摘 要：為降低發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、裝配等環(huán)節(jié)分析降低產(chǎn)品成本的方法，利用幾何公差正向設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、公差分析、公差分配、尺寸鏈計(jì)算等尺寸工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與工藝的平衡、精度與成本的平衡，并以某柴油機(jī)信號(hào)盤為例進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明：在保證滿足信號(hào)盤功能要求的前提下，應(yīng)用尺寸工程技術(shù)并對(duì)公差進(jìn)行優(yōu)化后，單件成本減低15元，該方法在降低成本和廢品率等方面效果顯著。

關(guān)鍵詞：尺寸工程技術(shù)；降成本；幾何公差；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；加工工藝；測(cè)量檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TK406文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-6397（2024）04-0089-07

引用格式：徐慶增，張洋洋，徐俊義，等. 基于尺寸工程技術(shù)的降成本方法［J］.內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置，2024，41（4）：89-95.

XU Qingzeng，ZHANG Yangyang，XU Junyi，et al.Cost reduction method based on dimensional engineering technology［J］.Internal Combustion Engine amp; Powerplant， 2024，41（3）：89-95.

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化與同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的加劇，各汽車主機(jī)廠以及配件廠承受的生產(chǎn)成本壓力越來(lái)越大，如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下降低成本成為重要研究方向。產(chǎn)品零部件公差的合理性是提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本的源頭。在產(chǎn)品開發(fā)中應(yīng)用尺寸工程，可在設(shè)計(jì)前期有效識(shí)別和管理制造偏差，最大限度地消除“無(wú)法制造”問(wèn)題［1-2］，并給整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供快速、并行的交流，大大降低制造和裝配變動(dòng)對(duì)產(chǎn)品功能要求的影響，進(jìn)而減少?gòu)母拍钤O(shè)計(jì)到投入市場(chǎng)的時(shí)間、提高質(zhì)量和降低成本［3-4］。如何利用尺寸工程技術(shù)降低成本在我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)處于探索階段，具有廣闊的研究前景。

1 相關(guān)概念

1.1 尺寸工程技術(shù)

尺寸工程以既定或預(yù)期的制造能力為出發(fā)點(diǎn)，合理分配和制定公差要求，并設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)募庸?、裝配工藝，使產(chǎn)品達(dá)到既定的匹配和功能要求；并且通過(guò)應(yīng)用尺寸鏈分析和公差虛擬仿真分析技術(shù)，對(duì)尺寸設(shè)計(jì)和尺寸要求進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)防［5-6］。

尺寸工程技術(shù)基于并行工程概念［7］，以尺寸閉環(huán)管理為主線，是貫穿產(chǎn)品全生命周期的系統(tǒng)化工程，采用它可以在新項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)階段提前識(shí)別并解決與功能尺寸相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)公差正向設(shè)計(jì)、公差正向分配、公差工藝最優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與加工工藝的平衡、設(shè)計(jì)與裝配工藝的平衡、精度與成本的平衡。

尺寸工程技術(shù)發(fā)展30多年以來(lái)，已在乘用車、汽車零部件、航空航天、電子電器、軍工裝備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域取得了成熟發(fā)展與廣泛應(yīng)用，成為汽車等制造企業(yè)正向研發(fā)中不可或缺的核心技術(shù)。

1.2 幾何尺寸和公差

幾何尺寸和公差是尺寸工程技術(shù)的核心與基礎(chǔ)。幾何尺寸和公差是在設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)過(guò)程中用于描述零件的尺寸、形狀、位置和定位策略等特征的一種精準(zhǔn)的工程技術(shù)語(yǔ)言。應(yīng)用幾何尺寸和公差可以降低產(chǎn)品制造成本、提質(zhì)增效［8-9］。通常公差越大產(chǎn)品制造成本越低。

2 尺寸工程技術(shù)在降低產(chǎn)品成本中的應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)意圖落地控制模型

尺寸工程工作圍繞產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖落地展開。產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖可總結(jié)為用最低的成本制造出最優(yōu)秀的產(chǎn)品。在數(shù)字化智能制造時(shí)代，尺寸工程技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)意圖落地產(chǎn)生的影響越來(lái)越大。本文中基于尺寸工程技術(shù)與幾何公差規(guī)范提煉出的設(shè)計(jì)意圖落地控制技術(shù)模型如圖1所示。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程用來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，產(chǎn)品加工過(guò)程用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，產(chǎn)品測(cè)量過(guò)程用來(lái)檢測(cè)設(shè)計(jì)意圖，產(chǎn)品裝配過(guò)程用來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)意圖。

該模型以設(shè)計(jì)意圖表達(dá)為核心，同時(shí)兼顧工藝可行性、測(cè)量可行性、裝配可行性；以幾何公差規(guī)范作為內(nèi)部邏輯實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖傳遞；以尺寸工程技術(shù)作為外部驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)尺寸閉環(huán)管理。

2.2 基于設(shè)計(jì)的降成本方法

2.2.1 成本影響因素分析

產(chǎn)品成本的影響因素較多，各因素占比對(duì)生產(chǎn)成本影響的分析如表1所示［10］。由表1可知，對(duì)產(chǎn)品成本影響最大的是設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)水平直接影響工藝可行性、工藝路線選擇、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)方案策劃、檢驗(yàn)方案實(shí)施、裝配工藝設(shè)計(jì)與裝配效率、裝配效果等過(guò)程，進(jìn)而影響產(chǎn)品的成本。

2.2.2 降成本邏輯

設(shè)計(jì)過(guò)程決定了產(chǎn)品和零部件的結(jié)構(gòu)形式、公差設(shè)計(jì)方案、材料選擇、熱處理工藝、加工工藝等，進(jìn)而決定產(chǎn)品的成本。本文中重點(diǎn)探討在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用尺寸工程技術(shù)降低產(chǎn)品成本的方法，特別是幾何公差正向設(shè)計(jì)、幾何公差精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、公差分析、公差分配在產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。

現(xiàn)有制造業(yè)生產(chǎn)模式如圖2所示。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案制定以后，進(jìn)行零部件圖紙繪制工作?，F(xiàn)階段，圖紙中幾何公差設(shè)計(jì)方案是否滿足要求、公差是否合適等均缺少專業(yè)分析。公差設(shè)計(jì)方案依賴下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)（加工、測(cè)量、裝配）的驗(yàn)證，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)零部件干涉或無(wú)法保證功能尺寸等問(wèn)題后，將這些問(wèn)題反饋給研發(fā)端的設(shè)計(jì)部門，設(shè)計(jì)部門根據(jù)問(wèn)題現(xiàn)象分析原因，進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化，再繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)節(jié)的驗(yàn)證，反復(fù)循環(huán)，直到生產(chǎn)環(huán)節(jié)不再繼續(xù)暴露同樣問(wèn)題。

在“研發(fā)設(shè)計(jì)—生產(chǎn)驗(yàn)證—研發(fā)優(yōu)化—生產(chǎn)驗(yàn)證……”循環(huán)過(guò)程中，產(chǎn)生時(shí)間、人工和成本的浪費(fèi)，其中成本浪費(fèi)主要有以下幾類：1）公差系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，原工藝無(wú)法滿足要求，需更改工藝，造成模具新開或修改浪費(fèi)；2）公差設(shè)計(jì)偏嚴(yán)，導(dǎo)致零部件加工難度大、合格率低、廢品率高、返修率高，導(dǎo)致綜合成本高（如工裝成本高、夾具成本高、刀具成本高）；3）公差設(shè)計(jì)偏松，導(dǎo)致零部件裝配困難、裝配干涉，或裝配后功能尺寸超差概率高、功能尺寸批量失效、零部件報(bào)廢及裝配驗(yàn)證資源的浪費(fèi)等問(wèn)題；4）幾何公差基準(zhǔn)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致工藝基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過(guò)多，進(jìn)而引起加工過(guò)程公差累積偏大；5）結(jié)構(gòu)或幾何公差設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案反復(fù)優(yōu)化，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)節(jié)相應(yīng)反復(fù)優(yōu)化；6）公差設(shè)計(jì)不合理，直接影響測(cè)量方案的制定，導(dǎo)致檢具和檢驗(yàn)資源浪費(fèi)等。

理想制造業(yè)生產(chǎn)模式如圖3所示。理想制造業(yè)生產(chǎn)模式下［11］，在制定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的同時(shí)，同步開展尺寸工程分析以及公差設(shè)計(jì)、公差分析、公差分配等工作，在設(shè)計(jì)階段充分考慮功能尺寸的可達(dá)性、關(guān)鍵尺寸與公差的工藝可行性、關(guān)鍵尺寸與公差的測(cè)量方案可行性、裝配工藝可行性等，然后將形成的最優(yōu)幾何公差設(shè)計(jì)方案向下游傳遞，在滿足設(shè)計(jì)意圖的前提下使零件的幾何公差最大，實(shí)現(xiàn)精度與成本的平衡。通過(guò)尺寸工程技術(shù)的應(yīng)用，在研發(fā)階段盡量對(duì)更多的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)判并解決，減少傳遞到生產(chǎn)環(huán)節(jié)的問(wèn)題，降低反復(fù)設(shè)計(jì)造成的成本浪費(fèi)。

綜上，現(xiàn)有制造業(yè)生產(chǎn)模式缺少與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步的尺寸工程分析工作，設(shè)計(jì)過(guò)程中存在幾何公差設(shè)計(jì)偏小導(dǎo)致加工難度大、廢品率高、成本高，或幾何公差設(shè)計(jì)偏大導(dǎo)致功能失效等風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用尺寸工程技術(shù)進(jìn)行問(wèn)題預(yù)判與分析、封閉，可有效平衡公差精度與生產(chǎn)成本，并保證產(chǎn)品質(zhì)量，避免進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)后，因公差工藝可行性差引起的試制浪費(fèi)，進(jìn)而大大減少因設(shè)計(jì)不合理與設(shè)計(jì)方案反復(fù)帶來(lái)的生產(chǎn)浪費(fèi)。

2.2.3 基于幾何公差設(shè)計(jì)降成本的方法

2.2.3.1 幾何公差正向設(shè)計(jì)

幾何公差正向設(shè)計(jì)指的是零部件所有幾何公差的設(shè)計(jì)方案都應(yīng)有理有據(jù)，不能通過(guò)參考經(jīng)驗(yàn)值、參考相近類似零件、參考工藝能力等方式制定。

幾何公差設(shè)計(jì)應(yīng)在遵循滿足功能要求的前提下盡量放松原則［12］，而非數(shù)值越嚴(yán)越好、要求越多越好。幾何公差正向設(shè)計(jì)方法可總結(jié)為四步法：1）定功能，即確定零部件功能、精度要求、約束關(guān)系、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝特點(diǎn)等；2）定基準(zhǔn)，即基于約束關(guān)系與功能，第一基準(zhǔn)支撐零件，第二基準(zhǔn)對(duì)齊零件，第三基準(zhǔn)限制移動(dòng)；3）定幾何公差，即根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，按需選取，寧缺毋濫；4）定公差，應(yīng)首先滿足功能要求，其次兼顧工藝，寧松毋嚴(yán)。

2.2.3.2 幾何公差精準(zhǔn)設(shè)計(jì)

幾何公差精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，指的是在正向設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，充分利用幾何公差規(guī)范更精準(zhǔn)地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。

幾何公差正向設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)輔以最大實(shí)體要求、最小實(shí)體要求、基準(zhǔn)偏移、包容原則、可逆要求、雙向公差、組合公差、復(fù)合公差、未規(guī)定偏置量的偏置公差帶設(shè)計(jì)原則、規(guī)定偏置量的偏置公差帶設(shè)計(jì)原則等幾何公差規(guī)范進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。最大實(shí)體要求與可逆要求的應(yīng)用案例如圖4所示。

2.2.3.3 幾何公差正向分析

公差分析以尺寸鏈計(jì)算為基礎(chǔ)，將分析對(duì)象尺寸作為封閉環(huán)，將現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案中所有相關(guān)零部件的尺寸作為組成環(huán)，通過(guò)尺寸鏈的建立與計(jì)算，得出組成環(huán)的上、下偏差，進(jìn)而將該偏差與分析對(duì)象的設(shè)計(jì)要求作對(duì)比，用于判斷現(xiàn)有設(shè)計(jì)是否能夠滿足設(shè)計(jì)意圖。

按照不同分類維度，尺寸鏈有如下幾種類型：1）按尺寸鏈各環(huán)的幾何特征和所處空間位置，可分為直線尺寸鏈、角度尺寸鏈、平面尺寸鏈、空間尺寸鏈；2）按尺寸鏈相互聯(lián)系，可分為獨(dú)立尺寸鏈、并聯(lián)尺寸鏈；3）按尺寸鏈的應(yīng)用范圍，可分為設(shè)計(jì)尺寸鏈、工藝尺寸鏈、裝配尺寸鏈。直線、獨(dú)立、裝配尺寸鏈?zhǔn)疽馊鐖D5所示。

如果現(xiàn)有設(shè)計(jì)不滿足設(shè)計(jì)意圖，則應(yīng)結(jié)合各組成環(huán)的貢獻(xiàn)度與敏感度，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)與幾何公差設(shè)計(jì)方案使封閉環(huán)的上、下偏差平移或減小或平移并減小，達(dá)到封閉環(huán)的上、下偏差的設(shè)計(jì)要求。

如果現(xiàn)有設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)意圖，且封閉環(huán)上下偏差的分布范圍相對(duì)設(shè)計(jì)意圖有明顯的設(shè)計(jì)余量，則可以對(duì)部分組成環(huán)的公差進(jìn)行放松、或?qū)Σ糠纸M成環(huán)的公差的過(guò)程控制能力要求進(jìn)行放松，進(jìn)而在保證設(shè)計(jì)意圖的前提下，降低這些零部件的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而降低成本。

2.2.3.4 幾何公差正向分配

公差分配是指對(duì)相關(guān)零部件之間或同一個(gè)零部件內(nèi)部進(jìn)行幾何公差的協(xié)同設(shè)計(jì)與優(yōu)化。在公差分析過(guò)程中，基于尺寸鏈計(jì)算，結(jié)合相關(guān)零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工工藝、加工難度等，對(duì)有配合關(guān)系的多個(gè)特征的公差進(jìn)行分配。

公差分配實(shí)現(xiàn)了精度與成本的平衡，對(duì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、公差設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)起到?jīng)Q定性作用，且開展公差分配，有利于保證和提高產(chǎn)品的一致性。

對(duì)于孔、軸配合的零部件，在同等條件下，孔的加工難度大于軸的加工難度，所以公差分配首選推薦方案為孔公差大于軸公差，如Φ10H7孔與Φ10m6軸形成過(guò)渡配合配合，Φ10E8孔與Φ10m7軸形成間隙配合。

2.3 基于工藝的降成本方法

工藝環(huán)節(jié)是設(shè)計(jì)意圖落地的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，從工藝方面降成本涉及內(nèi)容比較廣泛，本文中只分析尺寸工程及幾何公差對(duì)成本的影響。

2.3.1 合理設(shè)計(jì)工裝、夾具的精度

合理設(shè)計(jì)定位工裝與夾具的精度是降成本的有效方法之一［13］。定位工裝與夾具的精度不僅是某定位銷直徑的精度，更重要的是需要從公差配合、邊界求解、定位銷布置位置（降低定位銷位置的敏感度）角度綜合分析，系統(tǒng)地確定精度，提高產(chǎn)品的合格率與一致性。

2.3.2 工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一

理想狀態(tài)下工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)完全統(tǒng)一［14］，但是受限于設(shè)計(jì)水平、零件結(jié)構(gòu)、各生產(chǎn)企業(yè)工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知水平、讀圖能力、操作習(xí)慣、設(shè)備選擇等，很多零部件實(shí)際加工過(guò)程中會(huì)發(fā)生工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不統(tǒng)一的問(wèn)題；更有甚者，部分生產(chǎn)企業(yè)的工藝人員沒(méi)有工藝尺寸鏈概念，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)比較隨意，導(dǎo)致累積公差較大，最終導(dǎo)致投入產(chǎn)出比較低，或者按照?qǐng)D紙檢驗(yàn)時(shí)合格率較低。

2.3.3 正確理解公差

部分生產(chǎn)企業(yè)對(duì)幾何公差理解錯(cuò)誤，或幾何公差設(shè)計(jì)存在錯(cuò)誤但是工藝人員未能識(shí)別，導(dǎo)致生產(chǎn)企業(yè)按照自己的理解進(jìn)行了錯(cuò)誤的工藝設(shè)計(jì)。如某平面要求區(qū)域平面度為0.1/（100×100），但是某生產(chǎn)企業(yè)錯(cuò)誤的以為該平面整體平面度為0.1，導(dǎo)致工藝過(guò)設(shè)計(jì)。

2.4 基于測(cè)量檢驗(yàn)的降成本方法

測(cè)量環(huán)節(jié)是對(duì)設(shè)計(jì)意圖是否落地的驗(yàn)證過(guò)程。從測(cè)量方面降成本主要包括測(cè)量項(xiàng)制定、測(cè)量方案制定、測(cè)量方法制定、測(cè)量設(shè)備選擇等方面的優(yōu)化［15］。

測(cè)量方法錯(cuò)誤直接導(dǎo)致綜合成本上升：1）合格品被誤判為廢品，導(dǎo)致廢品率升高，直接影響成本；2）廢品被誤判為合格品，導(dǎo)致廢品被裝配到產(chǎn)品上，加大了裝配干涉與功能尺寸失效的風(fēng)險(xiǎn)，甚至引起產(chǎn)品報(bào)廢、客戶抱怨、產(chǎn)品市場(chǎng)口碑下滑等嚴(yán)重問(wèn)題。

測(cè)量環(huán)節(jié)中功能檢具的合理設(shè)計(jì)與使用也會(huì)產(chǎn)生降成本效果，功能檢具測(cè)量效率高，可以節(jié)省三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的使用以及節(jié)省工人工時(shí)。反之，功能檢具設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，可導(dǎo)致嚴(yán)重誤判風(fēng)險(xiǎn)和檢具報(bào)廢造成的成本浪費(fèi)。

3 實(shí)例分析

3.1 原信號(hào)盤設(shè)計(jì)方案現(xiàn)狀

某柴油機(jī)信號(hào)盤原設(shè)計(jì)方案加工工藝為普通走絲線切割，對(duì)應(yīng)產(chǎn)品合格率只有67%，高廢品率導(dǎo)致成本增加。原信號(hào)盤幾何公差設(shè)計(jì)方案如圖6所示。由圖6可知：信號(hào)盤齒頂圓相對(duì)中間止口的同軸度為Φ0.05，齒側(cè)角度公差為±0.1°。

3.2 信號(hào)盤優(yōu)化

3.2.1 分析步驟

1）識(shí)別影響信號(hào)盤合格率的關(guān)鍵因子；2）在三維公差仿真軟件中建模，分析原有設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)的信號(hào)齒角度偏差；3）放松關(guān)鍵因子的公差，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)讀取信號(hào)精度是否超出要求；4）判斷該公差工藝可行性；5）迭代循環(huán)上述步驟，最后得出滿足信號(hào)精度要求且工藝可行前提下的關(guān)鍵因子的公差。

3.2.2 優(yōu)化結(jié)果

公差分析模型樹如圖7所示。由圖7可知：裝配約束關(guān)系為凸輪軸裝配到機(jī)體軸承孔內(nèi)，前端蓋一面兩銷裝配到機(jī)體前端，信號(hào)盤、轉(zhuǎn)速傳感器均通過(guò)孔軸間隙配合安裝到凸輪軸和前端蓋上；信號(hào)齒用于判斷凸輪軸轉(zhuǎn)速及相位，其周向精度應(yīng)滿足要求，而齒頂圓同軸度與齒側(cè)角度是影響該周向精度的重要因素。

對(duì)各組成環(huán)零部件特征進(jìn)行公差轉(zhuǎn)化及尺寸鏈計(jì)算， 采用相關(guān)軟件對(duì)20 000個(gè)原信號(hào)盤信號(hào)齒徑向角度偏差進(jìn)行分析，結(jié)果如圖8所示。由圖8可知：信號(hào)齒與轉(zhuǎn)速傳感器在徑向方向角度偏差有99.7%（即3σ）的概率分布在（-1.02°，0.78°）。計(jì)算原信號(hào)盤的過(guò)程能力指數(shù)Cpk為1.95，遠(yuǎn)高于不小于1.33的要求［16］，屬于過(guò)設(shè)計(jì)，可適當(dāng)放寬要求，降低成本。

對(duì)影響信號(hào)盤合格率的齒頂圓同軸度、齒側(cè)角度公差進(jìn)行優(yōu)化，信號(hào)盤的齒頂圓同軸度公差由Φ0.05優(yōu)化為Φ0.20、齒側(cè)角度公差由±0.1°優(yōu)化為±0.5°，且無(wú)需更改加工工藝。優(yōu)化后的幾何公差設(shè)計(jì)方案如圖9所示。優(yōu)化后信號(hào)盤信號(hào)齒徑向角偏差分布為（-1.51°，1.38°），Cpk為1.35，滿足設(shè)計(jì)要求。按優(yōu)化后信號(hào)盤方案進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品合格率提高到99%，單件成本可降低15元。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于尺寸工程技術(shù)的降成本方法研究涵蓋了設(shè)計(jì)意圖落地、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定位精度設(shè)計(jì)與分析、公差設(shè)計(jì)、公差分析、公差分配、尺寸鏈計(jì)算、過(guò)程能力控制、加工工藝研究、測(cè)量技術(shù)研究、裝配驗(yàn)證等領(lǐng)域。所有問(wèn)題的分析與解決都是從人-機(jī)-料-法-環(huán)-測(cè)各個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，最終實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的系統(tǒng)解決以及降成本方案的系統(tǒng)提供。

尺寸工程技術(shù)與幾何公差標(biāo)準(zhǔn)作為正向設(shè)計(jì)與降成本的有效工具，在提高發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)一致性、降低成本等方面發(fā)揮重要作用。

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Cost reduction method based on dimensional engineering technology

XU Qingzeng1，2， ZHANG Yangyang1，2， XU Junyi1，2， FU Xiaolei1，2

1.State Key Laboratory of Engine Reliability， Weifang 261061， China;

2.Weichai Power Co.， Ltd.， Weifang 261061， China

Abstract：To reduce engine production costs and improve product competitiveness， methods for reducing product costs are analyzed from product design， processing， assembly， and other aspects. Dimensional engineering techniques such as geometric tolerance forward design， precision design， tolerance analysis， tolerance allocation， and dimension chain calculation are used to achieve a balance between design and process， accuracy and cost. A diesel engine signal panel is used as an example for verification. The results show that， while ensuring the functional requirements of the signal panel are met， the application of dimensional engineering technology and optimization of tolerances can reduce the cost of a single piece by 15 yuan. This method has significant effects in reducing costs and scrap rates.

Keywords：dimension engineering technology; cost reduction; geometric tolerancing; structure design; processing technology; measurement and inspection

（責(zé)任編輯：臧發(fā)業(yè)）