公差分析指南

技术标准公差分析指南2014 5 -20发布2014 -5- 20实施目次前言II1范围32公差分析目的33术语34公差分析步骤及示例44.1公差分析步骤44.1.1确定分析对象及判定标准44.1.2建立封闭尺寸链44.1.3尺寸转换44.1.4公差分析的计算44.1.5判断和优化54.2公差分析示例54.2.1确立分析对象和判定标准54.2.2建立封闭尺寸链54.2.3尺寸转换64.2.4公差分析的计算64.2.5装配判定65公差分析软件介绍75.1软件概述75.2界面介绍75.2.1界面介绍75.2.2分析目标定义介绍85.2.3快捷命令介绍85.2.4测量表85.2.5尺寸环图95.2.6分析结果95.3公差分析步骤及实例115.3.1确定目标尺寸115.3.2添加关联尺寸125.3.3调整组成环尺寸135.3.4查看分析结果135.3.5基本尺寸及公差优化135.3.6生成分析报告14前言通过公差分析，验证及优化产品结构设计，降低加工制造成本，提升产品品质，特制订本标准。本标准由标准化管理委员会提出并负责解释。本标准由结构部归口。本标准主要起草人： 本标准审核人： 本标准批准人： 本标准为2014年首次发布。15公差分析指南1 范围本标准介绍了公差分析的原理及方法，并提供案例，指导结构设计人员进行设计参考。本标准适用于优特公司含结构设计的产品，该产品具有相互关联的配合尺寸、公差等技术要求。2 公差分析目的2.1 通过公差分析合理设定零件的公差以减少零件的制造成本。2.2 通过公差分析判断零件的可装配性，判断零件是否在装配过程中发生干涉。2.3 通过公差分析判断零件装配后产品关键尺寸是否满足外观、质量以及功能等要求。2.4 通过公差分析优化产品的设计。3 术语3.1公差分析是对累积公差进行计算以优化制造能力与产品功能要求的平衡关系。3.2尺寸链在在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组长度环，见图一。3.3尺寸环列入尺寸链中的每一个尺寸，如Error! Reference source not found.图中A0、A1、A2、A3、A4、A5。3.4封闭环尺寸链中，装配过程或加工过程最后自然形成的一环，如Error! Reference source not found.图中A0。3.5组成环尺寸链中，除封闭环以外的其他环均被称为组成环，如Error! Reference source not found.图中A1、A2、A3、A4、A5。3.6增环尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环同向变动。同向变动指该环增大时封闭环也增大，该环减小时封闭环也减小，如Error! Reference source not found.图中A3。3.7减环尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环反向变动。反向变动指该环增大时封闭环也减小，该环减小时封闭环也增大，如Error! Reference source not found.图中A1、A2、A3、A4、A5。3.8极值法是公差分析中最基本的方法之一，它从尺寸链各环的极限尺寸出法进行尺寸链的计算，不考虑各环实际尺寸的分布情况。3.9概率法是公差分析中另一种最基本的方法，组成环的实际尺寸均按正态分布，且分布范围与公差带宽度一致，分布中心与公差带中心重合，则封闭环的尺寸也按正态分布。4 公差分析步骤及示例4.1 公差分析步骤 4.2 确定分析对象及判定标准 明确公差分析的目的以及如何判断产品设计是否满足要求。可以包括：零件之间的装配间隙、外观零件之间的配合间隙、零件之间的功能装配尺寸等。4.2.1 建立封闭尺寸链建立封闭尺寸链图，确定封闭环、组成环，并识别组成环的增环和减环。4.2.2 尺寸转换将组成环的非双向对称公差转化为双向对称公差。4.2.3 公差分析的计算采用极值法和概率法分别对尺寸链进行计算。a) 封闭环的基本尺寸计算公式：第i个尺寸的基本尺寸。注： 增、减环的需要区分正负号，增环为“+”，减环为“-”。b) 极值法： 封闭环公差的计算公式： 封闭环的对称公差； 组成环的个数； 第个尺寸的对称公差。优点1.按尺寸链各环的最大和最小极限值进行计算，保证了装配的100%安全2.保证了装配的完全互换性缺点1.未考虑各环实际分布状况，人为假定的理想状态，缺乏科学性2.适合于小批量生产和尺寸链中环数小于4的场合c) 概率法： 封闭环公差的计算公式： 优点1.经济性好，科学合理能满足大多数装配的互换性2.适用于大批量生产和尺寸链中环的个数比较多的场合3.适用于自动化及半自动化生产缺点装配后可能有极小数情况不能满足装配要求4.2.4 判断和优化当公差分析计算出封闭环尺寸的最大值和最小值后，可以根据封闭环尺寸的判定标准来判断产品的设计是否满足设计要求。4.3 公差分析示例4.3.1 确立分析对象和判定标准为避免解锁头装配困难和装配完成后闭锁轴转动不顺畅，解锁头与闭锁轴之间的间隙大于零（X0），见下图。4.3.2 建立封闭尺寸链根据装配关系及尺寸标注建立封闭尺寸链，见下图。4.3.3 尺寸转换对尺寸链中公差不是对称分布的组成环进行尺寸转化，转化成公差对称分布的名义尺寸。(1) 解锁杆尺寸转换 (2) 闭锁轴尺寸转换 4.3.4 公差分析的计算(1) 基本尺寸计算： 注意：增环为+，减环为-。(2) 极值法： 则封闭环的基本尺寸及公差为：(3) 概率法： 则封闭环的基本尺寸及公差为：4.3.5 装配判定(1) 极值法计算的判定: 结论：最小间隙为-0.05，不满足装配需求。 (2) 概率法计算的判定 结论：最小间隙0.021，满足装配需求。 注：公差修正计算见 6.3.5章节。 5 公差分析软件介绍5.1 软件概述Tolerance Analysis Extension 是由CETOL Technology与PTC 合作开发的一款公差分析应用程序。利用Tolerance Analysis Extension可以快速的执行与零件尺寸相关的公差累积分析，提供了两种最基本且实用的分析方法：极值法和概率法。5.2 界面介绍5.2.1 界面介绍CREO分析公差分析公差分析管理器，点击进入公差分析界面，公差分析界面有五个重要的区域，见下图。 5.2.2 分析目标定义介绍a) 选择封闭环尺寸的第一基准面；b) 选择封闭环尺寸的第二基准面；c) 显示封闭环尺寸实测值；d) 设置封闭环公差类型（对称、正负、限制）；e) 设置封闭环尺寸精度（小数位）；f) 设置封闭环尺寸的期望值；g) 设置封闭环尺寸的期望公差；5.2.3 快捷命令介绍 a) 选择模型或尺寸；b) 添加虚拟模型；c) 添加注释尺寸；d) 封闭间隙；e) 删除模型和尺寸；f) 输出（生成）分析报告；5.2.4 测量表a) 名称：各组成环零件名称及尺寸信息。b) 公称：各组成环零件的公称尺寸，不可修改。d) 公差：各组成环的基本尺寸和公差，双击可以修改调整。e) 单位：尺寸和公差的单位，默认为mm。f) ：此值代表公差的分布指数，双击可修改。默认为1（其范围为：）。g) 分布：此列显示尺寸的统计分布参数，所有尺寸为正态分布。平均数 标准差 c) 敏感度：是指各组成环在尺寸链中变化的敏感程度。d) 附件：对于销/孔配合限定中心轴的对齐方式。5.2.5 尺寸环图a) 尺寸链中关联零件；b) 封闭环的基准，选择的第一基准用绿色线显示，第二个基准用红色线显示；c) 组成环尺寸；d) 尺寸之间的接口；5.2.6 分析结果分析结果视图包含4个重要的窗口：测量变异、统计的贡献度、最坏情况的贡献度和敏感度。a) 测量变异1) 测量变异窗口用图表显示测量目标在极值分析法和概率分析法状态下的分布情况。2) 测量目标值、测量下限和测量上限均由设计者根据装配要求规定。3) 最坏情况测量的最小值和最大值由软件通过极值分析法计算后得到。b) 统计的贡献度 统计贡献度窗口显示组成环尺寸公差在概率分析法中对目标尺寸公差的贡献率。 ； -第个组成环尺寸； -目标尺寸； -组成环尺寸标准差 -目标尺寸标准差c) 最坏情况的贡献度 最环情况的贡献度窗口显示组成环尺寸公差在极值分析法中对目标尺寸公差的贡献率。-第个组成环尺寸-目标尺寸-的上限规格-的下限规格-的上限规格-的下限规格d) 敏感度敏感度窗口显示目标尺寸相对组成环尺寸的敏感程度。5.3 公差分析步骤及实例5.3.1 确定目标尺寸选择目标（封闭环）尺寸的两个基准，在间隙/堆放定义窗口同时显示两个基准的名称，见下图。5.3.2 添加关联尺寸目标（封闭环）尺寸基准选择完后，系统会自动弹出与封闭环相关联的组成环尺寸，并逐个添加其他组成环尺寸，并组成完整的尺寸链图，如下图。 (1) 解锁杆组成环尺寸(2) 解锁头组成环尺寸(3) 闭锁轴组成环尺寸(4) 尺寸链图5.3.3 设置尺寸和公差尺寸链建立完成后，可以对目标尺寸和组成环的尺寸进行设置，见下图。5.3.4 查看分析结果查看分析结果窗口，从图表信息可知，通过极限值方法计算