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淺析六西格瑪設(shè)計(jì)DFSS之零件容差設(shè)計(jì)

一、零件容差分析技術(shù)

零件加工規(guī)劃階段的公差分析通常采用公差設(shè)計(jì)圖，公差設(shè)計(jì)圖是一種系統(tǒng)化的表示零件加工順序、機(jī)床、加工尺寸和工藝公差的方法。零件的公差分析可以通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)公差設(shè)計(jì)圖表的相關(guān)過(guò)程。研究的重點(diǎn)是零件的公差綜合。

二、零件公差綜合技術(shù)

零件的工藝公差綜合應(yīng)確保工藝公差滿足設(shè)計(jì)公差約束。公差綜合有兩種方法。

1.基于線性和非線性規(guī)劃模型的工序能力差異分配方法。利用線性和非線性規(guī)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(guī)劃階段，用圖論表示模型，并進(jìn)行公差設(shè)計(jì)。

工藝公差的分配方法已被廣泛研究，包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃等非常規(guī)方法。除了成本-容差優(yōu)化方法，其他方法大多不太關(guān)注加工經(jīng)濟(jì)性，更不關(guān)注產(chǎn)品生命周期成本的LCC。在公差設(shè)計(jì)中，并行工程的方法很少使用。并行公差設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是:在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段可以利用裝配零件的工藝規(guī)劃信息；在產(chǎn)品層面，掌握某一個(gè)或某幾個(gè)零件的設(shè)計(jì)公差對(duì)整個(gè)產(chǎn)品有著重要的作用，便于優(yōu)化相關(guān)零件的加工規(guī)劃，分配更合理的工藝公差，支撐更低的產(chǎn)品成本和更好的產(chǎn)品性能。

公差是設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和裝配的基礎(chǔ)，因此近年來(lái)一直在努力將設(shè)計(jì)和可制造性結(jié)合起來(lái)。在產(chǎn)品或工藝設(shè)計(jì)的早期階段追求制造工藝的優(yōu)化已被廣泛認(rèn)為是一種有效的低成本提高質(zhì)量的方法。作為理想的公差設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)和公差設(shè)計(jì)都要考慮。沒(méi)有公差設(shè)計(jì)，就不能保證參數(shù)化設(shè)計(jì)的結(jié)果是最優(yōu)的。此外，并行質(zhì)量工程要求同時(shí)考慮設(shè)計(jì)公差和過(guò)程公差。需要一個(gè)系統(tǒng)的并行公差優(yōu)化框架。然而，關(guān)于平行公差設(shè)計(jì)的研究卻很少。K.Yang等人提出了設(shè)計(jì)公差和制造公差并行設(shè)計(jì)的方法，但沒(méi)有回答結(jié)果是穩(wěn)健的還是最優(yōu)的。Jeff Wu提出了參數(shù)和容差積分的方法，并用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)來(lái)逼近響應(yīng)函數(shù)。與田口的序貫設(shè)計(jì)相比，總成本大大降低。但這種方法要求響應(yīng)函數(shù)必須已知，公差設(shè)置為傳統(tǒng)的3 σ，不僅應(yīng)用受限，而且設(shè)計(jì)時(shí)也不考慮可制造性。

研究發(fā)現(xiàn)，公差并行設(shè)計(jì)的相關(guān)方法已經(jīng)開(kāi)始引起重視，但主要集中在可制造性方面。設(shè)計(jì)早期的綜合公差并行設(shè)計(jì)方法和過(guò)程鮮有報(bào)道。實(shí)踐表明，這些方面是未來(lái)公差設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐發(fā)展的重要方向。因此，從生命周期的角度來(lái)看，概念階段的公差設(shè)計(jì)方法可以作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。