尺寸鏈計(jì)算及公差分析(簡體)PPT

1、尺寸鏈計(jì)算及公差分析,1,目 錄,一. 工藝過程簡介 二. 尺寸鏈講解 三. 形位公差講解 四. 尺寸鏈及形位公差的應(yīng)用,2,一.工藝過程,(一)基本概念,工藝就是制造產(chǎn)品的方法. 凡是改變生產(chǎn)對象的形狀尺寸相對位置和性質(zhì)等,使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程. 而機(jī)械制造工藝過程是指零件的機(jī)械加工工藝過程和成品的裝配工藝過程.,3,(二)工藝過程的組成,為方便分析機(jī)機(jī)加工的情況和制訂工藝過程,將工藝過程分成若干工序,工序雙分成若干工步,工步分成若干工作行程.其細(xì)分依實(shí)際需求而定.,4,(二)工藝過程的組成,所謂之工序指: 相同的工作人員在相同的工作地點(diǎn)對同一工件所完成的那一部分工藝過程.

2、(如裝配聯(lián)機(jī)機(jī)作業(yè)) 所謂之工步指: 相同加工工具對同一工件在相同加工條件下所連續(xù)完成的那一部分工序.(如聯(lián)機(jī)機(jī)作業(yè)中的折沿邊料作業(yè)),5,(二)工藝過程的組成,所謂之工作行程指: 加工工具在工件上一次所完成的工步部分.(如折沿邊料過程中的一個(gè)來回),如果工藝過程中只有一道工序,工序中又只有一步工步,工步由一個(gè)工作行程組成,那么它們實(shí)際是相當(dāng).,6,(三)工藝過程文件化,將工藝過程的操作方法等按一定的格式用文件的形式規(guī)定下來,便成了工藝規(guī)程,即所說的SOP.,7,二.尺寸鏈分析,(一) 緣何要作尺寸鏈分析,加工工藝過程中, 治工具及工件的實(shí)際定位位置必然會與理想定位位置有一定的差異,同時(shí)加工尺

3、寸亦會存在差異.需允許一定的誤差存在,如何確定其誤差符合需求,則需引入尺寸鏈及公差的概念，并進(jìn)行分析計(jì)算.,8,(二) 尺寸鏈的解讀,互相聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接形成封閉的尺寸組.(如右圖),尺寸鏈的定義:,尺寸鏈的特征:,1.封閉性-尺寸鏈中各尺寸必須首尾相接構(gòu)成封閉形式.,2.關(guān)聯(lián)性-尺寸鏈中間接保證的尺寸的大小和變化,受到直接獲得的尺寸的精度所支配.,9,(二)尺寸鏈的解讀,尺寸鏈的分類: 1、按功能要求分: 1)、零件尺寸鏈-由幾個(gè)設(shè)計(jì) 尺寸所形成的尺寸鏈。如圖(1) 2)、裝配尺寸鏈：由不同零件的設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。如圖(2) 3)、工藝尺寸鏈：同一個(gè)零件的幾 個(gè)工藝尺寸所形

4、成的尺寸鏈。如圖(3),10,(二)尺寸鏈的解讀,尺寸鏈的分類: 2、按尺寸鏈各環(huán)的相互位置分: 1)、直線尺寸鏈：是全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈，如圖(1),(2),(3) 2)、平面尺寸鏈：全部組成環(huán)位于一個(gè)或幾個(gè)平行平面內(nèi)，但某些組成環(huán)不平行于封閉環(huán)的尺寸鏈，如圖(四)所示，兩孔之間的尺寸構(gòu)成了一平面尺寸鏈,11,12,(二)尺寸鏈的解讀,“環(huán)”定義: 組成尺寸鏈的各個(gè)尺寸.,環(huán)的組成: 1.封閉環(huán)-最終被間接保證精度的那個(gè)環(huán). 2.組成環(huán)-除了封閉環(huán)外之其它環(huán),13,(二)尺寸鏈的解讀,組成環(huán)可以其對封閉環(huán)的影響性質(zhì)分成兩類: 1.增環(huán)-當(dāng)其余組成環(huán)不變,封閉環(huán)因其增大而增大的環(huán).

5、2.減環(huán)-當(dāng)其余組成環(huán)不變,封閉環(huán)因其增大反而減小的環(huán).,14,(三) 尺寸鏈圖的制作步驟,1.確定封閉環(huán)-依實(shí)際工藝過程,找出間接保證的尺寸. 2.以封閉環(huán)開始,按“最少組成環(huán)環(huán)數(shù)”的原則,畫出實(shí)際組成環(huán). 3.按各尺寸首尾相接的原則,順著一個(gè)方向在各尺寸線終端箭頭.凡是箭頭方向與封閉環(huán)箭頭相同的尺寸就是減環(huán),反之增環(huán).,15,(三) 尺寸鏈圖的制作步驟,應(yīng)注意事項(xiàng)：,工藝尺寸鏈的構(gòu)成,取決于工藝方案和具體的加工方法. 2.正確封閉環(huán)的選取是解尺寸鏈的關(guān)鍵. 3. 一個(gè)尺寸鏈只能解一個(gè)封閉環(huán).,16,(四) 尺寸鏈的計(jì)算,1. 計(jì)算工藝尺寸鏈的方法,a. 極值法-一般生產(chǎn)中應(yīng)用 b. 概率法

6、-應(yīng)用于生產(chǎn)批量大的自動化及半自動化生產(chǎn)方面,或尺寸鏈的環(huán)數(shù)較多的場合.,17,封閉環(huán)的基本尺寸,(四) 尺寸鏈的計(jì)算,A0-封閉環(huán)的基本尺寸,m為增環(huán)數(shù),n-m為減環(huán)數(shù),A0= -,2. 極值法解封閉環(huán),封閉環(huán)的極限尺寸,A0max = -,A0min = -,18,封閉環(huán)的偏差,(四) 尺寸鏈的計(jì)算,ES(A0) = -,EI(A0) = -,上偏差:,下偏差:,2. 極值法解封閉環(huán),封閉環(huán)的公差,T(A0) = +,= ES(A0) - EI(A0),19,(四) 尺寸鏈的計(jì)算,尺寸鏈的豎式解：(適用于尺寸鏈中組成環(huán)數(shù)目較多的情形）,2. 極值法解封閉環(huán),20,公差分配一般原則:,(四)

7、 尺寸鏈的計(jì)算,a. 按等公差值的原則分配封閉環(huán)的公差(計(jì)算上方便,工藝上不合理),T(Ai)=,b. 按等公差級的原則分配封閉環(huán)的公差(按基本尺寸大小來分配公差,工藝上較合理),2. 極值法解封閉環(huán),21,(四) 尺寸鏈的計(jì)算,公差分配一般原則:,c. 按具體情況分配.這與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相關(guān),實(shí)質(zhì)上就是從工藝觀點(diǎn)考慮.,2. 極值法解封閉環(huán),22,3. 概率法解尺寸鏈,(四) 尺寸鏈的計(jì)算,正態(tài)分布情況下的概率法:,因?yàn)閷τ谡龖B(tài)分布,其偶然誤差即尺寸分散帶與均方根偏差間的關(guān)系可取=6,從而各組成環(huán)的尺寸分散帶為(Ai)=6(Ai),封閉環(huán)的尺寸分散帶為(A0)=6(A0). 當(dāng)取T(Ai)=(Ai

8、)和T(A0)=(A0),依上式得,根據(jù)概率論,可得組成環(huán)Ai與封閉環(huán)A0三者的均方根誤差關(guān)系式,23,(四) 尺寸鏈的計(jì)算,已知封閉環(huán)公差計(jì)組成環(huán)公差之概率法:,若T(Ai)的平均值基本上滿足經(jīng)濟(jì)精度的要求,則可按組成環(huán)加工的難易程度合理調(diào)配公差.概率法的好處是求得的組成環(huán)公差比極值法的要大 倍.,先估計(jì),3. 概率法解尺寸鏈,24,三.公差分析,(一) 基本概念,概述-實(shí)際加工所得到的零件形狀和幾何體的相對位置相對于理想的形狀和位置關(guān)系存在差異，這就是形位誤差。實(shí)際生產(chǎn)中是不可避免的。,形狀位置公差討論的對象是零件的幾何形狀。,從幾何角度講，任何零件形狀都是由點(diǎn)、線、面三要素構(gòu)成。位置公差

9、控制的對象為點(diǎn)、線、面，而形狀公差控制的對象是線和面要素。,25,(一) 基本概念,1.按存在狀態(tài)分,幾何要素在不同場合、不同狀態(tài)下名稱不同。,1）理想要素：具有指定的幾何意義，即不存在任何誤 差的要素。（如圖樣上的要素） 2）實(shí)際要素：指零件實(shí)際存在的要素。,2.按在形位公差中所處地位分,1）被測要素：圖樣上給出形狀或（和）位置公差要求而成為檢測對象的要素。含單一要素（僅對本身給出形狀公要求的要素）和關(guān)聯(lián)要素（對其他要素有功能要求而給出位置公差的要素）。 2）基準(zhǔn)要素：指用來確定被測要素方向或（和）位置的要素。,26,(一) 基本概念,3.按幾何特征分,1）輪廓要素：指零件外形的點(diǎn)、線、面。

10、 2）中心要素：指構(gòu)成輪廓的對稱中心的點(diǎn)、線、面。,形位公差的項(xiàng)目與符號,27,(一) 基本概念,形位公差帶,形位公差標(biāo)注是圖樣中對幾何要素的形狀、位置提出精度要求時(shí)作出的表示。用以限制實(shí)際要素變動的區(qū)域就是形位公差帶，具有形狀、大小、方向和位置四要素。,1.公差帶的形狀,公差帶的形狀是由 要素本身的特征和設(shè)計(jì)要求確定。常用的公差帶有9種： 圓內(nèi)區(qū)域、兩同心圓間區(qū)域、兩同軸圓柱面間的區(qū)域、兩平行直線之間的區(qū)域、兩等距線之間的區(qū)域、兩平行平面之間的區(qū)域、兩等距面間的區(qū)域、圓柱內(nèi)區(qū)域、球內(nèi)區(qū)域等。,28,(一) 基本概念,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),29

11、,(一) 基本概念,2.公差帶的大小,公差帶的大小指公差標(biāo)注中公差值的大小，指允許實(shí)際要素變動的全量。公差值前是否加由公帶的類型決定。 需加的情況： 同軸度和任意方向上的軸線直線度、平行度、垂直度、傾斜度和位置度。 需加S的情況： 空間點(diǎn)任意方向的位置度控制。 如下情況只可能為寬度值：圓度、圓柱度、輪廓度、平面度、對稱度、跳動等,30,(一) 基本概念,3.公差帶的方向,形狀公差帶的放置方向應(yīng)符合最小條件(最小包容區(qū)域）。 定向位置公差帶控制的為方向，其放置方向與基準(zhǔn)要素成絕對理想的方向關(guān)系。 除點(diǎn)的位置度外，定位位置公差的放置方向由相對基準(zhǔn)的理論正確尺寸確定。,31,(一) 基本概念,4.公

12、差帶的位置,對于形狀公差帶，只限制被測要素的形狀誤差，本身不作位置要求。 對于定向位置公差帶，強(qiáng)調(diào)的是相對于基準(zhǔn)的方向關(guān)系，對實(shí)際要素的位置度不作控制。 對于定位位置公差帶，強(qiáng)調(diào)的是相對于基準(zhǔn)的位置關(guān)系，其位置由相對于基準(zhǔn)的理論正確尺寸確定，公差帶是完全固定的。,32,形位公差所涉及的主要術(shù)語及定義,1.局部實(shí)際尺寸（Dai、dai),在實(shí)際要素的任意正截面上，兩對應(yīng)點(diǎn)之間測得的距離。,2.體外作用尺寸（Dfe、dfe),在被測要素的給定長度上，與實(shí)際內(nèi)表面體外接觸的最大理想面或與實(shí)際外表面體外接觸的最小理想面的直徑或?qū)挾取?3.體內(nèi)作用尺寸（Dfi、dfi),在被測要素的給定長度上，與實(shí)際內(nèi)

13、表面體內(nèi)接觸的最大理想面或與實(shí)際外表面體內(nèi)接觸的最小理想面的直徑或?qū)挾取?(一) 基本概念,33,形位公差所涉及的主要術(shù)語及定義,4.最大實(shí)體狀態(tài)(MMC)和最小實(shí)體狀態(tài)(LMC),指實(shí)際要素在給定長度上處處位于尺寸極限之內(nèi)并具有實(shí)體最大（小）的狀態(tài)。,5.最大實(shí)體尺寸(MMS)和最小實(shí)體尺寸(LMS),實(shí)際要素處于最大（?。?shí)體狀態(tài)下的極限尺寸。對于外表面來說是最大（小）極限尺寸，對于內(nèi)表面為最小（大）極限尺寸。,(一) 基本概念,34,形位公差所涉及的主要術(shù)語及定義,6.最大實(shí)體實(shí)效狀態(tài)（MMVC）和最小實(shí)體實(shí)效狀態(tài)（LMVC）,在給定長度上，實(shí)際要素處于最大（?。?shí)體狀態(tài)且其中心要素的形

14、狀或位置誤差等于給出公差值時(shí)的綜合極限狀態(tài)。,7.最大實(shí)體實(shí)效尺寸（MMVS)和最小實(shí)體實(shí)效尺寸（LMVS）,最大（?。?shí)體狀態(tài)時(shí)的體外作用尺寸。,MMVS=MMS+t或MMS-t LMVS=LMS+t或LMS-t t為形位公差,(一) 基本概念,35,形位公差所涉及的主要術(shù)語及定義,8.邊界,由設(shè)計(jì)給定的具有理想形狀的極限包容面。,9.最大實(shí)體邊界(MMB)和最小實(shí)體邊界(LMB),尺寸為最大（?。?shí)體尺寸的邊界。,10.最大實(shí)體實(shí)效邊界(MMVB)和最小實(shí)體實(shí)效邊界(LMVB),尺寸為最大（?。?shí)體實(shí)效尺寸的邊界。,(一) 基本概念,36,形位公差所涉及的主要術(shù)語及定義,11.最大實(shí)體要求

15、(MMR)和最小實(shí)體要求(LMR),被測要素的實(shí)際輪廓應(yīng)遵守其最大（?。?shí)體實(shí)效邊界，當(dāng)其實(shí)際尺寸偏離最大實(shí)體尺寸時(shí)，允許形位誤差值超出在最大（?。?shí)體狀態(tài)下給出的公差值的一種要求。,12.可逆要求(RR),中心要素的形位誤差值小于給定的形位公差值時(shí)，允許在滿足功能要求的前提下擴(kuò)大尺寸公差。,(一) 基本概念,13.零形位公差,被測要素采用最大（?。?shí)體要求時(shí)使用。,37,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,形位公差代號,公差框格在圖樣上一般水平放置，也可豎直放置。由左至右依次填寫公差項(xiàng)目符號、公差值及有關(guān)符號、基準(zhǔn)字母及有關(guān)符號。根據(jù)實(shí)際需要，可有單一基準(zhǔn)、公共基準(zhǔn)、雙基準(zhǔn)、三基準(zhǔn)四種。其中基準(zhǔn)順

16、序與字母本身無關(guān)系，由實(shí)際生產(chǎn)工藝確定。 第一基準(zhǔn)一般選取最重要的表面，如加工或安裝之定位面。接著是第二、三基準(zhǔn)。,38,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,形位公差代號,單基準(zhǔn),公共基準(zhǔn),雙基準(zhǔn),三基準(zhǔn),39,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,基準(zhǔn)代號,由基準(zhǔn)符號（加粗短劃線）、圓圈（廠內(nèi)實(shí)際應(yīng)用時(shí)用方框）、聯(lián)機(jī)和字母組成。無論基準(zhǔn)符號方向如何，字母都應(yīng)水平書寫。單一基準(zhǔn)要素的名稱用大寫拉丁字母表示，但不得用E、F、I、J、M、O、P、R等字母，以便引起誤解。,40,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,被測要素的標(biāo)注,1.當(dāng)被測要素為輪廓要素時(shí)，指示箭頭應(yīng)指在被測表面的可見輪廓在線，也可指在輪廓線的延長線上

17、，且必須與尺寸線明顯分開。,2.對視圖中的一個(gè)面提出形位公差要求，可在該面上用小黑點(diǎn)引出參考線。,41,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,被測要素的標(biāo)注,3.當(dāng)被測要素為中心要素時(shí)，指引線的箭頭應(yīng)對準(zhǔn)尺寸線，與其延長線重合。,當(dāng)被測要素是圓錐體軸線時(shí)，指引線應(yīng)圓錐體的大端或小端的尺寸線對齊。也可在圓錐體任一部位增加一空白尺寸線與指引線箭頭對齊。,42,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,被測要素的標(biāo)注,4.當(dāng)要限定局部部位作為被測要素時(shí)，必須用粗點(diǎn)劃線示出其部位并加注大小和位置尺寸。,43,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,基準(zhǔn)要素的標(biāo)注,1.當(dāng)基準(zhǔn)要素是邊線、表面等輪廓要素時(shí)，基準(zhǔn)代號中的短橫線應(yīng)靠近基準(zhǔn)

18、要素的輪廓線或輪廓面或其延長線，但要與尺寸線明顯錯開。,2.當(dāng)受圖形限制，可在面上由小黑點(diǎn)引出參考線，基準(zhǔn)代號則置在參考在線。,44,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,基準(zhǔn)要素的標(biāo)注,3.當(dāng)基準(zhǔn)要素為中心要素時(shí)，基準(zhǔn)代號的聯(lián)機(jī)應(yīng)與該要素的尺寸線對齊?；鶞?zhǔn)代號中的短劃線也可替代尺寸線的一個(gè)箭頭。,4.當(dāng)基準(zhǔn)要素為圓錐體軸線時(shí)，基準(zhǔn)代號上的聯(lián)機(jī)應(yīng)與基準(zhǔn)要垂直，即應(yīng)垂直于軸線而不是圓錐的素線，而基準(zhǔn)短橫線就與素線平行。,45,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,基準(zhǔn)要素的標(biāo)注,5.當(dāng)以要素的局部范圍作為基準(zhǔn)時(shí)，必須用粗點(diǎn)劃線示出其部分，并標(biāo)注相應(yīng)的范圍和位置尺寸。,6.采用基準(zhǔn)目標(biāo)，應(yīng)在有關(guān)表面上給 出適當(dāng)?shù)?/p>

19、點(diǎn)、線或局部表面來代表基準(zhǔn)要素。,46,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,公差值的標(biāo)注,1.公差值表示公差帶的寬度或直徑；,2.公差值t標(biāo)注在公差框格的第2格。公差帶寬度只標(biāo)注公差值t，公差帶直徑視要素特征標(biāo)注為t或St。,3.對公差值，除標(biāo)注數(shù)值外，還可作進(jìn)一步要求。,只允許向材料內(nèi)凹,只允許向材料外凸,只允許從左至右減小,只允許從右至左減小,47,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,附加符號的標(biāo)注,1.最大實(shí)體 及最小實(shí)體 要求符號的標(biāo)注,其依實(shí)際要求置于公差值或基準(zhǔn)名稱字母后面.,材料關(guān)聯(lián)性標(biāo)注,材料及基準(zhǔn)關(guān)聯(lián)性標(biāo)注,48,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,附加符號的標(biāo)注,2.包容要求符號 的標(biāo)注,當(dāng)

20、由尺寸公差控制形狀公差時(shí),應(yīng)標(biāo)注包容要求符號.并且其應(yīng)注在該要素尺寸極限偏差或公差帶代號的后面.,桿件處處截面值徑大于或等于19.95mm,且桿析可通過20.05mm的全角通規(guī)。則判桿件OK,49,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,附加符號的標(biāo)注,3.可逆要求符號 的標(biāo)注,可逆要求應(yīng)與最大實(shí)體或最小實(shí)體要求同時(shí)使用，并置于最大或最小實(shí)體符號后面。實(shí)際上是在最大或最小實(shí)體要求下對實(shí)體尺寸作寬放的情況。,如圖，桿件若可通過20.3全角通規(guī)，且處處截面直徑大于或等于19.9mm，則桿件OK。,50,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,附加符號的標(biāo)注,4.延伸公差帶符號 的標(biāo)注,延伸公差帶符號標(biāo)注在公差框格內(nèi)的

21、公差值后,同時(shí)應(yīng)加注在圖樣中延伸公差帶長度數(shù)值后.,5.自由狀態(tài)條件符號 的標(biāo)注,對于非剛性被測要素在自由狀態(tài)時(shí),若允許超出圖樣上給定的公差值,可在形狀公差值后面加注該符號.若無標(biāo)注,則為受力約束情況下的公差值.,51,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,特殊規(guī)定,1.部分長度上的公差值標(biāo)注,表示每200mm的長度上直線度公差為0.05mm。,表示每200mm的長度上直線度公差為0.05mm，同時(shí)總體直線度為0.1mm。,簡化后合并的公差要求標(biāo)注，可分開解釋。,52,(二) 形位公差的符號及標(biāo)注,特殊規(guī)定,2.公共公差帶的標(biāo)注,53,四. 尺寸鏈及形位公差的應(yīng)用,例1,圖中有兩封閉環(huán)尺寸K、M，其中

22、封閉環(huán)K的增環(huán)有A、D、E、G，減環(huán)有C、H、L、J；封閉環(huán)M的增環(huán)有C、F、L、J，減環(huán)有A、B。,54,四. 尺寸鏈及形位公差的應(yīng)用,例1,已知A=8.50+0/-0.10,B=12.510.10,C=4.36+0.10/-0.05, D=3.740.05,E=6.300.05,F=12.650.05,G=8.890.05, H=13.900.05,J=1.600.05,L=2.54+0.25/-0.05。,1.用極值法計(jì)算封閉環(huán)尺寸K、M,K0=(A0+D0+E0+G0)-(C0+H0+L0+J0) =(8.50+3.74+6.30+8.89)-(4.36+13.9+2.54+1.60)

23、 =5.03,首先求出基本尺寸K0,M0=(C0+F0+L0+J0)-(A0+B0) =(4.36+12.65+2.54+1.60)-(8.50+12.51) =0.14,55,四. 尺寸鏈及形位公差的應(yīng)用,例1,然后求出上下偏差,ES(K)=ES(A)+ES(D)+ES(E)+ES(G)-EI(C)EI(H)-EI(L)-EI(J) =0+0.05+0.05+0.05-(-0.05)-(- 0.05)-(-0.05)-(-0.05) =0.35,上偏差,ES(M)=ES(C)+ES(F)+ES(L)+ES(J)-EI(A)EI(B) =0.10+0.05+0.25+0.05-(-0.10)-(- 0. 10) =0.65,56,四. 尺寸鏈及形位公差的應(yīng)用,例1,EI(M)=EI(C)+EI(F)+EI(L)+EI(J)-ES(A)ES(B) =-0.05-0.05-0.05-0.05-0-0.10 =-0.30,下偏差,EI(K)=EI(A)+EI(D)+EI(E)+EI(G)-ES(C)ES(H)-ES(L)-ES