产品装配的尺寸链公差分析.ppt

工程部东莞意佳金属制品有限公司产品装配的尺寸链公差分析 编制日期：编制日期：2017.10.202017.10.201工程部东莞意佳金属制品有限公司 在生产过程中，由于产品的制程能力和尺寸在生产过程中，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，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。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，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探索公差在尺寸链中的应用,以便在满足产品功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，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。以最小的成本和最高的质量制造产品。2工程部东莞意佳金属制品有限公司 1.1.尺寸链的定义：尺寸链的定义：尺寸链，是指在产品的装配关系中，由互相联尺寸链，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系的尺寸按一定顺序首尾相接排列而成的封闭尺寸组。寸组。尺寸链两大特点：一是封闭性，尺寸链是由多个尺寸链两大特点：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。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。值不相等，则说明尺寸定义错误。3工程部东莞意佳金属制品有限公司什么地方使用公差分析什么地方使用公差分析?单个零件或组件出现公差堆积。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。在公差堆积中，用公差分析可以确定总的变异结果。4工程部东莞意佳金属制品有限公司2.2.尺寸链公差分析过程：尺寸链公差分析过程：第一步第一步 确定组装要求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，将公差转换名义尺寸，将公差转成对称公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图1.确定组装要求确定组装要求6.按要求计算变异按要求计算变异5.确定公差分析的方法确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸按要求计算名义尺寸5工程部东莞意佳金属制品有限公司第二步第二步 建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图3.转换名义尺寸，将公差转换名义尺寸，将公差转成对称公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图1.确定组装要求确定组装要求6.按要求计算变异按要求计算变异5.确定公差分析的方法确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸按要求计算名义尺寸零件零件 3零件零件 2零件零件 1零件零件 420.00 0.30必要条件必要条件(Gap 0)15.00 0.2510.00 0.1546.20+0.20-0.60B(d2)A(d1)C(d3)D(d4)+必要条件必要条件X(dGap)06工程部东莞意佳金属制品有限公司第三步第三步 转换名义尺寸转换名义尺寸3.转换名义尺寸，将公差转换名义尺寸，将公差转成对称公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图1.确定组装要求确定组装要求6.按要求计算变异按要求计算变异5.确定公差分析的方法确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸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。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，所以须按规则，设计者将使用双边公差，所以须将非双向对称公将非双向对称公差转换为双向对称公差差转换为双向对称公差。7工程部东莞意佳金属制品有限公司名义值间隙是名义值间隙是:dGap=-10.00-15.00-20.00+46.00=1.00B(d2)A(d1)C(d3)D(d4)+必要条件必要条件X(dGap)03.转换名义尺寸，将公差转换名义尺寸，将公差转成对称公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图1.确定组装要求确定组装要求6.按要求计算变异按要求计算变异5.确定公差分析的方法确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸按要求计算名义尺寸第四步第四步 计算名义尺寸计算名义尺寸dGap=名义值间隙。正值是空隙，负值是干涉名义值间隙。正值是空隙，负值是干涉n=堆叠中独立尺寸的数量堆叠中独立尺寸的数量di=尺寸链中第尺寸链中第i个尺寸的名义尺寸个尺寸的名义尺寸判断尺寸链中尺寸的正负：判断尺寸链中尺寸的正负：尺寸的正负可以使用尺寸的正负可以使用“箭头法箭头法”确定。箭头法是指从关键尺寸的任一端确定。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（尺寸箭头同向的尺寸为负（-），反向的为正（），反向的为正（+）关键尺寸关键尺寸8工程部东莞意佳金属制品有限公司第五步第五步 公差分析方法的定义公差分析方法的定义3.转换名义尺寸，将公差转换名义尺寸，将公差转成对称公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图1.确定组装要求确定组装要求6.按要求计算变异按要求计算变异5.确定公差分析的方法确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸按要求计算名义尺寸一般应用比较多的公差分析模式是：一般应用比较多的公差分析模式是：1.极值法极值法(Worst Case)，简称，简称WC 极值法是考虑零件尺寸最不利的情况，通过尺寸链中极值法是考虑零件尺寸最不利的情况，通过尺寸链中 尺尺寸的最大值或最小值来计算关键尺寸的值。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 均方根法是统计分析法均方根法是统计分析法(Root Sum of Squares)的一种，的一种，简称简称RSS。是把尺寸链中的各个。是把尺寸链中的各个 尺寸公差的平方之和再开尺寸公差的平方之和再开根即得到关键尺寸的公差。根即得到关键尺寸的公差。计算公式：计算公式：它的它的假设假设是是每个尺寸的每个尺寸的 Ppk 指标是指标是1.33并且制程是在中心并且制程是在中心。计算公式：计算公式：Ttot =最大的预期间隙变量最大的预期间隙变量(对称对称 公差公差).N =独立尺寸的堆叠数量独立尺寸的堆叠数量.Ti =第第i个尺寸对称公差个尺寸对称公差.Ttot =最大的预期间隙变量最大的预期间隙变量(对称公差对称公差).N =独立尺寸的堆叠数量独立尺寸的堆叠数量.Ti =第第i个尺寸对称公差个尺寸对称公差.9工程部东莞意佳金属制品有限公司第六步第六步 计算变异计算变异3.转换名义尺寸，将公差转换名义尺寸，将公差转成对称公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图1.确定组装要求确定组装要求6.按要求计算变异按要求计算变异5.确定公差分析的方法确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸按要求计算名义尺寸零件零件 3零件零件 2零件零件 1零件零件 420.00 0.30必要条件必要条件(Gap 0)15.00 0.2510.00 0.1546.20+0.20-0.60实例：实例：计算计算X名义值名义值:dGap=-10.00-15.00-20.00+46.00=1.00转换成对称公差后尺寸为转换成对称公差后尺寸为46.00 0.40X10工程部东莞意佳金属制品有限公司3.转换名义尺寸，将公差转换名义尺寸，将公差转成对称公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图1.确定组装要求确定组装要求6.按要求计算变异按要求计算变异5.确定公差分析的方法确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸按要求计算名义尺寸 Ttot=0.15+0.25+0.30+0.40=1.10 最小间隙最小间隙 Xmin=dGap Ttot=1.00 1.10=0.10 最大间隙最大间隙 Xmax=dGap+Ttot=1.00+1.10=2.10 增加增加 0.10 达到最小间隙的要求达到最小间隙的要求(dGap 0).极值法极值法:间隙变量是个体公差的总和间隙变量是个体公差的总和.均方根法：均方根法：最大间隙最大间隙 Xmin=dGap Ttot=1.00 0.58=0.42 最小间隙最小间隙 Xmax=dGap+Ttot=1.00+0.58=1.58 最小间隙的要求最小间隙的要求(dGap 0)完全达到完全达到。11工程部东莞意佳金属制品有限公司3.转换名义尺寸，将公差转换名义尺寸，将公差转成对称公差转成对称公差2.建立封闭尺寸链图建立封闭尺寸链图1.确定组装要求确定组装要求6.按要求计算变异按要求计算变异5.确定公差分析的方法确定公差分析的方法4.按要求计算名义尺寸按要求计算名义尺寸第六步第六步 计算变异计算变异,WC or RSS?,WC or RSS?以上的计算结果以上的计算结果WC:最小间隙 Xmin=0.10 mmRSS:最小间隙 Xmin=0.42 mm使用哪一个使用哪一个?12工程部东莞意佳金属制品有限公司3.极值法与均方根法的区别极值法与均方根法的区别（旧的类似零件）13工程部东莞意佳金属制品有限公司4.真实产品公差分析真实产品公差分析（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，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，与设计阶段的公差与设计阶段的公差分析分析进行对比如果出现结果不满足时，一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。以提高零件制程能力。当公差分析的结果不满足要求时：当公差分析的结果不满足要求时：A)推荐的做法：推荐的做法：1.调整尺寸链中的尺寸大小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；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。减少涉及的零件个数。3.使用定位特征；使用定位特征；14工程部东莞意佳金属制品有限公司 使用定位特征的好处：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；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；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。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。差要求，公差越严格，成本越高。15工程部东莞意佳金属制品有限公司参考文献参考文献:1 1 同长虹同长虹,黄建龙黄建龙,董世芳，董世芳，在尺寸链计算中如何考虑形位公差在尺寸链计算中如何考虑形位公差 公差原则公差原则在尺寸链计算中的应用在尺寸链计算中的应用.现代制造工程现代制造工程 2008(1):89-91.2008(1):89-91.2 2 吴巍吴巍,袁洪印袁洪印,吴明吴明,潘凤芝潘凤芝,尺寸链在公差原则分析中的应用尺寸链在公差原则分析中的应用 .吉林农业大学学报吉林农业大学学报19991999年年S1S1期期 3 3 杜官将杜官将,薛小强，薛小强，尺寸链中形位公差的判别与解算尺寸链中形位公差的判别与解算.机械工程与自动化机械工程与自动化 2008 2008(6):164-168.(6):164-168.4 4 李仲辉李仲辉,鲁世红鲁世红 ，考虑形位公差的装配公差分析考虑形位公差的装配公差分析 .机械工程与自动化机械工程与自动化 2010 2010（3 3）105-107.105-107.16工程部东莞意佳金属制品有限公司LFGUMM019400-00A专案的公差分析专案的公差分析17感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！