非标机械设计培训之公差分析实战

《公差分析实战：如何用Excel构建你的第1个“公差堆栈”模型？》
公差，是0件设计的必要之恶。
它允许0件被经济地制造，但也带来了装配和功能上的不确定性。
公差分析，就是预测这种不确定性影响的方法。
而“公差堆栈”模型，是其最实用的工具。
今天，我们就用大家最熟悉的Excel，来亲手构建1个。


第1步：定义“闭环”

所有公差分析都始于1个“问题”。
比如，我们想知道1个装配体中两个0件之间的间隙最终是多少。
这个间隙，就是我们的分析目标，称为“闭环”。
首先，在Excel中明确这个闭环的名义尺寸和上下极限。


第2步：识别“组成环”

找出所有影响这个间隙的0件尺寸及其公差。
这些尺寸串联起来，形成1个尺寸链。
在Excel中，将每个尺寸的名义值、上偏差、下偏差分别录入3列。
务必注意尺寸的方向：1个0件的尺寸是增大时，间隙是增大还是减小？用“+”增环或“”减环来标识。


第3步：选择方法并建模

有两种主流方法：

极值法WC： 假设所有0件同时处于最恶劣的极限状态。
计算简单但结果保守。


公式： 闭环公差 = |所有增环公差之和| + |所有减环公差之和|

Excel实现： 使用SUM1F函数可以轻松分别计算增环和减环的公差和。


统计法RSS： 考虑公差的实际分布，认为所有0件同时达极限的概率极低。
结果更符合实际。


公式： 闭环公差 = √公差1² + 公差2² + ... + 公差n²

Excel实现： 使用SUMSQ函数计算所有公差平方和，再用SQRT函数开方。


第4步：计算与解读

在Excel中设置好公式后，输入不同的公差值，结果会实时变化。
极值法算出的间隙范围，是绝对最坏情况；而RSS法则给出了1个更具统计意义的、更紧的范围。
通过这个模型，你可以快速进行“如果那么”分析：例如，如果某个0件的公差收紧1半，对最终间隙的改善有多大？这为成本与性能的权衡提供了量化依据。


总结： 用Excel构建公差堆栈模型，是1个低成本、高回报的工程实践。
它让你从感性的猜测，走向理性的决策，是实现稳健设计的第1步。