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淺析六西格瑪設計DFSS之零件容差設計

一、零件容差分析技術

零件加工規劃階段的公差分析通常采用公差設計圖，公差設計圖是一種系統化的表示零件加工順序、機床、加工尺寸和工藝公差的方法。零件的公差分析可以通過計算機自動實現公差設計圖表的相關過程。研究的重點是零件的公差綜合。

二、零件公差綜合技術

零件的工藝公差綜合應確保工藝公差滿足設計公差約束。公差綜合有兩種方法。

1.基于線性和非線性規劃模型的工序能力差異分配方法。利用線性和非線性規劃分配零件的工藝公差是零件公差綜合的常用方法。

2.基于圖論的工序公差差異分配方法。在裝配、零件裝夾和加工規劃階段，用圖論表示模型，并進行公差設計。

工藝公差的分配方法已被廣泛研究，包括線性規劃、非線性規劃等非常規方法。除了成本-容差優化方法，其他方法大多不太關注加工經濟性，更不關注產品生命周期成本的LCC。在公差設計中，并行工程的方法很少使用。并行公差設計的優點是:在產品的設計階段可以利用裝配零件的工藝規劃信息；在產品層面，掌握某一個或某幾個零件的設計公差對整個產品有著重要的作用，便于優化相關零件的加工規劃，分配更合理的工藝公差，支撐更低的產品成本和更好的產品性能。

公差是設計、制造、檢驗和裝配的基礎，因此近年來一直在努力將設計和可制造性結合起來。在產品或工藝設計的早期階段追求制造工藝的優化已被廣泛認為是一種有效的低成本提高質量的方法。作為理想的公差設計，參數化設計和公差設計都要考慮。沒有公差設計，就不能保證參數化設計的結果是最優的。此外，并行質量工程要求同時考慮設計公差和過程公差。需要一個系統的并行公差優化框架。然而，關于平行公差設計的研究卻很少。K.Yang等人提出了設計公差和制造公差并行設計的方法，但沒有回答結果是穩健的還是最優的。Jeff Wu提出了參數和容差積分的方法，并用泰勒級數展開來逼近響應函數。與田口的序貫設計相比，總成本大大降低。但這種方法要求響應函數必須已知，公差設置為傳統的3 σ，不僅應用受限，而且設計時也不考慮可制造性。

研究發現，公差并行設計的相關方法已經開始引起重視，但主要集中在可制造性方面。設計早期的綜合公差并行設計方法和過程鮮有報道。實踐表明，這些方面是未來公差設計理論和實踐發展的重要方向。因此，從生命周期的角度來看，概念階段的公差設計方法可以作為重點研究內容之一。