Tolerance Allocation, 公差分配
當產品之設計開發工程人員,在設計一項組合件(Assembly)的能容許之公差確定後,還必須向下展開進行細部設計,決定每個零件(Parts)的容許公差(Tolerance),此項設計活動,將組合件的公差分配到零件公差的過程,即稱為公差分配。故“公差分配”可視為是“累積公差”(Accumulated Tolerance)的逆向思考(Revise thinking)或反向作業(Revise Activity)。
理論上,決定零件公差簡單的方法最就是平均分配法(Uniform Distribution),例如有三件零件組裝堆疊後之容許公差為+/- 0.3,則用算術平均的方式,每一件零件分配到容許公差為+/-0.1;或是用幾何平均分配到每件零件容許公差為+/-0.17。on),例如有三件零件組裝堆疊後之容許公差為+/- 0.3,則用算術平均的方式,每一件零件分配到容許公差為+/-0.1;或是用幾何平均分配到每件零件容許公差為+/-0.17。
但是,僅用數學式平均計算零件公差不是很務實的作法。其原因是:
(1) 每個委外製造或外購零件,交貨品質特性符合公差要求的製造成本並不相同。對市場普及型的產品規格或公差,通常購買成本較低;反之,採用特殊規格或嚴格公差的零件,購買成本就會偏高。
(2) 由於零件供應商在先天製程能力(Manufacturing Process Capability)與製程穩定性(Process Stability)上的差異,如果組合件之零件來自不同供應商,則應考慮零件本身的產品成熟度與零件交貨品質的穩定性,給予不同的公差分配。對成熟度高或品質穩定性高的零件,給予較小的設計公差;反之,即給予較大的設計公差。
(3) 對擁有磨耗放大效應(Wear-out Magnified Effect)的零件,應給予較小的公差,以免對失效模式(Failure Mode)發生後,對產品發生較高失效機率。由於每個零件所使用的製造材料、加工工序、耐用能力(可靠度)、承受熱應力的能力不同,磨耗放大效應是指某一零件的穩定性不足,一但失效後,經由連鎖反應將造成整個組合件失效。
將零件的製程穩定性、購買成本、製造困難度與零件使用磨耗的放大效應等因素納入考慮之後,將公差合理分配到每一設計目標或零件,這才是合理的公差分配。