(整理)产品结构设计准则--公差Tolerance.
产品设计中公差(容差)设计
产品设计中公差（容差）设计的解决方法试验设计DOE常常用在新产品的设计和研发工作中，而产品设计常常可以分为系统设计、参数设计和公差设计（又称容差设计）三个阶段，或称三次设计。
所谓系统设计，是指用专业技术研制产品（即样品）及其生产工艺。
所谓参数设计，是指确定产品零部件的结构参数和生产过程的工艺参数，选择最佳的参数组合。
所谓公差设计，是指对各种参数寻求最佳的容许误差，使得质量和成本综合起来达到最佳经济效益，这是产品设计中不可或缺但又往往被忽略的一个环节容。
公差设计（Tolerance Design）通常是在完成系统设计和参数设计后进行的，此时一般来说，各元件(参数)的质量等级较低，参数波动范围较宽。
公差设计的输出结果就是在参数设计阶段确定的最佳条件的基础上，确定各个参数合适的公差。
按照一般原理，每一层次的产品（系统、子系统、设备、部件、零件），尤其交付顾客的最终产品都应尽可能减少质量波动，缩小公差，以提高产品质量，增强顾客满意；但同时，每一层次产品也应具有很强的承受各种干扰（包括加工误差）影响的能力，即应容许其下属零部件有较大的波动范围。
对于下属零部件通过公差设计确定科学合理的公差，作为生产制造阶段符合性控制的依据。
因此，公差设计的指导思想是：根据各参数的波动对产品质量特性贡献(影响)的大小，从技术的可实现性和经济性角度考虑有无必要对影响大的参数给予较小的公差(例如用较高质量等级的元件替代较低质量等级的元件)。
另外值得注意的是，三次设计的顺序并不是一成不变的。
虽然公差设计的实施一般晚于参数设计，但有时为了获取总体最佳，公差设计也会影响参数设计的再实施。
公差设计的实现途径很多，比较常见的有极值分析法（Worst Ca se）、统计平方公差法（Root-Sum-Squares）和模拟法（Simulation）三类，下面将会结合实际案例作各自的说明和相互的比较。
在高端六西格玛统计分析软件JMP的协助下，公差设计的工作效率更加高速，分析结果更加清晰。
产品结构设计基础知识
产品结构设计基础知识产品结构设计是指在产品开发过程中，根据产品的功能需求和技术要求，将产品的各个组成部分进行合理的组织和安排，形成一个完善的产品结构。
产品结构设计的目标是实现产品的功能要求、质量要求和成本要求，并提高产品的竞争力和市场占有率。
一、产品结构设计的基本原则1.功能性原则产品结构设计首先要满足产品的功能要求，即确保产品能够正常运行并完成预期的功能。
2.稳定性原则产品结构设计要保证产品的稳定性和可靠性，防止在使用过程中出现故障或危险。
3.可制造性原则产品结构设计应考虑产品的制造工艺和生产成本，避免设计上的复杂性和难以制造的问题。
4.可维修性原则产品结构设计要考虑产品的易维修性，便于维护和修理，降低维修成本和维修时间。
5.可拓展性原则产品结构设计应具备一定的可拓展性，能够根据市场需求和技术进步进行升级和扩展。
二、产品结构设计的基本步骤1.需求分析产品结构设计的第一步是进行需求分析，了解产品的功能要求、性能要求和使用环境等相关信息。
2.功能分解根据产品的功能要求，将产品分解为各个功能模块，并确定各个模块之间的关系和接口。
3.模块设计对各个功能模块进行具体设计，包括模块的结构、尺寸和材料等方面的确定。
4.整体设计将各个功能模块进行整合，确定产品的整体结构和外观设计。
5.工艺分析对产品的制造工艺进行分析，确定制造工艺和工艺装备。
6.成本分析对产品的各个部分进行成本分析，确定产品的制造成本和销售价格。
7.性能验证对产品进行性能测试和验证，确保产品能够满足设计要求和用户需求。
三、产品结构设计的常用方法和技术1.模块化设计采用模块化设计可以将产品分解为独立的功能模块，提高产品的可维护性和可扩展性。
2.标准化设计采用标准化设计可以降低产品的制造成本和设计难度，提高产品的一致性和互换性。
3.参数化设计采用参数化设计可以根据用户的需求和要求，灵活地调整产品的参数和特性。
4.仿真分析通过使用计算机辅助设计和仿真分析软件，可以对产品的结构和性能进行模拟和评估。
产品结构设计要求
产品结构设计要求一、功能要求：产品结构设计应能满足产品的功能要求。
即通过合理的结构设计，保证产品能够完成预期的功能。
对于多功能产品，需要考虑各个功能之间的协调和互补。
二、性能要求：产品结构设计应能满足产品的性能要求。
即通过合理的结构设计，保证产品能够达到用户对性能的期望。
性能要求往往包括产品的负载能力、精度、稳定性等方面。
三、制造要求：产品结构设计应能满足产品的制造要求。
即通过合理的结构设计，保证产品可以在规定的制造工艺和工艺设备条件下进行生产。
制造要求往往包括结构的可加工性、装配性、可靠性等方面。
四、外观要求：产品结构设计应能满足产品的外观要求。
即通过合理的结构设计，使产品具有良好的外观和工艺性能。
外观要求往往包括产品的外形、色彩、表面处理等方面。
五、环境要求：产品结构设计应能满足产品的使用环境要求。
即通过合理的结构设计，保证产品能够适应不同的使用环境。
环境要求往往包括产品的温度、湿度、腐蚀性等方面。
六、维修要求：产品结构设计应能满足产品的维修要求。
即通过合理的结构设计，便于对产品进行维修和保养。
维修要求往往包括产品各个部件的可拆卸性、易损件的可更换性等方面。
七、安全要求：产品结构设计应能满足产品的安全要求。
即通过合理的结构设计，保证产品在正常使用和维修过程中不会对用户和环境造成危害。
安全要求往往包括产品的稳定性、防护措施、预防事故能力等方面。
八、经济要求：产品结构设计应能满足产品的经济要求。
即通过合理的结构设计，以最小的成本实现产品的功能和性能。
经济要求往往包括材料成本、制造成本、使用成本等方面。
总之，产品结构设计要求是在满足产品的功能、性能、制造、外观、环境、维修、安全和经济等要求的前提下，通过合理的结构设计，使产品具有优良的性能和竞争力。
产品结构设计的要求内容丰富多样，需要综合考虑不同方面的要求，并适应产品的特点和市场需求。
只有充分满足各项要求，才能设计出具有高质量和高价值的产品。
CETOL简介
CETOL 软件简介
(一) 背景：
产品和零件的公差与制造成本是一对矛盾，公差指标提得越高，即选择的公 差范围小，加工的难度就越大，所涉及的工序和设备越多，占用的工时越多，制 造成本就越高；如果公差指标提得低，即选择的公差范围大，虽然制造成本低了， 但是可能导致无法达到设计的技术性能和指标的要求。在以往的设计过程中没有 公差分析的手段时，设计师在进行产品设计时对于公差的确定往往是凭经验和采 用类比法，即参照其他人的设计。合理的公差取值对于设计师来说是很难把握的， 要靠长期的经验积累，对新手和经验不足的设计人员来说确定尺寸公差是很困难 的。在很多情况下，尺寸公差的确定、分配和公差取值大小是否合理，按照设计 给定的精度加工出来的零件在进行产品装配过程中，是否满足产品的性能和技术 指标的要求，装配后对产品的精度是否有影响，都无从了解，如果在零件加工出 来和装配时才发现问题，对设计进行修改，会造成浪费、返工，并增加成本，影 响生产进度。
CETOL软件为设计人员提供了一个公差分析与综合的平台，使设计人员通 过它实现在设计阶段对关键零件尺寸进行公差分析，结合实际的工艺加工能力， 选择制造成本最低，又能保证满足设计要求的最优公差，分析的结果也可以为设 计提供参考。具体来说，公差分析与综合系统为设计人员提供了评估公差状况的 手段，通过该系统，给出了可靠、准确、合理的公差分配的依据。在设计过程中 将设计好的零件进行三维预装配，建立数字样机，利用公差分析与综合系统通过 分析零件公差对产品装配过程和装配精度的影响，建立装配公差模型和零件公差 模型。在建立装配公差模型树、装配公差网络图的基础上，进行公差分析与综合。 提供最坏情况设计分析方法、统计分析方法、敏感性分析方法、百分比贡献分析 方法，达到100%地满足零件的互换性、装配的正确性，满足装配精度要求。通 过该系统的分析，可以分析出设计过程中公差分配是否合理、正确，对公差进行 优化，并将结果反馈给设计人员，使设计人员能够及时地进行修改，以减少装配 时发生干涉和精度超标的概率。运用变量化几何技术确定装配过程中配合零件之 间的最坏情况及统计的公差积累，得到装配过程中影响关键尺寸公差的约束及其 敏感度。利用该系统，通过改变个别关键尺寸的公差约束来提高零件的可装配性 和互换性，减少由于公差分配不合理或不正确而造成的装配后产品精度超标和返 工的概率，减少装配过程中的选配、修配和调整时间，提高装配效率，降低制造 成本。
公差（tolerance）
公差（tolerance）公差(tolerance)实际参数值的允许变动量。
参数，既包括机械加工中的几何参数，也包括物理、化学、电学等学科的参数。
所以说公差是一个使用范围很广的概念。
对于机械制造来说，制定公差的目的就是为了确定产品的几何参数，使其变动量在一定的范围之内，以便达到互换或配合的要求。
几何参数的公差有尺寸公差、形状公差、位置公差等。
①尺寸公差。
指允许尺寸的变动量，等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值。
②形状公差。
指单一实际要素的形状所允许的变动全量，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度6个项目。
③位置公差。
指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量，它限制零件的两个或两个以上的点、线、面之间的相互位置关系，包括平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动8个项目。
公差表示了零件的制造精度要求，反映了其加工难易程度。
公差等级分为IT01、IT0、IT1、…、IT18共20级，等级依次降低，公差值依次增大。
IT表示国际公差。
公差等级或公差数值选择的基本原则是：应使机器零件制造成本和使用价值的综合经济效果最好，一般配合尺寸用IT5～IT13，特别精密零件的配合用IT2～IT5，非配合尺寸用IT12～IT18，原材料配合用IT8～IT14。
零件加工后的表面粗糙度。
过去称为表面光洁度。
在原有的国家标准中，表面光洁度分为14级，其代号为1、2……14。
后的数字越大，表面光洁度就越高，即表面粗糙度数值越小。
表面粗糙度基本概念经过机械加工的零件表面，总会出现一些宏观和微观上几何形状误差，零件表面上的微观几何形状误差，是由零件表面上一系列微小间距的峰谷所形成的，这些微小峰谷高低起伏的程度就叫零件的表面粗糙度。
表面粗糙度是衡量零件表面加工精度的一项重要指标，零件表面粗糙度的高低将影响到两配合零件有接触表面的摩擦、运动面的磨损、贴合面的密封、配面的工作精度、旋转件的疲劳强度、零件的美观等等，甚至对零件表面的抗腐蚀性都有影响。
产品结构设计
结构设计概述结构设计是机械设计的基本内容之一，也是设计过程中花费时间最多的一个工作环节。
在产品形成过程中，起着十分重要的作用。
如果把设计过程视为一个数据处理过程，那末，以一个零件为例，工作能力设计只为人们提供了极为有限的数据，尽管这少量数据对于设计很重要，而零件的最终几何形状，包括每一个结构的细节和所有尺寸的确定等大量工作均需在结构设计阶段完成。
其次，因为零件的构形与其用途以及其它“相邻”零件有关，为了能使各零件之间彼此“适应”，一般一个零件不能抛开其余相关零件而孤立地进行构形。
因此，设计者总是需要同时构形较多的相关零件（或部件）。
此外，在结构设计中，人们还需更多地考虑如何使产品尽可能做到外形美观、使用性能优良、成本低、加工制造容易、维修简单、方便运输以及对环境无不良影响等等。
因此可以说，结构设计具有“全方位”和“多目标”的工作特点。
一个零件、部件或产品，为要实现某种技术功能，往往可以采用不同的构形方案，而目前这项工作又大都是凭着设计者的“直觉”进行的，所以结构设计具有灵活多变和工作结果多样性等特点。
对于一个产品来说，往往从不同的角度提出许多要求或限制条件，而这些要求或限制条件常常是彼此对立的。
例如：高性能与低成本的要求，结构紧凑与避免干涉或足够调整空间的要求，在接触式密封中既要密封可靠又要运动阻力小的要求，以及零件既要加工简单又要装配方便的要求等等。
结构设计必须面对这些要求与限制条件，并需根据各种要求与限制条件的重要程度去寻求某种“折衷”，求得对立中的统一。
结构设计是机械设计的基本内容之一，也是设计过程中花费时间最多的一个工作环节。
在产品形成过程中，起着十分重要的作用。
如果把设计过程视为一个数据处理过程，那末，以一个零件为例，工作能力设计只为人们提供了极为有限的数据，尽管这少量数据对于设计很重要，而零件的最终几何形状，包括每一个结构的细节和所有尺寸的确定等大量工作均需在结构设计阶段完成。
其次，因为零件的构形与其用途以及其它“相邻”零件有关，为了能使各零件之间彼此“适应”，一般一个零件不能抛开其余相关零件而孤立地进行构形。
产品结构设计
产品结构设计构造设计是机械设计的全然内容之一，也是设计过程中花费时刻最多的一个工作环节。
在产品形成过程中，起着十分重要的感化。
假如把设计过程视为一个数据处理过程，那末，以一个零件为例，工作才能设计只为人们供给了极为有限的数据，尽管这少量数据关于设计专门重要，而零件的最终几何外形，包含每一个构造的细节和所有尺寸切实事实上定等大年夜量工作均需在构造设计时期完成。
其次，因为零件的构形与其用处以及其它“相邻”零件有关，为了能使各零件之间彼此“适应”，一样一个零件不克不及抛开其余相干零件而孤登时进行构形。
是以，设计者老是须要同时构形较多的相干零件（或部件）。
此外，在构造设计中，人们还需更多地推敲若何使产品尽可能做到外形美不雅、应用机能优良、成本低、加工制造轻易、修理简单、便利运输以及对情形无不良阻碍等等。
是以能够说，构造设计具有“全方位”和“多目标”的工作特点。
一个零件、部件或产品，为要实现某种技巧功能，往往能够采取不合的构形筹划，而今朝这项工作又大年夜差不多上靠着设计者的“直觉”进行的，因此构造设计具有灵活多变和工作成果多样性等特点。
关于一个产品来说，往往从不合的角度提出专门多要求或限制前提，而这些要求或限制前提经常是彼此对立的。
例如：高机能与低成本的要求，构造紧凑与幸免干涉或足够调剂空间的要求，在接触式密封中既要密封靠得住又要活动阻力小的要求，以及零件既要加工简单又要装配便利的要求等等。
构造设计必须面对这些要求与限制前提，并需依照各类要求与限制前提的重要程度去寻求某种“调和”，求得对立中的同一。
构造设计是机械设计的全然内容之一，也是设计过程中花费时刻最多的一个工作环节。
在产品形成过程中，起着十分重要的感化。
假如把设计过程视为一个数据处理过程，那末，以一个零件为例，工作才能设计只为人们供给了极为有限的数据，尽管这少量数据关于设计专门重要，而零件的最终几何外形，包含每一个构造的细节和所有尺寸切实事实上定等大年夜量工作均需在构造设计时期完成。
产品(结构)设计指导规范
产品（结构）设计指导规范1.产品结构设计准则--支柱(Boss)2.产品结构设计准则--洞孔(Hole)3.产品结构设计准则--扣位(Snap Joints)4.产品结构设计准则--公差(Tolerance)5.产品结构设计准则--壁厚篇6.产品结构设计准则--出模角篇7.产品结构设计准则--加强筋篇8.产品结构设计资料--金属材料9.产品结构设计资料--塑料材质10.产品结构设计资料--禁用之塑料材质1.产品结构设计准则--支柱(Boss)基本设计守则支柱突出胶料壁厚是用以装配产品、隔开物件及支撑承托其他零件之用。
空心的支柱可以用来嵌入件、收紧螺丝等。
这些应用均要有足够强度支持压力而不致於破裂。
支柱尽量不要单独使用，应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用，目的是加强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。
此外，因过高的支柱会导致塑胶部件成型时困气，所以支柱高度一般是不会超过支柱直径的两倍半。
加强支柱的强度的方法”尤其是远离外壁的支柱，除了可使用加强筋外，三角加强块”Gusset plate的使用亦十分常见。
一个品质好的螺丝/支柱设计组合是取决於螺丝的机械特性及支柱孔的设计，一般塑胶产品的料厚尺寸是不足以承受大部份紧固件产生的应力。
固此，从装配的考虑来看，局部增加胶料厚度是有需要的。
但是，这会引致不良的影响，如形成缩水痕、空穴、或增加内应力。
因此，支柱的导入孔及穿孔”避空孔的位置应与产品外壁保持一段距离。
支柱可远离外壁独立而处或使用加强筋连接外壁，後者不但增加支柱的强度以支撑更大的扭力及弯曲的外力，更有助胶料填充及减少因困气而出现烧焦的情况。
同样理由，远离外壁的支柱亦应辅以三角加强块，三角加强块对改善薄壁支柱的胶料流动特别适用。
收缩痕的大小取决於胶料的收缩率、成型工序的叁数控制、模具设计及产品设计。
使用过短的哥针、增加底部弧度尺寸、加厚的支柱壁或外壁尺寸均不利於收缩痕的减少；不幸地，支柱的强度及抵受外力的能力却随着增加底部弧度尺寸或壁厚尺寸而增加。
各种滤光片的类型和关键指标,滤光片的主要参数
各种滤光⽚的类型和关键指标,滤光⽚的主要参数⽬前，以滤光⽚的滤光原理来看，吸收滤光⽚和⼲涉滤光⽚是⽬前应⽤范围最⼴，产品最成熟的，此外还有应⽤较⼩的双折射滤光⽚、⾊散滤光⽚。
本⽂主要对各种滤光⽚进⾏了介绍和划分，并且指出了滤光⽚的主要关键指标、尺⼨参数和表⾯规格。
从原理上上，滤光⽚可以分为多个类型，下⾯分别对这些不同类型的滤光⽚进⾏介绍。
1、吸收滤光⽚(Barrier filter)是在树脂或玻璃材料中混⼊特殊染料制成，根据对不同波长光吸收的能⼒不同，就可以起到滤波的作⽤效果。
带颜⾊的玻璃滤光⽚在市场上的普及最⼴，其优点是稳定、均匀、具有良好的光束质量，⽽且制造成本低廉，但是它的存在通带⽐较⼤的缺点，通常很少有低于30nm的。
2、⼲涉滤光⽚（Bandpass interference filters）它采⽤了真空镀膜的⽅法，在玻璃的表⾯镀了⼀层具有特定厚度的光学薄膜，通常⼀块玻璃要由多层薄膜叠加⽽成，利⽤⼲涉原理从⽽让特定光谱范围的光波透过。
⼲涉滤光⽚的种类繁多，它们应⽤领域也不同，其中应⽤⽐较多的⼲涉滤光⽚有带通滤光⽚、截⽌滤光⽚、⼆向⾊滤光⽚。
(1)带通滤光⽚（Bandpass Filters）只可以使某个特定波长或窄波段的光透过，通带之外的光不能够透过。
带通滤光⽚光学指标主要是：中⼼波长（CWL）、半带宽（FWHM)。
根据带宽⼤⼩分为：带宽＜30nm为窄带滤光⽚；带宽＞60nm以上的为宽带滤光⽚。
(2)截⽌滤光⽚（Cut-off filter）可以将光谱分为两个区域，⼀个区的光不能通过称此区为截⽌区，⽽另⼀个区的光能够充分通过称为通带区，典型的截⽌滤光⽚有长波通滤光⽚和短波通滤光⽚。
长波通滤光⽚: 是指特定的波长范围内，长波⽅向是透过的，⽽短波⽅向是截⽌的，起到隔离短波的作⽤。
短波通滤光⽚: 短波通滤光⽚是指特定的波长范围内，短波⽅向是透过的，⽽长波⽅向是截⽌的，起到隔离长波的作⽤。
(3)⼆向⾊滤光⽚(Dichroic filter)可以根据需要选择想要通过光的⼀⼩范围颜⾊，并且对其他颜⾊进⾏反射。
标准中英文对照
中国标准名称 Chinese standard name 产品几何技术规范（GPS） 极限与配合 第1部分：公差、偏差和配合的 基础 产品几何技术规范（GPS） 极限与配合 第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏 差表 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的 公差 焊接结构件的一般尺寸公差和形位公差 重型机械通用技术条件 第9部分 切削加 工件
国际标准代号 International standard ISO 286-1:2010 ISO 286-2:2010 ISO 2768-1:1989 ISO 13920：1996
国际标准名称 International standard code Geometrical product specifications (GPS) - Limits and fits - Part 1: Bases of tolerances, deviations and fits Geometrical product specifications (GPS) - Limits and fits - Part 2: Tables of standard tolerance grades and limit deviations for holes and shafts General tolerances--Tolerances for linear and angular dimensions without individual tolerance indications Welding-General tolerances for welded constructionsDimensions for lengths and angles-Shape and position Heavy - duty machines - General technical requirements - Part 9: Machined parts
公差原则课件
公差原则
Tolerance principles
独立原则 Independence principles
相关原则
包容要求 Envelope requirements
最大实体要求 Maximum material requirements
最小实体要求 Least material
requirements
given length of measured elements and conne•公c差ts原w则ith actual internal
•7
da 体内
Internal
体外
External
dfe：在被测要素的给定长度上，与实际外表面体外相接的最小理想
面的直径或宽度。The minimum ideal surface’s diameter or width
•公差原则
•10
3 最小实体状态（尺寸）Least material condition(size)
v 最小实体状态（LMC）：Least material condition(LMC) 实际要素在给定长度上,处处位于极限尺寸间，并具
有实体最小时的状态. The state that actual elements are on the given
动态公差图
Dynamic tolerance chart
•公差原则
•19
小结：Summary:
1.尺寸公差Th Ts与形位公差t的关系：The relationships
between size tolerances Th Ts and geometrical tolerances t.
当 Da = Dmin da = dmax ：
尺寸和重量公差Tolerances
壁厚（mm）
Wall Thickness
175×175
6
250×250
8
300×300
6
400×400
12
450×450
18
220×140
8
320×200
10
400×200
16
500×300
12.5
500×400
12.5
长度Length：
6～12m。
尺寸公差Tolerances for Dimension：
项目
Item
公差
Tolerance
边长
Side Length
±1.5%
凹凸度
Unevenness of Flat Plate Portion of Each Side
小于边长的0.5%
Within 0.5% of Side Length
倾斜度
Angularity Made by Adjacent Flat Plate Portions
Grade
屈服强度（MPa）
Yield Strength
min
抗拉强度（MPa）
Tensile Strength
min
延伸率（%）
Elongation
min
STK R 400
245
400
23
STK R 490
325
490
23
化学成分Chemical Composition（％）：
钢级
Grade
C
max
240
415
化学成分Chemical Composition（％）：
钢级
CETOL简介
-2-
在机械设计过程中，产品缺陷有三种来源。在生产过程中，由于加工能力和 精度的限制，加工出来的零件尺寸往往和基本尺寸相比有一定的偏差，而且这种 偏差几乎是不可避免的，而这种零件尺寸上的偏差可能会导致产品出现缺陷。装 配过程中同样会有误差，除了装配方法和装配顺序造成的误差以外，由于零件加 工误差的积累，特别是关键零件的加工误差，也会使装配出现偏差。最后一种是 设计余量的考虑不足，设计时一般都会考虑实际的制造加工能力，而在设计中留 有余量，但是如果留的余量不足，未考虑部分不能消除变差的影响，也会导致产 品出现缺陷。
-4-
尺寸最为敏感，敏感度高的一般尺寸的公差指标就应提得比较高，而对于敏感度 较低的一般尺寸，则可以选择较大的公差范围；统计分析是在结合制造加工能力 数据的基础上，对当前设计所选用的名义尺寸和公差进行分析，以预测根据这些 尺寸和公差加工出来的零件装配后可能达到的质量和误差分布范围。最坏情况分 析是确定所有尺寸都在最坏情况时的装配是否还能满足设计要求。CETOL 和加 工过程中的制造能力数据相集成，相关分析中通过这些数据模拟了实际加工过 程。进行公差优化时，一般针对加工质量 Sigma 的要求在设计时选择合理的公差。 该软件适用于模拟复杂的装配和机构，提供的公差解决方案可以应用在很多领 域，包括汽车的动力传动系统，航空设备的复杂机构、白色家电等。而来自这些 市场的挑战，则在于产品设计过程中，面对越来越高的对零件、装配和生产过程 的稳健性设计要求，CETOL 提出的公差分析解决方案应有助于用户消除制造过 程中的变差和其它因素对装配精度的影响，从而帮助提高产品的质量。
零件尺寸公差
装配调整公差
图 1 装配公差的来源
装配公差的来源和零件的自由度也有关。每个零件都有六个自由度，三个平 动自由度和三个转动自由度。装配过程实际也是一个对零件自由度约束的过程， 通过在零件之间建立配合关系，使零件的自由度逐个被约束，最终达到准确约束 的状态。除了准确约束之外，还有过约束和欠约束两种状态。过约束是指一个零 件的某个自由度被多个配合关系所约束，因此，零件尺寸的微小变化会使零件无
产品结构设计标准制定
产品结构设计标准制定一、定义设计规范在制定产品结构设计标准之前，首先需要明确设计规范。
设计规范是产品设计的基石，它规定了设计过程中必须遵循的规则和标准。
设计规范应包括以下几个方面：1.产品尺寸和形状：根据产品需求和市场调研，确定产品的基本尺寸和形状。
2.结构设计：根据产品功能需求，制定合理的结构设计方案。
3.材料选择：根据产品设计要求，确定合适的材料种类和规格。
4.表面处理：确定产品表面处理方式，如喷涂、电镀、氧化等。
5.色彩搭配：根据产品定位和用户需求，确定产品的主色调和配色方案。
6.结构强度：根据产品使用环境和功能要求，确定结构的强度要求。
7.制造工艺：根据产品设计要求，选择合适的制造工艺，如注塑、压铸、钣金等。
二、确定材料和工艺材料和工艺的选择对产品结构设计至关重要。
在确定材料和工艺时，需要考虑以下因素：1.材料性能：根据产品功能要求，选择具有合适强度、刚度、韧性和耐腐蚀性的材料。
2.加工工艺：根据制造工艺要求，选择适合的加工工艺，如注塑、压铸、钣金等。
3.材料成本：在满足设计要求的前提下，尽量选择成本较低的材料和工艺。
4.环保性：选择环保材料和工艺，降低产品对环境的影响。
5.材料来源：考虑材料的可获得性和供应商能力。
6.工艺可行性：确保所选工艺能够实现产品设计要求。
三、结构布局与空间利用结构布局与空间利用是产品结构设计的重要环节。
在制定标准时，需要考虑以下因素：1.结构紧凑性：合理安排零部件结构，减少产品整体尺寸和重量。
2.空间利用率：优化布局，充分利用产品内部和外部空间。
3.维护方便性：考虑零部件的可维护性和更换性。
4.安装与拆卸：确保零部件的安装和拆卸方便快捷。
5.人体工程学：考虑人体尺寸和操作习惯，提高产品的易用性和舒适性。
6.安全性：避免结构缺陷或不合理布局导致的安全隐患。
7.可靠性：确保结构在预期使用条件下具有较高的可靠性。
8.可扩展性：为未来产品升级或功能扩展留出空间。
9.环境适应性：考虑产品在不同环境下的性能表现和稳定性。
产品结构设计要求
产品结构设计要求1.功能性要求功能性要求指产品应满足用户的各种功能需求。
在产品结构设计中，需要对产品的各个功能进行细分和分析，确保产品结构可以支持和实现这些功能。
同时，还需考虑各个功能之间的协调和一致性，避免冲突和混乱。
2.性能要求性能要求指产品在使用中需要满足的性能指标，如速度、精度、可靠性等。
在产品结构设计中，需考虑如何优化产品结构，以提高产品的性能。
这包括选用合适的材料和工艺，合理设置各个组件的尺寸和比例，以及考虑产品的工作环境和使用条件，以确保产品的性能要求得以满足。
3.结构强度和稳定性结构强度和稳定性是产品结构设计的重要考虑因素。
产品的结构应能够承受预定的工作负荷，并保持稳定的工作状态，避免因承载能力不足或结构失稳而导致事故或故障。
在产品结构设计中，需要合理选择材料、增加结构强度，并通过分析和测试来验证产品的结构强度和稳定性。
4.可制造性和可维修性可制造性要求产品结构设计能够满足制造过程的要求，如能否合理加工和装配、是否需要特殊的设备和工艺等。
同时，产品结构设计还应考虑产品的可维修性，即产品是否容易进行维修和保养。
合理的产品结构设计可以降低制造成本和维修成本，并提高产品的可靠性和可持续性。
5.节能和环保节能和环保是现代产品设计的重要指导原则之一、在产品结构设计中，需要考虑如何降低产品的能耗和环境污染，如采用节能材料、提高能源利用率等。
产品结构设计还应遵循环保原则，在材料选择、制造过程和产品使用中减少对环境的影响。
6.人性化设计人性化设计是指产品结构设计要考虑用户的使用习惯、人体工程学要求和用户体验。
产品结构设计应遵循人性化原则，使产品的使用更加方便、舒适和安全。
在产品结构设计中，需要关注产品的人机界面、操作方式、外观设计等，以提高产品的可用性和用户满意度。
以上是产品结构设计要求的一些基本要点，每个具体的产品都会有不同的设计要求，需要根据具体情况进行进一步分析和设计。
产品结构设计要求是一个综合性的考虑，需要在满足功能要求、性能要求、制造要求、环保要求等多个方面进行权衡和取舍，以实现一个符合用户需求、可持续发展和经济效益的产品设计。
产品结构分阶原则参考
产品结构分阶原则参考产品结构分阶原则（Product Structure Splitting Principle）是指将一个产品的结构分成若干个层次，并且每个层次应该有明确的目标和职责。
这样可以提高产品的可维护性、可扩展性和可测试性，同时减少代码的耦合度。
在实际的软件开发中，根据具体的业务需求和技术架构，可以采用不同的分阶原则来设计产品的结构。
下面是一些常用的参考原则：1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）：一个类或模块只负责完成其中一个单一的职责。
通过将不同的功能拆分成独立的组件，可以使得每个组件的职责更加明确，并且便于单个组件的测试和维护。
2. 开闭原则（Open-Closed Principle，OCP）：对于扩展是开放的，对于修改是关闭的。
通过定义适合扩展的接口和抽象类，可以在不修改已有代码的情况下，通过添加新的实现类来完成功能的扩展。
3. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）：高层模块不应该依赖低层模块，它们都应该依赖于抽象。
通过抽象出接口或抽象类，可以减少模块之间的直接依赖关系，提高系统的灵活性和可替换性。
4. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）：客户端不应该依赖于它不需要的接口。
通过将庞大的接口拆分成更小的接口，可以实现接口的最小化，并且减少客户端对不需要的接口的依赖。
5. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）：子类应该可以替换掉父类并且不影响程序的正确性。
通过定义良好的接口规范和约束条件，可以保证子类在替换父类时的兼容性和正确性。
6. 迪米特法则（Law of Demeter，LoD）：一个类应该尽量减少对其他类的依赖。
通过最小化模块之间的直接关系，可以降低耦合度，提高模块的独立性和可重用性。
第四节公差原则(toleranceprinciples)
当该轴处于最小实体状态时，其轴线直线度误差允许达到最大值，
即等于图样给出的直线度公差值（Ø0.1mm）与轴的尺寸公差
(0.3mm)之和Ø 0.4mm。
直线度/mm
Ø0.1 M
0.4 0.3
0.1
-0.3 Ø19.7 -0.2
ø20（dM） Ø 20.1(dMV)
Da/mm
最大实体要求应用实例（二）
定义：
确定尺寸公差补偿给相应要素的形位公差，且实 际轮廓遵守最大实体实效边界的要求。
当其实际尺寸偏离最大实体尺寸时，允许其形位 误差值超出其给出的公差值。
标注：应用于被测要素时，在被测要素形位公 差框格中的公差值后标注符号“ M ”；
最大实体要求的应用
应用：适用于中心要素。主要用于只要 求可装配性的零件，能充分利用图样上 给出的公差，提高零件的合格率。
定义：确定尺寸公差补偿给相应要素的形状公 差，且实际轮廓遵守最大实体边界的要求。
应用：适用于单一要素。主要用于需要严格保 证配合性质的场合。
边界：最大实体边界。 测量：可采用光滑极限量规（专用量具）。
φ30h7 E φ30
包容要求标注
标注：在单一要素尺寸极限偏差或公差带代号 之后加注符号“ ”
Dfe Da f 40.015 0.015 40
DMV=39.98 ，零件合格
包容要求与最大实体要求
包容要求
轴 公差原则含义 孔
dm ≤dMMS=dmax da ≥dLMS=dmin Dm≥DMMS=Dmin Da≤DLMS=Dmax
边界尺寸为最大实体尺寸 MMS(dmax，Dmin)
最大实体要求
轴
dm≤dMMVS=dMMS+t形位 dmin≤da≤dmax
Tolerance and fit公差配合
基本尺寸
轴
合格零件的实际尺寸应该是：
最 小 极 限 尺寸 最 大 极 限 尺寸 基本尺寸
35
+0.025 0
孔与轴的极限与配合
最大极限尺寸(35.025) 最小极限尺寸(35) 孔公差T(0.025) 上偏差(+0.025) 下偏差(0)
第二节 极限与配合的基本词汇
上偏差(-0.025) 下偏差(-0.050) 最小极限尺寸 (34.950) 轴公差T(0.025) 最大极限尺寸(34.975) 基本尺寸(35)
第二节 极限与配合的基本词汇
一、有关“尺寸”的术语和定义
通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。 实际尺寸合格性判定条件: a.孔:Dmax≥Da≥Dmin b.轴:dmax≥da≥dmin
例 dmax=40 dmin =39.95 da=39.9?
孔与轴的极限与配合
第二节 极限与配合的基本词汇
注：公差是绝对值，且不为零。
孔与轴的极限与配合
第二节 极限与配合的基本词汇
二、有关“公差与偏差”的术语和定义
下偏差 上偏差
孔 公差
下偏差
最大极限尺寸
最小极限尺寸
基本尺寸
上偏差 最大极 限尺寸 基本尺寸
公差
轴 极限与配合示意图
对于孔： TD=︱Dmax- Dmin︱=︱ES-EI︱
对于轴： Td=︱dmax- dmin︱=︱es-ei︱
公差配合Tolerance and Fit
绪 言
本章内容:
一、互换性概述
二、标准化 学习要求： 1.了解互换性的概念、意义及分类方法。 2. 了解互换性的实现手段——标准化。
绪 言
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( Tolerance )
产品结构设计准则--公差
基本设计守则
大部份的塑胶产品可以达到高精密配合的尺寸公差，而一些收缩率高及一些软性材料则比较难於控制。
因此在产品设计过程时是要考虑到产品的使用环境，塑胶材料，产品形状等来设定公差的严紧度。
除着顾客的要求愈来愈高，以往的可以配合起来的观念慢慢的要修正过来。
配合、精密和美观是要同时的能在产品上发挥出来。
公差的精密度高，产品质素相对提高，但随之而来的是增加了成本和因达到要求而花更多的时间。
故此公差的设定可以跟随不同塑料来作一标准，以下是几种由塑料供应商提供的塑料公差设计要点。
而设计的容许公差范围是可在美国SPI规格内找得到。
不同材料的设计要点
LCP
液晶共聚物成品容许公差随着设计的复杂程度和壁厚而定。
薄壁的部份经常可以在液晶共聚物的产品上可找得到。
而且液晶共聚物容许公差可是极小容许公差的50%。
LCP液晶高分子设计容许公差的指南
PET
宝特龙(PET) 的设计公差准则
POM
精密公差的标准叁考表。