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出版者:Prentice Hall

作者:Creveling, Clyde M.

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:1996-12

价格:$ 90.40

装帧:HRD

isbn号码:9780201634730

丛书系列:

图书标签:

• 公差设计
• 机械设计
• 工程制图
• 尺寸公差
• 几何公差
• 产品设计
• 制造工艺
• 质量控制
• 精密工程
• 设计手册

公差设计：精益制造的基石 在精密制造的浩瀚领域，对产品性能和可靠性的追求永无止境。而隐藏在这精密背后的核心原则，正是“公差设计”。本书并非直接探讨《Tolerancing Design》这本书本身，而是深入解析公差设计这一关键工程学科，揭示其如何成为现代制造业不可或缺的基石，以及如何通过严谨的公差管理，实现产品的卓越品质与高效生产。 什么是公差设计？ 公差设计，简而言之，就是通过对零件尺寸、形状、位置及其相互关系的允许变异范围进行科学合理的规定，以确保制造出的零件在满足功能需求的前提下，能够被高效、经济地生产和组装。它并非仅仅是标注几个数字，而是贯穿于产品设计、制造、检验全过程的系统性工程。从宏观的产品功能需求，到微观的零件几何精度，每一个环节都离不开公差的精妙运用。 公差设计的核心理念： 功能性优先： 公差的设定首要遵循产品的实际功能需求。一个零件的公差是否合理，最终取决于它在装配后是否能实现预期的功能，例如能否顺利装配、能否承受预期的载荷、能否在特定环境下正常运行等。 经济性考量： 过度严格的公差往往意味着更高的制造成本，例如需要更精密的设备、更熟练的操作、更严苛的检验流程。公差设计需要在功能性与经济性之间寻求最佳平衡点，避免不必要的成本浪费。 互换性保障： 在批量化生产中，保证零件的互换性是提高生产效率、降低维修成本的关键。公差设计确保了即使是不同批次、不同设备生产出的零件，也能在装配时相互替换，无需进行额外的修配。 统计思维的应用： 现代公差设计越来越倾向于采用统计方法，例如统计过程控制（SPC），通过分析制造过程中的数据，预测和控制零件尺寸的分布，从而实现更稳定、更可控的生产。 公差设计的关键要素： 1. 几何尺寸公差（GD&T）： 这是公差设计中最具代表性的部分。GD&T 使用一套标准化的符号和术语，精确地描述零件的几何特性，包括： 形状公差： 如直线度、平面度、圆度、圆柱度，用于控制零件本身的几何形状。 方向公差： 如垂直度、平行度、角度公差，用于控制零件的特定表面相对于基准的倾斜角度。 位置公差： 如定位度、对称度，用于控制零件上特定特征相对于基准的位置。 轮廓公差： 用于控制不规则的曲面形状。 跳动公差： 如径向跳动、轴向跳动，用于控制旋转零件的表面缺陷。 GD&T 的应用能够极大地提高尺寸标注的清晰度和精确性，减少因理解偏差而导致的装配问题。 2. 尺寸公差： 这是最基础的公差类型，用于规定零件的线性尺寸（如直径、长度、宽度）的允许变异范围。常见的尺寸公差体系包括： 基本尺寸： 零件的理想尺寸。 上偏差与下偏差： 规定了基本尺寸允许的最大和最小变化量。 公差带： 由上偏差和下偏差围成的尺寸范围。 配合： 描述两个零件（如轴和孔）组合时的尺寸关系，如过盈配合、间隙配合、过渡配合。 3. 基准（Datum）： 基准是公差设计中至关重要的一环。它定义了零件上用于建立尺寸或几何公差的参考点、线或面。一个合理且明确的基准系统，是确保尺寸链计算准确、公差传递有效的前提。通常，基准的选择会考虑零件在装配中的实际定位方式，以及制造和检验的便利性。 4. 尺寸链（Tolerance Stack-up）： 尺寸链是指一系列相互关联的尺寸，它们的累积误差最终会影响到产品的关键性能。公差设计需要对尺寸链进行分析，计算累积公差，并识别出对最终产品性能影响最大的“关键尺寸”，从而有针对性地进行公差控制。这通常涉及到正公差分析和蒙特卡洛模拟等方法。 5. 公差分析与综合： 这是公差设计过程中的关键步骤。通过对产品进行详细的功能分析，确定对产品性能至关重要的尺寸和几何特性，然后为这些特性分配合适的公差。这个过程需要工程师具备扎实的机械设计知识、对制造工艺的深刻理解，以及良好的数学和统计分析能力。 公差设计在制造中的重要性： 提升产品质量： 精确的公差设计是保证产品功能、性能和可靠性的基础，直接决定了产品的最终质量。 降低制造成本： 避免过度设计，将公差控制在必要范围内，能够显著降低生产成本、返工率和报废率。 优化装配效率： 明确的公差要求和良好的互换性，能够极大地简化装配过程，提高装配效率，减少人力和时间投入。 增强产品可靠性： 合理的公差设计能够有效避免因尺寸偏差导致的应力集中、磨损加剧等问题，从而提高产品的可靠性和使用寿命。 支持标准化和模块化： 公差设计是实现零件标准化和模块化的重要前提，有助于构建更具竞争力的供应链和产品体系。 现代公差设计的趋势： 随着技术的发展，公差设计也在不断演进。 计算机辅助公差分析（CAT）： 软件工具的广泛应用，使得复杂的尺寸链分析和公差模拟变得更加便捷高效。 基于性能的公差设计（PBD）： 更加注重将公差与产品的实际性能直接关联，而非仅仅依据经验或标准。 容积公差（Volume Tolerancing）： 在某些应用领域，对零件的整体体积或特定区域的体积进行公差控制，以满足更高级别的性能要求。 集成设计与制造（IDM）： 将公差设计与制造过程紧密集成，实现“设计即制造”，从而缩短产品开发周期，提高生产效率。 总而言之，公差设计并非一个孤立的技术环节，而是连接产品理念与现实制造的桥梁。它是一门艺术，也是一门科学，需要工程师具备严谨的逻辑思维、丰富的实践经验以及对细节的极致追求。通过对公差的深刻理解和精妙运用，我们能够打造出更加可靠、高效、经济的优质产品，驱动制造业不断向前发展。

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拿到《Tolerancing Design》这本书，我的第一反应是它的名字非常务实，直接点出了工程设计中一个非常关键且容易被忽视的环节。我一直在思考，一个好的设计，除了功能性之外，对制造性和装配性的考虑同样重要，而公差设计正是连接这三者的桥梁。我非常好奇，这本书是否会提供一些关于如何系统性地进行公差分析的流程和工具，比如如何从产品功能需求出发，反向推导出关键尺寸的公差要求。我尤其希望能看到一些关于“公差累积”的深入探讨，以及如何通过合理的公差分配来避免因尺寸累积导致的设计失败。此外，我还在设想，这本书是否会包含一些关于“稳健设计”的理念，即如何设计出对参数变化不敏感的产品，从而减少因公差波动而带来的性能下降。对于我而言，一本能够提供实操性指导，并且能让我从更宏观的角度理解公差在产品生命周期中作用的书籍，将是非常有价值的。

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我最近一直在寻找一本关于产品设计中公差分析的书，偶然间在书店的角落里瞥见了《Tolerancing Design》。它的封面设计简洁而专业，书名也直指我所需要的领域，于是我毫不犹豫地买了下来。虽然我还没有来得及深入阅读，但仅从书本的整体感觉和一些 cursory 的浏览来看，它似乎是一本非常扎实的参考书。我期待它能为我提供一套系统性的方法论，来理解和掌握公差设计的核心原理，解决我在实际工作中遇到的尺寸链问题、装配干涉以及功能性失效等一系列挑战。市面上关于公差设计的书籍不少，但很多要么过于理论化，要么过于碎片化，缺乏系统性和实践指导。我希望《Tolerancing Design》能够填补这一空白，用清晰易懂的语言，结合丰富的工程实例，讲解如何有效地进行公差分析，如何选择合适的公差标准，以及如何优化设计以降低制造成本和提高产品可靠性。作为一个在设计领域摸爬滚打多年的工程师，我深知公差设计的重要性，它直接关系到产品的性能、质量和成本。因此，我满怀期待，希望这本书能成为我案头必备的工具书，为我的每一次设计决策提供坚实的支持。

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当翻开《Tolerancing Design》这本书时，我最先留意到的就是它对“设计”和“公差”这两个词的结合。在我看来，公差设计从来不是一个孤立的技术，它与整个产品的设计流程紧密相连，甚至可以说，它是实现优秀设计的基石。我希望这本书能够详细地阐述公差设计如何在概念设计阶段就被考虑进去，以及如何影响到后续的材料选择、加工工艺以及装配方式。我会特别关注书中是否提供了关于“公差优化”的指导，即如何在满足功能要求的前提下，找到成本最低、制造最容易的公差值。我一直觉得，很多时候，过度设计导致的公差过小，不仅增加了制造成本，还可能给供应链带来不必要的压力。因此，这本书如果能提供一些实用的策略，比如如何平衡功能性、可制造性和成本，那将非常有价值。另外，我也希望书中能涉及到一些关于公差标准和行业规范的内容，让我们能够更好地遵循通用的设计语言，并与其他团队或供应商进行有效沟通。

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这本书的内容，我只能说，它的主题非常有吸引力，尤其对于我们这种需要反复在概念设计和实际生产之间寻找平衡的工程师来说。《Tolerancing Design》这个名字听起来就充满了解决问题的力量。我在想，这本书会不会深入探讨那些看似微不足道的尺寸偏差，在产品大规模生产中却能引发多么巨大的连锁反应。比如，在汽车制造领域，一个微小的间隙误差，在成千上万的零件组合中，可能会导致整车的噪音、振动，甚至影响安全性。我很好奇，书中会不会提供一些非常前沿的公差分析技术，例如蒙特卡洛模拟，或者一些基于概率的公差分配方法，来帮助我们更精确地预测和控制这些潜在的风险。此外，我也在揣测，这本书是否会涉及到一些与公差相关的制造工艺选择，以及如何根据公差要求来指导零件的加工方式，从而在设计源头就规避掉一些不必要的生产难题。总的来说，我对这本书的期望很高，希望它能为我打开一扇新的视角，让我对“公差”这个概念有更深刻的理解和更熟练的运用。

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我拿到《Tolerancing Design》时，脑子里立刻浮现出了我之前在项目里遇到的一个棘手问题。当时，我们设计的一个精密仪器，在多次样机测试中都出现了组件无法顺利装配的情况，虽然单个零件的尺寸都在各自的公差范围内，但组合起来就出了问题。这个问题花了我们团队好几周的时间才找到根源，当时就觉得如果有一本系统讲解公差管理的书该多好。《Tolerancing Design》这个名字，恰恰点出了问题的核心。我猜这本书会不会花很多篇幅去讲解尺寸链的计算和分析，并且提供一些通用的分析模型，让我们能够预先识别出可能导致装配问题的尺寸链。我也很好奇，它是否会包含一些关于公差建模的介绍，比如如何用CAD软件进行更智能的公差分析，或者一些3D公差分析的技术。另外，我还在想，这本书是否会触及到一些高级的公差技术，例如GD&T（几何尺寸和公差）的更深层次应用，以及如何在复杂的三维模型中有效地定义和标注公差。总而言之，我买这本书的目的非常明确，就是希望它能成为我解决类似过去那种“栽跟头”问题的“救星”。

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