机械设计师必需要懂得公差设计！

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？

● 什么是公差设计？

● 设计现场的实况

● 怎么进行合理的公差设计

01、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，由于制造误差，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。

这样的尺寸和形状偏差基本上以目标值为中心上下波动。

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”。

制造时必须有“公差”。大家是怎么设置“公差”的呢？是不是查阅相关标准，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。

02、什么是“公差设计”？

“每个零件的尺寸必然有偏差，零件生产是在图纸上标注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。

在产品设计过程中，工程师必须在综合考虑产品的要求和零件的成本等基础上，决定该偏差的容许范围（公差）。必须从综合判设计的公差最终能否满足产品要求，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

从设计要求的角度来看，若要让成品规格在一定范围内，必须要求每个尺寸在一定范围内，从这里给各个零件分配公差，为了实现高质量，往往要求公差尽量严格，这就是“①设计的流程”，反映了设计者的意图。

从产品制造的角度来看，为了容易加工，降低制造成本，企业希望放宽公差，这就是“②制造上的要求”，反映了生产者的意图。

所以，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。

此时，就需要依据企业制造能力进行计算，设置公差，这个就称为“公差设计”。

03、设计现场的实况！

对设计者来说“公差”是基本中的基本。但是，目前国内想再一次全面学习“公差设计”的企业不断增加。

是什么让年轻设计员和资深设计员齐聚一堂，开始讨论“公差”问题。

目前大多数企业年轻设计员的“公差设计”知识异常浅薄。

年轻设计员经常直接利用以前同种零件的公差进行设计，这是一个普遍事实。

其结果，尽管零件全部按照工程师的设计图纸制作，但依然经常出现装配干涉、或者组装后不能运行等情况。也就是说，工程师不能正确进行公差设计。

这将导致“成本（失败成本）增加”、“下期商品开发延迟（需要照料设计员）”等恶性循环。

04、怎么进行合理的公差分析

要进行合理的公差设计，需要考虑到产品设计要求，从产品系统层面通过尺寸链计算去分析整体零件的公差匹配情况，然而目前大部分企业还是通过人工手算或者EXCEL计算，手段比较落后，且只能进行简单的线性计算，绝大部分非线性尺寸链计算问题依旧无法处理,这就需要借助计算机辅助公差设计（CAT）软件进行系统性尺寸链计算来设计合理公差。

诚智鹏历经20余载自主研发计算机辅助公差设计（CAT）系列软件，可以基本满足工程师在不同设计场景下的尺寸链计算需求。

公差仿真软件在设计和制造中的应用：

1.通过特有的“公差分配”功能，经济合理地设计各零部件公差，保证产品机械精度。

2.通过“仿真分析”功能，在设计阶段提前预测产品装配质量，并提供优化建议。

3.通过“加工测量数据统计分析”功能，基于实测数据模拟仿真实际装配，实现设计与生产的闭环连接。

4.通过“自动计算传递系数及贡献率”功能，自动判断增减环，快速识别关键尺寸进行公差优化，实现设计精度和加工精度的统一。

5.通过“热膨胀分析”功能，计算特定温度条件下的产品质量性能情况。

6.通过“工艺尺寸链计算”功能，处理基准转换及余量校核计算，保障加工工艺合理性。

3DCC图示

PDCC图示

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