公差分析是公差设计的一个重要组成部分,公差分析总体上分为两个基本类型: ①确定单独的公差规范; ②确定两个或两个以上的公差累积, 即公差叠加分析。

对于西林瓶密封系统，通常预期包材组合的 西林瓶瓶口边厚度、胶塞法兰高度 和铝盖密封铝边长度 等参数接近其平均值。但事实上，在一定概率上，这些包材组件将是以最小的铝盖密封铝边长度、最大的西林瓶瓶口边厚度和最大的胶塞法兰高度的条件进行组合。如果轧盖设备的压盖力恰好设置于范围的下限（但在规格范围内），则该过程有可能产生压封缺陷产品，并可能导致密封完整性测试失败。

因此，所译文章作者建议采用公差叠加分析方法降低剔废水平。部件公差叠加分析Component Stack Up Tolerance Analysis 对于排除具有正态分布公差的零部件之间的交互问题非常有用。例如：

1. 主要包材（如西林瓶、瓶盖密封件（铝盖）、胶塞）

2. 组合装置（如注射器）

3. 工艺设备（如封导轨、轧盖盘）

针对会产生非预期结果的一组累积条件，公差叠加分析提供了概率估算。在本文所用的示例中，作者进行了公差叠加分析，以确定由于铝盖铝边长度不足而导致所轧铝盖松散状态的百分比。

案例Showcase

文章作者遇到一个客户，因在轧盖操作中的卷边量缺失导致废品率较高，此客户正在考虑是否采用一种铝边更长的新规格铝盖。此客户曾测量过压接后胶塞法兰压缩的百分比，并将轧盖机设置实现胶塞法兰最小压缩12%。

为了进行上述模拟，3D模型的创建基于各个包材的规范图纸中的参数，并按照最终装配的要求将其组装在一起。3D模型设计的相关尺寸（ relevant dimension）可以代表标称状态或尺寸规格的上下限。相关尺寸是指其更改会对组件产生总体影响的尺寸。对于西林瓶，相关尺寸（基于案例要分析的情况）是西林瓶瓶口边厚度。对于密封铝盖，铝边长度为相关尺寸，而对于胶塞，法兰高度为其相关尺寸。

绘制三维模型零件，并为每个相关尺寸定义三种配置（下限、名义和上限），然后使用Solidworks中的配合特性进行装配。这将确保在不同部件配置之间切换时保持部件之间的关系。

1.使用最短的西林瓶瓶冠长度、最短的胶塞法兰高度和最长的铝盖铝边长度配置视为最佳情况。

2.在最差的条件，即最大的西林瓶瓶口边厚度、最大的胶塞法兰高度和最短的铝盖铝边长度，来确定可用的“可折叠”铝边长度。

3.名义尺寸用于确定所需的胶塞压缩百分比。

在下面的图例中，使用了一个3D建模软件来模拟上述最好和最坏情况组合。可以看出在最差条件下，12%的胶塞压缩量是无法实现合格铝盖卷边的。

通过公差叠加分析，文章作者认为此客户现在使用的铝盖并没有问题，而是建议客户应将轧盖机对西林瓶的压力设置增加，以实现至少16%的胶塞法兰压缩，则当前部件的“可折叠”铝边的长度足以实现97%的正确密封，而不是最初采用原来制定的规范（12%到20%）允许的12%。

结论Conclusion：

公差叠加分析可用于确定设备和包材组件中的零部件的交互情况，配合仿真和3D建模一起，公差叠加分析可作为调查和预防加工缺陷的工具。

作者：Shengyi

来源：拾西

公众号日期：2022年10月19日