(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。
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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。