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产品都是由众多零部件组成的，我规定了产品的公差范围，那么零部件的公差范围该如何分配？或者已知零部件的公差范围，如何确定组装之后最终产品的公差范围呢？上述两个问题就是公差分析法要解决的。

公差分析是机械工程师必须要掌握的技能，因为所有的公差范围都是机械工程师设计的，不要小看零部件的公差值，它会直接影响产品制造难易，因此学会公差分析，设计合理的公差范围，各方基于相同的判定标准去执行，才能保证设计、制造、质检等各环节相安无事。

(资料图片仅供参考)

01 为什么要做公差分析和公差分配？

公差分析是指在满足产品功能、性能、外观和可装配性等要求的前提下，合理地定义和分配零件和产品的公差，优化产品设计，从而以最小的成本和最高的质量制造产品。公差分析是面向制造和装配的产品设计中非常重要的一个环节，对于降低产品成本、提高产品质量具有重大影响。

公差分析作为面向制造和装配的产品设计中非常有用的工具，可以帮助机械工程师实现以下目的：

1. 合理设定零件的公差以减少零件的制造成本。

2. 判断零件的可装配性，判断零件是否在装配过程中发生干涉。

3. 判断零件装配后产品关键尺寸是否满足外观、质量以及功能等要求。

4. 优化产品的设计，这是公差分析非常重要的一个目的。当通过公差分析发现产品设计不满足要求时，一般有两种方法来解决问题。其一是通过精密的零件公差来达到要求，但这会增加零件的制造成本；其二是通过优化产品的设计（例如，增加装配定位特征）来满足产品设计要求，这是最好的方法，也是公差分析的意义所在。

5. 公差分析除了用于产品设计中，还可用于产品装配完成后，当产品的装配尺寸不符合要求时，可以通过公差分析来分析制造和装配过程中出现的问题，寻找问题的根本原因。

公差分析的方法有很多，今天给小伙伴们分享的是美国杨百翰大学（Brigham Young University）机械工程学院 Ken Chase 教授提出了6σ公差分析法，虽然是上个世纪80年代提出来的，但其思想和方法也已远超我们的实际需求了，小编虽然研究过Ken Chase 教授的6σ公差分析计算表格，但是仍然有不少东西没有完全搞懂，希望小伙伴们能走的更远一些。

Ken Chase 教授制作的3个公差计算表格，分别是cats_1d.xls、WF_Alloc.xls、minCostAlloc.xls，其中cats_1d.xls是用来公差分析的，也就是由零件公差计算装配体公差，而WF_Alloc.xls、minCostAlloc.xls这两个表格是用来计算公差分配的，也就是由装配体倒推零部件的公差。

小编建议重点研究 cats_1d.xls，特别是里面6σ公差分析计算公式，6σ公差分析法引入了统计学上的相关知识（正态分布），首先通过对供应商现有产品尺寸进行测量统计分析，判断供应商的制造能力水平（Cpk），然后根据供应商的能力水平，计算出最终装配体的公差范围。总之如果你能把6σ公差分析法研究透了，基本上就是大师级的了。

正态分布曲线：

制造能力指数Cpk计算公式：

02 公差分析（重点）

下面先来讲一下cats_1d.xls，全称是One-Dimensional Assembly Tolerance Stack-Up（多个尺寸叠加后的公差计算）

cats_1d.xls 提供了4种公差分析方法，可以根据零部件的公差，自动计算出装配体公差，建议重点研究6σ公差分析法。

1. 极端最坏情形法

2. 统计法—使用3Sigma（尺寸数据呈正态或均匀分布）

3. 6西格玛 (6σ)—使用Cp和Cpk

4. 测量数据法—使用零件的测量数据

cats_1d.xls Excel表格预览：