公差領域的終極設想

隨着精密、超精密儀器加工製造精度要求的不斷提高以及機器人的快速發展,我國機械領域的主要矛盾已經由渴望發展工業和一窮二白的工業基礎之間的矛盾轉化爲加工精度需求日益增長和加工材料及相關理論發展不完善不領先的矛盾。比如我國光刻機的加工精度可以達到28nm,最近達到了14nm,7nm的生產線也在佈置中,但是這遠遠滿足不了我們的需求。

而公差領域即尺寸工程、機構學以及可靠性領域的發展嚴重影響着加工精度的提高以及成本的降低。

公差領域至今連二維都沒有一個完善的大一統理論,各種理論都是從機構學、幾何學、圖形學、可靠性、高等數學等領域遷移而來,各自有各自的缺陷,更不要提三維層面和機構運動公差標註的理論了。現在的公差領域只是根據經驗隨便標標尺寸公差,形位公差,表面粗糙度,根本就沒有什麼準確的理論依據。

機構學領域機構設計理論已經很完善,但是在誤差處理方面還略有不足,考慮到了製造誤差即機構參數誤差、位置誤差、位姿誤差等,但是製造誤差只考慮了長度變化、軸銷間隙等,但這是遠遠不夠的,忽略了平面度,跳動,輪廓度等,這一方面與公差領域有重合。

可靠性包含了耐久性、可維修性、設計可靠性三大要素,是採用概率、統計等數學工具以及其他相關工具進行可靠性計算的一門學科,在誤差處理方面,它考慮了公差、碰撞、變形等因素,但是與公差領域所使用分析方法和理論不同。

海明威說過:誰都不是一座島嶼,自成一體;每個人都是那廣袤大陸的一部分。如果海浪衝刷掉一個土塊,歐洲就少了一點;如果一個海角,如果你朋友或你自己的莊園被沖掉,也是如此。所以任何人的死亡都會使我受到損失,因爲我包孕在人類之中。所以別去打聽喪鐘爲誰而鳴,它爲你敲響。

它們各自有各自的缺點,但是它們各自也有各自不可替代的優勢,所以只在一個領域內閉門造車解決不了要解決的問題,我們應該嘗試新思路,共建創新幷包新理論。

未來的公差領域、機構學以及可靠性領域絕對會抱團取暖,機構學主要解決運動層面的問題,公差主要解決誤差層面的問題,可靠性解決壽命方面的問題,他們兼容幷蓄,相輔相成,構件一套機構設計——誤差控制——公差標註——壽命——成本的大一統流程。

比如,我們使用三維繪製軟件繪製一個機構,輸入功能需求,所需構件類型,配合序列,便能自動生成裝配體;輸入所需成本,精度要求,便能自動生成最優化公差標註方案;輸入工作環境,工作時長,受力大小,便能輸出壽命等等。未來的機械領域會更自動,更智能。 

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