产品装配的尺寸链公差分析

工程部东莞意佳金属制品有限公司Page1产品装配的尺寸链公差分析编制日期：2017.10.20工程部东莞意佳金属制品有限公司Page2在生产过程中，由于产品的制程能力和尺寸公差分配不合理，往往使产品在装配时无法装配的情况。可能会造成零件的报废或产品不合格，给生产带来不应有的经济损失。有鉴于此，现根据公司多年的生产经验，面对制造和装配的产品设计的尺寸链公差进行分析，探索公差在尺寸链中的应用,以便在满足产品功能、性能、外观和可装配性等要求的前提下，合理定义和分配零件和产品的公差，优化产品设计，以最小的成本和最高的质量制造产品。工程部东莞意佳金属制品有限公司Page31.尺寸链的定义：尺寸链，是指在产品的装配关系中，由互相联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列而成的封闭尺寸组。尺寸链两大特点：一是封闭性，尺寸链是由多个尺寸首尾相连；二是关联性，组成尺寸链的每个尺寸都与关键尺寸有关联性，尺寸链中每个尺寸的精度会影响到关键尺寸的精度。如果公差分析计算出的关键尺寸名义值与设计值不相等，则说明尺寸定义错误。工程部东莞意佳金属制品有限公司Page4什么地方使用公差分析?•单个零件或组件出现公差堆积。•在公差堆积中，用公差分析可以确定总的变异结果。工程部东莞意佳金属制品有限公司Page52.尺寸链公差分析过程：第一步–确定组装要求•一些产品要求的例子:•装配要求•换壳；无固定的配对组装（多套模具或模穴）•功能要求•结构方面；良好的滑动结构，翻盖结构，或机构装置•品质要求•外观；外壳与按键之间的间隙•其他;良好的运动或一些奇怪的杂音，零件松动3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸工程部东莞意佳金属制品有限公司Page6第二步–建立封闭尺寸链图3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸零件3零件2零件1零件420.00±0.30必要条件(Gap0)15.00±0.2510.00±0.1546.20+0.20-0.60B(d2)A(d1)C(d3)D(d4)+必要条件X(dGap)0工程部东莞意佳金属制品有限公司Page7第三步–转换名义尺寸3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸46.00±0.4046.20+0.20-0.6045.60+0.80-0.00零件4从设计角度看，上图所有尺寸标注方法，其功能是相同。按规则，设计者将使用双边公差，所以须将非双向对称公差转换为双向对称公差。工程部东莞意佳金属制品有限公司Page8niiGapdd1•名义值间隙是:dGap=-10.00-15.00-20.00+46.00=1.00B(d2)A(d1)C(d3)D(d4)+必要条件X(dGap)03.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸第四步–计算名义尺寸dGap=名义值间隙。正值是空隙，负值是干涉n=堆叠中独立尺寸的数量di=尺寸链中第i个尺寸的名义尺寸判断尺寸链中尺寸的正负：尺寸的正负可以使用“箭头法”确定。箭头法是指从关键尺寸的任一端开始起画单向箭头，顺着整个尺寸链一直画下去，包括关键尺寸，直到最后一个形成闭合回路，然后按照箭头方向进行判断，凡是箭头方向与关键尺寸箭头同向的尺寸为负（-），反向的为正（+）关键尺寸工程部东莞意佳金属制品有限公司Page9第五步–公差分析方法的定义3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸一般应用比较多的公差分析模式是：1.极值法(WorstCase)，简称WC极值法是考虑零件尺寸最不利的情况，通过尺寸链中尺寸的最大值或最小值来计算关键尺寸的值。2.均方根法均方根法是统计分析法(RootSumofSquares)的一种，简称RSS。是把尺寸链中的各个尺寸公差的平方之和再开根即得到关键尺寸的公差。计算公式：•它的假设是每个尺寸的Ppk指标是1.33并且制程是在中心。计算公式：niitotTT1Ttot=最大的预期间隙变量(对称公差).N=独立尺寸的堆叠数量.Ti=第i个尺寸对称公差.niitotTT12Ttot=最大的预期间隙变量(对称公差).N=独立尺寸的堆叠数量.Ti=第i个尺寸对称公差.工程部东莞意佳金属制品有限公司Page10第六步–计算变异3.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸零件3零件2零件1零件420.00±0.30必要条件(Gap0)15.00±0.2510.00±0.1546.20+0.20-0.60实例：niiGapdd1•计算X名义值:dGap=-10.00-15.00-20.00+46.00=1.00转换成对称公差后尺寸为46.00±0.40X工程部东莞意佳金属制品有限公司Page113.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸Ttot=0.15+0.25+0.30+0.40=1.10最小间隙Xmin=dGap–Ttot=1.00–1.10=–0.10最大间隙Xmax=dGap+Ttot=1.00+1.10=2.10增加0.10达到最小间隙的要求(dGap0).•极值法:间隙变量是个体公差的总和.niitotTT1niitotTT12均方根法：最大间隙Xmin=dGap–Ttot=1.00–0.58=0.42最小间隙Xmax=dGap+Ttot=1.00+0.58=1.58最小间隙的要求(dGap0)完全达到。58.0335.040.030.025.015.02222totT工程部东莞意佳金属制品有限公司Page123.转换名义尺寸，将公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图1.确定组装要求6.按要求计算变异5.确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸第六步–计算变异,WCorRSS?以上的计算结果WC:最小间隙Xmin=–0.10mmRSS:最小间隙Xmin=0.42mm使用哪一个?工程部东莞意佳金属制品有限公司Page133.极值法与均方根法的区别（旧的类似零件）工程部东莞意佳金属制品有限公司Page144.真实产品公差分析（旧的类似零件）根据实际测量的零件尺寸和公差及制程能力，进行公差分析，与设计阶段的公差分析进行对比如果出现结果不满足时，一方面考虑是否可以进行设计的优化；另外一方面考虑是否可以提高零件制程能力。当公差分析的结果不满足要求时：A)推荐的做法：1.调整尺寸链中的尺寸大小;2.缩短关键尺寸的尺寸链，避免公差累积；如果两个零件之间的关键尺寸很重要，尽量使得尺寸链仅涉及到这两个零件，避免涉及到第三个、第四个、第N个零件；涉及的零件越多，公差累积，越不容易满足设计要求；如果涉及多个零件不可避免，则尽量减少涉及的零件个数。3.使用定位特征；工程部东莞意佳金属制品有限公司Page15使用定位特征的好处：定位特征可以提供较精密的尺寸公差；定位特征的尺寸可以放置于比较容易进行尺寸管控的区域；使用定位特征时可以减少和避免对其他尺寸的公差要求，只需严格管控定位特征的相关尺寸，就可以满足产品设计要求；因为定位特征精度高，使用定位特征有利于减少零件之间的尺寸公差累积。****通过对关键尺寸进行公差分析，可以尽量避免严格的尺寸公差要求，公差越严格，成本越高。工程部东莞意佳金属制品有限公司参考文献:[1]同长虹,黄建龙,董世芳，在尺寸链计算中如何考虑形位公差——公差原则在尺寸链计算中的应用.《现代制造工程》2008(1):89-91.[2]吴巍,袁洪印,吴明,潘凤芝,尺寸链在公差原则分析中的应用.《吉林农业大学学报》1999年S1期[3]杜官将,薛小强，尺寸链中形位公差的判别与解算.《机械工程与自动化》2008(6):164-168.[4]李仲辉,鲁世红，考虑形位公差的装配公差分析.《机械工程与自动化》2010（3）105-107.Page16工程部东莞意佳金属制品有限公司Page17LFGUMM019400-00A专案的公差分析