公差分析解析的方法跟比较新.pdf

公差分析的方法與比較 PSBU-RDD4-MDD 工程師 朱誠璞 alex.chu@.tw 2002/11/14 PM 04:32 version 1.1 A.公差分析的傳統方法( I)Worst Case 法 首先,必須解釋在公差分析時所用的兩種方法: 公差合成與公差分配. 而在以下兩個例子中用來運算公差範圍的數學方法為 Worst Case 法,這是傳統 的做法 : 1. 公差的合成(使用 Worst Case 法運算) Part A 與 Part B 必須接合在一起, 合成後的尺寸與公差範圍會是如何呢? 在這個例子中,可以得到一個很直觀的結果當 Part A 與 Part B 相接後所得到 的 Part A+B 長度和公差範圍都是 Part A + Part B 的結果. 也就是說：合成後的公差範圍會包括到每個零件的最極端尺寸,無論每個零件的 尺寸在其公差範圍內如何變化,都會 100% 落入合成後的公差範圍內. 聽起來相當合理,不是嗎? 稍後會解釋這樣做的缺點. 2. 公差的分配(使用 Worst Case 法運算) 現在 Part A+B 必須放入 Part C 的開口處,而開口的尺寸與公差如圖所示,那 麼 Part A 與 B 的分別的公差範圍又應該是多少呢? 我們以最簡單的方法 : 平均分配給其中所有的零件,所以 Part A 與 B 各得 50 %,當然也可以按照其他的比例來調整,並沒有絕對的優劣之分. B. Worst Case 法的問題 1.控制公差範圍難以被控制在設計的需求範圍中. 由於 Worst Case 法合成時要求 100 % 的可以容許單一零件的公差變化, 會造 成合成後的公差範圍變的較大,對設計者而言,是非常容易造成零件組裝後相互 干涉或間隙過大. 在以上的例子中,如果要將 Part A+B 放入 Part C 時, 會發生過緊干涉的情況, 因為 Part C 最窄只有 10.75 mm, 但是 Part A+B 卻可能有 11.50 mm 的情況 則有 0.75 mm 的干涉;另一方面,當 Part C 最寬 11.25 mm,而 Part A+B 為 10.5 mm 的最小值時,又有 0.75 mm 的間隙產生.由此可知公差範圍過大所造 成的難以控制的缺點. 2.決定公差範圍的過程缺乏客觀及合邏輯的程序 以此類方式決定的公差範圍尺寸,必須仰賴設計者的經驗,且必須經過多次的試 作才可真正決定;若生產條件改變:如更換生產廠商,模具修改 …等,皆有可能使 原訂之公差範圍無法達成,而被迫放寬或產生大量不良品的損失. 3.公差範圍與產品生產的品質水準無關 對生產者而言,公差範圍越大越容易生產,同時品質要求也較低;但對設計者而 言,公差範圍給定越大,品質水準低,則越難達成功能上的需求;由於此種矛盾的 情況無法以此方式解決,造成設計者與生產者的衝突. C.其他的公差分析方法 基礎知識 由於上述的缺點,使得 Worst Case 法只能被視為一種粗略的近似方法;以下將介 紹兩種較接近真實世界的公差分析方法, 但是,我們必須先有一些基礎知識才能 瞭解這些方法的運作方式. 1.何謂不可調整的公差範圍? 在做任何的公差分析前,必須清楚的定義哪些是可由設計者調整的,而哪些又 不是;在這裡,我們認為只有兩種是不可以被更改的: a. 機械上的製造公差範圍 : 例如各種工具機的精度不同,如果以 CNC 加工的精度來要求鈑金零件, 則勢必吃力不討好. b. 客戶或規範上要求的公差範圍 例如 1U rack mount 機殼的高度,ATX 主機板的孔位;特別是有相容性問 題發生時. 2. 何謂常態分佈曲線? 我們以一個簡單的例子說明:在一群人中身高與人數的分佈情況. 簡單的說,就是中等身材的人應該最多, 很高或很矮的人很少;在