為何需要公差分析

為何需要公差分析？

為何需要公差分析？

最簡短的答案是：所有東西都會變異。

這句話看似理所當然，但其中牽涉到什麼樣的變異可能會發生、變異發生是否是在可以接受的範圍以及設計者原本的設計意圖是什麼？

如果我們可以設計出一種產品，而且他是可以一模一樣的完全的被複製，那我們就不需要公差和規格。任何零件可以使用在任何的組裝，那我們就只需要簡單的幾何尺寸了。

事與願違，這並不會發生。

長、寬、高、粗糙度或是硬度以及任何一個你想的到且可以被量測的目標都是會有些微的變異。在一些情況下，這些變異是可以在預期內，並且不影響到功能的；但在某些情況下，這些變異超出了預期，是不能被接受的，有可能會再組裝上產生影響。假如設計者沒有注意到變異，有可能組裝無法對齊、零組件不相能相互裝配或是使用的性能變很差。

現在大家都在追求6Sigma的設計及製造品質，大家耳熟能詳的DMAIC，尺寸工程就包含了MAI這幾個階段，其中公差分析是尺寸工程重要的一環，以下我們來探討適當的公差分析帶來的效益。

系統功能面

最終產品的性能取決於每個零件運作正常。齒輪咬合和轉動。輸入到系統提供所需的輸出。以車門的安全性為例：既不太能關得太緊，也不能太鬆。公差提供零件中的任的元素在一個範圍的允許值，而不是必須得要依照工程圖上的尺寸製造出來，如果製造端製造出的零件落在規定的公差範圍，幾乎會符合設計者的設計意圖。

製造面

公差的堆疊如果超出預期範圍，會導致零件匹配性不佳進而導致對故障、報廢或重製。當部分匹配性不佳，發生軸孔未對齊或是連接處無發接合或干涉，該產品沒有被正確組裝時，需要修理或報廢。無論哪種方式的不必要的浪費。

生產單一零件，再加上裝配過程的變化，可能會使規格要求需要放寬。同樣設計可能需要嚴格的規格要求，才能達到預期的功能。

公差分析是尋找性能並能夠裝配在系統之間的平衡。這是一種變相的經濟平衡。可能需要花費很多成本才能維持非常嚴格的規格要求，但過高的製造成本、檢驗或報廢件的成本可能隨之而來。要同時考慮客戶對品質的觀感和購買願意，才能同時討論該產品經濟效益平衡。

符合要求的零件成本

有很多種方法形成的零件。從鑄造到沖壓，從模切到手工切割，每個制程都有固有的變異性。當製程是穩定的時，且設備有良好的維護，零件將會維持在製造過程中所固有的可變性。每種類型的製造過程都有精度的限制，精確的方法通常是比較昂貴的。

使用非常嚴格的公差敲要求，可能需要使用該部件的昂貴的製造手法。如果不是零件整體都需要一定的精密度，則公差的可能不需要太嚴格。這可以允許更便宜的零件的製造手法，仍然可以製造出不會影響功能的零件。

不同單位溝通公差的困難

設計團隊需要了解零件圖和零部件採購規格公差。設計工程師通常需要了解供應商能力，才能達到特定的公差要求。供應商希望製造出符合設計要求的零件。每個人都在努力做最好，無論零件如何發生變異，他們都可以共同創造一個優質的產品。

理想的情況下，沒有發生任何變異，並在設計目標值就足夠了。變異增加了設計的複雜性。

理想情況下，設計將落在零件製造變異的範圍內。沒有報廢或浪費材料，零件變異是穩定的和可預測的，並符合設計意圖。設計團隊和供應商之間的溝通必須清晰，完整的設計相關要求和零件的變異資料。雙方都找到溝通的平衡，討論出一個雙方可以接受的經濟與品質的解決方案。