CN105095538A - 连接器尺寸优化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连接器尺寸优化系统及方法，用以制成连接器尺寸及公差优化分析报告。该连接器尺寸优化系统包括一操作界面、一工程模块、一直交表生成模块及一数码模型。操作界面用以输入分析条件并呼叫工程模块及直交表生成模块执行分析条件，分析条件包括输入目标分析组件、质量特性、端子厚度公差、对接尺寸公差、直交表格式、关键尺寸与公差。本发明的连接器尺寸优化系统及方法在用户输入分析条件后能够自动汇出田口分析报告，借此获得优化连接器尺寸及公差的依据，达成了降低生产成本以及减少开发时间的目的。

Description

连接器尺寸优化系统及方法

技术领域

本发明涉及一种连接器尺寸优化系统及方法，更具体的是涉及一种通过田口法优化连接器尺寸的连接器尺寸优化系统及其方法。

背景技术

产品设计中，尺寸公差一直都是影响制程成本的因素之一，且还影响到产量，尤其是生产数量庞大的连接器产品，某些部位的尺寸公差还直接影响到连接器的插拔力、使用寿命以及信号的稳定度等，因此必须较为严谨的制定一最佳尺寸公差。

以母端音频连接器来说，内部的端子具有不同的形状及尺寸，使得影响插拔力的条件变得很广，若要找出最佳尺寸以及公差，往往需要通过资深设计人员的经验以及经过大量的试验才得以获得一较佳的尺寸及公差，如此也已花费大量的时间以及费用。

其中，在寻找尺寸优化过程中，能够使用全因子法、一次一因子法及部分因子法以及田口法等方式，其中，田口法利用简易的直交表并配合田口公式运算出尺寸变异数，能够借此进行判断尺寸公差，因此田口法有助于花费较少的实验次数即获得优化尺寸。

田口法通过直交表及田口公式能够使实验组数大幅减少，但仍需对一定数量的实验条件进行物理试验，所花费的时间与成本仍然不斐。

故为了从实验条件内省去耗时的物理试验，采用近年来相当流行的有限元素分析法，借此在计算器内通过算法对生成的数码模型进行有限元素分析。

在获得有限元素分析数据后套用田口法即获得关系变异数，通过田口法的变异数分析提供开发人员实际的参考指标，大幅减少开发时间。

然，操作田口法以及有限元素分析过程中仍需要耗费一定时程，且过程繁复，使人员在处理直交表以及模型建文件时往往容易发生错误，有鉴于此，本发明在此提出一种连接器尺寸优化系统及方法，在用户输入分析条件后自动汇出田口报告，使分析数据准确，并有利于缩短开发时间以降低成本。

发明内容

本发明的目的是针对所述现有的不足而公开一种连接器尺寸优化系统及方法，在用户输入分析条件后自动汇出田口报告，使分析数据准确，并有利于缩短开发时间以降低成本。

为达成所述目的，本发明公开一种连接器尺寸优化系统，其包括：至少一数码模型。一操作界面，用以选定该数码模型并输入目标分析组件、质量特性、端子厚度公差、对接尺寸公差、直交表格式、关键尺寸与公差。一直交表生成模块，用以运算关键尺寸与公差及直交表格式以生成多组实验参数。一模型生成模块，用以运算该组实验参数、端子厚度公差、对接尺寸公差及数码模型，以生成多组实验模型。一有限元素分析模块，用以使多组实验模型进行有限元素分析，以获得插入力与拔出力参数。一田口法运算模块，用以运算插入力与拔出力参数及质量特性，以获得一关系变异数。一出报告模块，用以运算关系变异数制成一分析报告。

所述数码模型包括有限元素分析参数化，用以供有限元素分析模块做为有限元素分析条件。

所述有限元素分析参数化包括数码模型的材料性质、网格特性、边界条件及拘束条件。

所述数码模型储存于一数据库内，所述操作界面储存于一计算器内，所述直交表生成模块、模型生成模块、有限元素分析模块、田口法运算模块及出报告模块设置于一运算服务器内，计算器、运算服务器与数据库彼此介接。

所述数码模型能够预先储存于数据库内或是通过操作界面输入于数据库内。

一种连接器尺寸优化方法，包括以下步骤：

首先，选定数码模型并选定该数码模型的目标分析组件、质量特性、端子厚度公差、对接尺寸公差、直交表格式、数码模型的关键尺寸与公差。

其次，依据直交表格式及关键尺寸与公差生成多组实验参数，并依据数码模型、端子厚度公差、对接尺寸公差以及实验参数生成多组实验模型。

接着，依据实验模型进行有限元素分析以获得插入力与拔出力参数。

然后，依据质量特性、插入力与拔出力参数进行田口法运算以获得关系变异数，并依据关系变异数制成分析报告。

最后，根据分析报告优化关键尺寸与公差，首先，进行力量稳定性调整，其暂时不理会力量的偏移，并依据分析报告选择适当的调整因子以缩小力量范围变异。接着，进行力量目标值偏移调整，移动平均值靠近目标值。最后，降低制程成本，在降低制程成本时放宽非重要因子尺寸公差。

综上所述，本发明的连接器尺寸优化系统及方法在用户输入分析条件后自动汇出田口报告，借此获得优化连接器尺寸及公差的依据，达成了降低生产成本以及减少开发时间的目的。

附图说明

图1是本发明连接器尺寸优化系统架构于网络中的示意图。

图2是本发明连接器尺寸优化系统的模块方块图。

图3是本发明连接器尺寸的操作界面示意图。

图4是本发明列举的实施例中音频连接器数码模型的各端子的插拔力贡献度数据。

图5是实施例的关键尺寸与公差以L₁₂(2¹¹)直交表格式展开的实验参数。

图6是实施例的实验模型经过有限元素分析模块运算后的插入力与拔出力参数。

图7是实施例的插入力参数经田口法运算模块运算后的插入力分析报告。

图8是实施例的拔出力参数经田口法运算模块运算后的拔出力分析报告。

图9上表是显示实施例的数码模型针对分析报告所优化的尺寸及公差，下表是比较尺寸及公差修正前后的总体插拔力差异。

图10是本发明连接器尺寸优化系统架构于一计算器内的示意图。

图11是本发明连接器尺寸优化方法的流程图。

图中各附图标记说明如下。

计算器10、12操作界面11

运算服务器20工程模块21

模型生成模块210有限元素分析模块211

田口法运算模块212出报告模块213

数据库30直交表生成模块31

数码模型32区域Ⅰ

区域Ⅱ区域Ⅲ。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下以举例并配合附图详予说明。

本发明公开一种连接器尺寸优化系统及方法，用以制成连接器尺寸及公差优化分析报告。

请参阅图1至图3，连接器尺寸优化系统包括有若干计算器10、一运算服务器20及一数据库30，其中计算器10分别介接运算服务器20与数据库30，是做为客户端以呼叫运算服务器20及数据库30，运算服务器20介接数据库30，做为数据处理端以进行数据运算，数据库30用以储存数据。其中所述介接能够是通过网络、点对点传输或是连接线。

运算服务器20装设有工程模块21，其包括一模型生成模块210、一有限元素分析模块211、一田口法运算模块212及一出报告模块213，用以进行分析报告运算。

数据库30储存一直交表生成模块31及至少一数码模型32。

所述数码模型32为连接器的三维模型，是由计算机辅助设计应用程序绘制，例如SolidWorks、ProE、AutoCad或任何其他能够开发三维模型的应用程序所绘制，数码模型32内包含有连接器各部位的尺寸信息及有限元素分析参数化。

有限元素分析参数化是用以供有限元素分析模块211做为有限元素分析条件，包括数码模型32的材料性质、网格特性、边界条件及拘束条件。

计算器10安装有一操作界面11，用以输入分析条件，操作界面11能够呼叫运算服务器20内的工程模块21，以及将需要分析的数码模型32输入于数据库30内。用户能够输入分析条件至操作界面11内并通过操作界面11呼叫运算服务器20及数据库30，以执行工程模块21及直交表生成模块31。

分析条件包括目标分析组件、质量特性、端子厚度公差、对接尺寸公差、直交表格式、数码模型32的关键尺寸与公差。

其中对接尺寸公差为对接连接器直径的上限与下限。

其中端子厚度公差及对接尺寸公差即为田口法内所定义的杂音因子，关键尺寸与公差即为田口法内所定义的控制因子与水平。

不同的质量特性对应不同的田口分析公式，种类包括望目特性、望小特性及望大特性，选择为望目特性时，需针对望目特性选定一个目标力量值。

用户能够通过操作界面11输入分析条件至运算服务器20及数据库30并进行呼叫从而执行对应动作，在每一工程模块21运算完成后，由操作界面11呼叫下一工程模块21从而执行运算。

直交表生成模块31在接受操作界面11呼叫后，读取关键尺寸与公差及直交表格式并运算，以生成多组实验参数。

模型生成模块210在接受操作界面11呼叫后，读取直交表生成模块31的实验参数及读取操作界面11的端子厚度公差、对接尺寸公差以及读取数据库30内的数码模型32并运算，以生成多组实验模型。

有限元素分析模块211在接受操作界面11呼叫后，读取模型生成模块210所生成的多组实验模型及读取数码模型32的有限元素分析参数化借以进行有限元素分析，在有限元素分析完成后能够获得多组实验模型的插入力与拔出力参数。

田口法运算模块212在接受操作界面11呼叫后，读取操作界面11的质量特性及读取有限元素分析模块211所生成的插入力与拔出力参数，并依据田口分析公式运算出关系变异数。

出报告模块213在接受操作界面11呼叫后，读取田口法运算模块212所生成的关系变异数借以制成分析报告，分析报告包括田口法的主效应因子平均值图、信号杂音比图及信噪比方差分析数据，分析报告能够显示于操作界面11或是输出成报告档案，借此供使用者做为优化连接器各关键尺寸与公差的依据。

操作界面11、工程模块21、直交表生成模块31及数码模型32之间的呼叫方式因系属现有技术，在此并不限于所述实施例。

此另列举一关于呼叫方式的实施例，直交表生成模块31在接受操作界面11呼叫并执行生成实验参数后，由直交表生成模块31呼叫模型生成模块210以进行运算，待模型生成模块210执行完成插入力与拔出力参数后，由模型生成模块210呼叫有限元素分析模块211以进行运算，待有限元素分析模块211执行完成插入力与拔出力参数分析后，由有限元素分析模块211呼叫田口法运算模块212以进行运算，待田口法运算模块212运算出关系变异数后，由田口法运算模块212呼叫出报告模块213以进行运算。

具体的，数码模型32以音频连接器为一实施例说明：

首先，用户在操作本系统之前预先通过有限元素分析方法对数码模型32进行插拔力分析，请参阅图4，分析完之后得知音频连接器各端子的插拔力以及各端子针对整体插拔力贡献度的百分比，贡献度越高的端子其公差对插拔力的影响程度越大，因此在优化连接器各端子尺寸时较佳是优先调整贡献度最高的端子，故本实施例的目标分析组件选择数码模型32中的LeftPin做为分析实施例。

在选定目标分析组件后，于操作界面11内输入质量特性、端子厚度公差、关键尺寸与公差、直交表格式及对接尺寸公差，请参阅图3所示，输入完成后，通过操作界面11呼叫工程模块21及直交表生成模块31运算出影响插拔力的分析报告。实施例中所述质量特性为望目特性，并且目标力量值设定为15.6N。

其中关键尺寸与公差的选定方式在本实施例中是通过鼠标点选操作界面11内的数码模型32以定义，更具体的，在操作界面11内能够见到区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，首先点击区域Ⅰ内的目标分析组件选项，在选项中选择LeftPin以及绝缘本体并设定平面图的显示方位，完成后绝缘本体与LeftPin的平面图将显示于区域Ⅱ内，通过区域Ⅱ内的标注按键，能够自行定义出数码模型的关键尺寸与公差，在标示后，操作界面11将读取数码模型32内对应的尺寸信息，并将该对应尺寸填入区域Ⅲ内的关键尺寸的下方空格中，根据区域Ⅲ内的*号标记处所示，并依序顺序标记，本实施例中标号依序为A~K,区域Ⅲ内的公差上限及公差下限须自行填入尺寸，其中＊号标记处的尺寸能够接受使用者自行修改。

其中端子厚度公差及对接尺寸公差于区域Ⅰ内点击杂音因子选项，在选项内标注端子板厚度尺寸以及标注对接连接器的直径，完成后区域Ⅲ内杂音因子与水平下方将显示对应名称与尺寸，本实施例中标号接续Ｋ之后，依序为L~M，使用者再自行填入公差上限及公差下限。

操作界面11能够将使用者定义的关键尺寸与公差数据储存于计算器或数据库内，待用户下次使用本发明时，若点选了相同组件则能够汇入上一次的关键尺寸与公差，所述关键尺寸与公差、端子厚度公差及对接尺寸公差的定义方式包括但不限于本实施例的方法。

其中公差上限及公差下限是代表制成管控的尺寸上下限。

其中关键尺寸与公差为改变公差后会影响插拔力大小的尺寸，经过使用者定义后，根据操作界面11内的区域Ⅱ所示，A为端子于变形方向的整体高度、B为端子于变形方向由接触点向前至前端弯折处顶点的高度、C为端子往垂直变形方向由接触点至固定部位末端的高度、D为端子对折处的圆角半径、E为端子固定部位的长度、F为端子垂直变形方向的整体高度、G为端子弹性部位的宽度、H为绝缘本体中心线至容纳端子的固定槽外边的长度、I为绝缘本体中心线至该端子让位空间外侧的长度、J为绝缘本体的固定槽的宽度、K为绝缘本体的固定槽的长度。

接着，在用户点击区域Ⅲ的开始键后，直交表生成模块31读取直交表格式及关键尺寸与公差以生成实验参数，请参阅图5。

模型生成模块210根据图5中直交表生成模块31的实验参数以及使用者输入的端子厚度公差、对接尺寸公差以及数据库30内的数码模型32生成多组实验模型。

有限元素分析模块211依据有限元素分析参数化对多组实验模型进行分析获得插入力与拔出力参数，请参阅图6。

田口法运算模块212获取插入力与拔出力参数后，依据质量特性运算出关系变异数，使出报告模块213依据关系变异数制成分析报告，请参阅图7及图8所示。

借此，用户能够依据分析报告内容对数码模型32的关键尺寸与公差进行优化，请参阅图9所示，调整步骤首先针对力量稳定性进行调整。

首先，在力量稳定性调整阶段暂时不理会力量的偏移，并依据分析报告选择适当的调整因子，缩小力量范围变异。

接着，调整力量目标值偏移，移动平均值靠近目标值。

最后，降低制程成本，在降低制程成本时放宽非重要因子尺寸公差以降低制程成本，在此即能够获得一连接器优化尺寸。

由图9下方的尺寸及公差修正前后的总体插拔力变化能够见到，插入力的力量范围及平均值明显向15.6N靠近，经过优化后的数码模型具有更稳定的插入力及拔出力表现，达到了降低力量变异范围、偏移力量目标及降低成本的效果。

图10为本发明连接器尺寸的优化系统的另一架构实施例，所述操作界面11、工程模块21、直交表生成模块31及数码模型32储存于一计算器12内，操作界面11呼叫工程模块21及直交表生成模块31执行分析条件。

请参阅第图11，为本发明连接器尺寸的优化方法包括:

首先，选定数码模型32并选定该数码模型32的目标分析组件、质量特性、端子厚度公差、对接尺寸公差、直交表格式、数码模型的关键尺寸与公差。

其次，依据直交表格式及关键尺寸与公差生成多组实验参数，并依据数码模型、端子厚度公差、对接尺寸公差以及实验参数生成多组实验模型。

接着，依据实验模型进行有限元素分析以获得插入力与拔出力参数。

然后，依据质量特性、插入力与拔出力参数进行田口法运算以获得关系变异数，并依据关系变异数制成分析报告。

最后，使用者根据分析报告优化关键尺寸与公差，首先，进行力量稳定性调整，其暂时不理会力量的偏移，并依据分析报告选择适当的调整因子以缩小力量范围变异，接着，进行力量目标值偏移调整，移动平均值靠近目标值，最后，降低制程成本，在降低制程成本时放宽非重要因子尺寸公差。

综上所述，本发明的连接器尺寸优化系统及方法在用户输入分析条件后自动汇出分析报告，借此获得优化连接器尺寸及公差的依据，达成了降低生产成本以及减少开发时间的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效结构变化，均同理均包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims (9)

1.一种连接器尺寸优化系统，其特征在于：包括：至少一数码模型；一操作界面，用以选定该数码模型并输入目标分析组件、质量特性、端子厚度公差、对接尺寸公差、直交表格式、关键尺寸与公差；一直交表生成模块，用以运算关键尺寸与公差及直交表格式以生成多组实验参数；一模型生成模块，用以运算该组实验参数、端子厚度公差、对接尺寸公差及数码模型，以生成多组实验模型；一有限元素分析模块，用以使多组实验模型进行有限元素分析，以获得插入力与拔出力参数；一田口法运算模块，用以运算插入力与拔出力参数及质量特性，以获得一关系变异数；及一出报告模块，用以运算关系变异数制成一分析报告。

2.根据权利要求1所述的连接器尺寸优化系统，其特征在于：所述数码模型包括有限元素分析参数化，用以供有限元素分析模块做为有限元素分析条件。

3.根据权利要求2所述的连接器尺寸优化系统，其特征在于：所述有限元素分析参数化包括数码模型的材料性质、网格特性、边界条件及拘束条件。

4.根据权利要求3所述的连接器尺寸优化系统，其特征在于：所述数码模型储存于一数据库内，所述操作界面储存于一计算器内，所述直交表生成模块、模型生成模块、有限元素分析模块、田口法运算模块及出报告模块设置于一运算服务器内，计算器、运算服务器与数据库彼此介接。

5.根据权利要求4所述的连接器尺寸优化系统，其特征在于：所述数码模型能够预先储存于数据库内或是通过操作界面输入于数据库内。

6.一种连接器尺寸优化方法其特征在于：包括以下步骤：

首先，选定数码模型并选定该数码模型的目标分析组件、质量特性、端子厚度公差、对接尺寸公差、直交表格式、数码模型的关键尺寸与公差；

其次，依据直交表格式及关键尺寸与公差生成多组实验参数，并依据数码模型、端子厚度公差、对接尺寸公差以及实验参数生成多组实验模型；

接着，依据实验模型进行有限元素分析以获得插入力与拔出力参数；

然后，依据质量特性、插入力与拔出力参数进行田口法运算以获得关系变异数，并依据关系变异数制成分析报告。

7.根据权利要求6所述的连接器尺寸优化方法，其特征在于：所述数码模型包括有限元素分析参数化，用以供有限元素分析模块做为有限元素分析条件。

8.根据权利要求7所述的连接器尺寸优化方法，其特征在于：所述有限元素分析参数化包括数码模型的材料性质、网格特性、边界条件及拘束条件。

9.根据权利要求8所述的连接器尺寸优化方法，其特征在于：进一步包括，最后，根据分析报告优化关键尺寸与公差，首先，进行力量稳定性调整，其暂时不理会力量的偏移，并依据分析报告选择适当的调整因子以缩小力量范围变异；接着，进行力量目标值偏移调整，移动平均值靠近目标值；最后，降低制程成本，在降低制程成本时放宽非重要因子尺寸公差。