质擎QualEngine 交互试算 / 公差叠加(GD&T)

① 录入尺寸链

公差叠加回答一句话:沿装配方向,一堆带公差的尺寸加起来,最终间隙还能不能装? 本引擎做一维叠加,并支持三项准工程能力:① 角度投影(偏离装配轴的尺寸按 cosθ 折算贡献)、② GD&T 位置度Ⓜ动态公差(实际尺寸偏离 MMC 时位置公差自动放宽,即 bonus)、③ 工艺能力 Cp 库(不同工艺的 ±kσ 不同,影响统计带宽与 Cpk)。

下例已预填 EV-Box 孔阵偏移链(PE-04 活例):上盖孔位 ±0.5、框架孔位 ±0.5、螺纹孔位置度Ⓜ ±0.2(@MMC,无 bonus)。三者同向累积。点「计算结果」看 WC / RSS / MC 三法与贡献率、Cpk。

工艺能力库 Cp(可编辑)

每个分量的「工艺」决定它按 ±(3·Cp)σ 还是 ±3σ 折算。Cp=1.0 → 按 ±3σ(经典 RSS);Cp=1.33 → ±4σ(波动更小,统计带宽更窄)。填错会直接影响 Cpk 与合格率,请按实测过程能力填。

工艺Cp

装配间隙规范(可选)

设了规范,RSS / MC 才会算 Cpk 与 DPMO。位置误差类问题通常只要上限(偏差不能超多少);间隙类问题常要上下限。

单位:mm(与录入一致即可)

② 选择算法与仿真次数

三种算法对应三种风险态度与三种标准语境:

极值法 WC(Worst Case)
把所有偏差朝最不利方向叠加:总公差 = Σ|投影贡献|。永远安全,但最保守——很多零件被「算」成不合格,其实能装。
统计平方根 RSS(Root Sum Square)
假设各尺寸独立且近似正态:总半宽 = √Σ(投影贡献 / Cpᵢ)²。约比 WC 宽松 1.4~2 倍。前提是过程受控、有 Cpk 支撑——否则不能用。
蒙特卡洛 MC(Monte Carlo)
按各分量 N(均, σᵢ²) 随机抽 N 个零件模拟装配,直接给出间隙分布、均值/σ 与合格概率。最接近现实,适合报价前算良率、或验证 RSS 假设是否成立。
≥ 10000 结果稳定

③ 计算结果

分量贡献率(RSS)

按 投影贡献² / Σ投影贡献² 排序,定位最该收紧的公差源。

④ 原理与适用边界

三项准工程能力怎么算

• 角度投影:某分量与装配轴夹角 θ,其投影半宽 = 公差半宽 × |cosθ|;θ=0 全贡献,θ=90° 不贡献。WC / RSS / MC 一律先投影再叠加。
• 位置度Ⓜ动态公差:有效位置公差 = 位置度@MMC + |实际尺寸 − MMC尺寸|(bonus);偏离 MMC 越远,允许的位置误差越大,实际装配边界固定。叠加时用「有效位置公差」参与投影。
• 工艺 Cp 折算:分量 σᵢ = 投影半宽 / (3·Cpᵢ);RSS 总半宽 = √Σ(投影半宽 / Cpᵢ)²;RSS 的 σ_G = 总半宽 / 3。Cp=1 时退化为经典 RSS。

Cpk 与 DPMO

• 给定规范 [L, U] 与间隙均值 μ、σ_G:Cpk = min(U−μ, μ−L) / (3σ_G),DPMO = 10⁶·[Φ((L−μ)/σ_G) + 1−Φ((U−μ)/σ_G)]。
• Cpk≥1.33(σ 水平 ≈4)通常放行;Cpk<1.0 必须收紧公差或改设计。MC 模式下 μ、σ 取仿真结果,WC/RSS 下取 G₀ 与 σ_G。

什么时候用哪种(ISO GPS / ASME Y14.5 语境)

• 关键安全特性、单件交付、互换性硬要求 → WC。
• 大批量、过程能力已知(Cpk≥1.33)、尺寸相互独立 → RSS,但图纸上须注明「统计公差」且制造端有 SPC 证据。
• 报价前估良率、验证 RSS 正态假设、含非对称/相关分量 → MC。
• 带 Ⓜ(最大实体)的位置度,实际装配边界固定、位置公差随材料多少动态放宽——叠加时用「虚拟边界法 / bonus」而非简单相加,详见 PE-02。

⚠ 边界:本引擎仍只做一维线性叠加;二维孔阵的矢量合成、相关分量(同一基准误用导致的相关)、热胀/蠕变等时变误差不在内。真实图纸评审请用 PE-04 培训页 的方法并配合 CMM 实测。Cp 库为教学默认值,须以贵司实测能力替换。
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