進階篇：5.1.2）公差分析之確定目標后流程詳解

本章目的：確定公差分析目標之后，按流程進行一個產品的公差分析。

 

1.定義公差分析的目標尺寸和判斷標准

對於完整的公差分析，這是最難和最容易忽略的一步。

具體做法見上個分章。

2.建立閉合尺寸鏈

尺寸鏈，是指在產品的裝配關系中，由互相聯系的尺寸按一定順序首尾相接排列而成的封閉尺寸組；
尺寸鏈兩大特點：一是封閉性，尺寸鏈是由多個尺寸首尾相連；二是關聯性，組成尺寸鏈的每個尺寸都與目標尺寸有關聯性，尺寸鏈中每個尺寸的精度會影響到目標尺寸的精度；

3.將非對稱公差轉成對稱公差

公差標注本就為對稱公差的好處之一：這一步可以省略；

4.判斷尺寸鏈中尺寸的正負

個人領悟的秘法：

如上圖所示：

D=A+B+C+X，所以目標尺寸X=+D-C-B-A，正負立定。比什么箭頭法快很多吧。

5.計算目標尺寸的名義值

如果公差分析計算出的目標尺寸名義值與設計值不相等，則說明尺寸定義錯誤。（公差標注為對稱公差的好處之二，計算出的目標尺寸名義值X與3d圖測量值相等）

6.選用公差分析的方法

極值法或統計分析法，分章節再說。

7.公差分析的計算

分章節再說

8.判斷和優化

8.1 當公差分析的結果不滿足要求時

推薦的做法：
1）調整尺寸鏈中的尺寸大小
2）減少尺寸鏈的長度；
3）使用定位特征；
不推薦的做法：
4）減少尺寸鏈中的尺寸公差大小；
5）降低目標尺寸判斷標准；
//注：個人稱之為三長兩短改進法，三種推薦的方法做起來吃力但效果好，兩種不推薦的方法做起來簡單但也留下一定后患。所以激發一個結構工程師的自覺性是很重要的，不然的話誰會主動去做這種事呢。

8.2 推薦的做法舉例

8.2.1 調整尺寸鏈中的尺寸大小

如后面章節的極值法舉例，將A之由54.00±0.20→54.50±0.20。那么結果變為X=1.0±0.65，裝配間隙＞0，就滿足要求。

調整尺寸鏈中的尺寸大小的本質在於增加預留的間隙，需要再3d圖中調整。

有一個比較經典的例子，就是O型圈的壓縮率不符合要求的時候。這時候增加0型圈直徑，可以減小壓縮率的范圍。（很有意思的例子）

8.2.2 減少尺寸鏈的長度

①減少尺寸鏈中的零件數量；
②同一零件中，減少尺寸鏈的長度，避免公差累積；
如果兩個零件之間的關鍵尺寸很重要，盡量使得尺寸鏈僅涉及到這兩個零件，避免涉及到第三個、第四個、第N個零件；涉及的零件越多，公差累積，越不容易滿足設計要求；如果涉及多個零件不可避免，則盡量減少涉及的零數。

8.2.3 使用定位特征

好處：
1）定位特征可以提供較精密的尺寸公差；
2）定位特征的尺寸可以放置於比較容易進行尺寸管控的區域；
3）使用定位特征時可以減少和避免對其他尺寸的公差要求，只需嚴格管控定位特征的相關尺寸，就可以滿足產品設計要求；
4）因為定位特征精度高，使用定位特征有利於減少零件之間的尺寸公差累積。

這是一個比較經典的PCB板安裝設計案例。定位柱的存在不但利於安裝，而且尺寸的精度控制定位孔即可，螺釘孔的尺寸可以放大。后期有進一步發展成將螺釘換成卡扣，變成了定位柱+卡扣的經典設計，減少成本和安裝時間。

8.3 不推薦的做法舉例

8.3.1 減少零件尺寸公差

最簡單的方法是減少尺寸鏈的公差使得結果滿足要求,這也是產品設計工程最常用的方法。當然,這一定不是最好的方法,正如我們在制造章節中所說,零件的尺寸公差不是想怎么調整就可以怎么調整的,尺寸公差取決於零件的制造工藝所能提供的制造精度。如果尺寸公差越嚴格,但是零件的制造工藝達到這樣的精度就會花費越高的成本,甚至無論如何都達不到這樣的精度,那么整個公差分析就毫無意義。通過設定過於嚴格的尺寸公差以達到判斷標准分析結果符合判斷標准的做法無異於掩耳盜鈴。
當然,在其他方法無法解決,調整零件尺寸公差並且征得制造工程師同意的情況下,可以要求嚴格的零件公差。

8.3.2 降低目標尺寸判斷標准

當零件尺寸的公差已經相當嚴格,產品的設計已經優化的情況下,公差分析的結果依然不能滿足設計要求,此時可以考慮調整目標尺寸的判斷標准(當然前提是目標尺寸的公差是主觀的,例如產品的外觀零件之間的間隙等。如果目標尺寸的判斷標准是客觀的,例如兩個零件在裝配或運動過程中不發生干涉,那么判斷標准是間隙必須大於0,此時判斷標准無法調整)。有時這判斷標准由客戶定義,那么一定需要對客戶說明他們的判斷標准過高,產品設計沒辦法達到他們的要求。否則等到產品設計制造出來、不良品出現后,再來商量調整判斷標准,客戶就不會輕易答應放寬標准了。

8.4 當公差分析的結果滿足要求時

也需要用三長兩短法進行優化！

9.公差分析結果圖紙標注，統計公差法標注對應符號

若是統計公差法，對應分配的零件公差需要標注統計公差符號，如下圖：

除此之外公差分析表格需要提高給質量管理，正確進行質量管控。