公差设计方法

尺寸公差设计对于创建能够很好地组合在一起并正常运行的组件至关重要。过度“松散”的公差会产生过多的制造余量，从而导致测量错误（因此通常会导致零件无法使用 - 然而，不必要的“紧”公差需要精度，这可能会导致成本、交货时间和复杂性的增加。

掌握零件公差设计流程有助于确保：

• 各部分按计划组合在一起，形成有效而美观的最终产品
• 您不会因为特殊的、不必要的劳动力需求而降低成本
• 不可避免的制造错误不会导致组件无用
• 自然环境磨损不会影响功能

在设计组件的尺寸公差时需要考虑许多因素。必须考虑制造过程的每一步，因为从使用的材料到组装顺序的所有事情都可能导致零件公差。

尺寸公差分析提示

尺寸公差有助于工程师了解组件在变得无法使用之前可能面临的制造误差范围。公差通常在 X、Y 和 Z 维度上测量，但可以应用于任何元素，例如表面粗糙度和外部温度。 “配合”是一种公差，它决定了组件如何相互配合，例如轴配合到孔中。

通过花时间深入考虑组件的每个元素，您可以最好地确定尺寸公差和配合。考虑给定零件的所有可能性，以及应用相关因素、环境因素、材料等如何影响零件的公差。此外，请务必考虑某个组件的制造工艺如何影响其公差的松紧度。

优化您的尺寸公差将需要在性能和成本效益之间取得理想的平衡。以下是在设计制造公差时要牢记的一些建议：

确定您将使用哪种制造工艺

不同的制造方法需要并且能够实现不同的公差。始终坚持可制造性设计 (DFM) 最佳实践，以确保零件设计不仅针对其最终用途进行了优化，而且非常适合给定的制造方法。

考虑你的材料

不同类型的材料具有不同级别的精度、一致性和收缩率。例如，黄铜具有高度可焊性，但很容易发生应力腐蚀开裂。使用材料选择表并咨询您的制造商，以选择最适合的材料，以满足项目要求并适合您的所有公差。

考虑公差叠加

公差叠加是多个相关公差上的公差累积。如果不考虑在内，许多较小公差的累积可能会导致无法组装两个配合组件。

考虑环境条件

不规则的制造环境将导致更自然发生的变化。为了最大限度地减少组件之间的偏差，请确保制造您的零件的制造设施符合监管标准，并且不会遭受温度或湿度的重大波动，这可能会影响制造和零件性能。更重要的是，考虑零件应用和最终使用环境因素，以评估潜在的退化、变色、变形等。

对半径或直径应用公差时要小心

当以直径测量时，半径的公差会加倍，因此如果未正确检查其测量值，它可能会意外地比预期的更松或更紧。通过将尺寸公差视为连续零来确保精度，即使它们不是。

常见的设计公差错误

以下是设计师和工程师在设计公差时常犯的三个错误，以及如何避免这些错误：

不要等待创建尺寸公差

在产品开发过程开始时考虑公差可以防止耗时、昂贵的重新设计。如果您及早调整零件的规格，您可以加快生产速度和上市时间 - 特别是如果您获得像 Fast Radius 这样的专家制造商的帮助，他们可以与您一起从第一天开始优化公差。

不要过度收紧（或过度放松）您的公差

平衡公差是公差设计中最困难的方面之一。如果公差过于宽松，许多组件可能会错位并可能出现功能障碍。另一方面，将尺寸公差设计得太紧会不必要地增加制造、材料和人工成本，这可能会花费您宝贵的时间和金钱。

不要遗漏尺寸公差

如果您忽略尺寸公差，您的制造商将指定他们自己的公差或在零件上放置一个标准的 ±0.005 英寸公差。这可能会导致尺寸不正确的零件，然后必须使用适当的公差正确地重新制造。

监管考虑

遵循公差规定和指南提供的参数有助于确保您每次都设计正确的公差。这些要求和最佳实践（其中一些概述如下）可以帮助您找到给定零件的标准公差，发现有助于公差创建过程的公式，并正确考虑组件的所有材料和生产元素。

1. 几何尺寸和公差 (GD&T) .该系统有助于标准化用于定义尺寸公差、工程意图和其他组件要求的语言。 GD&T 还提供设计公差的基本规则和实践。
2. 美国机械工程师协会 (ASME) . ASME 使用 GD&T 促进符号、定义和公差规则之间的统一。这有助于确保设计师、工程师和制造商之间进行清晰的沟通和理解。
3. 国际标准化组织 (ISO) .作为最通用的监管机构之一，ISO 提供制造公差标准。请务必注意，ISO 尺寸公差标准在角度投影、图纸尺寸以及默认标题栏和边框方面与 ASME 不同。
4. 国际公差等级（IT 等级） .这些指南参考了 ISO 中定义的工业流程，并确定了给定制造流程的尺寸公差的精确度。 IT 等级提供了一个数学公式，可帮助计算特定 IT 等级的容差。

求助于这些资源，以确保您的容差适当且合规。利用这些工具可以帮助防止误测公差，并提供对形成尺寸公差的过程的进一步洞察和理解。

使用快速半径提高容差

创建尺寸公差可能具有挑战性，但采用适当的远见、工具和公差流程可以帮助您设计平衡的公差，帮助确保零件的长期性能。然而，定义公差需要评估一系列复杂的因素——即使对于最有经验的产品开发团队来说，也可能具有挑战性。为确保每个部件都具有良好的耐受性和高性能，请考虑与值得信赖的制造合作伙伴合作。

作为领先的按需数字制造商，Fast Radius 可帮助您根据您选择的制造方法、材料、时间表、预算、相关法规和独特的项目要求优化尺寸公差。 Fast Radius 拥有一支由经验丰富的工程师、设计师和顾问组成的团队，提供从设计和原型优化到生产和实施的专家服务。今天就联系我们。让我们将您的愿景变为现实。

要了解有关优化注塑成型公差和其他重要工程概念（例如硬度计和应力集中）的更多信息，请访问 Fast Radius 资源中心。

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