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标题: 帮忙解答关于公差尺寸链的疑惑 [打印本页]
作者: frank_li_0429 时间: 2010-2-22 17:53
标题: 帮忙解答关于公差尺寸链的疑惑
图中是配合的两个零件（示意图不必较真），目标是在列出的尺寸基础上，计算图示间隙的尺寸及公差水平。对于定位间隙的处理，请大家伙各抒己见。
作者: iDFMA 时间: 2010-2-24 12:52
1.决定定位柱与孔的间隙。
定位柱与孔的间隙、定位柱的尺寸、和孔的尺寸是一个尺寸链。定位柱与孔的间隙需要保证定位柱在装进孔的时候不会发生干涉，至于具体是多少取决于定位柱和孔的所能达到的尺寸精度以及公差分析所选取的模型（极值法或者RSS等）。
2.计算零件配合间隙
在《Mechanical Tolerance Stackup And Analysis》中，是把定位柱和孔作为一个尺寸放在尺寸链中，称为装配偏移（assembly shift）,该尺寸值为0，公差为（定位柱的值-孔的值+定位柱的公差+孔的公差）/2.
另外一种方法尺寸链的选择就同楼主的图一样，把定位柱与孔的间隙作为一个尺寸，但是这个尺寸没有公差，值就是间隙的大小。
然后再根据各个尺寸的尺寸精度，就可以计算两个零件的间隙了。
补充：第二种方法在尺寸链定义好后，在进行公差分析计算时，应当在分析后的结果公差里再加上间隙的值。
本帖最后由 iDFMA 于 2010-3-1 09:28 编辑
作者: tony_awang 时间: 2010-2-24 14:35
楼上的说得有道理
作者: frank_li_0429 时间: 2010-2-26 17:59
感谢iDFMA的解答。我下来研究了一下，以下做一个总结，对于最差情况公差，容易理解，没有异议。对于分析统计公差，为了计算图中间隙的公差水平，需要各个组成环的统计公差，其中的A，B，D，E公差输入与生产制造，流程控制相关，这里可以统一设定为4.0sigma。但C是个困扰，因为这个间隙是设计出来的，不是加工制造出来的。 (1) DFMA解答中间隙作为一个值，不带公差。 (2)之前的想法是应该对C单独处理，把孔轴的公差考虑进来，赋予C一个统计公差，但是这样孔轴的公差就重复考虑了；后来验证了一下，这时孔轴的公差设为0，结果跟第一种方法是一致的。图中是针对1,2两种方法的统计公差计算。结论就是在统计公差计算中，这个间隙直接取理论值，公差为0. 再次感谢iDFMA的解答，建议版主给加分.
作者: iDFMA 时间: 2010-3-1 10:26
不用谢。
楼主是把间隙作为一个尺寸加入到尺寸链中，但后来计算出来的公差值应当加上这个间隙。
楼主的计算模型中，是假设定位柱与孔中心是完全对齐的。但实际上，定位柱放在孔中，可以向左偏移，也可以向右偏移。
假设定位柱往右偏移0.25，A取最大值35.3，B取最小值29.8，此时即使不考虑定位孔与柱的公差，算出来的极大值为35.3-29.8+0.25=5.75。已经超过过楼主计算出来的极大值了。说明楼主的计算的过程可能有问题。
本帖最后由 iDFMA 于 2010-3-1 10:34 编辑
作者: tanxd77_77 时间: 2010-3-1 13:40
各位回答的都很专业，拜服
作者: frank_li_0429 时间: 2010-3-2 09:24
对于这个间隙，我的计算是有问题的，周末想了很久。
为了尽量减小间隙对于最终结果的影响，参考以前公司设计按键的经验。间隙C的值应该取B的公差+D的公差+裕量。这个裕量保证在最大实体材料情况下，BD不会干涉；可以取0.02.
这样相应调整A，B的尺寸，使C的理论值等于0.12。似乎可以减小间隙对于结果的影响。但还是要把间隙加到结果中去，对结果加以修正。
但应该在分析结果中加上0.02 or 0.
2 or 0.12 or 0.
2 ? 不太确定。
作者: iDFMA 时间: 2010-3-2 11:19
我见过几个国外公司的公差分析表格，最后的分析结果里面是直接减去间隙的值。
这也说明了为什么产品设计中，需要定位柱和定位孔的原因。
作者: zdouble 时间: 2010-3-2 15:55
受教了·····
作者: xsj8001 时间: 2010-3-2 18:23
我认为可以有这样的思路：图中间隙受两个条件影响，柱孔的gap C和A,B,D,E的制造公差。
1.不考虑公差，也不考虑柱孔组装偏差，则gap=A+B+C-D-E=(A-E)+(B+C-D)=5。
2.增加考虑组装偏差，4.75<gap<5.25
3增加考虑制造公差，分两种情况极限公差和统计公差，极限公差=（0.3+0.2)+(0.1/2+0.1/2+0)=0.6,此时gap的范围是4.15<gap<5.85。统计公差=根号（0.3^2+0.2^2+0.05^2+0.05^2)=0.367，此时gap范围4.383<gap<5.617
（其中C公差为0）
作者: lz 时间: 2010-8-9 15:47
未有结论，留个记号，希望有人来关注
作者: mnw2000 时间: 2010-8-9 16:02
以下摘自《手机结构设计》一书（人民邮电出版社），从理论到实际的案例，可供参考
5.1.1
3. 公差分析
公差分析(Tolerance Analysis)，是指对各种尺寸寻求最佳的容许误差，使得质量和成本综合起来达到最佳经济效益。这是产品设计中不可或缺但又往往被忽略的一个环节，也是最考验结构设计师功力的工作。
公差分析有两方面的工作，一是设计时的装配尺寸的公差带计算，二是分析批量制造时，零件实际的公差带分布状况。
公差选取的越小，制造难度就越高，制造成本也越高。比如塑料零件的公差等级从IT12级要提高到IT8级，从塑料材料成本、模具钢材料成本、机械加工成本都会有成倍的增加，总成本会提高好几倍。
所以一方面要按表5-2，表5-3选取合适的公差，另一方面要进行公差带的计算，因为三维设计软件中绘制的图形是名义尺寸，并不能体现配合零件之间的公差带情况。
所谓公差带是考虑零件尺寸公差后最大尺寸和最小尺寸的差值，它是一个微尺寸区域。公差带计算就是在最大尺寸和最小尺寸时，装配是否可以正常进行？这种计算首先是图纸上的理论计算，即在公差选取符合能到达的加工精度的基础上的公差带计算。然后是实际零件制造后的公差分析，其中要做的工作包括公差测量、计算和统计。
公差带计算要充分考虑到所有的关联尺寸引起的变化，这样才能使得计算结果准确无误。
由于手机是手持式小型电子产品这个特征，就决定了手机的尺寸公差只能是小公差。这是基于两方面的原因，一方面是手机装配结构的紧凑性，另一方面是手机使用时与人的距离是如此之近，一些微小的瑕疵都会明显的被看出。所以在大型产品看来可以接受的偏差，在手机上就不能接受。
我们说结构设计师通常要经过三个阶段，刚入行时会觉得绘图困难，过了这关后，会发现标注尺寸困难，再往后，才会发现真正困难的是公差标注困难，而且这种困难非短期能克服。
公差分析的实现途径很多，比较常见的有极值分析法（worst case）、统计平方公差法（root-sum-squares）和仿真法（simulation）三类。下面通过一个例子来说明这三种方法。
例：如图5-1所示，零件1和2是装入零件3的装配关系。
图5-1 装配尺寸和公差的选取
（1）极值法
已知：零件1 = 10±0.1
零件2 = 10±0.1
零件3 = 20.2±0.1
求： 装配公差带（装配间隙范围）
解：
装配间隙的名义值=20.2 -(10+10)= 0.2；
零件1、2和3的总公差=0.1 + 0.1+ 0.1 = 0.3；
最小间隙= 0.2 - 0.3 = -0.1；
最大间隙= 0.2 + 0.3 = 0.5
所以，装配间隙范围是[-0.1, 0.5]。这个公差带明显的缺陷是大值时，间隙过大，小值时，间隙过小（即过盈状态，人力无法装配）。
从上述计算可以看出，在极值法中主要考虑的是设计尺寸的线性极限值，此例中，要将零件3的名义尺寸再调大至少为20.3，才能保证零件的装入，但这导致公差为大值时，间隙过大的问题。
但是对大量生产的零件做数理统计发现，实际的零件在批量生产中，零件公差出现最大和最小的现象的是很少的。进一步的研究发现，零件在批量生产中公差的分布符合正态分布，所以有了统计平方公差法。
（2）统计平方法
一个优秀的稳态制造系统，批量生产零件时，公差的分布符合正态分布。有99.73%的零件公差落在±3 之间。如图5-2所示。
图5-2 正态分布曲线图
正态分布的特点：在一批零件中大多数实际尺寸接近均值的，极大极小的零件都是小概率（一个制造系统中每个零部件出现极值的概率只有0.0027，全部零件出现极值的概率接近与0）两种零件随机配对尺寸之和也是正态分布，中中、长短、中长配对的机会是大概率，大大配对是小概率。如图5-3所示。这就说明，通过极值分析法估算出来的公差范围过大，没有反应系统的真实情况。
图5-3 正态分布的零件公差分布图
依据这样的理论基础，在制定公差时，就可以将上例的零件3名义尺寸不放大，从而得到比较小的配合公差，还是上例，统计平方法计算如下。
已知：零件1 = 10±0.1
零件2 = 10±0.1
零件3 = 20.2±0.1
求：装配公差带（装配间隙范围）
解：根据统计平方公差法的定义公式（可参见《概率与统计（第二版）》P59，科学出版社2002）。
零件1、2和3的总公差=
间隙的最小值= 0.2 - 0.17 = 0.03
间隙的最大值=0.2 + 0.17 = 0.37
也就是说从概率角度分析，有99.73%的零件装配公差会落在[0.03,0.37]之间。采用统计平方公差法，可以得到一个比较小的合理间隙范围。
但是，如果不是一个稳态的优秀制造系统，即零部件批量生产时明显不呈正态概率分布，则计算结果不能成立。所以这些数据的分布状态，也是分析制造系统的制程能力（Cpk）时的重要手段。
（3）仿真法
自上世纪八十年代起，随着电子计算机软硬件的普及，仿真法得到了广泛应用，它的操作也越来越简单。在公差设计时应用计算机模拟技术，对公差进行验证。
仿真法是依据以前积累的制造系统数据，将这些数据的概率分布曲线，输入计算机进行公差的概率分析。有专门的软件分析系统，如JMP美国 SAS公司Jmp分析软件。
公差分析的最新发展是综合分析方法。可参见美国犹他州( Utah ) Brigham Young University 机械工程学系的教授 Ken Chase 所建立的公差分析理论体系：https://adcats.et.byu.edu/home.html。他发表过许多以计算机辅助做公差分析的论文, PTC( 参数科技公司 )的ProE中的 CE/Tol工具是目前少数能做 3D 公差分析的软件，就是由这位教授的学生开发完成的。CE/Tol 训练教材的分析范例就是来自 Chase 教授的论文。此外网站中还提供了一个 excel sheet用于实际的公差计算，是实际运用其理论的产物,可以在https://adcats.et.byu.edu/WWW/ADCATS/software/，上下载。
作者: mnw2000 时间: 2010-8-9 16:03
发的帖子，不能显示图，怎么能显示图？
作者: lz 时间: 2010-8-9 16:36
说到这个cetol
就用他来做了一下分析，软件对间隙的处理是：把公称尺寸定为0，公差为0.350，但是他提供几种间隙方式，见图片[attach]1022786[/attach]
分析结果见[attach]1022787[/attach]
作者: wsh1982 时间: 2010-8-9 17:07
谁能说一下正确答案呀？
作者: pumayou 时间: 2010-10-21 13:22
好复杂， 能总结一下到底应该咋做是标准答案吗？
作者: steven1970 时间: 2010-10-21 13:30
学习，学习
作者: feiyue_2001 时间: 2011-1-10 11:56
是一份好料
作者: feiyue_2001 时间: 2011-1-10 14:32
iDFMA 发表于 2010-2-24 12:52 
1.决定定位柱与孔的间隙。
定位柱与孔的间隙、定位柱的尺寸、和孔的尺寸是一个尺寸链。定位柱与孔的间隙需要保证定位柱在装进孔的时候不会发生干涉，至于具体是多少取决于定位柱和孔的所能达到的尺寸精度以及公差 ...
个人认为装配偏移，基本尺寸为0
公差应为+/-[（孔基本尺寸+上偏差）-（轴基本尺寸+下偏差）]/2较为合适。
孔和轴都是在最小实体状态下的尺寸
本帖最后由 feiyue_2001 于 2011-1-10 14:53 编辑
作者: yakeke 时间: 2015-1-20 14:00
本帖最后由 yakeke 于 2015-1-20 14:03 编辑
关于本问题，个人觉得应该是传动链上公差标注重复了。我认为可以有这样的思路：图中间隙受两个条件影响，柱孔的gap C和A,B,D,E的制造公差。
1.不考虑公差，也不考虑柱孔组装偏差，则gap=A+B+C-D-E=(A-E)+(B+C-D)=5。
2.增加考虑组装偏差，4.75<gap<5.25
3增加考虑制造公差，分两种情况极限公差和统计公差，极限公差=（0.3+0.2)+(0.1/2+0.1/2+0)=0.6,此时gap的范围是4.15<gap<5.85。统计公差=根号（0.3^2+0.2^2+0.05^2+0.05^2)=0.367，此时gap范围4.383<gap<5.617
（其中C公差为0） |
这个解答应该是准确的，但在3。极限公差=（0.3+0.2)+(0.1/2+0.1/2+0)=0.6,感觉这里不应该是1/2.
作者: 小酷酷 时间: 2015-1-20 15:02
未收录
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