂公差¾產品設計師在設計產品尺寸時允許尺寸落在兩個界限之內這兩個極限尺寸差的絕對值稱之為公差(Tolerance)。„公差的影響¾製造生產方法、工人的技術、機台的性能及製造成本公差種類„有兩種主要公差類型¾尺寸公差(DimensionalTolerances)¾幾何公差(GeometricTolerances)„尺寸公差即一般常用到的公差包含長度公差(LengthTolerance)及角度公差(AngularTolerance)。„幾何公差包含"形狀公差"及"位置公差"¾形狀公差可細分為˜形狀類公差(FormTolerance)˜輪廓類公差(ProfileTolerance)¾位置公差可細分為˜定位類公差(LocationTolerance)˜方向類公差(OrientationTolerance)˜偏轉類公差(RunOutTolerance)尺寸公差幾何公差種類公差標準„在工程圖面上標註公差數值如何讓其他人也能知道我們所標註的意思這時就需要一套共同的語言這種語言我們稱之為標準。„常見之標準:–CNS(ChineseNationalStandards中華民國國家標準)–ASME(AmericaSocietyofMechanicalEngineers美國機械工程師協會)–ANSI(AmericaNationalStandardInstitute美國國家標準學會)–ISO(InternationalOrganizationforStandardization國際標準化組織)–JIS(JapaneseIndustrialStandards日本工業標準)–DIN(DeutscheInstitutfürNormung德國工業標準)尺寸公差標示例(使用ISO標準為例)幾何公差標示例„單軸向公差分析基本模式ToleranceAnalysis„公差與WorstCase的影響WorstCaseAWorstCaseBD±TD±TDTDTDTDTD=D–TTD±TD±TDTDTDTDTD=D公差分析方式(WCMethod)„WorstCase(WCMethod)¾Ttotal=TTT…=…D±TD±TGap=TTTtotal(Gap)=(±)(±)(±)…D±TD±TDtotal±Ttotal公差分析方式(RSS)„RootofSquareSum(RSS)¾Ttotal²=T²T²T²…¾Ttotal=√T²T²T²…VariationoftheGap=(±)²(±)²(±)²(±)²=±²D±D±Dtotal±GapD±„RSS方式的統計理論¾每一各零件都符合Cpk≧的要求RSS與WorstCase的差異RSSvsWCMethodToleranceNoTotalToleranceWCMethodRSS¾WorstCase=Ttotal=TTT…¾RSS=>Ttotal=√T²T²T²…公差分析=>推估失效率„Nominalvalueoftheassemblygap(公稱值)¾==„StandardDeviationoftheassemblygapsgap(標準差)¾=√²²²²=„SigmavalueoftheassemblygapZScore(標準差數)¾==„Probabilityofthezerogap(gap≤)(失效率)¾=NORMSDIST()*==PPM„StandardDeviation:(參考類似製程零件的製程能力)¾formtheprocesscapabilitydataofsimilartypeofpreviousmanufacturedcomponents(s=)(s=)(s=)Gap(s=)S=單軸項累計公差=>公差鏈Gap每次以一各軸向進行統計GapMax每次以一各完整迴圈進行統計公差鏈(DimensioningoftheToleranceChain)„累積公差以功能的關鍵尺寸來標示避免以其他的功能尺寸來標示D±T„減少累積公差X√計算移動物件的結合誤差D±TD±TRφ½D±½TRφ½D±½T位移=±(φDφD)Holeφ±Pinφ±位移=±(φφ)=±⇒Tolerance=±⇒Tolerance=±Result:位移距離:X=Variation=±√(±()²±()²=±Variation累計公差Ttotal(Gap)=D±TD±TDtotal±Ttotal‧設計人員的壓力¾不適當的設計餘裕¾製程能力不足良率分佈及敏感度,貢獻度ExcelMinitabPrECETel…公差表V例單軸向公差分析每個公差的公差區間預設值是NormalDistribution(±σ)任一各尺寸未達Cpk時safetyfactor應加公差表例OtherPrimax公差分析表V例−=>A−=>B−=>D單軸向公差分析ABCDEGapN±DA:±B:±C:φ±D:φ±E:±Gap的規格與公差應該是已知N±D如何設計最佳公差單軸向公差分析的過程„設計與標示„公差鏈的確認„累計公差分析„敏感度及貢獻度„公差最佳化公差分析的流程工具表格進行公差分析„單軸向分析¾Excel表格分析=>N,Primax¾Minitab分析=>Sixsigma模組„分析=>蒙特卡羅分析¾敏感度,貢獻度,良率(機率)MinitabSixSigma模組分析„D軟體進行公差分析D軟體進行公差分析„CETELProE=>參數科技¾MechanicalVariationManagementSystem„SolidwordsTASysWorks=>實威科技„優點:¾複雜結構的分析¾需設定製程能力˜分布型態及製程能力數據GapsAnglesPositionCETELσUIExactConstraintDesign¾Constraint˜AmechanicalconnectionbetweenobjectsthatreducesthedegreesoffreedomofeachobjectDconstraintsDconstraintsD軟體支援的公差型態CETELσUIModelGraphPropertyViewModelTreeD軟體進行公差分析AhdaFMeasurement°===ammdmmh„公差最佳化Optimization公差配置方法一般機械加工的精度等級製程線性公差配置最佳化例:公差分析與DOE的應用„可應用於多特性混合之關鍵特性¾電性物性幾何公差=>影響特定關鍵要素„DOE:¾實驗計畫縮減實驗次數¾過濾出重要因子¾ANOVA分析=>找出複雜系統的轉換函數„公差分析¾確認各因子的ToleranceModels及輸入¾蒙地卡羅分析工具(MonteCarloAnalysis)¾分析:貢獻度敏感度機率„最佳化:¾以技術及加工成本觀點分析¾找出最佳參數蒙地卡羅分析關鍵規格的公差分析案例KXFF=K*X案例:定義公差分析於電子電路的分析„電路模擬軟體蒙地卡羅分析工具(MonteCarloAnalysis)¾SIMetrixSPICE=>CatenaSoftwareLtd¾OrCadPSpice=>„過程:¾建立電路模型¾建立元件Model=>廠商¾執行電路功能模擬˜IfOK¾輸入ToleranceModelsData¾執行MonteCarloAnalysis¾分析產出:˜敏感度Sensitivity˜貢獻度contribution˜WorstCase˜不良率„EndA±CB±D±D±CAB累計公差演練線路模擬及分析=>c顧客滿意度:(CS)d品質不佳代價:(PONC)(COQ)e內部表現:(YRT)σσσσσf設計製造能力:(Cp)(Cpk)(CR)g供應商品質:(Cpk)PPMPPMPPMσ大衡量標準(PriceOfNonConformance)(CostofQuality)COQ=>產品品質成本,包含預防成本、鑑定成本、內部失敗成本、外部失敗成本品質保證流程設計設計品質σÏQA驗證EffÎ移轉海外小組Eff設計:,PPM材料:,PPM流程:,PPMTTL=,PPMCOBYIELDSMTYIELDDYIELDASS’YYIELD平均直通率=ΦPPM=,MFG檢查EffPQC檢查正確率EffPPM品質保證σ品質水準ÐÐÐ,PPM,PPM,PPM,PPM,PPM,PPM,PPM,PPM,PPM中心不偏為σ偏σ則為σCp=(B級)Cpk=(B級)δσ=±σZSt=σ(A級)ZLt=σ(B級)CR=(B級)Ca=(C級)注意事項:cCR=表示設計穩健度仍嫌不足須提升至σ以上設計水準。dCpk=仍不足應提升至以上(因Ca和Cp值較低影響)故需應用SPC技術,在關鍵流程上做分析管制,以消除RANDOM缺點以提升綜合製程能力。e材料品質在,PPM仍太高,須加強廠商輔導,配合獎勵政策使品質提升到PPM以下。f就產品轉移應做到零缺點轉移,至少要做到完全消除非機遇因素缺點生產方能順利(即直通率RT=以上)。g提升檢查正確率在以上。當Cp值小於時應實施全數檢查或D抽樣計劃。ÎÎÎÎÎÐYRT>μPPMσΧ’TARUSLLSLσSpringForceDisplacement(Inches)Force(lb)K=K=VisualizeRobustness⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂xxyσProcessVariationDesignNominalsKXFF=K*XExactConstraintDesign¾Constraint˜AmechanicalconnectionbetweenobjectsthatreducesthedegreesoffreedomofeachobjectDconstraintsDconstraints„變異數Varianceσ=„標準差S=„TTotal=TT=>σTotal=σσ)(−∑−nxxi)(−−∑nixx公差種類公差種類

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