产品装配的尺寸链公差分析报告课件

1、Page 1产品装配的尺寸链公差分析 编制日期：2017.10.20Page 2 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。Page 3 1. 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

2、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。Page 4什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。Page 52.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

3、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Page 6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(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X (dGap ) 0Page 7第三步 转换名义尺寸3.

4、 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。Page 8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

5、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Page 9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

6、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：极值法 (Worst Case)，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(Root Sum of Squares)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：Ttot = 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

7、称公差.Ttot = 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.Page 10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(Gap 0)15.00 0.2510.00 0.1546.20+0.20- 0.60实例：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 0.40XPage

8、 113. 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 (dGap 0).极值法: 间隙变量是个体公差的总和.均方根法： 最大间隙 Xmin = dGap Ttot = 1.00 0.58 = 0.42 最小间隙

9、Xmax = dGap + Ttot = 1.00 + 0.58 = 1.58 最小间隙的要求 (dGap 0) 完全达到。Page 123. 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, WC or RSS ?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 ?Page 133. 极值法与均方根法的区别（旧的类似零件）Page 144.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

10、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；Page 15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。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