浅析六西格玛设计DFSS之零件容差设计

六西格玛设计DFSS中零件公差设计的主要任务是零件设计公差验证或工艺公差分配。因此，零件公差设计包括公差分析和公差综合。

一、零件容差分析技术

零件加工规划阶段的公差分析通常采用公差设计图，公差设计图是一种系统化的表示零件加工顺序、机床、加工尺寸和工艺公差的方法。零件的公差分析可以通过计算机自动实现公差设计图表的相关过程。研究的重点是零件的公差综合。

二、零件公差综合技术

零件的工艺公差综合应确保工艺公差满足设计公差约束。公差综合有两种方法。

1.基于线性和非线性规划模型的工序能力差异分配方法。利用线性和非线性规划分配零件的工艺公差是零件公差综合的常用方法。

2.基于图论的工序公差差异分配方法。在装配、零件装夹和加工规划阶段，用图论表示模型，并进行公差设计。

工艺公差的分配方法已被广泛研究，包括线性规划、非线性规划等非常规方法。除了成本-容差优化方法，其他方法大多不太关注加工经济性，更不关注产品生命周期成本的LCC。在公差设计中，并行工程的方法很少使用。并行公差设计的优点是:在产品的设计阶段可以利用装配零件的工艺规划信息；在产品层面，掌握某一个或某几个零件的设计公差对整个产品有着重要的作用，便于优化相关零件的加工规划，分配更合理的工艺公差，支撑更低的产品成本和更好的产品性能。

公差是设计、制造、检验和装配的基础，因此近年来一直在努力将设计和可制造性结合起来。在产品或工艺设计的早期阶段追求制造工艺的优化已被广泛认为是一种有效的低成本提高质量的方法。作为理想的公差设计，参数化设计和公差设计都要考虑。没有公差设计，就不能保证参数化设计的结果是最优的。此外，并行质量工程要求同时考虑设计公差和过程公差。需要一个系统的并行公差优化框架。然而，关于平行公差设计的研究却很少。K.Yang等人提出了设计公差和制造公差并行设计的方法，但没有回答结果是稳健的还是最优的。Jeff Wu提出了参数和容差积分的方法，并用泰勒级数展开来逼近响应函数。与田口的序贯设计相比，总成本大大降低。但这种方法要求响应函数必须已知，公差设置为传统的3 σ，不仅应用受限，而且设计时也不考虑可制造性。

研究发现，公差并行设计的相关方法已经开始引起重视，但主要集中在可制造性方面。设计早期的综合公差并行设计方法和过程鲜有报道。实践表明，这些方面是未来公差设计理论和实践发展的重要方向。因此，从生命周期的角度来看，概念阶段的公差设计方法可以作为重点研究内容之一。