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公差设计的优点/计算事例

  • 2020.03.22 15:15:45
  • 米思米
  • 27807

电脑面前的你是不是还在仅凭KKD(经验、直觉和胆量)进行设计呢?本文将简明易懂地介绍公差设计的优点及必要知识!

·  什么是公差 / 设计?

·  设计现场的实况 / 制造现场的变化

·  公差设计的优点 / 计算事例


公差设计的优点

支撑着日本强大制造业的就是公差设计技术,该技术如今再次备受关注。接下来具体说明公差设计的优点。

1. 具备公差计算理论和判断标准,可以做出正确的设计。

就算是实施了公差计算的设计者,如果调查其实际情况,
就会发现大多数回答是“前辈教我的(OJT)”“自学的”,很多设计者“总是感觉不安”,实际上有不少人还搞错了。
※大约询问了15000名设计者,约80%的人回答没有实施公差计算。(根据PLANER公司的调查)
通过系统学习公差设计理论,既可以“自信地”进行公差计算,还可以传授给后辈。

实际上,公差设计中最难的地方就是“判断”和“处理”,
正确实施5种公差计算、如Cp、Cpk(工序过程能力指数)、不良率等,再用数值进行讨论(判断和处理),这一点至关重要。

2. 以前未实施公差设计的公司,可以获得很大的成本优势。(30~50%)

如果希望成本降低超过20%,仅靠蛮力是无法实现的。
现场的改进和筹措努力都是有限的,除非设计者进行『设计的改革』,否则不可能实现。
设计负责人或高层注意到这一点,并推进全公司的公差设计,最终让成本至少降低了30%的类似事例,
至少有500个主题(PLANER业绩),还有的企业公开了其中的一部分。

3. 理论上解决设计质量问题,防患于未然。

不可能出现必须制造出来才能明白的设计。一切都是由最初的设计决定的。
仅仅只看设计图,假设按照这个图纸制造并组装所有零件,就可以简单计算什么问题(故障、不具合)发生的概率程度如何(不良率)。
这就是FMEA(故障模式影响分析)的作用,而将各项内容的不良发生概率导出并谋求改善的工作就是“公差设计”。

4. 能够对他人的设计做出正确的评估。(检图)

如果是设计负责人的话,必须立即评估并指导部下(或者外部委托设计者)设计的图纸是否正确。(=检图)
作为负责人,要关注重要的设计位置,进行公差计算(手动计算层面),如果发现有危险的地方,
就把设计员叫过来确认该设计员实施的公差计算书,如果弄错了,就要认真地指出来并指导其做出正确的设计。
检图者的工作至少应该有90%用于检查公差设计。
作为设计负责人,若做不到这一点,检图就不用说了,就连指导和培养部下都做不到。


公差计算事例

接下来说明公差计算事例。例如,考虑这个装置。

间隙 f 是非常重要的值,考虑必须实现设计标准0.5±0.3的情况。

这个间隙 f 由A~H的所有零件组成。
A~H的零件即使全部公差都很大,重点在于能否满足最终设计标准,
因此,如何设置各零件的公差变得很重要。

这里,用一个简单的模型稍微思考一下吧。

公差设计的优点/计算事例

在下图的状态下,必须在0.5±0.4的范围内设计χ的间隙,当赋予条件,规定零件A的尺寸为9.5±0.3的时候,
假设把B、C、D三个零件设计为同一款产品的情况下,计算其尺寸和公差时,大家会怎么做呢?

公差设计的优点/计算事例

B、C、D的尺寸值为(9.5-0.5)÷3=3。然后再计算公差T。
公差的计算方法分为两种。即完全互换性方法和不完全互换性方法。

所有的零件在公差最坏的状态(最大或者最小)下组装时的计算方法称为完全互换性方法。
相反地,基于统计理论计算偏差及其处理的方法称为不完全互换性方法。

用以下公式计算,完全互换性方法的结果为±0.033。
另一方面,不完全互换性方法的结果为±0.15。


完全互换性方法

0.3+(T+T+T)=0.4  
3T=0.1  
T=0.033


不完全互换性方法

0.32+T2+T2+T2=0.42  
3T2=0.42-0.32  
T2=0.0233  
T=0.15

也就是说,利用公差的计算方法来决定是±0.033还是±0.15。
在这个例子中,差距约为5倍,当然,制造成本方面也会有很大的差距。

至于采用哪种计算方法,这属于公司的方针,可以提前确认。
但是无论如何,必须充分认识该理论背景,这一点至关重要。

 

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