技术之窗

什么是公差/设计?(公差设计1)

  • 2020.03.22 15:09:52
  • 米思米
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   是不是仅凭KKD(经验、直觉和胆量)进行设计呢?简明易懂地说明公差设计的优点、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

   支撑着日本强大的制造业的就是公差设计技术,该技术如今再次备受关注。
   从其重要性出发,简要解说“什么是公差”。

 什么是“公差”?

   假设加工长度为100mm的金属圆棒。
   即使打算全部加工成相同形状,由于尺寸和形状方面会发生偏差,所以不能将所有的金属棒刚好加工成100.00mm。
   虽然设计和制造现场一直致力于缩小这样的偏差,但即便如此仍不能将偏差控制为零。

什么是公差/设计?(公差设计1)

   这样的尺寸和形状偏差基本上以目标值为中心上下波动。
   因此,根据该金属棒的使用用途,决定相对于目标尺寸所允许的上限容许值和下限容许值。
   这两个值之差(容许范围)就称为“公差”。

   因此,制造时必须有“公差”。大家是怎么设置“公差”的呢?
   是不是直接使用传统的类似零件的图纸中设置的公差,或者根据KKD(经验、直觉和胆量)适当决定呢?

   设置的公差值会给产品成本和性能、质量带来很大影响。
   为此,甚至说设计时很好地控制公差,并且提高公差设计方面的技术能力,就可以提高制造业的竞争力。

 什么是“公差设计”?

   一般来说,认为“公差”的概念是,“每个零件的尺寸必然有偏差,最终在图纸上记载的公差范围内加工零件”。
   这是从加工方面来思考公差的方针。

   在制造方面,设计者必须在综合考虑产品的规格和零件的成本等基础上,决定该偏差的容许范围(=公差)。
   必须从综合观点判断这样设置的公差最终能否满足产品规格,或者该公差实际上能否加工。

   实际设计中如下图所示决定公差。

   决定公差的流程

什么是公差/设计?(公差设计1)

   若要让成品规格在一定范围内,必须要求每个单元在一定范围内,从这里给各个零件分配公差。
   这就是本来的“①设计的流程”,反映了设计者的意图。

   一方面从成品的角度来看,为了实现小型化和轻薄化等,要求公差尽量严格,
   另一方面,从零件的角度来看,反过来为了容易制作(削减成本),会希望放宽公差。这就是“②制造上的要求”。

   当然,如果每个零件的公差更严格(缩小),成本会相应上升,
   若放宽(放大)公差,成品发生问题的危险就升高,还有的情况下会出现总成本增加。

   将这些“设计者的意图①”和“制造上的要求②”投影在经济性(成本)这一个共同的轴上来观察,就可以在平衡处决定公差。

什么是公差/设计?(公差设计1)

   此时,还要在统计考察的基础上进行计算,设置公差,这个就称为“公差设计”。
   最近,由于制造向海外转移等各种各样的原因,“②制造上的要求”很难传达给设计者的情况很多,所以公差设计中必须构建一个系统,确保①和②顺利接球。

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机械设计及理论硕士,从事航空发动机传动系统设计五年,主管设计师。主要负责航空发动机主传动系统的齿轮箱设计。

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