CETOL−Optimus−Ansys連携事例
現実のものづくりに則した公差検討プロセス

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現在の設計プロセスにおいて、品質・性能要求を満足するために、様々な構造解析による設計検討がCADモデルをベースに行われています。しかし、CADモデルは、実際の製造・組立工程で発生する各種ばらつきを考慮していない理想的な形状ですが、実際の製造・組立過程において、ばらつきの発生を「0」にすることは不可能です。したがって、ばらつきの状態によっては生産された製品が、構造解析によって検証した品質・性能要求を満足できず、品質の低下を引き起こす可能性があります。
本資料では、製造・組立工程で発生するばらつきを考慮した設計検討プロセスを採用することでCADモデル(理想形状)では考慮できなかった、現実のものづくりに則した公差設定をご紹介します。

資料サンプル

1.理想的な拘束状態と現実の拘束状態

製造・組立工程で発生する各種ばらつきが、構造強度に大きく影響を及ぼす代表的な例として、過剰拘束の問題が挙げられます。理想的な拘束状態は、点固定によって、並進方向と各軸回りの回転方向が過不足無く固定されている状態です。
現実の構造物では、拘束箇所が多数あり、更に各固定箇所において過剰な方向の拘束が行われています。このような状態は「過剰拘束状態」と呼ばれ、過剰な拘束により構造物に応力や変形が発生します。

2.許容値内に収めるための公差の最適化

テールライトユニットを車体に取り付ける際、製造ばらつきにより、取付穴の位置および取付面高さにばらつきが生じます。更に取り付け箇所が、4箇所あり全て同条件でボルト固定するため、過剰拘束が発生します。この取付穴位置/面高さのばらつき及び過剰拘束によって、テールライトユニットに応力が生じます。
このケースにおいて、テールライトユニットに生じる応力を、許容値内に収める公差の最適化を行います。

3.Ansysでの事前検討

CETOLで実施した初期公差での事前解析の結果を、Ansysの強制変位として設定しテールライトユニットの許容応力値に対する安全率を求めました。得られた安全率は、極めて悪い値になっています。そこでこの「安全率」を目的関数とし、安全率が「1.2」となる公差の最適化を実施しました。

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