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?作者: wangjinmould 时间: 2008-1-8 17:55
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.作者: wangjinmould 时间: 2008-1-8 17:56
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?作者: wangjinmould 时间: 2008-1-8 17:57
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.作者: wangjinmould 时间: 2008-1-8 17:58
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.作者: wangjinmould 时间: 2008-1-8 17:59
比較兩種傳統公差分析的問題與改善方法:
首先我們比較 Worst case 與 統計公差法所得的結果:
第一,我們可以看出公差合成後所得的公差範圍明顯縮小了,對設計者而言,較
小的公差範圍意味著較準確的組裝與配合,所以累積下來的誤差也會減少,可以
得到較佳的設計.
第二,在公差分配的情況時,每個零件所得到的公差範圍變大了,對製造者而言,
較大的公差範圍意味著較容易製作及控制生產品質,十分有利於製造者.
所以,統計公差法顯然優於 Worst Case 法,但是是否完全解決了問題呢?
答案是 “ NO “,統計公差仍然會發生相同的問題,由其是在疊加或分析的零件
很多時,請參照附錄C 所提的例子,我們依舊需要進行 Try and Error 的過程,以
求得設計和製造上的平衡點;在這篇文章中利用加入 weight factor 的方法修改
原有公差以其放大或縮小原有公差範圍來達成設計及製造的需求.
另一方面,統計公差法,仍然無法與實際生產的品質有任何關聯,所以仍舊會發
生,同樣的公差範圍下,甲廠商可以達成,乙廠商卻叫苦連天的情況.作者: wangjinmould 时间: 2008-1-8 18:01
方法与理论我们先谈到这里
