公差分析 | 公差设定的第三原则：考虑功能、外观和可靠性等
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2024-09-24 07:18
上海
第一原则：根据制程能力来设定公差，不考虑制程能力的公差设计就是耍流氓；第二原则：公差设定需考虑成本，越宽松越好，土豪除外；第三原则：公差设定需要考虑产品的功能、外观和可靠性等。本文讨论第三原则。
公差设定的第三原则是：公差设定需要考虑产品的功能、外观和可靠性等。例如，当把USB外置设备插入到USB接口时，公端子和母端子需要保证一定的干涉量，以提供足够的正向压力，从而确保信号导通。而这一要求的实现，则依赖于各个零部件的之间的尺寸和公差配合。在设定零部件的公差时，就需要考虑到干涉量的要求。![]()
汽车外观上的各个零部件的对齐和间隙依赖于各个零部件之间的尺寸和公差配合。在设定零部件的公差时，就需要考虑到这些要求。![]()
O型圈必须保证一定的压缩量，才能确保防水的可靠性。这就要求在设定相关零部件的公差时，需要考虑到压缩量要求。![]()
产品的功能、外观和可靠性等难道不是应该首先考虑的吗？？？在前面两篇关于公差设定原则文章发表之后，有很多小伙伴留言，表示不认可我的观点。公差是按设计给定的，不是按制造能力确定的。只不过说按最终设计，分配给各个工序公差值不同，分配时需考虑经济加工精度。
若分配下来经济精度或生产能力不满足设计要求，无外乎两条，降低设计指标满足加工精度，提升加工精度满足设计指标。
楼主说不考虑制成能力的公差设计是耍流氓，此话偏颇。制造是用来满足设计要求的，这是基本原则。
首先公差设定，不是按照制造能力确定的，是按照设计的产品使用需求确定的。如果制造能力达不到要求，可以换更好的机床，或者改善加工方法去实现。制造能力不是标注公差的标准，但可以按照制造能力去匹配合适的结构设计方案。从而在保证实现相同功能的情况下，能够使用更低加工能力的方法去生产制造，节约成本，，，
但是，如果公差设定不优先考虑制程能力和成本，而是先考虑功能、外观和可靠性等，把公差设定得很精密，那么会出现三种后果：1）加工精度达不到当初设计的要求，功能、外观和可靠性等可能会存在失效的隐患；我们以O型圈为例。通过设计时要求精密的公差（超过制程能力），于是可以满足公差分析时压缩量的要求。但是，零部件实际加工后，精度达不到当初的设计要求，那么压缩量也就满足不了要求，防水很有可能会失效。![]()
2）产品成本过高，功能、外观和可靠性等是得到了保证，但是项目无法给企业带来利润。继续以O型圈为例。因为要求精密的公差（超过制程能力）去保证防水的可靠性，那么这必将导致零部件的不良率过高，成本过高。![]()
功能、性能和可靠性等是否满足要求，除了公差之外，其实还有其它产品设计息息相关，例如产品结构、零部件数量多少、以及零部件之间的配合间隙、零部件之间是否有定位等。通过设定公差满足制程能力，比较容易找出设计不恰当的地方。如果一开始就把公差设定得很精密，这会隐藏设计不恰当的地方。公差，和产品功能、外观和可靠性等之间并不存在一个必然的等号。在此，我想引用这位同学的精彩留言，我高度认可Dyson的做法：我在Dyson时用过类似TOLCAP的软件，设计的原则是：选择公差CPK必须大于某值，他们要求的CPK超出你们想象！给制造留下很大的宽容度，如果按此原则定的尺寸公差影响装配或性能，则你首先要想尽办法优化你的设计，然后才是修改公差……
第1原则：根据制程能力来设定公差，不考虑制程能力的公差设计就是耍流氓；第2原则：公差设定需考虑成本，越宽松越好，土豪除外；第3原则：公差设定需要考虑产品的功能、外观和可靠性等。如何实现公差很宽松、成本低，同时又能满足产品的功能、外观和可靠性？广告一下，如果你需要研发降本的培训和咨询，欢迎联系我（微信3945996）。研发降本实战（三维降本）内训
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作者简介：钟元，著有书籍《面向制造和装配的产品设计指南》和《面向成本的产品设计：降本设计之道》，《研发降本实战：三维降本》预计2025年初出版。
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