公差工程那些事儿——制造精度问题分析与解决

一种平衡：产品制造开发系统
两套手段：开发目标分解与制程虚拟验证
三个节点：功能要求、风险控制和产品预估
四大职能：同步优化设计、工艺、测量和装配职能
若干表格和工具：分布于各工作阶段、用于明确各阶段输入输出要求 

本书采用小说形式撰写，围绕公差工程应用案例展开，内容生动有趣，容易学习。本书以作者在企业中应用公差工程的真实成长经历为主线，贴近企业实际状况，有利于读者快速掌握公差工程系列工具，从而提高设计和工艺工作的质量。本书共分四个部分，7章：第一部分包含第1章厘清功能，第二部分包含第2章开发目标，第三部分包含第3章虚拟制造，第四部分包含第4章简练设计、第5章优化工艺、第6章精准装配和第7章无误测量。
本书可作为公差工程、制造精度相关培训的教材，也可供机械设计、工艺设计等相关技术人员参考。

张少，笔名：子谦。
在大型企业工作十三年（锻压设备、汽车行业），擅长制造技术革新和解决公差应用难题，为企业节约成本数百万元。离开企业后从事公差应用技术的研究、培训和咨询辅导工作。
-ASME认证GD&T高级专家
-六西格玛黑带
-2013年“我是好讲师”大赛全国三十强
-培训咨询师——主讲课程如下
检测技术与检具设计
产品设计尺寸链
工艺路线尺寸链
机加工——工装夹具设计
焊接——工装夹具设计
公差工程——公差问题分析与解决

前言
第1章厘清功能1
11产品功能2
111外观3
112操控性7
113使用功能7
114梳理功能要求7
12机械功能8
121装配实现9
122制程定位（工艺定位）9
123精密配合9
124密封9
13公差工程的工作起点9
练习题10
第2章开发目标12
21产品开发目标12
211设计目标13
212功能尺寸13
213公差目标14
22分解产品开发目标15
221因功能细化的目标分解15
222从上向下的目标传递19
223零件公差分配19
23工艺开发目标20
231零件工艺过程目标21
232装配工艺过程目标23
233工装夹具开发目标24
234定位策略——白车身工艺基准RPS点25
24开发目标的公差带属性27
练习题28
第3章虚拟制造29
31定位误差分析29
311几何关系计算29
312三维软件的应用30
32零件工艺分析32
321工艺尺寸链的应用32
322计算机辅助制造（CAM）32
33装配工艺分析33
331产品装配尺寸链应用33
332虚拟现实技术35
练习题36
第4章简练设计38
41机械结构38
411装配关系38
412零件几何结构40
413优化结构而调整设计目标40
414锯削工装案例41
42公差标注43
421标注在公差工程中的重大意义43
422标注思路44
423两代公差系统45
43公差设计思路48
431善用辅助图与表48
432其他公差设计思路和技巧50
练习题50
第5章优化工艺51
51工艺方法51
511工序调整51
512现场修配法52
52定位误差52
521优化定位误差52
522建立工艺基准54
53设备能力55
练习题57
第6章精准装配58
61装配顺序58
62分组装配法59
63补偿环与修配法60
64主动测量配合调整法62
65热装63
66冷装63
练习题63
第7章无误测量64
71测量方案的误差65
711测量方法与取点方法65
712基准和基准系67
72测量执行系统误差68
721人员误差68
722基准件误差69
723测量设备误差69
73主动测量的制造系统69
练习题70
答案部分72
附录77
附录A案例1：电子连接器77
附录B案例2：通信天线78
附录C案例3：锯削工装79
附录D案例4：活塞环间隙79
附录E案例5：轴承座镗孔80
附录F公差工程逻辑图82
附录G“APQP”与“公差工程”工作流程进度对比图83
参考文献85

人类历史上三次世界制造中心的转移，印证了制造业对国家经济繁荣的巨大作用。近几十年来，中国的制造业得到了长足发展，目前已成为世界上制造大国，在很多方面跻身世界前列。2015年5月8日，国务院印发《中国制造2025》的发展规划，推动了中国制造业的全面转型升级。为实现制造强国的战略目标，我国的制造技术理论研究和工程实践还需强化，如机械行业的基础制造技术之一——公差工程。
什么是公差工程？
公差工程是从分析设计预期到实现制造过程的系统化工程。它根据工作职能进行严格的分工，使各职能模块得以建立完善的理论基础，并定义各职能模块的输入、输出和工作内容（包括三者的规则和方法）。同时通过建立明确的产品开发目标，调动四大开发过程（设计、工艺、测量和装配）的资源进行高协作性、高效率、高达成率的运作，最终实现产品设计预期目标。公差工程的逻辑图和流程图如下：
为什么需要公差工程？
在机械制造活动全过程中，公差的影响因素涉及来料、产品设计、工艺开发、零件制造、夹具、设备、测量以及环境等，并且这些影响因素之间还会相互影响，时刻影响着产品的开发周期、开发成本和开发质量。科学地运用公差工程技术来管理整个生产过程，可以让企业在竞争激烈的环境中保持如下优势：
1）缩短产品开发周期。
2）降低产品开发成本。
3）提高产品制造质量。
怎样实施公差工程？
本书将公差工程实施内容分为四部分进行介绍。
第一部分介绍了公差工程的工作起点（内容包含第1章厘清功能），讲述如何从客户需求、失效模式或具体问题推导出产品功能要求，以及关联机械功能。
第二部分介绍了目标的设定和分解（内容包含第2章开发目标），根据功能要求设定开发目标（产品目标和工艺目标），并对公差目标进行分解。
第三部分介绍了目标的风险识别和虚拟验证（内容包含第3章虚拟制造）。通过误差分析、尺寸链技术、3D技术展开虚拟的制造活动，对公差叠加进行仿真分析。
第四部分介绍了同步优化，如何调动四大开发过程的资源来共同解决公差目标问题（内容包含第4～7章）。第4章简练设计：通过优化设计的手段实现产品开发目标，同时研究在满足产品要求的情况下，最大可用目标公差；第5章优化工艺：在保持设备精度水平不变的条件下，通过优化工艺和夹具等来减少产品误差，促进产品开发目标达成；第6章精准装配：设计有利于产品开发目标实现的装配流程和夹具等；第7章无误测量：介绍消除各类测量误差的具体理论和方法，确保测量工作真实地反映装配状态。
在学习中应注意以下三点内容：
1）仔细体会四大开发过程在工作中体现的关系——相互影响又相互成就，其相互关系有以下三种情况。第一种情况：一个问题有多个不同的解决方案，每个解决方案可能来自不同的开发过程。第二种情况：一个解决方案需要动用多个开发过程的资源。第三种情况：一个开发过程的问题可以用另一个开发过程的技术来解决。
2）阅读本书需要读者具备一定的公差、夹具、检测、尺寸链等知识。
3）本书的图样只用于说明公差工程的逻辑和应用，不可作为制图的参考。
由于编著者水平有限，书中难免有不够深入和错误之处，恳请广大读者不吝赐教，批评指正。