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装配件尺寸链是如何计算,10实例具体说明!

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尺寸链的定义:      

     

装配件尺寸链是指在装配过程中,由多个零件的尺寸或相互位置关系组成的尺寸链。

这些尺寸链在装配过程中保证了装配精度和产品结构的合理性。    
简单理解就是有装配关系的零件就会存在尺寸链。    

   
什么叫尺寸链:      

     
   
尺寸链是指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,称为尺寸链。    
尺寸链包括环和封闭环,其中封闭环是在装配过程或加工过程后自然形成的一尺寸。    
尺寸链是分析和设计技术工序尺寸的有效工具,在制订机械加工工艺过程和保证装配精度中都起着很重要的作用。    

   
为什么要有尺寸链:      

     
   
尺寸链的存在是为了在机械制造过程中,保证各个零部件的精度要求。    
在机械设计和工艺工作中,为保证加工、装配和使用的质量,经常要对一些相互关联的尺寸、公差和技术要求进行分析和计算。    
简单理解就是尺寸链保证产品可量产性,零件存在装配关系就会产生尺寸链。    

尺寸链定义步骤:      

     

1、锁定装配基准;

2、锁定装配间隙;    
3、定义装配零件公差;    
4、尺寸链以装配组件的形式产生尺寸链的闭环;    



   

   
   
装配件尺寸链案例1      

如图所示,通过计算来评估公差标注的合理性

先按照上偏差计算:    
外框内径上极限尺寸:45.6    
零件A上极限尺寸:10.15    
零件B上极限尺寸:15.25    
零件C上极限尺寸:20.3    
计算:    
45.6-10.15-15.25-20.3=-0.1    
说明如果零件都加工处于上极限尺寸的情况下,会产生0.1mm的干涉,导致零件无法 正常装配,说明图面标注公差存在问题,需要优化。    

   

再计按下偏差计算

外框内径下极限尺寸:45.0

零件A下极限尺寸:9.85

零件B下极限尺寸:14.75

零件C下极限尺寸:19.7

计算:

45.0-9.85-14.75-19.7=0.7

说明如果零件加工都处在下偏差的情况下,会产生0.7mm的装配间隙。零件在实际加工过程中无法保证零件都处在下偏差。


再按零偏差计算

外框内径基本尺寸:45.3

零件A基本尺寸:10

零件B基本尺寸:15

零件C基本尺寸:20

计算:

45.3-10-15-20=0.3

说明假定零件都处在基本尺寸的情况下,会产生0.3mm的装配间隙。同样在零件实际加工时无法保证零件尺寸没有偏差。

《机械工程文萃》编者补充:

按图纸中标准的尺寸公差加工后可能出现的间隙。

最大间隙:45.6-9.85-14.75-19.7= 1.3

最小间隙:45-10.15-15.25-20.3= -0.7

说明在零件都满足公差要求的情况下,可能出现1.3毫米的间隙,也可能出现0.7毫米的干涉,这两种极限情况都有可能不满足装配要求。


结合以上分析,三种极端情况下装配的间隙分别为:-0.1、+0.7、0.3,计算不良率:

要计算不良率,需要先计算有多少个零件处于不良状态。

假设有n个零件,其中x为零件处在上偏差时的零件数,y为零件处在下偏差,z为零件处在基本尺寸时的零件数,那么不良零件的数量为x+y+z。

不良率为:

(x+y+z) / n x 100%

根据题目所给条件,可以列出以下方程组:

x + y + z = n

x = n * ( - 0.1 / ( - 0.1 + 0.3 + 0.7) )

y = n * ( 0.7 / ( - 0.1 + 0.3 + 0.7) )

z = n * ( 0.3 / ( - 0.1 + 0.3 + 0.7) )

将上述方程组带入下面的公式中即可求出不良率:

( - 0.1 * n / ( - 0.1 + 0.3 + 0.7) ) + ( 0.7 * n / ( - 0.1 + 0.3 + 0.7) ) + ( 0.3 * n / ( - 0.1 + 0.3 + 0.7) ) / n x 100%

解得不良率为:15.24%。

结合上面的公差计算,产品在良产过程中会存在15.24%的不良率风险,所以需要调整装配公差。

《机械工程文萃》编者点评:
   
1、尺寸链不完整,没有给出装配后允许的装配间隙(即尺寸链的闭环),没有分析比较的依据。    
2、原文中存在很多概念错误。原文中“上公差”、“下公差”、“标准公差”实际因为“上极限尺寸”、“下极限尺寸”、“基本尺寸”,编者已作修改。    
3、原文良率的算法待考证。    
编者凭经验分析判断是有问题的。    
首先,零件加工的良率是呈正态分布的,即零件处于中间值的概率是最大的。本例中,零件处在基本尺寸的概率最大。    
其次,计算不良率,即生产出的零件不合格品数量占总生产的零件数的比率,计算零件数量怎么要用到零件的间隙值?反而与最终的要求间隙值没有关系?况且尺寸都为基本尺寸时可能是合格的也参与不良率的计算,不合逻辑!    
另外,原文作者连基本的概念都没有搞清楚(随时查一下资料或百度一下就可以的),严重怀疑其计算方法是臆想出来的。    
4、也许是编者经验局限,欢迎读者在留言区文明发言探讨。后续本号会整理相关资料分享。    

     

     

   
   
   
装配件尺寸链案例2      

明确装配间隙为0.1mm以上    

零件1公差为:10.00+0.00/-0.10;

零件2公差为:10.00+0.00/-0.10;

装配基准公差为:20.1+0.10/-0.00 。

这样公差链,无论是生产如何加工的话,只要是在公差范围以内,就会不存装配不良现象。

《机械工程文萃》编者点评:

1、同样没有明确给出最终的装配间隙值,所以是否合格没有明确的判断依据。

2、可以根据尺寸标注及给出的工程计算出最大间隙和最小间隙值。

最大间隙值:20.2-9.9-9.9=0.4

最小间隙值:20-10-10=0

可以得到的结论是装配间隙在0-0.4之间,并不能判断是否合格,不能说“不存在装配不良的现象”,甚至不能下结论说装配不存在干涉现象,因为还可能存在几何公差的问题。


     

     

   


装配件尺寸链案例3      
   
上下壳体定位孔与定位柱存在3个尺寸链:    
第一尺寸链,上下壳公装配公差必须小于两个定位柱中心距的公差;    
第二尺寸链, 两个定位柱中心距公差必须小于定位柱与定位孔的公差;    
第三尺寸链:定位柱的公差必须小于定位孔的公差。    
零件A公差为:100±0.15    
零件B公差为:99.8±0.15    
零件A上面定位销中心距为:70±0.2    
零件B上面定位孔中心距为:70±0.2    
零件A上面定位销直径6+0.00/-0.1    
零件B上面定位孔直径6.4+0.1/-0.0    
如图所示的公差标注,装配件在满足公差的情况下,不会对装配产生影响。    
《机械工程文萃》编者点评:这种情况要保证最终装配要求最好通过位置公差来进行控制。销孔和销,以及A、B零件上的孔的大小按正常的公差尺寸来标注,A、B零件上的孔的位置标注位置度。    

     

     

   


装配件尺寸链案例4      
如图所示:先确认B壳体的公差,A轴的装配公差必须小于C齿轮与B壳的装配公差,这要的话,C齿轮在B壳体转运过程中才不会存在干涉。      

编者注:读者自行理解。可在留言区交流。


     

     

   


装配件尺寸链案例5      

锁定定位轴与下壳位的垂直度,

定位轴与上壳的装配公差必须要大于定位轴与下壳的装配公差,才能保证定位轴与下壳的垂直度;    
上下壳体的公差必须大于定位轴与上壳的装配公差,才能防止上壳装配后把定位轴拉偏位。    

编者注:读者自行理解。可在留言区交流。


     

     

   


装配件尺寸链案例6      

下壳凸止口公差必须小于,上壳凹止口公差,才能确保装配外面美工线高度的一致性。

编者注:读者自行理解。可在留言区交流。


     

     

   


装配件尺寸链案例7      
A零件与装配基件的公差必须要大于B零件加C零件装配到基准件的公差,才能保证A零件与B零件产生按动间隙。      

编者注:读者自行理解。可在留言区交流。


     

     

   


装配件尺寸链案例8      

如图所示先保证A装配基准公差;

C电机与B零件公差必须小于B零件与A装配基准的公差。    
驱动齿轮定位盘的公差必须小于驱动齿轮与A装配基准的公差,才能保证齿轮与A装配基准顺利转动。    

编者注:读者自行理解。可在留言区交流。


     

     

   


装配件尺寸链案例9      
多点配合的装配的情况下,直接采用间隙装配,采用轴小,孔大的原则进行标注公差,就不会存在装配干涉的问题。      

编者注:读者自行理解。可在留言区交流。


     

     

   
装配件尺寸链案例10      
多边定位面的装配公差,同样采用孔为正公差,轴为负公差的情况下,就不会存在装配干涉的问题。      


编者注:读者自行理解。可在留言区交流。


   
   
机械设计的内容讲解到此结束,欢迎各位进行补充。    


-End-


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来源:非标机械专栏

电机尺寸链控制
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首次发布时间:2024-02-02
最近编辑:9月前
非标机械专栏
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