产品装配的尺寸链公差分析报告

产

品

装

配

的

尺

寸

链

公差分

析编制日期：

2017.10.20东莞意佳金属制品有限公司東莞意佳金属製品有限公司DONGGUANBEST

IDEALNETALMANUFACTURELMITED工程部Page

1東莞意佳金属製品有限公司DONGGUAN

BEST

IDEAL

METAL

MANUFACTURE

LMTED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。东莞意佳金属制品有限公司工程部Page

2東莞意佳金属製品有限公司DONGGUAN

BEST

IDEAL

METAL

MANUFACTURE

LMITED1.

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。东莞意佳金属制品有限公司工程部Page

3東莞意佳金属製品有限公司

DONGGUANBEST

IDEALNETALMANUFACTURELMITED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。13.00±0.20零

件

410.00±0.15零件145.00±?15.00±0.2535.00±?10.00±0.15单个事件和组件的公差雄重东莞意佳金属制品有限公司12.00±0.10零

作20.00±0.30参税斗工程部Page4東莞意佳金属製品有限公司

DONGGUANBEST

IDEALNETALMANUFACTURELMITED2.尺寸链公差分析过程：第一步-确定组装要求1.确定组装要求

·

一些产品要求的例子：2.建立封闭尺寸链图

·

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4.按要求计算名义尺寸

·

簪构方面；良好的滑动结构，翻盖结构，或机构装5.确定公差分析的方法

·

品质要求·

外观；外壳与按键之间的间隙6.按要求计算变异

·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

转成对称公差东莞意佳金属制品有限公司工程部Page

5東莞意佳金属製品有限公司

DONGGUAN

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METAL

MANUFACTURE

LMTED第二步-建立封闭尺寸链图

20.00

±0.30

1

10.00

±0.15

25件±0.2客5.00必要条件X(dgap)>0

5.确定公差分析的方法6.按要求计算变异

零

件

1

零

件

4

东莞意佳金属制品有限公司工程部

Page

6

1.确定组装要求3.转换名义尺寸，将公差

转成对称公差4.按要求计算名义尺寸2.建立封闭尺寸链图必要条件

(Gap>0)+0.20-0.60D(d₄)C(d₃)B(d₂)A(d₁)46.20零件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。1.确定组装要求2.建立封闭尺寸链图3.转换名义尺寸，将公差

转成对称公差4.按要求计算名义尺寸5.确定公差分析的方法6.

按要求计算变异東莞意佳金属製品有限公司DONGGUANBESTIDEALMETAL

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LMITED第三步-转换名义尺寸东莞意佳金属制品有限公司+0.20-0.60+0.80-0.0046.00

±0.4046.2045.60工程部Page

71.确定组装要求2.建立封闭尺寸链图3.转换名义尺寸，将公差

转成对称公差4.按要求计算名义尺寸5.确定公差分析的方法6.按要求计算变异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(+)→dcap=-10.00-15.00-20.00+46.00=1.00关键尺寸

D(d₄)必要条件X(dgap)>0B(d₂)東莞意佳金属製品有限公司

daapn=名义值间隙。正值是空隙，负值是干涉二

堆叠中独立尺寸的数量=尺寸链中第i个尺寸的名义尺寸R第ELMITED

四步-计算名义尺寸DONGGUANBEST

IDEALNETALMANUFACTU东莞意佳金属制品有限公司名义值间隙是：C(d₃)A(d₁)工程部Page

8d;十1.

确

定

组

装

要

求2.

建

立

封闭

尺

寸

链

图3.

转

换

名

义

尺

寸

，

将

公

差转成对称公差4.

按

要

求

计

算

名

义

尺

寸5.

确

定

公

差

分

析

的

方

法6.

按

要

求

计

算

变

异東莞意佳金属製品有限公司

DONGGUANBEST

IDEALNETALMANUFACTURELMITED第五

步

-

公

差

分

析

方

法的

定

义一般应用比较多的公差分析模式是

：1.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(RootSum

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

：Ttot

=最大

的预期

间

隙变量

(对称公差).N

=独立尺寸

的

堆

叠

数

量

.T;=

第i个

尺

寸

对

称公

差.计

算

公

式

：N

工=最大的

预

期

间

隙变量

(

对

称

公

差

)

.

二

：独立尺寸的堆叠数量.=

第i

个尺寸对

称公差.·

它

的

假

设

是

每

个

尺

寸

的Ppk指标是1

.

33并且制程是在中心。工

程

部

Page

9Ttot46.20

+

..

0

转换成对称公差后尺寸为46.00±0.40必要条件实例：

(Gap>0)

X20.00

±0.30

15.00

±0.25

10.00±0.15参

作

学件公

零件1零件4计算X名义值：

→daap=-10.00-15.00-20.00+46.00=1.00620001.确定组装要求2.建立封闭尺寸链图3.转换名义尺寸，将公差

转成对称公差4.按要求计算名义尺寸5.确定公差分析的方法第六步

-

计算变异東莞意佳金属製品有限公司DONGGUANBESTIDEALMETAL

MANUFACTURE

LMITED东莞意佳金属制品有限公司6.按要求计算变异工程部Page

101.

确定

组

装

要

求2.

建

立

封闭

尺

寸

链图3.

转

换

名

义

尺

寸，

将

公

差

转

成

对

称

公

差4.

按

要

求

计

算

名

义

尺

寸5.

确

定公

差

分

析

的

方

法6.

按

要

求

计

算

变

异東莞意佳金属製品有限公司

DONGGUANBEST

IDEALNETALMANUFACTURELMITED极

值

法：

间隙

变

量

是

个

体

公

差

的

总

和

.→T=√0.15²+0.25²+0.30²+0.40²=√0.335=0.58间隙X

Tpt=T1o0

5.8

10

0.58=0.42一

最

小

间

隙

的

要

求

(daap>0)完全达到。58-d=一

Tot=0.15+0.25+0.30+0.40=1.10一

最

小

间

隙X₁一

最

大

间

隙

)

=100-110=-2.10→增加0

.

10达到最小间隙的要求(daap>0

).工程部

Page11均

方

根

法

：1.确定组装要求2.建立封闭尺寸链图3.转换名义尺寸，将公差

转成对称公差4.按要求计算名义尺寸5.确定公差分析的方法6.按要求计算变异東莞意佳金属製品有限公司

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IDEALNETALMANUFACTURELMITED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?东莞意佳金属制品有限公司Page

12工程部计算方法极值法均方根法模型LSLUSLLSLISl假设所有尺寸都在公差范围之内1.所有尺寸都是正态分布2.尺寸的分布是全部没有偏差.3.所有公差体现的都是相同标准差激量

(σ

or

s).4.尺寸都是对称公差优缺点优点：如果零件实际制造尺寸都在公差范围之

内，那么产品不会出现不合格品；非常

保守：缺点：零件尺寸都处在极限值状态的机率是非

常低的优点：1.RSS是基于名义尺寸居中心，用慨率统计理论分析零件尺寸的趋热，接近真

实性2.

比WC法，其成本较低。缺点：太多的假设风险1.极值法要求零件较小的公差，不良率高

2.

零件成本高的风险如果零件尺寸部分或所有RSS假设是无效的，结果的可靠性会降低应用场合1.

尺寸链尺寸不超过4个2.

对制造工艺不够了解1.

尺寸链尺寸4个或4个以上2.

对制造工艺足够了解(旧的类似零件)東莞意佳金属製品有限公司

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IDEALNETALMANUFACTURELMITED3.极值法与均方根法的区别东莞意佳金属制品有限公司工程部Page

13東莞意佳金属製品有限公司

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IDEALNETALMANUFACTURELMITED4.真实产品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；

(旧的类似零件)

东莞意佳金属制品有限公司工程部

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14東莞意佳金属製品有限公司

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IDEALNETALMANUFACTURELMITED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。东莞意佳金属制品有限