Accumulated Tolerance, 累積公差

累積公差﹐許多零組件堆疊起來﹐所產生的總公差﹐吾人謂之累積公差。

 

在設計工作上﹐已知所有零組件公差的條件下﹐工程人員常常要推估這些零組件組裝後的累積公差﹐其方法有許多種:

 

a. 算術累積:這個做法又稱為Worse Case Tolerance﹐只是簡單的將所有零組件的公差相加起來﹐就得到組裝後的累積公差﹐這個方法簡單但不好﹐沒有考慮到各個零件實際尺寸的分配情況﹐換句話說所有零件都在公差邊緣的機率很小﹐將它們加總起來的實際意義不大!

 

b.幾何累積:這個做法又稱Statistical Tolerance﹐幾何累積的做法﹐實際上假設所有零組件都是常態分配(Normal Distribution)﹐而將零組件公差平方和開方﹐所得到的值就是組件的幾何累積公差﹐可以作為設計工程師推估組件的累積公差值。

 

c. 綜合累積:又稱為Inflated Statistical Tolerance﹐剛剛提過了﹐幾何公差假設所有零組件都是常態分配﹐然而這個假設不可靠﹐例如供應商必要時會作Sorting作業以求被驗收等﹐因此有了這個綜合累積公差的做法﹐將幾何累積公差所得乘以1.5倍﹐藉以補償零件不是常態分配

公差分配與公差管理

公差分配與公差管理

公差分配是累積公差(Accumulated Tolerance)的逆向思考﹐當一組零件的能容許之累積公差確定時﹐工程人員必須逆向決定每個零組件的容許公差﹐決定的方法最簡單的就是平均分配﹐例如三件零件堆疊後之容許公差為+/- 0.3﹐則算術平均每件零件容許公差為+/-0.1﹐或是幾何平均每件零件容許公差為+/-0.17﹐但是這樣平均計算不是很好的方法﹐因為每個零件達成公差的成本並不相同﹐將成本與困難度的因素納入考慮之後﹐將公差合理分配達成最終目標﹐這才是公差的有效管理。

Taguchi Loss Function, 田口損失函數

Taguchi loss function田口損失函數如下圖。

在所謂公差(tolerance)式規格的概念理,只要產品的特性在公差規格內(圖上的LSL與USL之間)﹐客戶就會全然滿意的接受該產品,  產品已經無改善之必要!

然而田口博士的概念則不同, 他認為該產品特性必有一最理想值(下圖中的 target 值),﹐在那個理想值下, ﹐社會的損失( y 軸 loss 值 )最小, 客戶滿意度最高。

當特性偏離理想值時, 客戶可能要付出更多的心力才能使用產品, 或者滿意度降低, 甚或造成維修成本等。這些再再都造成了社會損失﹐,在田口損失函數的概念下, 製造者必須持續改善產品,以持續提高客戶滿意度, 降低社會損失!

最小材料情況(Least Material Condition, LMC)

最小材料情況(Least Material Condition, LMC)﹐是零件公差標注的一種情況。例如鑽孔加工﹐所謂最小材料情況就是孔尺寸的上限情況。最小材料情況﹐在實務上較少使用﹐是組合產品最不容易產生組裝干涉的情況。

最小材料情況尺寸標註:待補充

相關連結:最大材料情況(Maximum Material Condition, MMC)

Regardless of Feature Size, RFS

不論是最大材料情況或作小材料情況﹐所標註之公差會受材料大小情況之影響﹐但是當圖面是以Regardless of Feature Size之條件標註﹐則所標註之公差不受材料情況之影響。換言之﹐所標註的是絕對公差。

相關連結:

紅利公差(Bonus Tolerance), rev b

通常﹐零件幾何公差之標註﹐是以各零件在最大材料情況﹐確保組合作業能順利執行計算所得之公差﹐此時紅利公差為零。反之﹐當零件在最小材料情況﹐即使零件少量超出所標註的幾何公差﹐仍然無礙於組裝作業之進行﹐這一部份多出來允許的公差﹐就是所謂的紅利公差。

舉例說明﹐以直徑 10 +/- 0.2 之圓棒﹐插入 10.25 +/- 0.05 且深度 5之 孔中。

當圓棒直徑為10.20﹐孔直徑為10.25時(這是MMC)﹐孔所容許之“真直度” 只有 0.05﹐否則圓棒無法插入。反之﹐當圓棒直徑為9.8時﹐孔直徑為10.30時(這是LMC)﹐孔之真直度容許差可以到0.5﹐仍不會有組裝的困難。

為了確保組裝上不會有問題﹐我們會在圖上要求孔的真直度公差為0.05﹐但是實務上﹐許多超出公差的東西仍可組裝﹐可以利用檢具挑選出來。

在本例中﹐當LMC狀況發生時﹐我們在幾何上賺到一些公差﹐我們稱此為紅利公差(bonus tolerance)。

再舉一例﹐如下圖孔之公差 1.5000″ +0.0005″ – 0 (MMC 為1.5000″). 其位置公差為 0.001″ 當中圓圈圈中的M表示此位置公差適用於 MMC。

但是當LMC狀況發生時﹐我們會因此多出一些位置公差﹐這就是紅利公差!

紅利公差是你碰上的時候就賺到了﹐但是你沒辦法控制!

TIR

TIR, Total Indicate Reading, 國立編譯館學術名詞網譯作量錶讀數差,從字面上不容易瞭解其意義。

TIR主要應用在圓形元件的尺寸量測上,下圖是典型的應用,當圖中的軸旋轉時, 量錶會因軸非真圓而影響其讀數, 所謂TIR就是紀錄量錶讀數最大值與最小值的差異絕對值,有時被非正式地用來作為真圓度的規格。

下圖所示, 是TIR的另一個應用例, 圖示是一類似軸承的原件組合在一旋轉軸上, 因為軸承與旋轉軸無法100%共軸心, 當軸旋轉時量錶讀數會上下跳動, 此時所謂TIR就是紀錄量錶讀數最大值與最小值的差異絕對值,常被用來確認軸承組裝的組裝品質。

FIM, Full Indicator Movement, 量錶全程量, 是另一個與TIR意義非常接近的名詞。