【公差分析】公差分析的步驟(一)

2021-02-19 Creo與Proe產品結構設計

公差分析具體的步驟包括：

1.定義公差分析的目標尺寸和判斷標準

2.定義尺寸鏈

3.判斷尺寸的正負

4.將非雙向對稱公差轉換為雙向對稱公差

5.公差分析計算

6.判斷和優化

公差分析的第一步是定義公差分析的目標尺寸及其判斷標準，明確公差分析的目的以及如何判斷產品設計是否滿足

公差分析的目標尺寸可以包括零件之間的裝配間隙、外觀零件之間的配合間隙以及零件之間的功能裝配尺寸等

1.零件之間的裝配間隙

當檢驗兩個或多個零件之間的可裝配性時，即零件之間裝配過程中不發生幹涉，公差分析的目標尺寸為零件之間的間隙，如下圖所示

判斷標準：間隙＞0，當公差分析計算出的裝配尺寸間隙大於0時，說明產品設計合理，零件裝配時不會發生幹涉，當間隙小於等於0時，說明產品設計存在問題，在裝配過程中零件很可能會發生幹涉 

2.外觀零件之間的配合間隙

消費者對產品第一印象來自於產品外觀，因此產品外觀是吸引消費者的首要因素，產品外觀零件除了使用先進的表面處理技術外，外觀零件之間配合的美觀度也是需要考慮的因素之一，例如，如果外觀零件之間的間隙過大或過小或者零件之間的間隙不均勻，這會破壞產品的美觀，給消費者帶來不好的印象

在這種情況下，公差分析的目標尺寸：外觀零件之間的配合間隙，判斷標準：0.3mm≤間隙≤0.6mm，如下圖所示

3.零件之間的功能裝配尺寸

產品中包括重要的功能零件，只有當重要零件之間的裝配尺寸達到要求時，產品功能才得以順利實現，例如，某電源插頭的金屬引腳和對應插座只有當重疊到一定位置時，二者才能順利導通，如下圖所示

此時，公差分析目標尺寸是：零件之間的重疊尺寸，判定標準：重疊尺寸≥3.0mm

當定義好公差分析的目標尺寸之後，下一步是根據產品的裝配結構，定義目標尺寸的尺寸鏈

尺寸鏈，是指在產品的裝配關係中，由相互聯繫的尺寸按一定順序首尾相接排列而成的封閉尺寸組，尺寸鏈有兩個特徵：一個封閉性，尺寸是有多個尺寸首尾相連，二是關聯性，組成尺寸鏈的每一個尺寸都與目標尺寸有關聯性，尺寸鏈中每個尺寸的精度會影響到目標尺寸的精度，也就是說，一個尺寸是不是屬於目標尺寸的尺寸鏈，取決於該尺寸的精度變化是否影響目標尺寸的精度

如下圖所示，X時目標尺寸，尺寸A、B、C、D、E和X組成目標尺寸的尺寸鏈

判斷尺寸鏈是否定義正確標準之一是公差分析計算出的目標尺寸的名義值與目標尺寸的設計值一致，那麼尺寸鏈必定定義錯誤，以上圖的產品為例，目標尺寸X設計值為0.5mm，那麼通過公差分析計算出X的名義尺寸值也應該是0.5mm，如果是其他數值，則說明尺寸鏈定義錯誤

在進行公差分析時，尺寸鏈中的尺寸具有正負，尺寸的正負可以使用箭頭法確定，箭頭法是指從目標尺寸的任意一段開始起畫單向箭頭，順著整個尺寸鏈一直畫下去，包括目標尺寸，知道最後一個形成閉合迴路，然後按照箭頭方向進行判斷，凡是箭頭方向與目標尺寸箭頭同向的尺寸為負，反向的為正，如下圖所示，從目標尺寸X的一端開始畫單向箭頭，B、C、D、E與X的同向，為負，A與X反向，為正

尺寸公差有多種表示方法，包括單向公差，雙向不對稱公差和雙向對稱公差，單向公差是指尺寸的公差在尺寸名義值的一方，如或者，雙向不對稱公差是尺寸公差在尺寸名義值的上下方，但不對稱，如或者，雙向對稱公差是指尺寸的公差在尺寸名義值上下方，並且對稱，如100±0.2mm

在進行公差分析時，為了方便計算，尺寸的公差只能是雙向對稱公差，如果公差不是雙向對稱公差，那麼應當轉化為雙向對稱公差

例子：將單向公差轉化為雙向對稱公差

1.需要轉化的公差為單向尺寸：

2.計算尺寸的最大值和最小值：尺寸的最大值等於尺寸的名義值與公差上限之和，尺寸的最小值等於尺寸的名義值與公差下限之和，即：

最大值=100mm+（+0.2）mm=100.20mm

最小值=100mm+0mm=100mm

3.計算尺寸的公差範圍：尺寸的公差範圍等於尺寸的最大值與最小值之差，即

公差範圍=100.20mm-100.00mm=0.20mm

4.計算轉換後的尺寸單邊公差：轉換後的尺寸單邊公差等於公差範圍的一般，即

單邊公差=0.20mm/2=0.10mm

5.計算轉化後的尺寸名義值：轉換後的尺寸名義值為最小值與單邊公差之和或者最大值與單邊公差之差，即

尺寸名義值=100mm+0.1mm=100.1mm

因此最終的轉換結果為

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