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公差分析 | 为什么说定位特征可以降低零部件成本？

钟元

8月前浏览807

在公差分析 | 为什么说定位特征可以提高装配位置精度？一文中，我们通过公差分析的实际计算，证明了定位特征可以提高装配位置精度。

如果我们换一个角度，那么可以这样说：当产品有装配精度要求时，设计定位特征，有助于放松零件的公差要求，从而可以降低成本。

定位设计得好，其实也是降本设计的一个手段。

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没有定位，公差要求如何？

在公差分析 | 为什么说定位特征可以提高装配位置精度？一文中，如果两个零件右侧端面的设计要求已经确定下来，其对齐度要求为0±0.20mm，那么我们怎么去分配尺寸链中的尺寸公差，并使得去满足0±0.20mm要求呢？

如果没有定位，当前设计能做到的精度为0±0.95mm。要把装配精度从0±0.95mm提高到0±0.20mm，我们至少需要做到以下几点：

1）减小零件1两个螺丝孔之间的公差：从50.00±0.30mm减小为50.00±0.05mm

1）减小零件2两个螺丝孔之间的公差：从50.00±0.30mm减小为50.00±0.05mm

3）减小螺丝孔的大小：从3.50mm减小到3.00mm。螺丝孔的公差和螺丝的公差均保持±0.05mm不变。

如图14所示。

▲图14--没有定位时的零件公差要求

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有定位，公差要求又如何？

在增加定位的情况下，当前的装配精度已经达到了0±0.20mm，那么我们来看有定位的设计，对零部件的公差要求是：

1）零件1上定位柱到右侧端面的距离：5.00±0.05mm

2）零件2上定位孔到右侧端面的距离：5.00±0.05mm

3）零件1定位柱的外径：3.90±0.05mm

4）零件2定位孔的直径：4.00±0.05mm

同时，对于螺丝孔的距离，螺丝的外径等，只需要满足当前常规要求即可，并不需要做精密的管控。

如图15所示。

▲图15--有定位时的零件公差要求

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没有定位，零部件公差要求很精密

有定位，零部件公差要求很宽松

我们对比没有定位和有定位，似乎对公差要求似乎没有区别。

唯一的区别是：相对于有定位时-定位柱和定位孔到右侧端面的尺寸5.00±0.05mm，没有定位时-螺丝孔到右侧端面的尺寸50.00±0.05mm的公差要求更加精密，因为一般来说尺寸越大，保持同样的精度就更难。

这个时候，我们需要回过头来思考。

没有定位时，四个螺丝孔3.00±0.05mm、螺丝2.90±0.05mm，这样的配合有问题吗？

以

下

是

思

考

区

回答错误的同学，建议仔细去阅读公差分析 | 定位柱和定位孔的尺寸，如何设计最科学？一文。

这样的配合确实会有问题，这会发生过定位。第一颗螺丝和螺丝孔可以对齐，这没有问题。然而，由于螺丝孔与螺丝孔之间存在公差，后面几颗螺丝和螺丝孔就有可能对不上。

设计过带有多个折弯钣金机箱的同学，一定对此深有体会。

那么，我们应该怎么做呢？

我们需要继续把相关零部件尺寸公差要求减小，才能够避免过定位、避免装不上的情况：

1）继续减小零件1两个螺丝孔之间的公差：从50.00±0.05mm减小为50.00±0.001mm

2）减小零件2两个螺丝孔之间的公差：从50.00±0.05mm减小为50.00±0.001mm

3）减小螺丝孔的公差：从3.0±0.05mm减少到3.00±0.001mm

4）减小螺丝外径的公差：从2.9±0.05mm减少到3.00±0.001mm

如图16所示。

▲图16--没有定位，零件公差要求高

0.001mm的公差要求，那么其成本可能是原本0.05mm的几倍甚至几十倍了。这个成本，估计是没有任何公司可以承受的。

对比没有定位的零部件尺寸精度要求进行，我们会发现，有定位时：

1）需要精密公差的尺寸较少

2）公差要求更宽松

自然而然，零部件的成本就降低了。

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可以使用螺丝/螺丝孔进行定位吗？

单纯从零部件公差要求来说，使用定位特征之后，零部件公差要求比较宽松，零件成本低。

不过，定位特征本身也有成本。当然，在绝大多数情况下，定位特征的成本本身比较低，例如在塑胶件上增加一个定位柱、或者在钣金件上增加一个定位凸包等，仅仅需要在模具上加相应的特征或工序，成本一般都比较低。

而有些时候，我们需要通过一个单独的定位紧固件，通过铆接等方式，固定在钣金上，那么这种方式的成本就稍高。

▲图17--铆接定位柱--有一定成本

在有些场合，我们可以直接使用螺丝/螺丝孔进行定位，继而可以去除额外的定位柱紧固件，如图18所示。

▲图18--通过螺丝/螺丝孔定位

不过，相对于定位柱定位孔的方法，螺丝/螺丝孔的定位方式有两个缺陷：

1）拧紧螺丝时，需要有顺序。需要按照小孔、腰孔和大孔的顺序进行拧紧，否则会发生螺丝孔对不齐、拧不上的问题。这种方式不一定适合大批量生产。

2）没有导向功能，需要人工对齐或者增加治具对齐，增加装配时间，降低装配效率。而定位柱和定位孔顶端，增加斜角或者圆角，就可以集成导向功能。

最后的话

总结一下：

没有定位特征的设计，必然要求零部件精密的公差要求，这会增加零部件成本。

定位=降本

在可能的情况下，在考虑两个零部件的装配时，我们需要设计定位特征。

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来源：降本设计

尺寸链模具钣金

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首次发布时间：2023-11-16