專利名稱：：統(tǒng)計公差確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使大尺寸柔性部件滿足最終裝配件公差要求的方法，確定自最終裝配件特征部位起歷經(jīng)所有途徑零部件的公差路線的方法，以及在公差路線中選擇零部件定位特征的公差的方法。本發(fā)明還考慮了零部件公差和工具公差的關(guān)系以及修正系數(shù)的應(yīng)用，該修正系數(shù)影響零部件工序均值偏移。在傳統(tǒng)的算術(shù)公差確定方法中，只是將公差組中的所有公差按圖紙公差的極限偏差累加起來，從而對“最壞事件”時的裝配偏差作出預(yù)測。需要指出的是，如果制造的零部件落在公差范圍內(nèi)，且對裝配的分析是正確的，利用“最壞事件”方法可確保裝配件的合格率為100％。統(tǒng)計公差確定方法利用了裝配件幾乎不或根本不以“最壞事件”方式綜合這一事實，并接受少量的裝配件可能會不滿足公差要求。根據(jù)這一方法，零部件公差會放大，因為可以證明公差以“最壞事件”方式綜合的統(tǒng)計概率很小。分析表明，利用統(tǒng)計公差確定方法，采用其可以允許的較大的零部件公差，所獲得的經(jīng)濟效益比對不滿足公差要求的極少數(shù)裝配件進行二次加工甚至淘汰所付出的代價要高。利用統(tǒng)計公差確定方法設(shè)計圖紙要求時，更多地涉及到設(shè)計方案計算和零部件檢驗方案，所以通常只對一些關(guān)鍵尺寸才用統(tǒng)計方法加以確定。在生產(chǎn)大尺寸柔性部件和裝配件，比如飛機時，采用一種稱作“確定性裝配”的裝配方法，它避免了使用傳統(tǒng)的“剛性工裝”。Micale和Strand于1992年10月13日提交的題為“壁板和機體裝配(PanelandFuselageAssembly)”的美國專利申請No.07/964,533公開了一種用于制造飛機機體壁板和機體的“確定性裝配”的實例。Munk和Strand于1996年3月22日提交的題為“確定性機翼裝配(DeterminantWingAssembly)”美國臨時專利申請60/013986公開了飛機制造業(yè)中用來制造機翼的“確定性裝配”的另一個實例。為確保用確定性裝配方法設(shè)計的裝配件的裝配是合格的，應(yīng)對公差進行分析，以保證圖紙上所標注的公差是可以實現(xiàn)的，且對優(yōu)選制造方案/裝配工序是支持的。為了對由其公差可實現(xiàn)的零部件組成裝配件的接受概率進行預(yù)估，必須對飛機裝配件的典型公差組合用統(tǒng)計方法進行公差分析。制造的零部件的“總體”一詞在這里用來描述數(shù)字或數(shù)值的集合，“總體”由零部件的測量值或觀測值所構(gòu)成。此處，零部件的總體及其測量值由這些數(shù)值的分布來描述。此分布通常由頻率分布、概率分布或密度函數(shù)f(x)給出。描述總體的兩個參數(shù)是均值μ和標準偏差σ，σ2則稱作總體方差。這兩個參數(shù)表示了總體的中心位置以及中心周圍的偏差特性。更具體地說，用f(x)來表示這兩個參數(shù)就是μ={∫xf(x)dx≈Σxxf(x)ΔxΣxxf(x)]]>σ2={∫(x-μ)2f(x)dx≈Σx(x-μ)2f(x)ΔxΣx(x-μ)2f(x)]]>對于離散量情形，總體由許多個有限的數(shù)值構(gòu)成，而對連續(xù)量情形，總體容量極大，用連續(xù)數(shù)值來表示更加方便，數(shù)值的分布用密度函數(shù)f(x)描述。如果總體按正態(tài)分布，則零部件的測量值將按圖1所示分布和大體成比例分割?？傮w容量十分大時，對它進行全部觀測常常是不現(xiàn)實的，或者是不經(jīng)濟的。相反，人們卻是抽取隨機樣本，在對抽樣進行檢驗的基礎(chǔ)上推測出關(guān)于總體的所感興趣的特征。大多數(shù)統(tǒng)計抽檢的目的是利用自總體中抽取的隨機樣本所包含的信息總結(jié)出總體的特征。例如，根據(jù)樣本X1，……，Xn推斷總體參數(shù)μ和σ2時，計算相應(yīng)的樣本估計量，即樣本均值X-=X1+X2+...+Xnn=1nΣj=1nXj]]>以及樣本方差S2=(X1-X-)2+(X2-X-)2+...+(Xn-X-)2n-1=1n-1Σj=1n(X1-X-)2]]>此處，在S2的定義中，考慮到估計量S2的無偏性，除數(shù)采用n-1。對于大樣本來說，除數(shù)是n還是n-1無關(guān)緊要。這里所探討的統(tǒng)計公差分析方法的一個基本假設(shè)是，所制造的零部件的特征尺寸可以用正態(tài)分布來描述。正態(tài)分布的概率密度函數(shù)是f(x)=fμ,σ(x)=12πσe12[(x-μ)/σ]2]]>X從-∞至+∞變化時正態(tài)曲線下所覆蓋的整個面積等于1。在任意兩點a和b(a≤b)之間f(x)下覆蓋的面積等于位于a和b之間的零部件特征尺寸的比例。由于正態(tài)概率密度函數(shù)在由對限定值界定的閉區(qū)間內(nèi)是不可積分的，落入限定值之間的零部件特征尺寸的概率或比例通常通過查μ＝0，σ＝1的標準正態(tài)分布表得出，這是通過下面的標準化進行的。均值為μ；標準偏差為σ的正態(tài)分布總體的隨機元素用X表示，則落入[a，b]的這些元素的總體比例為P(a≤X≤b)=P(a-μσ≤X-μσ≤b-μσ)]]>=P(a-μσ≤Z≤b-μσ)]]>=Φ(a-μσ)-Φ(b-μσ)]]>這里Z＝(X-μ)/σ為服從標準正態(tài)分布的一個隨機元素，Φ(Z)表示位于Z左方的標準正態(tài)密度所覆蓋的面積，此面積由正態(tài)分布表給出，即Φ(z)=∫-∞z12πe-t2/2dt]]>標準正態(tài)密度在設(shè)計中最常見的統(tǒng)計分析事件是，兩個以上的總體中的隨機元素以某種規(guī)定的方式相綜合。在確定性裝配技術(shù)，常涉及的是裝配零部件的公差以線性方式綜合，即X裝配＝a1X1+a2X2+…+anXn一般地，系數(shù)ai＝1或ai＝-1，這取決于公差鏈中第i個元素的作用方向。當(dāng)兩個以上的總體的隨機元素以線性方式綜合后，則得到一個新的總體，其均值和方差為μ裝配＝a1μ1+a2μ2+…+anμn以及=σ12+σ22+...+σn2]]>對所有的i值若a2i＝1，就得出上面第二個式子的簡化式，最后的標準偏差為σ2裝配的平方根。統(tǒng)計公差確定方法一般是基于下面幾點假設(shè)-零部件尺寸的偏差服從正態(tài)分布。-生產(chǎn)工序是可統(tǒng)計控制的(所有偏差均是隨機出現(xiàn)的)-工序?qū)挾?ProcessSpread)等于+/-3σ，即6σ。對于正態(tài)分布的總體來說，加工的零部件有99.73％將落入工序?qū)挾葍?nèi)。統(tǒng)計工序控制(SPC)是對制造過程進行監(jiān)控，對工序控制和工序能力進行確認的標準化的技術(shù)。為確定工序是否是“有能力的”，必須研究一些方法以計算偏差是否過大，或工序均值是否偏離公稱值太遠。一旦確定了零部件的規(guī)格極限和工序的固有偏差，可用下式來計算工序能力系數(shù)Cp其中US和LSL分別為上、下規(guī)格極限。在工序能力系數(shù)Cp中，假設(shè)測量值服從正態(tài)分布，但未考慮數(shù)據(jù)相對于目標值的集中，它僅僅是公差范圍和工序能力的比值。工序能力指數(shù)Cpk是在一延續(xù)時間段內(nèi)對具有統(tǒng)計控制特性的工序能力進行度量的標準方法。Cpk是工序性能的一個可靠的表征量?？紤]到工序變動和相對公稱值的偏差Cpk可用下式計算和中的最小值為確定某一工序是否為統(tǒng)計控制工序，需要進行充分測量，從而對所有可能的原始資料或偏差都能進行表征。在任一給定的時間段內(nèi)，如果所有的點都落在控制限(+/-3σ)內(nèi)，則認為工序具有統(tǒng)計控制特性。如果工序集中在規(guī)格極限內(nèi)，則Cp＝Cpk。下表示出的是對不同的Cp值，Cpk有偏移時相應(yīng)的工序失效百分比(percentprocessfallout)。該表考慮了工序與規(guī)格極限中心的偏移。為降低有缺陷的零件的數(shù)目，可使工序集中以及/或降低偏差。對不同的Cp值，Cpk有偏移時相應(yīng)的工序失效百分比</tables>在確定性裝配中，公差分析方法有以下三種。1.最壞事件法(算術(shù)法)2.模擬分析法3.修正根平方和法(RSS)對每一種方法來說，零部件的數(shù)據(jù)選擇和公差綜合方法都是一樣的，不同的是在分析中如何對零部件的偏差進行處理。最壞事件分析方法是容易理解的，它只是對裝配公差組的各公差貢獻項的算術(shù)和進行計算。這是一種保守方法，理論上說，如果能將所有的零部件制造在規(guī)格極限內(nèi)，裝配件就會落在公差范圍內(nèi)，故不需了解有關(guān)各零部件偏差分布的情況。這種分析方法是最為簡單的。從制造角度來考慮，這種方法最為理想，因為它不需了解零部件的偏差。如果利用最壞事件方法算出的公差是可以實現(xiàn)的并可獲得合格的裝配件，則這些公差是可以采用的。已經(jīng)有一些公差分析軟件，它們采用統(tǒng)計模擬技術(shù)來預(yù)測因設(shè)計公差，工具公差和制造/裝配偏差而使裝配件產(chǎn)生的偏差量。有些軟件可以確定預(yù)估偏差的主要貢獻因子以及貢獻率。首先從裝配件的數(shù)學(xué)模型開始進行模擬，通常是將計算機輔助設(shè)計程序的數(shù)據(jù)作為模型的輸入。該模型包括零部件幾何形狀，公差變動(設(shè)計和工序)和裝配順序。利用該模型可對規(guī)定數(shù)量的裝配件進行模擬，模擬時，在規(guī)定的公差范圍和統(tǒng)計分布內(nèi)，隨機地改變所裝配的零件以及裝配夾具的尺寸。所關(guān)注的輸出特性自裝配件測得，用統(tǒng)計方法對結(jié)果進行分析。通過統(tǒng)計分析可給出超差的裝配件的百分比。然后利用模擬方法確定引起這一偏差的主要零部件?？梢詫Τ霈F(xiàn)的問題進行校正，并將它引入到模型中。并可以采用其它模擬方法來確定解決方案的有效性。三維模擬程序要由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員在專用設(shè)備上進行操作。它主要限于對復(fù)雜結(jié)構(gòu)或易變化區(qū)域進行分析。而采用其它簡單的方法對它們進行分析是困難的。用RSS方法進行公差分析是基于以下假設(shè)，即公差是以線性方式綜合。傳統(tǒng)上將整個公差帶定為零部件工序能力的6σ倍，因而公差帶可用標準偏差來表示?！纓deta‖＝±3σdeta‖±σdeta||=±tdeta||3]]>在上面對正態(tài)分布進行討論時，注意到，對于線性綜合X裝配＝a1X1+a2X2+…+anXn有因而=13a12t12+a22t22+...+an2tn2]]>于是這就是著名的根平方和(RSS)公式，或稱統(tǒng)計公差綜合公式。已經(jīng)知道，利用RSS方法進行公差分析，有利于使零部件的公差帶放寬，但對裝配件變動的估計卻偏低。因此長期以來需要一種確定有效的零部件尺寸公差極限的方法，特別是在造成有限大小的零件均值偏移量這一重要工序參數(shù)的工序中，對于由所述零部件組裝成的大尺寸柔性裝配件，利用此方法可對其不一致性經(jīng)濟上可接受的程度進行精確預(yù)估。本發(fā)明的目的之一是提供一種改進的確定有效的零部件尺寸公差極限的方法，對于由所述零件制成的大尺寸柔性裝配件，如飛機結(jié)構(gòu)，利用此方法可對其經(jīng)濟上可接受的尺寸或配合不一致程度進行精確預(yù)估。本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的由許多零部件裝配成大型柔性結(jié)構(gòu)的方法，有些零部件雖然是柔性的，但它們?nèi)蕴幱诹慵榷ǖ念A(yù)載應(yīng)力極限內(nèi)。本發(fā)明的再一個目的是提供一種改進的大尺寸柔性裝配件，它具有一組預(yù)定的尺寸公差，該裝配件由許多零部件裝配而成，每一零部件具有一組零部件公差，和用傳統(tǒng)的“最壞事件方法”確定的公差相比，所述零部件公差明顯放寬。本發(fā)明還有一個目的是提供一種方法，它有利于制造出改進的飛機零部件，這些零部件是預(yù)先鉆有孔的和修整好的，可替換根據(jù)本發(fā)明制造的飛機零部件，從而無須背鉆(backdrilling)，加墊或修整也可使零部件配合以及使孔對齊。本發(fā)明的又一個目的是，在不增加裝配件的不一致預(yù)估量的情況下，建立在零部件制造中均值偏移量的增加和零部件Cpk值增加的得失關(guān)系。本發(fā)明諸多目的是由下面的方法實現(xiàn)的，即確定一種有效的零部件尺寸公差極限，利用此方法可對由所述零部件制成的大尺寸柔性裝配件在經(jīng)濟上可接受的不一致程度進行精確預(yù)估，它包括確定裝配件的尺寸公差；將裝配件的尺寸公差分配給其所有的零部件以建立零部件公差的一階估計量。選擇一種優(yōu)選的裝配順序，用以將所述零部件組裝成裝配件，包括可靠的零部件制造工序，并對其進行有效性確認。假定公差幾乎不以最壞事件方式綜合；使裝配件具有經(jīng)濟上可接受的不一致率，與由最壞事件方法確定的零部件公差所生產(chǎn)零件的經(jīng)濟成本相比，前者是有利的，因此與用最壞事件方法得到的公差要求相比，本發(fā)明的零部件尺寸公差極限放寬。通過參照附圖閱讀以下對優(yōu)選實施例的描述，將會更好地理解本發(fā)明以及其目的、優(yōu)點。圖1示出了一正態(tài)分布總體內(nèi)零部件測量值的分布圖，并示出了偏差為±1σ，±2σ和±3σ時所占總體的比例。圖2示出了中心正態(tài)分布，以及均值偏移為10％時的分布情況，它們的Cpk＝1.0。圖3為Cpk＝1.0時，工序參數(shù)值的兩種分布，示出了與由傳統(tǒng)的最壞事件方法確定的公差極限的關(guān)系。圖4示出的是隨著加工零件的Cpk增加，它和均值偏移量間所允許的得失關(guān)系。圖5示出的是對于一組預(yù)選的均值偏移曲線，隨著Cpk的增加，它和附加的均值偏移量間的得失關(guān)系。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的公差評估過程。圖7和8示出了用本發(fā)明的裝配分析方法計算出的公差帶。圖9中，用統(tǒng)計方法導(dǎo)出的確定性裝配件雙側(cè)公差要求未能在零件圖中正確標注。圖10A和10B為橫截面圖，示出的是安裝臨時性盲鉚釘后，零件對正和未對正的情況。圖11至13示出的是圖樣和圖樣標注的實例，用于當(dāng)使用按照本發(fā)明的統(tǒng)計公差時，標明統(tǒng)計數(shù)據(jù)要求。圖14示出了干涉件分布的重疊情況。圖15至17示出的是根據(jù)圖11至13的圖紙要求對零部件特征尺寸測量值進行評估的方法。在現(xiàn)有技術(shù)的未經(jīng)修正的RSS方法中，假定工序集中于公稱值，且Cp＝1.0，但因難以實現(xiàn)，工序均值并不總是集中于公稱值，見圖2。圖3示出了兩種可能的零部件分布，Cpk＝1.0。對于公差相同的七個零部件公差鏈，用傳統(tǒng)的RSS方法建立了規(guī)格極限。可以看出，對于Cp＝1.61；Cpk＝1.0的一分布來說，由于均值偏移量很大，有一半的零部件超出用最壞事件分析方法得到的極限偏差。分布的Cq值越大，超出用算術(shù)最壞事件分析方法得出的極限偏差的零部件越多。由于均值偏移使得正態(tài)曲線向著裝配件設(shè)計公差的一端偏移，增大了裝配件的不一致風(fēng)險。為有效地解決某一定值的均值偏移，可以采用膨脹系數(shù)，即上標△表示“均值偏移膨脹”。過去，修正系數(shù)M(n)僅用于調(diào)整非正態(tài)的中心分布，其中M(n)＞1。由于該系數(shù)使公差變窄，因而對均值偏移有補償作用。但這一模糊推理不僅僅是針對均值偏移的，具體地說，不僅僅是針對允許均值偏移量的。如果零部件的工序能力和分布的均值偏移數(shù)據(jù)是已知的，可以更精確地確定零部件的公差要求。下面將對修正系數(shù)M(n)進行推導(dǎo)。對由確定性裝配工序形成的裝配件進行分析時，采用修正的RSS方法是合適的。裝配件的分析中用到下面的假定1.建模時，所有公差貢獻項均按正態(tài)分布，包括有-孔的位置-材料厚度-固定件/孔的間隙-凸緣斜度2.對所有和零部件數(shù)據(jù)有關(guān)的公差貢獻項，都必須將零部件均值偏移量控制在整個公差帶的預(yù)定百分數(shù)內(nèi)。3.零部件的公差是建立在已知能力的優(yōu)選制造工序的選擇之上的，該工序的能力用標準SPC能力指數(shù)表示。4.工具公差按最壞事件方法處理。盡管零部件特征尺寸的測量值不完全服從正態(tài)分布，但實際上，它們都接近正態(tài)分布，這對本文的討論來說足夠了。如上所述，在RSS方法中，假設(shè)一工序集中于一公稱值。但零部件特征尺寸會偏離公稱值一小量。應(yīng)該指出的是，對用統(tǒng)計方法控制的公差尺寸來說，圖紙公稱尺寸應(yīng)出現(xiàn)在公差帶的中心。假定偏移量和工序固有偏差成正比。目前，對工序能力以及有關(guān)使工序集中于公稱值的能力的了解是不全面的，必須對可得到的制造能力數(shù)據(jù)作出假設(shè)。就目前對工序能力的了解，將確定性裝配的配合孔的定位精度的均值偏移量控制在規(guī)格公差帶的10％以內(nèi)被認為是可以實現(xiàn)的，該偏稱量可作為預(yù)選偏移量，用來對所述配合孔造成的裝配不一致性進行預(yù)估?？筛鶕?jù)已知的或期望的制造能力對其它的偏移控制量進行選擇。還是采用RSS方法進行公差綜合?？捎脙煞N方法對修正系數(shù)M(n)進行推導(dǎo)。在第一種方法中，將均值偏移按算術(shù)方法或最壞事件方法綜合來將其限制在上述的10％以內(nèi)，并將它和按RSS方法綜合的其它偏差綜合在一起。在第二種方法中，將均值偏移視作隨機量，用RSS方法，將均值偏移綜合，將其限制在10％內(nèi)，并用算術(shù)方法將它和用RSS方法綜合的其它偏差加在一起。在第一種方法中，裝配件的均值偏移由按最壞事件方法綜合的零部件尺寸的均值偏移來約束。第i個零件的均值和公稱值分別由μi和νi確定，△＝μi-νi表示相應(yīng)的均值偏移，則裝配件的均值偏移由下式約束|μ裝配-ν裝配|＝|a1Δ1+…+anΔn|≤|a1～‖Δ1|+…+|an‖Δn|＝η1|a1|t1+…+ηn|an|tn這里ηi＝|Δi|/ti表示均值偏移量和零件公差ti成正比。因為要將均值偏移限制在10％以內(nèi)，即|Δi|/(2ti)≤0.10，對所有的零件要求ηi≤0.20，給定零部件的絕對均值偏移量|Δi|并且Cpk≥1.0，可以得出零部件的標準偏差的極大值為σ1≤t1-|Δ1|3=t1-η1t13=t1(1-η1)3]]>故裝配件的標準偏差的極大值為將用RSS方法進行偏差綜合得出的該上限和用最壞事件方法得到的均值偏移量綜合值η1|a1|t1+…+ηn|an|tn|以算術(shù)方法或最壞事件方法相加，可以得出T1.裝配＝2782σ裝配+η1|a1|t1+…+ηn|an|tn≤927[a1t1(1-η1)]2+...+[antn(1-ηn)]2+η1|a1|t1+...+ηn|an|tn,]]>其中.927＝2782/3.式中RSS偏差綜合值取2.782σ裝配，而不是3σ裝配，這是因為只有正態(tài)分布的單側(cè)尾部會造成和裝配公差±T1，裝配有不一致風(fēng)險。傳統(tǒng)的中心RSS分析方法中，此風(fēng)險概率為0.0027。對標準正態(tài)分布，超過2.782的概率為0.0027。對ηi≤η0＝0.20當(dāng)η1＝…＝ηn＝η0時，T1，裝配的上限達到最大值。用T1，裝配作上限將形成最大(保守)裝配公差在相等公差貢獻項|a1|t1＝…＝|an|tn時，利用最壞事件方法，可進一步確定裝配件的公差極限，其中在均值偏移量綜合的第二種方法中，假設(shè)各均值偏移是隨機產(chǎn)生的，因而利用它們進行RSS綜合時，結(jié)果將會消除一些偏差。如果隨機均值偏移是一次性的，即一隨機量在一個零件尺寸工序中只產(chǎn)生一次，則均值偏移Δi＝μi-νi可視作是自區(qū)間[-η0ti，η0ti]中隨機抽取的。它還可表示為Δi＝η0tiYi其中Yi在區(qū)間[-1，1]上為均勻分布。一旦得到這些隨機均值偏移量，通過滿足Cpk≥1.0的要求，可限制零部件特征尺寸偏差，即σ1(Y1)≤t1-|Δ1|3=ti(1-|Y1|η0)3]]>裝配件和公稱值的偏差可寫作X裝配-ν裝配＝a1(X1-ν1)+…+an(Xn-νn)＝a1(X1-μ1)+…+an(Xn-μn)+a1(μ1-ν1)+…+an(μn-νn)對決定各零部件均值偏移量的固定值Y＝(Y1，…，Yn)，可將裝配件偏差X裝配-ν裝配近似看作正態(tài)分布，其均值和方差為μ裝配(Y)＝a1(μ1-ν1)+…+an(μn-νn)＝a1η0t1Y1+…+anη0tnYn≤a12t12(1-|Y1|η0)232+...+an2tn2(1-|Yn|η0)232]]>注意到X裝配-ν裝配的均值和方差通過Y主要和所得到的均值偏移有關(guān)。對于固定的Y，可以預(yù)期X裝配-ν裝配中有99.3％的值落入μ裝配(Y)±3σ裝配(Y)Y值變化時，該區(qū)間將在附近發(fā)生變化。對每一組送入某一類型的裝配的零部件的工序，決定均值偏差的上述值Y只出現(xiàn)一次。對于幾乎所有的可得到的Y值，可用一較大的區(qū)間[A，B]包容上述區(qū)間，即具有大概率，這里取作0.9973，可得到P(包容在[A，B]區(qū)間內(nèi)的[μ裝配(Y)-3σ裝配(Y)，μ裝配(Y)+3σ裝配(Y)])＝0.9973。A和B的實際值在下面進行計算，它們和[μ裝配(Y)-3σ裝配(Y)，μ裝配(Y)+3σ裝配(Y)]的實際值不同，由于在設(shè)計階段，可得到的實際均值偏移量和Y1不是已知的先驗信息，后者是未知的。裝配公差區(qū)間使用的是區(qū)間[A，B]，在所有的裝配偏差X裝配-ν裝配中至少有99.73％落入該區(qū)間。獲得所有的零部件工序均值偏移量之后，要考慮有多大比例的裝配件落在[A，B]之外，區(qū)間I(Y)＝[μ裝配(Y)-3σ裝配(Y)，μ裝配(Y)+3σ裝配(Y)]捕獲了其中心兩側(cè)99.73％的正態(tài)密度。正態(tài)密度在該區(qū)間[A，B]上左右移動時，若該區(qū)間I(Y)靠近A或B，則在[A，B]之外正態(tài)密度所覆蓋的面積達到最大值，此時，只有正態(tài)密度的單側(cè)會對落入[A，B]之外的概率產(chǎn)生影響，此概率只有原定概率0.0027的一半，即約為0.00135。為對此進行修正，使I(Y)＝[μ裝配(Y)-2.782σ裝配(Y)，μ裝配(Y)+2.782σ裝配(Y)]即定義I(Y)時，系數(shù)取作2.782，而不是3，因P(Z＞2.782)＝1-Φ(2.782)＝0.0027。這使得落入公差區(qū)間[A，B]以外的裝配件最多為0.27％。由于不知道區(qū)間I(Y)在[A，B]內(nèi)的位置，故使用了限定詞“最多”。還需尋求較大的閉區(qū)間[A，B]，在確定I(Y)區(qū)間時，允許Y出現(xiàn)概率偏差。I(Y)的上限或下限可超出[A，B]，即μ裝配(Y)+2.782σ裝配(Y)＞B，或μ裝配(Y)-2.782σ裝配(Y)＜A。若此風(fēng)險概率列為0.0135，則I(Y)區(qū)間的端點落入[A，B]之外的概率為0.00135+0.00135＝0.0027，而包容概率則為其互補值，即所希望的0.9973。上面是以0.99865＝1-0.00135的概率由B來約束μ裝配(Y)+2.782σ裝配(Y)，但對區(qū)間端點以進行約束是更為有利的，即≤η0[w1Y1+...+wnYn]+2.7823w12(1-|Y1|η0)2+...+wn2(1-|Yn|η0)2=B(Y)]]>其中Wi＝aiti/T*裝配。由于Y是隨機量，上限B(Y)近似量正態(tài)分布。n≥5時，近似性很好。2≤n≤4時，得到的裝配公差極限是保守的。另外，已經(jīng)證明，當(dāng)公差貢獻項相等時，即|a1|t1＝…＝|an|tn或時，裝配公差極限是最保守的。對第二種情況，上限B(Y)的正態(tài)分布均值和標準偏差為μF=2.78231-η0+η02/3=.9271-η0+η02/3=.83632]]>對η0＝.2σF=η03=.1155]]>對η0＝.2這樣P(B(Y)≤μF+3σF)＝Φ(3)＝.99865.取BF＝μF+3σF(BF＝1.183forη0＝2)andB＝BFT裝配*上式對于所有Y或均值偏移可能性的99.865％成立，因而μ裝配(Y)+2782σ裝配(Y)＞B(B＝1.183T裝配*whenη0＝.2)概率為0.00135，同樣，≥η0[w1Y1+...+wnYn]-2.7823w12(1-|Y1|η0)2+...+wn2(1-|Yn|η0)2=A(Y)]]>其中A(Y)近似為正態(tài)分布，其均值為-μF，標準偏差為σF，從而P(A(Y)≥-μF-3σF)＝1-Φ(-3)＝Φ(3)＝0.99865取AF＝-BF，A＝AFT*裝配＝-B對于所有Y或均值偏移可能性的99.865％μ裝配(Y)-2.782σ裝配(Y)≥A＝AFT*裝配，因而μ裝配(Y)-2.782σ裝配(Y)＜A(η0＝0.2時，A＝-1.183T*裝配)其概率為0.00135。因此，I(Y)超出[A，B]之外的概率為0.00135+0.00135＝0.0027，包容在[A，B]內(nèi)的均值偏移的概率為互補值99.73％。由于-A＝B，閉區(qū)間[A，B]的中值為零。為強調(diào)公差的來源以及和T1，裝配中均值偏移算術(shù)綜合方法的性質(zhì)不同，B和-A均用T2，裝配表示。因而在考慮到用統(tǒng)計方法綜合時的一次性均值偏移的偏差以及零部件特征尺寸的其它偏差和循環(huán)偏差后，裝配公差按下式約束其中M2(n)=BF=.9271-η0+η02/3+η03(=1.183.forη0=.2).]]>注意，和M1(n)對比可看出，M2(n)與n無關(guān)，這是均值偏移按統(tǒng)計方法綜合的結(jié)果。直到此時當(dāng)獲得實際工序數(shù)據(jù)以確認定位孔均值偏移的統(tǒng)計特性時，假定實際修正系數(shù)介于兩種方法之間才認為是合理的。作為兩種方法的折衷，取M1(n)和M2(n)的均值作為修正系數(shù)M(n)=M1(n)+M2(n)2=(.927)(.8)+.2n+1.1832=1.925+.2n2]]>下表給出了對不同的n值，M1(n)，M2(n)和平均修正系數(shù)M(n)的值。在研究零部件分析方法時，發(fā)現(xiàn)一典型飛機的機體公差組中，主要公差的數(shù)目約為8個。對于有8個主要公差貢獻項的公差組，RSS修正系數(shù)M(n)＝1.25對于多數(shù)分析來說可作為一種簡單保守的方法。但如果要對裝配順序/加工方案進行驗證，可以使用上表和上述公式中的系數(shù)。從上面的討論可以看出，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，為求得其它的RSS修正系數(shù)，預(yù)選均值偏移量可不是10％。在多數(shù)場合下，20％的預(yù)選均值偏移極限是較實用的極限，因偏移極限越大，就越接近于最壞事件公差極限，減小了使用統(tǒng)計方法確定公差時較寬的零件公差的好處。由于可以找到超過預(yù)選均值偏移極限的優(yōu)選的零部件制造工序，人們希望提供一種零部件驗收方法，對于按照初始均值偏移極限制造的裝配件，利用此方法不會增加裝配件的風(fēng)險概率。均值偏移增加后，會對公差綜合的最壞事件方面產(chǎn)生不利影響。可以證明，在一定程度上，當(dāng)預(yù)選零件均值偏移的增加超過10％時，零件偏差的降低(Cpk增加)對均值偏移的補償是可接受的。確立了裝配件的規(guī)格極限并選擇了初始均值偏移極限，以及按上述步驟給各零部件分配公差后，就得到了Cpk和增加的均值偏移之間的權(quán)衡方法。為了使零件之間的得失權(quán)衡關(guān)系互不相關(guān)，在所述綜合步驟中采用最壞事件方案，即，使所有的零部件的均值偏移都增加到相同的百分比(高于10％)，并使Cpk適當(dāng)?shù)卦鲋聊骋幌嗤闹礐pk＞1.0從而對均值偏移進行補償。以下將推導(dǎo)此得失關(guān)系。從第i個零部件工序觀察到的新的最大均值偏移部分用η*表示，即，|μi-νi|≤η*ti＝(η*/2)2ti。相應(yīng)地，對該均值偏移進行補償?shù)腃pk用C*pk表示。在開始闡述公差確定方法時，對所有的零部件工序都假定Cpk＞1.0。此處希望遠大于1.0的Cpki足以補償比優(yōu)選值η0＝0.2(均值偏移10％)增加后的值η*。緊根的是對M(n)的推導(dǎo)，仍沿用相同的符號，Cpk1=t1(1-η1)3σ1≥Cpk*⇒σ1≤t1(1-η1)3Cpk*]]>故Cpk*越大，就意味著偏差越小，即σ1越小，由此可得到裝配標準偏差σ≤[a1t1(1-η1)/(3Cpk*)]2+...+[antn(1-ηn)/(3Cpk*)]2]]>將2.782σ裝配和用最壞事件方法綜合的均值偏移η1|a1|t1+…+ηn|an|tn以最壞事件方式相加，得到=.927[a1t1(1-η1)]2+...+[antn(1-ηn)]2+η1|a1|t1+...+ηn|an|tn]]>其中ηi≤η*，當(dāng)η1＝…＝ηn＝η*時，ηi達到極大值。和前面一樣，上式可簡化為其中M1*(n)=.927(1-η*)Cpk*+η*n]]>and假定為相等公差貢獻項的最壞事件，即|a1|t1＝…＝|an|tn。研究均值偏移的另一方法中，也是采用統(tǒng)計公差方法來確定均值偏移，即將均值偏移△i視作隨機量，△i＝η*tiyi，這里假定隨機變Yi在[-1，1]區(qū)間上均勻分布。按照前面的推導(dǎo)，但引入更為苛刻的Cpk值，可得出其中M2*(n)=.927Cpk*1-η*+η*2/3+3η*.]]>和前面對兩種方法進行的折衷相對應(yīng)，可取兩個膨脹系數(shù)的平均值，M*(n)=M1*(n)+M2*(n)2]]>=.927Cpk*1-η*+1-η*+η*2/32+η*n+32]]>為使裝配件的風(fēng)險概率和用M(n)T*裝配作為裝配公差綜合量所得到的風(fēng)險概率處于同一水平，應(yīng)使orM(n)＝M*(n)或者，對于η0＝0.2時.9271-η0+1-η0+η02/32+η0n+32=.962+.1n]]>=.927Cpk*1-η*+1-η*+η*2/32+η*n+32]]>從而可得到Cpk*和η*之間的得失關(guān)系Cpk*=.927(1-η*+1-η*+η*2/3)1.924+.2n-η*(n+3).]]>圖4示出了在所述裝配中，對于不同的裝配件的零部件數(shù)量n，C*pk和η*的得失關(guān)系。對初值η0，得失關(guān)系為Cpk*=.927(1-η*+1-η*+η*2/3).927(1-η0+1-η0+η02/3)+(η0-η*)(n+3)]]>對于不同的預(yù)選均值偏移量η0，當(dāng)n＝8時，第二種得失關(guān)系由圖5示出。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明，公差評定過程的第一步是，確定滿足功能性裝配要求所需的最終裝配件公差。當(dāng)用傳統(tǒng)的設(shè)計方法在穩(wěn)定聚酯(stablemylar圖紙上顯示安裝關(guān)系時，商用運輸機的多數(shù)特征尺寸公差定義在相互±0.03以內(nèi)，并利用工裝來滿足這一要求。以往，在制造象飛機之類的柔性機構(gòu)時這種分配公差的方法是完全滿足要求的，它是通過用剛性工裝使零部件彼此定位從而確立裝配件的結(jié)構(gòu)。然而，采用確定性裝配這種制造技術(shù)，工裝可大大簡化，甚至可以取消。由于使零部件定位時，不再需要工裝，所以在對零部件公差分配進行評估之前，必須確立裝配件的配合面處的公差尺寸。利用確定性裝配這樣的新工藝裝配上述結(jié)構(gòu)時，不需要工裝，只是將零件定位，必要時使所安裝的零部件在預(yù)載荷極限內(nèi)發(fā)生變形，直至使配合尺寸間的關(guān)系成立。例如兩個零件上的配合孔對準。因此為確定裝配公差的合格率，在公差分析中必須考慮因為強行變形(Pull-down)而產(chǎn)生的零件撓曲和殘余應(yīng)力。對于承受大載荷的和易于疲勞的零部件，這種強行變形是不允許的。確定合格的裝配件的公差要求時，必須考慮到下面的因素，但又不僅限于這些因素。-配合件之間的理想關(guān)系-由性能或外形所要求的幾何裝配標準-最小/最大間隙-強行變形/加墊要求。為精確地預(yù)測裝配偏差，必須確定各具體零部件的工序。優(yōu)選的零部件制造工序由最為可靠和最為經(jīng)濟的制造工序唯一確定。所選擇的工序必須是“有能力的”。工序變量對零件成品的影響由制造能力定量描述。工序變量包括環(huán)境和設(shè)備溫度，設(shè)備剛性，周期性維修性能，材料偏差，進給和切削速度，切削液狀態(tài)，刀具鋒利程度等。進行確定性裝配公差分析之前，必須對零部件數(shù)據(jù)進行選擇。要想正確地選擇這些數(shù)據(jù)，必需了解最終裝配件的公差要求及零部件制造方案。在裝配分析時，在將裝配公差預(yù)算分配至各零部件之前，必須識別出零部件的實際特征尺寸?；谘b配分析，為了準確地表示零部件的偏差，設(shè)計和加工必須和所選數(shù)據(jù)一致。采用改進的RSS分析方法可對沿坐標系的的每個坐標X、Y、Z方向的偏差分別進行評價。為確定裝配公差路線，必須清楚地示出裝配分析用的X、Y、Z參考坐標系。沒有參考系，公差值將變得毫無意義。盡管可對配合孔的兩個不同方向的公差單獨進行分析，但這兩個方向常常必須滿足不同的公差要求。確定了最大限制性統(tǒng)計公差后，圖紙公差要求按圖7、8所示標注。上述方法和幾何尺寸標注和公差計算(GD&T)中所用的經(jīng)驗方法不同。在GD&T方法中，將總的配合公差帶乘以1.4，就可將正方形的公差帶轉(zhuǎn)換為圓形實際位置公差帶。如果在設(shè)計中考慮緊固件的互換性，利于GD&T方法可允許定位孔有額外的制造公差。在確定性裝配方法中，通常不考慮緊固件互換性，而是考慮零部件的位置公差，該位置公差由孔與孔之間的銷釘連接來控制。例如tx＝±0.010ty＝±0.007如果將各公差按矩形公差帶處理，則得到的實際位置公差帶的直徑0.0244。如圖9所示的GD&T圖紙標注方法是不正確的，如果圖紙上標注為φ0.0244，則按照零件圖的要求，全部陰影區(qū)域均認為是合格的。但是，落在陰影區(qū)之內(nèi)的所有部件都超出了用統(tǒng)計方法計算出的公差范圍，因而超差的裝配件數(shù)目增加了。在某些情況下，沿某一坐標軸方向的制造能力可能會優(yōu)于沿另一坐標軸方向的制造能力。如果公差分析結(jié)果允許的話，可在圖紙上標出矩形公差帶，這樣可避免因使用標準GD&T術(shù)語而可能引起的誤解。因為在確定性裝配中，緊固件會嚴重地影響的裝配公差，因此必須了解方案中裝配件的緊固件的類型，還要了解緊固件是如何與配合孔的配合的，以標明便在公差路線中所包括間隙的大小。Cleco和Wedgelock型臨時性緊固件提供很小的配合孔自定心。另外，只有沿緊固件的“弓(bow)”的法向會產(chǎn)生徑向?qū)φ?。在許多確定性裝配場合，采用帶抽心桿的盲鉚釘作為臨時性緊固件。安裝最終緊固件時，所述臨時性緊固件的中央開孔用于光學(xué)校準而將臨時性緊固件鉆除。安裝盲鉚釘時，心桿使緊固件的主體膨脹。對于輕質(zhì)柔性件來說，主體膨脹時和孔對齊，從而在公差分析中可不必考慮間隙。零件重量增加或剛度增加時，會克服盲鉚釘?shù)淖远ㄐ男?yīng)，因而不會發(fā)生自定心。見圖10A、10B。在確定孔的間隙時，必須考慮緊固件與具體的孔的配合能力，該間隙將要加入到公差路線中。例如，如果向φ0.1406-φ0.1436的孔安裝緊固件時，所選的緊固件膨脹的下限為φ0.136，則在裝配公差分析時，作下述考慮是合理的。＝0.1421T盲鉚釘＝0.1421-0.136＝0.0061將上述公差應(yīng)用于公差分析方法中，如上所述，常常必須依靠臨時性緊固件的膨脹而獲得所需的裝配精度。膨脹使得孔相互對齊，不管孔的尺寸有多大。在傳統(tǒng)的GD&T方法中，通常要用材料狀態(tài)最大修正量(MMC)來標出孔的圖紙公差。但是，采用膨脹緊固件時MMC修正量會使裝配精度下降。另外，在零件驗收時，使用MMC修正量會使統(tǒng)計數(shù)據(jù)的評估復(fù)雜化。因此，如下所示，用無關(guān)特征尺寸(regardlessoffeaturesize(RFS))修正量來標出由統(tǒng)計方法導(dǎo)出的圖紙偏差(Callout)。在采用確定性裝配方法和工裝對零部件裝配時，必須在公差分析時考慮到工裝影響。為盡可能地減小工裝帶來的附加公差，必須根據(jù)確定性裝配件的特征尺寸來預(yù)測工裝和零件接合面的偏差。由于工裝數(shù)目一般很少，其公差不能按正態(tài)分布建模。在公差分析時，工裝的公差應(yīng)按最壞事件分法進行分配，如下式所述，以工裝公差項提至RSS綜合項之外，在利用修正的RSS方法對裝配公差進行評估時，公差路線中的一些公差貢獻項是零部件的特征尺寸，確定這些尺寸的公差時，不須對均值偏移進行控制，但通過對公差進行統(tǒng)計處理，對這些特征尺寸仍然是有利的。大型飛機蒙皮板上的一組孔是這種類型的零部件的一個實例。為使部件之間配合，這些蒙皮板對零部件之間的關(guān)系加以控制，一般并不要求相對于零部件數(shù)據(jù)參考系對均值偏移進行控制。對孔的位置分布進行控制是設(shè)計中的主要目標。因此在公差分析中，必須識別出這些公差貢獻項，并對它們進行適當(dāng)?shù)靥幚?。在分析方法中包括了修正系?shù)M(n)，該系數(shù)會對平方和根內(nèi)的所有公差貢獻項產(chǎn)生影響。M(n)是對用最壞事件方法和用統(tǒng)計方法對均值偏移量綜合后的平均折衷。為說明起見，假設(shè)前兩個公差貢獻項t1和t2不受均值偏移影響，而均值偏移對剩下的n-2個公差貢獻項t3，…tn產(chǎn)生作用。在零部件圖紙上，要將t1和t2這樣的公差項標準出來，見圖11-13。對于其它的均值偏移情況或無均值偏移情況，可以很容易地對下式進行變形。根據(jù)前面的對最壞事件均值偏移綜合方法的推導(dǎo)，可得出取上限作為T1，裝配的最終表達式。兩個零均值偏移量貢獻項所產(chǎn)生的影響是M1(n)=0.927(1-η0)+η0n-2]]>中的代替了M1(n)=0.927(1-η0)+η0n]]>中的和均值偏移統(tǒng)計綜合方法的推導(dǎo)相類似，可得到×(1-η0)2(a12t12+a22t22)+a32t32+...+an2tn2.]]>其中R~=w~32+...+w~n2]]>其中w~12=a12t12(1-η0)2(a12t12+a22t22)+a32t32+...+an2tn2]]>fori＝3，…，n可以理解，此處的推導(dǎo)和以前的推導(dǎo)中，各偏差ti(i＝1，2，…n)是零部件工序偏差的3倍乘以膨脹系數(shù)1/(1-η0)即ti＝3σi/(1-η0)。由于在這兩種方法中，根平方和內(nèi)的各個項不完全相同，所以就不僅僅是將倍數(shù)取平均值進行折衷的問題，而應(yīng)將這兩種裝配公差平均而進行折衷，即這種對無均值偏移影響的公差貢獻項的處理方法有些繁瑣?？捎孟旅孑^簡單的綜合公式進行合理近似(近似誤差為T裝配的10％)，這同樣是針對存在兩項不受均值偏移影響的公差的情況K＝2給出的，該公式主要是根據(jù)經(jīng)驗和修正的RSS方法建立的。其中M(n)=.927(1-η0)+η0n+.9271-η0+η02/3+η032]]>T*裝配式中，根號下分母中的M(n-2)的目的是消除根號前的膨脹系數(shù)的影響。該根號內(nèi)的因子(1-η0)2可使因考慮均值偏移而膨脹1/(1-η0)倍的公差t1和t2減小。通過RSS分析對裝配公差的計算，可以預(yù)測，有0.27％的裝配件超出計算的公差極限。當(dāng)方案中裝配的公差不能按RSS方法分配時，仍可認為方案是可以接受的，但條件是，對已知的制造能力下制出的裝配件的允許公差，所預(yù)測的裝配件的不一致性仍認為是很小的。對于有可能發(fā)生干涉的零部件或裝配件，我們感興趣的是干涉概率。當(dāng)零部件A(或裝配件A)的尺寸大于零部件B(或裝配件B)的尺寸時會發(fā)生干涉，見圖14。用Φ(Z)計算概率A-B＞0(無干涉)，Φ是前面定義的標準正態(tài)分布函數(shù)，Z=μA-μB13tA2+tB2.]]>通常情況下，實際均值μA、μB和圖紙公稱值νA、νB不同。人們可對均值偏移產(chǎn)生的方式以及其控制方法作出種種假設(shè)。下面的簡化方法可用來對干涉概率進行保守預(yù)測，不一致程度最多為0.27％，即用下式計算無干涉概率Φ(Z)Z=νA-νBM(n)3tA2+tB2]]>如果作更復(fù)雜的處理，則可使對不一致性超過0.27％的干涉概率的預(yù)測精度提高。利用GD&T方法確定公差可確?；ヅ淞悴考习惭b的緊固件的互換性達100％T＝H-F其中T為公差，H為MMC孔F為MMC緊固件通?？捎眯拚腞SS方法對緊固件的安裝統(tǒng)計預(yù)測量進行分析。為進行分析，通過忽略沿撓曲方向的孔的誤差，常?？蓪⑷嵝匝b配件形成的復(fù)合零部件公差鏈簡化為線性公差路線。沿此方向的誤差不會造成緊固件安裝的問題，而這種問題在GD&T公差分析中同樣認為是很重要的。這種問題常常在飛機局部結(jié)構(gòu)裝配件中遇到，這種局部裝配件在兩個方向上具有柔性，直至在最后裝配時將緊固件固定于其上。一旦確立了有效裝配公差，并確定從經(jīng)濟上考慮可以接受的零部件工序能力(Cpk≥1.0)，就可以進行分析，給裝配件上的各個零部件分配裝配公差。在此分析中，裝配效果是根據(jù)在預(yù)定范圍內(nèi)零部件均值允許偏離公稱尺寸的大小來衡量的。下面的式子用于在迭代基礎(chǔ)上建立零部件的離散公差，見圖6。其中M(n)=.927(1-η0)+η0n+.9271-η0+η02/3+η032]]>ti≥零部件方案工序的工序能力容限，此工序的Cpk至少為1.0。如果裝配分析表明，當(dāng)零部件采用經(jīng)濟的算術(shù)公差時，100％的裝配件滿足公差要求，則應(yīng)根據(jù)適用工業(yè)標準如ANSI-Y14.5在圖紙上標注傳統(tǒng)的算術(shù)公差。如果零部件公差較期望值苛刻，但如果仍可以實現(xiàn)，最好既標明傳統(tǒng)的算術(shù)公差，也標注統(tǒng)計公差。對以傳統(tǒng)的算術(shù)公差或更為寬松的統(tǒng)計公差來滿足裝配要求的零部件進行的圖紙標注和圖11所示的圖樣相似。在零件表上應(yīng)附加以下說明。統(tǒng)計公差特征尺寸應(yīng)用統(tǒng)計工序控制方法來制造，或按圖示的更為嚴格的算術(shù)公差來制造。只有當(dāng)工序測量值滿足下列要求時，統(tǒng)計公差才是適用的，1)工序控制圖應(yīng)顯示相關(guān)的制造過程是可控的。2)均值對公稱值的偏移不大于規(guī)格公差的10％。3)Cpk至少為1.0，且有90％的置信度。只有需要對零部件特征尺寸的均值偏移控制時，才使用上述說明。若只用統(tǒng)計分析方法得到滿足裝配要求的零部件公差，用類似圖12的方式在圖紙上標注。在零件表中應(yīng)附加如下的說明。用統(tǒng)計方法確定公差的特征尺寸應(yīng)當(dāng)用統(tǒng)計工序控制方法來制造。只有當(dāng)測量值滿足下列要求時統(tǒng)計公差才是適用的。1)工序控制圖顯示相關(guān)的制造工序是可控的。2)均值相對公稱值的偏移不大于規(guī)格公差的10％。3)Cpk至少為1.0，其置信度為90％。在零件數(shù)據(jù)中，只有需要對零部件特征尺寸的均值偏移進行控制時，才使用該說明。若只有采用統(tǒng)計分析方法得到滿足裝配要求的公差，且不需對零件偏移進行控制時，用類似圖13的方式在圖紙上標注。在零件表中應(yīng)附加類似如下的說明。用統(tǒng)計方法確定公差的特征尺寸應(yīng)當(dāng)用統(tǒng)計工序控制方法來制造。只有當(dāng)工序測量值滿足下列要求時統(tǒng)計公差才是適用的。1)工序控制圖顯示相關(guān)的制造工序是可控的。2)Cp值至少為1.0，其置信度為90％?？梢栽诟鱾€適用坐標軸(X，Y，Z)上分別獨立地對控制、均值偏移和工序能力分別進行統(tǒng)計評價。圖15至17示出了從圓公差向單變元規(guī)格公差極限的變換。只有對制造工序或一個單獨批的測量值呈散布的情形，統(tǒng)計公差才是適用的。如果工序的分布是可接受的，某一個單獨觀測量不能因超過統(tǒng)計公差規(guī)格極限而被剔除。上述分析方法和零部件驗收技術(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有賴于對已知的生產(chǎn)工序能力的使用。在初始準備階段或在改變到已確定為統(tǒng)計控制的工序時，最好利用上述統(tǒng)計技術(shù)，以放寬零部件的公差極限。使用批驗收技術(shù)根據(jù)這些公差要求可對零件進行評估，仍可確保裝配件的合格率。批驗收是建立在采用批品質(zhì)指數(shù)(LQI)在對短期能力評定的基礎(chǔ)上的。LQI的計算和Cpk相同，但工序不必是可統(tǒng)計控制的。生產(chǎn)批中的零部件樣本用于對所述批的均值偏移和LQI進行估計，以評價圖紙公差要求。以可接受的置信水平建立公差后，在該置信水平下，零件批滿足公差要求，則整個批是可接受的。如果零件批不滿足LQI或均值偏移要求中的任何一項，則必須對所有的零件進行測量?？梢詫⒂绊懥慵钠溆嗔慵ㄟ^驗收的那些零部件剔除，并以剩余的部件為依據(jù)重新計算LQI和均值偏移。顯然，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員由此說明書可以得出所公開的優(yōu)選實施例的其它諸多變形和變化。因此，應(yīng)當(dāng)明白，這些變形、變化和等同方法都落在本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)，這由后附的權(quán)要求書界定。權(quán)利要求1.一種在零部件設(shè)計中建立有效的統(tǒng)計尺寸公差極限的方法，和用算術(shù)“最壞事件”法建立的公差相比，所述統(tǒng)計公差極限明顯放寬，用于零部件的設(shè)計并可對由所述零部件制成的最終裝配件在經(jīng)濟上可接受的不一致程度作精確預(yù)測，所述方法包括a)為所述最終裝配件建立尺寸公差；b)將所述裝配件的尺寸公差初步分配給所述各零部件，從而根據(jù)有能力的和可控并可以信賴的零部件制造工序確立零部件公差的一階估計量；c)選擇一將所述零部件組裝成所述裝配件的初步的優(yōu)選裝配順序，從制造的觀點看，該順序是最優(yōu)的；d)確定對于所選擇的裝配順序，在可接受的成本極限之內(nèi)，所述零部件的公差的一階估計量是否可以實現(xiàn)，如果不可以，根據(jù)迭代方法從下列行為中至少選擇其中之一；i)改進零部件制造工序或選擇另外的零部件制造工序；ii)對零部件或裝配結(jié)構(gòu)或裝配順序進行修正；iii)修正所述的個別零部件公差；iv)使用具有剛性定位裝置的裝配工裝；e)建立驗證方法，以確保按照零部件統(tǒng)計尺寸公差極限來加工零部件。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述驗證方法包括采集并分析從一零部件總體中選取的零部件尺寸數(shù)據(jù)，以確定和總體相關(guān)的Cpk，以及確定所述尺寸數(shù)據(jù)的均值偏離公稱尺寸的偏移量，此公稱尺寸是在設(shè)計中確定，所述零部件根據(jù)此公稱尺寸制造。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述零部件尺寸的均值不超出所述零件設(shè)計公稱尺寸公差的某一預(yù)定百分數(shù)，所述零部件尺寸公差和所述裝配公差的關(guān)系式如下其中T裝配＝所述裝配公差ti＝所述零部件公差M(n)＝修正系數(shù)，以及M(n)=.927(1-η0)+η0n+.9271-η0+η02/3+η032]]>這里η0是預(yù)選均值偏移極限帶，即對于10％的均值偏移極限η0＝0.2，n是綜合在所述裝配件中的公差的個數(shù)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述零部件是具有用于在所述裝配件上精確安裝的定位件；借此所述零部件在裝配件中自定位，極少使用剛性工裝定位裝置。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，采用Cpk≥A的制造工序在所述零部件上加工出所述定位件；所述零部件的定位件的定位尺寸的均值不超出在所述零部件設(shè)計中確立的公稱尺寸公差范圍的x％；其中x約小于20，而A至少為1.0，并有A=.927(1-η*+1-η*+η*2/3).927(1-η0+1-η0+η02/3)+(η0-η*)(n+3)]]>這里η*＝2x/100，η0為預(yù)選均值偏移極限帶，它等于均值偏移的兩倍，n是綜合在所述裝配件中的公差的個數(shù)。6.一種建立零部件有效的統(tǒng)計尺寸公差極限的方法，利用所述方法可以對由所述零部件制成的大尺寸柔性裝配件的經(jīng)濟上可接受的不一致程度作精確預(yù)測，所述方法包括a)給所述裝配件建立尺寸公差；b)將所述裝配件的尺寸公差初步分配給所述零部件，從而根據(jù)有能力的和可控并可以信賴的零部件制造工序確立零部件公差的一階估計量；c)選擇并確立將零部件裝配成所述裝配件的優(yōu)選裝配順序；d)確定對于所選擇的裝配順序，在可接受的成本極限之內(nèi)，所述零部件公差的一階估計量是否可以加工實現(xiàn)，如果不可以實現(xiàn)，從下列行為中至少選擇其中之一i.改進零部件制造工序或另外選擇零部件制造工序；ii.對裝配結(jié)構(gòu)或裝配順序進行修正；iii.修正所述的個體零部件公差；iv.使用具有剛性定位裝置的裝配工裝；e)重新進行b、c及d步驟操作，直至選擇出一組零部件公差和裝配順序，利用它可使加工出的組裝成所述裝配件的所述零部件處于可接受的成本極限之內(nèi)。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述大尺寸柔性裝配件為一飛機機體，所述零部件由鉚釘、螺栓以及/或干涉緊固件固定在一起。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述大尺寸柔性裝配件為一飛機機翼，所述零部件由緊固件固定在一起，緊固件包括鉚釘、螺栓以及/或干涉緊固件。9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，至少一些零部件是柔性的，并且有用于在所述裝配件上精確安裝的定位件；不必使用剛性工裝定位裝置，通過撓曲使這些零部件的定位件和其它零部件定位件相對置位可使所述零部件在裝配件中自定位；采用Cpk≥A的制造工序在所述零部件上加工出所述的定位件，所述零部件的定位件的定位尺寸的均值不超出零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸公差范圍的x％，其中x約小于20，A至少為1.0，并且A=.927(1-η*+1-η*+η*2/3).927(1-η0+1-η0+η02/3)+(η0-η*)(n+3)]]>這里η*＝2x/100，η0為預(yù)選均值偏移的極限帶，它等于均值偏移的兩倍，n是綜合在所述裝配件中的公差的個數(shù)。10.一裝配件，它具有一組預(yù)定的尺寸公差，該裝配件由若干個各具有一組個體公差的多個零部件組成，所述裝配件包括形成所述裝配件的至少兩個零部件，它們分別取自不同的零件總體，其預(yù)定的尺寸公差呈現(xiàn)有統(tǒng)計特征；使所述零部件彼此在裝配件中相對定位的相鄰零件的定位件，所述定位件是用均值偏移和偏差控制方法在所述零部件上加工的；所述零部件總體具有這樣的統(tǒng)計特征，它決定了對組裝成所述裝配件的零部件總體接受概率。11.如權(quán)利要求10所述的裝配件，其中，所述零部件是基于零部件的設(shè)計結(jié)構(gòu)，它具有公稱零件尺寸，包括所述零部件的定位件的定位尺寸；采用Cpk≥A的制造工序在所述零部件上加工出定位件，所述零部件定位件的定位尺寸的均值不超出零部件設(shè)計的公差范圍的預(yù)定百分數(shù)，其中x約小于20，A至少為1.0，并且A=.927(1-η*+1-η*+η*2/3).927(1-η0+1-η0+η02/3)+(η0-η*)(n+3)]]>這里η*＝2x/100，η0為預(yù)選均值偏移極限帶，它等于均值偏移的兩倍，n是綜合在所述裝配件中的公差的個數(shù)。12.如權(quán)利要求10所述的裝配件，其中，所述零部件尺寸的均值不超出所述零件設(shè)計的公差范圍的x％，所述零部件尺寸公差和所述裝配公差的關(guān)系式如下其中T裝配＝所述裝配公差ti＝所述零部件公差M(n)修正系數(shù)，并且M(n)=.927(1-η0)+η0n+.9271-η0+η02/3+η032]]>這里η0是預(yù)選均值偏移極限帶，即對于10％的均值偏移極限，η0＝0.2，n是綜合在所述裝配件中的公差的個數(shù)。13.如權(quán)利要求12所述的裝配件，其中，當(dāng)x小于或約等于20，n介于2和30之間時，修正系數(shù)M(n)近似處于1和2之間。14.如權(quán)利要求10所述的裝配件，其中，根據(jù)對零部件的所述定位件的定位尺寸和尺寸的統(tǒng)計分析用于所述裝配的零部件是可接受的來確定用于制造所述零部件的工序是否為有能力的和可控的，這至少要求所述的用于加工零部件的定位件的工序的Cpk至少為1.0；而且用統(tǒng)計方法確定的所述零部件的定位件的尺寸的均值不能超出配合件的公差范圍的20％。15.在零部件的預(yù)定的預(yù)載荷應(yīng)力極限范圍內(nèi)，將若干個其中有些是可撓曲的個體零部件組裝成具有預(yù)定裝配尺寸公差的大尺寸柔性結(jié)構(gòu)裝配件的方法，包括建立零部件的配合件的定位公稱尺寸和預(yù)定統(tǒng)計尺寸公差；對所述零部件的配合件進行加工；將所述零部件以期望的姿態(tài)彼此相對定位在一起，主要是利用配合件而不是利用剛性工裝而使零部彼此相對定位；將所述零部件以期望的姿態(tài)固定在一起；從而將所述零部件的預(yù)定的統(tǒng)計尺寸公差確定為零部件制造要求，使得可以經(jīng)濟地加工零部件和組裝成滿足預(yù)定的裝配尺寸公差要求的裝配件，和傳統(tǒng)方法確定的公差相比，個體零件統(tǒng)計尺寸公差放寬，傳統(tǒng)方法中是建立當(dāng)零部件公差的極限偏差以最壞事件方式綜合在裝配件中時可保證其是合格的裝配公差。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中采用Cpk≥A的制造工序在所述零部件上加工出所述定位件；所述零部件的定位件的定位尺寸的均值不超出零部件設(shè)計的公稱尺寸公差范圍的x％其中x約小于20，而A至少為1.0，并且A=.927(1-η*+1-η*+η*2/3).927(1-η0+1-η0+η02/3)+(η0-η*)(n+3)]]>這里η*＝2x/100，η0為預(yù)選均值偏移極限帶，它等于均值偏移的兩倍，n是綜合在所述裝配件中的公差的個數(shù)。17.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括按照一可控的且Cpk至少為1.0的工序加工所述零部件。18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，加工零部件的配合件的所述工序的Cpk值至少等于1.0；并且用統(tǒng)計方法確定的所述零部件的配合件尺寸的均值不超過其定位公稱尺寸的公差范圍的20％。19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，每一組配合件的尺寸有一個均值，它不超出所述零部件的設(shè)計結(jié)構(gòu)的公稱尺寸的公差范圍的一預(yù)定百分數(shù)，零部件的尺寸公差和裝配公差之間有下面的關(guān)系其中T裝配＝所述裝配公差ti＝所述零部件公差M(n)＝修正系數(shù)，以及M(n)=.927(1-η0)+η0n+.9271-η0+η02/3+η032]]>這里η0為預(yù)選均值偏移極限帶，它等于所述均值偏移極限的兩倍，n是綜合在所述裝配件中的公差的個數(shù)。20.在零部件的預(yù)載荷應(yīng)力極限范圍內(nèi)，將若干個其中有些是可撓曲的個體零部件組裝成具有預(yù)定裝配尺寸公差的大尺寸柔性結(jié)構(gòu)裝配件的方法，包括選擇將零部件組裝成所述裝配件的優(yōu)選裝配順序，并對其有效性加以確認，選擇加工在零部件上的配合件的位置，數(shù)量和尺寸，零部件靠定位件彼此相對定位，且緊固在一起而形成所述裝配件；建立作為所述零部件制造要求的個體零部件統(tǒng)計尺寸公差，使得可以經(jīng)濟地加工零部件，并組裝成滿足預(yù)定的裝配尺寸公差要求的裝配件，和傳統(tǒng)方法確定的公差相比，個體零部件的統(tǒng)計尺寸公差放寬，傳統(tǒng)方法中是建立當(dāng)零部件公差的極限偏差以最壞事件方式綜合在裝配件中時可保證其是合格的裝配公差；利用Cpk≥1.0的有能力的工序按照個體統(tǒng)計尺寸公差加工所述零部件，按照所述的優(yōu)選裝配順序組裝所述零部件，通過參照所述配合件使零部件彼此相對定位，且定位時將所述零部件緊固在一起；所述配合件決定了裝配結(jié)構(gòu)的形狀。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，用統(tǒng)計方法確定的所述個體零部件尺寸的均值不超出所述個體零部件的定位公稱尺寸公差的10％。22.在零部件的預(yù)載荷應(yīng)力極限范圍內(nèi)，將若干個其中有些是可撓曲的個體零部件組裝成具有所述結(jié)構(gòu)的預(yù)定尺寸公差的大尺寸柔性裝配件的方法，包括選擇將零部件組裝成所述裝配件的優(yōu)選裝配順序并對其有效性加以確認；選擇加工在零部件上的配合件的位置，數(shù)量和尺寸，零部件靠配合件彼此相對定位，且緊固在一起而形成所述裝配件；建立作為所述個體零部件制造要求的個體零部件統(tǒng)計尺寸公差極限，使得可以經(jīng)濟地加工零部件，并組裝成滿足預(yù)定的裝配尺寸公差要求的裝配件，和傳統(tǒng)方法確定的公差相比，個體零部件統(tǒng)計尺寸公差放寬，傳統(tǒng)方法中是建立當(dāng)零部件公差的極限偏差以最壞事件方式綜合在裝配件中時可保證其是合格的裝配公差；用無控工序生產(chǎn)一批所述其中一個個體零件，并在對所述批的批品質(zhì)指數(shù)和均值偏移計算量來說可以接受的置信水平下對所述批中的零件樣本進行測量；根據(jù)所述樣本的測量值，計算所述批中的零部件的批品質(zhì)指數(shù)和均值偏移；以及從所述批中充分剔除靠近所述公差邊界的零部件，使得該組內(nèi)的剩余零部件平均尺寸不超出該尺寸的規(guī)定平均公差的預(yù)定百分數(shù)，并使該批內(nèi)的剩余零部件處于一短期能力的接受水平。23.一種以盡量少的剛性工裝確保將零部件精確裝配的方法，所述零部件中至少有一些是柔性的，該方法包括對所述裝配件確定裝配尺寸及其有效公差要求；利用所確定的裝配公差要求；按經(jīng)濟上可接受的概率給零件分配公差，來限制所述裝配件的尺寸不一致性；使用一組保證和用分析方法建立的統(tǒng)計公差極限相符合所必須的圖紙公差要求；使用零部件驗證方法以保證和所述的統(tǒng)計公差極限相符合。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述零部件驗證方法包括采樣和分析從裝配件所使用的部件總體中選取的零部件的尺寸數(shù)據(jù)，以確定和總體相關(guān)的Cpk，以及確定所述尺寸數(shù)據(jù)的均值偏離在零部件設(shè)計中建立的并按其加工的零部件的公稱尺寸的偏移量；以及接受用于所述裝配件的具有Cpk≥1.0和均值偏移≤20％的第一組零部件總體。25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述第一組零部件總體的零部件尺寸數(shù)據(jù)大小不超出在零部件設(shè)計中所確立的零部件公稱尺寸的公差范圍的x％；其中x約小于20，A≥1.0，且A=.927(1-η*+1-η*+η*2/3).927(1-η0+1-η0+η02/3)+(η0-η*)(n+3)]]>其中η*＝2x/100，η0是預(yù)選均值偏移極限帶，即對于10％的均值偏移，η0＝0.2，n是綜合在所述裝配件中的公差的個數(shù)。26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述零部件驗證方法還包括測量第二組零部件總體的一樣本，該總體和第一組零部件總體不重疊，并充分剔除靠近所述公差邊界的零部件，使得剩余零部件平均尺寸不超出該尺寸的規(guī)定平均公差的預(yù)定百分數(shù)，并使該批內(nèi)的剩余零部件處于一短期能力的接受水平。27.一取自具有呈現(xiàn)統(tǒng)計特性的預(yù)定尺寸公差的零部件總體的零部件，它具有預(yù)定的一組尺寸公差和裝配件相聯(lián)系，裝配件具有預(yù)定的裝配公差，所述零部件的公差可自裝配公差中導(dǎo)出，它包括位于零部件上的定位件，用于使所述零部件在裝配件中定位，采用均值偏移和偏差控制技術(shù)在所述零部件上加工定位件；所述零部件總體具有的統(tǒng)計特性決定了總體中的用于裝配件中的零部件的接受概率。全文摘要確定有效的零部件尺寸公差極限的方法,對于具有一組預(yù)定尺寸公差的由所述零部件制成的大尺寸柔性裝配件,利用此方法可對其經(jīng)濟上可接受的不一致程度進行預(yù)估,其中零部件的公差和用算術(shù)“最壞事件”方法確定的公差相比明顯放大,但仍處在裝配公差范圍內(nèi),也處于零部件的預(yù)定應(yīng)力極限內(nèi)。選擇一優(yōu)選的零件裝配順序并對其有效性進行確認。選擇待加工的配合件的定位件、數(shù)量和尺寸,借此使各部件彼此相對定位或緊固在一起而形成裝配件。將各個單獨零部件的統(tǒng)計尺寸公差確定為零部件的制造要求。利用此公差可經(jīng)濟地進行加工,并使所組裝的裝配件滿足裝配件的尺寸公差。用統(tǒng)計方法確定的各零部件的公差范圍比用傳統(tǒng)公差方法確定的公差范圍要寬,在傳統(tǒng)方法中,通過將零件的公差的極限偏差以最壞事件方法相綜合來確定裝配件的接受概率在C文檔編號G07C3/14GK1194041SQ96196485公開日1998年9月23日申請日期1996年6月21日優(yōu)先權(quán)日1995年6月28日發(fā)明者羅伯特·E·阿特金森,特里薩·S·米勒,弗里德里克－威廉·肖爾茨申請人:波音公司