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哦，嘿-我引起了你的注意！我猜是标题中的5-oh-one，而不是你可能已经熟悉的101(工程师大卫试图成为一名营销人员，自鸣得意).
欢迎来到我的文章(TED演讲吗?).在这里，我将向您介绍如何设置公差堆栈，为什么首先要设置公差堆栈，最重要的是，如何确定使用公差堆栈。
正如我们通过这些例子，我建议下载此自由公差堆栈计算工作簿，这将使您能够计算自己的公差堆栈。
基础刷新：什么是容忍堆栈？
你可能在你的第一次《工程概论》课程的家庭作业中，对一个虚构的组件做了公差叠加，这可能感觉有些毫无意义，因为它实际上不是一个组件你成功=课程学分。现在你在现实世界中，一个坚实的宽容堆栈可能是成功和失败的区别。
公差堆栈的基本概念是简单的加法和减法。对于每个堆栈，您都会问：我在装配过程中从一个零件到另一个零件的自然变化是否会导致我的设计出现故障？
这不仅仅是：1）我的零件是否匹配/配合2）它是否可以执行3）步骤（1）和（2）是否可以重复执行。当大多数人谈论容忍堆栈时，他们可能只涉及其中一个步骤，但是全部三个是你需要去的地方！
例如，您可能会问：
- 旋转编码器盘会离PCB接收器太近还是太远？
- 方钉能塞进圆孔吗
让我们从一个简单的例子开始。
从一个简单的例子开始：线性轨道
这里有一些CAD的例子来帮助我们开始分解公差堆栈过程:从GrabCad的线性轨道。所以让我们假设我们需要为这个组装做公差堆栈-我们从哪里开始(记住，这更多的是一个过程，为您作为设计工程师产生可重复的结果)?
分解子系统
我喜欢对一个大问题做的第一件事就是把它分解成一系列小问题，或者子系统。你是怎么做到的？有时候有一种超逻辑的方法，有时候你只需要选择一些东西然后开始。今天我们在现场表演，伙计们（Lee-Roy Jenkins！）所以让我们跳进去。
在下图中，您可以看到该线性轨道的子系统：
创建交互地图
另一种分解方法是在子系统或部件之间创建交互映射。如果您是新技术或团队的新手，这是一个非常好的起点，可以帮助您了解什么是什么，并指导您：注意到这一点“或”你能解释一下为什么会这样吗“-所有让您了解工程OCD的观察结果”为什么“？
简化术语，这是公差堆栈的头部，肩部，膝盖和脚趾。问问自己：有什么关系？
继续这个例子，让我们从顶部轨道开始(我知道名字很巧妙).
从这个快速分解图中，我至少看到了顶轨和其他零件之间的一些明显的交互作用。您也可以使用Solidworks内部的“分解视图”。再一次，请记住，您只是试图从一个起点了解装配的情况。
一旦你建立了一个简单的交互映像，你想通过查看每一条交互线来确定哪些交互需要一个公差堆栈。交互线中很有可能有一个公差堆栈。使用这种方法的另一个很好的原因是，它还将帮助你和你的质量工程师避免重复工作在你的DFMEA（设计失败模式效果分析）。
让我们先看看底盘(紫色图像)和顶轨。如果你在做一个容忍度堆栈，你是在尝试减少风险，所以要把它归功于自己!风险可以通过手工计算、模拟或测试(根据风险的不同，有时三者同时进行)来降低。
确定更深层次的交流
下面我以一个横截面为重点，开始思考可能出现的问题，或者哪里有更深层次的互动。
创建您的公差堆栈记分卡
接下来，创建一个表格，作为每个公差堆栈“记分卡”的基础。这最终将是一个大的公差堆栈列表，可能会导致与功能或简单装配设计相关的某种类型的风险。
| 的名字 | 描述 | 失败(年代) | Cpk |
| TR-1 | 顶部导轨槽宽到底盘底座导向翅片宽度 | 散热片宽度过宽-无法安装在TR槽中；导致导轨与底盘底座之间发生研磨；散热片过窄-不适用 | 2部分配合 |
| TR-2 | 顶部导轨中心螺纹至螺钉 | 螺钉不合适或无法拧入螺纹 | 2部分配合 |
| TR-3 | 顶部轨道车轮斜面表面宽度至底盘斜面车轮间距 | 太窄-底盘可能脱离轨道；太宽-底盘无法移动或移动不平稳 | TBD. |
| TR-4 | 顶轨轮斜面宽度到底盘斜面轮高度 | 太窄-底盘无法移动或移动不平稳；太宽-底盘将低于预期（可能导致碰撞或脱离轨道） | TBD. |
| TR-5 | 上轨内中心梁表面到底盘翅片底部的间隙 | 翅太高-底盘不能移动或移动不顺畅;翅太短-无 | TBD. |
注意：事实上，本例中的顶部导轨和机箱都是现成的组件，因此进行CpK分析时，需要这样做是没有意义的。请将此作为一个示例！
在上表中，您可能已经看到了“CPK”并思考“什么数据？”那就继续读吧！
什么是Cpk？
CPK是一个统计测量，告诉您给定进程的能力如何。你可以在这里进入尼弥气的坚韧的公式isixsigma.. 而Cpk为您提供了有关流程在将来（假设仍处于统计控制状态），Ppk会告诉您流程在过去的．你不能使用Ppk作为预测测量的原因是过程没有处于控制状态;当过程处于统计控制时，Cpk和Ppk值将收敛到几乎相同，因为sigma和样本标准差将是相同的(f检验)。
以下是Cpk和Ppk之间的进一步细分:
肌酸磷酸激酶:
- 仅考虑子组内的变化
- 不能解释子群体之间的任何转移和漂移
- 有时被称为“潜在能力”，因为它反映了一个过程在规格范围内生产零件的潜力（假设子组之间没有随时间变化）
Ppk:
- 占所有测量之间的整体变异性
- 理论上既包括子群内部的变化，也包括它们之间的移动和漂移
- 在一天结束的时候，你在哪里
将Cpk付诸实践:车库实例
所以让我们把这些定义应用到实践中来进一步理解它。
在本例中，车库定义规格限制，汽车定义流程的输出。如果汽车只比车库小一点，你最好把车停在车库中间（说明书的中心），如果你想把车库里的车都弄到手。
如果汽车比车库宽，你是否把它居中没有关系;不适合(Cpk低于1)。
如果汽车比车库（六西格玛过程）要小很多，你把车停在中间就没关系了。它会适合你，而且两边都有足够的空间。
如果您有一个可控且变化不大的流程，您应该能够轻松地将车停在车库内，从而满足要求。
Cpk告诉您汽车的大小、车库的大小以及您将汽车停放在车库中间的距离之间的关系。该值本身可以被视为在达到最近的规格限制（车库门边缘）之前，过程（汽车）可以加宽的量。
- Cpk = 1/2意味着你已经嘎吱嘎吱地靠近门的边缘，那些镜子都不见了(哎哟!)
- Cpk = 1表示你只是接触到最近的边缘(镜子)
- Cpk=2意味着你的宽度在触摸之前可以增加2倍
- Cpk=3意味着你的宽度在触摸之前可以增加3倍
那我们为什么要这么做呢？
好了，现在我已经解释了什么是Cpk以及它如何帮助预测设计的稳定性，下一个层次的思考过程是…为什么？你做的公差堆栈很棒，但你为什么要首先做呢？
这是因为你可能会担心一些事情，从工程学的角度来说，这是一种风险。第一步是描述你的风险和/或失败模式。你的设计会出什么问题?例如:
- 手指会被捏吗(轻微/中度风险)?
- 手指会被割断吗（严重危险）？
- 是否有小碎片会导致儿童窒息/死亡(严重危险)?
- 它会导致整架飞机坠落造成大规模伤亡（灾难性事件）吗？
所有这些级别和定义可能因公司和行业而异。下一步是确定这种风险发生的可能性。
和简讯:在这一步的第一步，你是只是作为工程师进行受过教育的猜测．在更大的组织中，有一个完整的团队专门研究风险水平。但作为工程师，你的工作总是降低风险(保护用户，保护业务，保护产品)。这些事情也可能与安全无关。它们可以包括基本功能、客户满意度、直观性等等。
例如，如果汽车或枪支符合与医疗设备相同的标准，则在发现使用不当或用户无法控制产品的预期用途以达到预期设计结果时，将予以召回。
将风险区域与理想的Cpk结果联系起来
我的接下来的两个表将“风险区”与您所需的CPK结果相关联。
查看这两个图表，您可以看到Cpk与风险发生概率的关系！
（好的，停在这里看图表，重读部分，让它沉入…）
如果你明白了这一点，那就拍拍自己的背吧，你刚刚站起来！
公差的平方和堆栈
嗯，回到公差堆栈…
接下来，我们将进入一个虚拟客户的真实示例，该客户需要一个公差堆栈来确定拟合问题的根本原因。
在该示例中，我们将讨论RSS（根和平方）容差堆栈，因为每个工程师都可以访问电子表格。
在开始讨论RSS堆栈之前，请记住以下几点：
- RSS公式最有可能使用alpha=1（这可能会改变；请参阅文章）
- 假设为正常（您最终需要检查这一点，因为垃圾输入=垃圾输出）
- 你需要至少3个维度或更多维度。RSS不适用于两部分配合。（如果你必须知道原因，请阅读。）本报来自华盛顿大学Fritz Scholz教授，做一些数学题
有关更基本的标高公差叠加信息，从FICTIV Workshop中查看此滑块．
真实世界示例：便携式坐浴盆产品的公差堆栈
好了，不用再多说了，这是一个真实世界的例子！
Sonny的朋友Zach允许我分享他正在开发的产品的一些图片(在这里看看他的Indiegogo).
该产品在将液体罐滑入设备时遇到困难。请参阅下面的GIF和放大的cap图像。
第一步是作为根本原因进行容忍堆栈;已经看到这种现象是罐堵塞/被卡住或难以翻译。
所以我有一个“可能”发生率的工程问题(就像它在前10个设备中看到的那样)，如果这个故障发生在已销售的产品或生产线上，它会使设备无用。所以从产品的角度来看，这很“严重”。
因此，转到Cpk图表（表2），我转到“严重”列。查看不同的颜色，我希望处于绿色区域“可接受”或黄色区域“尽可能低”。如果无法进入这些区域，则可能意味着设计更改或某种类型的过程中步骤交给制造团队为了降低/控制风险，需要进行风险评估。这就是为什么橙色或红色区域中的任何事情都需要进行内部团队/管理层审查或跨职能团队审查，以使每个人都了解情况并找到解决方案。
以下是我总结的步骤:
- To fully control risk, I should do a calculation and/or a test with the design as-is, to prove progress forward (or do design change to eliminate the issue; sometimes it’s easier to know my tolerance stack from a “calc” perspective is finished if I can get a 1.33 CpK or better).
- 我取了一个碳罐的横截面，表明我不希望“绿色”盖能够伸出主碳罐主体的滑动面（用我的紫色箭头显示）。
- 我通过执行容差堆栈方法来完成循环。
你可以在这里下载我们的免费公差堆栈计算工作簿作为模板来执行自己的公差堆栈。
当你做循环时，你创建了你的图像，你需要记住你必须选择一个方向(在我的例子中，向左是正的);干扰是消极的。
在本例中，我从已经创建的图纸（或CAD，如果不存在）中采取措施，并使用公差堆栈检查图纸是否具有所有适用信息“表格中的单元格让我记住，它们不在图纸上，这意味着风险没有得到管理。管理风险的方法是将其添加到图纸中。然后尝试控制风险。
在此设计中，您还需要为您的Cpk分析设置限制。设置限制时需要了解的重要一点是，它非常特定于您试图解决的直接问题或您用箭头确定的条件。您正在寻找一个差距，差距需要大于0，这样，如果它是负的，t他不愿意拖拽罐体。
所以理论上，如果零件消失了，间隙将是无穷大的，但它不会拖拽，所以这是问题的理论解决方案。但对于这一点，我可以说我的USL（规格上限）是5，1-只要它大于0，它就不重要了。所以我的规格下限（LSL）是，嗯，0。
从结果中我们可以看到，规格下限被计算在1.58。这不是我退休所需要的风险。
此时，您可能想知道图表中的数字是什么意思。这些是“影响者”，如果您正在进行CETOL或vis vsa分析，这些3D公差堆栈软件将通过%告诉您哪些维度驱动您的结果。如果您使用这些工具，并在我们的考试中看到方框中的某个值等于或大于30%ple，这是一个直接的关键尺寸！再一次，您的目标是尝试通过工程图纸控制或设计更改来消除此问题。
以下是Cpk至风险严重性图表，供参考：
现在，我已经欺骗并弄乱了我的公差，我可以看出我并没有得到想要的结果。那么，我该如何计算我需要做什么呢？我反向计算我的等式以确定我需要什么：
现在，您知道了使您的设计处于“尽可能低”区域所需的标称间隙。您可以在Cpk为2（标称=0.3162mm）时重复此操作，如果不会引入其他风险，请执行此操作。消除它并避免你为什么这么做?“四个月后，你的制造团队会感到羞耻。
如果你是一个需要言语强化的人，请加入我们的网络研讨会我们将在这里详细介绍！如果您需要制造这些精密公差的CNC零件，请查看虚构的．
