本章目的:确定公差分析目标之后,按流程进行一个产品的公差分析。
1.定义公差分析的目标尺寸和判断标准
对于完整的公差分析,这是最难和最容易忽略的一步。
具体做法见上个分章。
2.建立闭合尺寸链
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目标尺寸有关联性,尺寸链中每个尺寸的精度会影响到目标尺寸的精度;
3.将非对称公差转成对称公差
公差标注本就为对称公差的好处之一:这一步可以省略;
4.判断尺寸链中尺寸的正负
个人领悟的秘法:
5.计算目标尺寸的名义值
如果公差分析计算出的目标尺寸名义值与设计值不相等,则说明尺寸定义错误。(公差标注为对称公差的好处之二,计算出的目标尺寸名义值X与3d图测量值相等)
6.选用公差分析的方法
极值法或统计分析法,分章节再说。
7.公差分析的计算
分章节再说
8.判断和优化
8.1 当公差分析的结果不满足要求时
1)调整尺寸链中的尺寸大小
2)减少尺寸链的长度;
3)使用定位特征;
不推荐的做法:
4)减少尺寸链中的尺寸公差大小;
5)降低目标尺寸判断标准;
//注:个人称之为三长两短改进法,三种推荐的方法做起来吃力但效果好,两种不推荐的方法做起来简单但也留下一定后患。所以激发一个结构工程师的自觉性是很重要的,不然的话谁会主动去做这种事呢。
8.2 推荐的做法举例
8.2.1 调整尺寸链中的尺寸大小
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8.2.2 减少尺寸链的长度
①减少尺寸链中的零件数量;②同一零件中,减少尺寸链的长度,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数。
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8.2.3 使用定位特征
好处:1)定位特征可以提供较精密的尺寸公差;
2)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;
3)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;
4)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。
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8.3 不推荐的做法举例
8.3.1 减少零件尺寸公差
最简单的方法是减少尺寸链的公差使得结果满足要求,这也是产品设计工程最常用的方法。当然,这一定不是最好的方法,正如我们在制造章节中所说,零件的尺寸公差不是想怎么调整就可以怎么调整的,尺寸公差取决于零件的制造工艺所能提供的制造精度。如果尺寸公差越严格,但是零件的制造工艺达到这样的精度就会花费越高的成本,甚至无论如何都达不到这样的精度,那么整个公差分析就毫无意义。通过设定过于严格的尺寸公差以达到判断标准分析结果符合判断标准的做法无异于掩耳盗铃。
当然,在其他方法无法解决,调整零件尺寸公差并且征得制造工程师同意的情况下,可以要求严格的零件公差。
8.3.2 降低目标尺寸判断标准
当零件尺寸的公差已经相当严格,产品的设计已经优化的情况下,公差分析的结果依然不能满足设计要求,此时可以考虑调整目标尺寸的判断标准(当然前提是目标尺寸的公差是主观的,例如产品的外观零件之间的间隙等。如果目标尺寸的判断标准是客观的,例如两个零件在装配或运动过程中不发生干涉,那么判断标准是间隙必须大于0,此时判断标准无法调整)。有时这判断标准由客户定义,那么一定需要对客户说明他们的判断标准过高,产品设计没办法达到他们的要求。否则等到产品设计制造出来、不良品出现后,再来商量调整判断标准,客户就不会轻易答应放宽标准了。
8.4 当公差分析的结果满足要求时
也需要用三长两短法进行优化!
9.公差分析结果图纸标注,统计公差法标注对应符号
若是统计公差法,对应分配的零件公差需要标注统计公差符号,如下图:
除此之外公差分析表格需要提高给质量管理,正确进行质量管控。