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由于笔者的工作原因，每年会接触不同行业的工程师们，在聊到图纸公差问题，经常会遇到一些工程师们问到同一问题，“我们的产品尺寸公差都100%检测了，结果还遭到客户的投诉”，满脸不解、无辜的表情。今天我就这一问题展开分析，希望能为广大的工程师们提供一些参考。 1 极限公差计算法 我们先看看下面这个案例分析，假设客户有一个槽，如右图所示，槽的宽度尺寸是40.2-40.3，让你加工4个板子，每块板子的厚度是10±0.1，最后4个板子重叠后放在槽里。客户希望的是4个板子重叠后与槽的装配是间隙配合（间隙也可以是0）。 Question1:请问上图的图纸标注就一定保证左右两个零件是间隙配合吗？ 可能会有大部分工程师会说，“老师，你问这个问题，是在侮辱我的智商吗” 每个板子的厚度是10±0.1，4个板子重叠后总体厚度是40±0.4， 最大厚度是40.4，槽的最小宽度是40.2，最后肯定装不进去了。除非用锤子使劲敲敲。 的确这是一个小学二年级的数学题，对工程师们来讲太过于简单？那我接着往下问呗！ Question2: 请问什么情况下，4个板子叠加后是40.4呢？ “老师，你打算继续侮辱我的智商吗”，肯定是每个板子都做到最厚10.1时，才能总体厚度是40.4。 Question3: 请问每个板子做到最厚10.1的概率是多少？4个板子板子同时做到最厚的概率又是多少呢？ “老师，这个嘛，让我好好想想”。 答案是从一批产品任取4个，而且4个板子都做到最厚的概率比天上掉下个林妹妹的概率都要低！ 通过抽样检测，发现每个板子的厚度尺寸都是在中间值附近波动，如果过程稳定，尺寸分布属于正态分布，如果过程能力CPK=1.0,每个板子的厚度尺寸服从正负3西格玛的正态分布，尺寸做到极限值或超过极限值的概率是0.27%，因为4个板子的尺寸是相互独立的，大家可以想想4个板子同时做到极限的概率了。 因为4个板子的尺寸是相互独立，如果每个板子的尺寸都服从正负3西格玛的正态分布，那么它们之和即总体公差同样服从正负3个西格玛的正态分布。 2 统计公差计算法 显然按照极限公差计算法，公差累计太大，而实际的产品公差累计并没有这么大的，而统计公差法可以很好解决这个问题。因为每个产品的尺寸相互独立，按照统计学原理，最后累计的尺寸的方差就等于每个产品尺寸的方差之和，即有下面的这个公式。 因为每个产品的尺寸服从正负3西格玛的正态分布，所有每个产品尺寸的方差与自己的尺寸公差T的关系是 所以按照统计公差计算，最后总体公差计算公式是（下面的公式是基于假设，每个尺寸服从相同CPK值的正态分布，对于不同的CPK值的正态分布的计算，有机会再讨论） 所以按照统计公差计算下面的4个板子重叠后的总体厚度尺寸公差是40±0.2， 也就是总体最大厚度是40.2。那么肯定有一部分的尺寸或超过40.2的，概率是多是呢？答案是0.27%（一百万个有2700个装不进去），失效的概率和CPK值相关的。CPK越高，失效概率越低。 所以下图中，百分百检测每个零件的尺寸，即使每个零件的尺寸都在图纸标注的尺寸公差范围内，比如每个零件的尺寸都是10.1，但是最后肯定装配不了，所以必然要遭到客户的投诉。 3 统计公差在图纸中标注 统计公差标注要在图纸对应的公差后加上统计公差符号ST, 对于统计公差的特性，我们不能用100%检的方法代替spc的要求了,除非用更严格的极限公差100%全检，关于这一点，在ASME Y14.5-2018中也有明确的要求。 本文观点： 任何尺寸公差都必须通过计算才能出图，否则就是耍流氓行为。 统计公差更能真实反映实际情况 欢迎大家留言讨论 作者简介 夏忠定 专注于GD&T和MBD的培训、咨询 美国机械工程师协会（ASME）认证的GD&T高级专家(GDTP) 中国产品几何技术规范标准化委员会尺寸公差专家 奥曼克（中国）资深咨询老师 博世（BOSCH）汽车亚太地区GD&T/GPS咨询顾问 中国讲师网认证的中国GD&T/GPS品牌讲师 教育背景是哈尔滨工业大学机械工程硕士。 曾是博世(中国)培训中心的GD&T/GPS内部明星培训讲师 在博世汽车(德国)研发总部工作，负责总部图纸的GD&T/GPS，以及图纸标准化工作。 培训辅导的客户包括通用汽车、博世汽车、大陆汽车、福田汽车、广汽、福田戴姆勒奔驰、格特拉克、伟巴斯特、东风康明斯、上海商飞、上海航天机电、美的集团、史丹利百得和苏州西门子电器等国际和国内知名的一流企业 |
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