尺寸链公差分析模版_REV01
尺寸链计算及公差分析
尺寸链计算及公差分析
在尺寸链的建立中，首先需要确定整个产品装配过程中涉及到的零部件，并给每个零部件标明一个唯一的编号。
然后，根据设计要求，确定零
部件之间的尺寸限制关系，即零部件的上下游关系。
这些尺寸限制关系可
以用箭头表示，箭头的方向指向上游关系。
最后，根据尺寸限制关系，建
立整个产品的尺寸链。
在尺寸链的计算中，首先需要确定一个基准零件，即整个产品中的一
个参照零部件。
然后，根据基准零件，逐级计算其他零部件的尺寸，并将
结果填入尺寸链的箭头上。
计算的方法根据零部件之间的关系而定，例如，对于基准零件上下游有一个长度尺寸限制关系的情况，可以采用简单的加、减法来计算下游零件的尺寸。
公差分析的方法有很多种，其中最常用的方法是“最小公约数法”。
该方法的步骤如下：
1.根据尺寸链计算结果，确定每个零部件的上下公差。
2.根据装配要求和功能需求，分析哪个关键尺寸对产品性能影响最大。
3.找出影响关键尺寸的所有零部件，并选择其中公差最大的零部件作
为关键尺寸的控制零件。
4.根据控制零件的公差和功能要求，逐级计算其他零部件的公差。
5.根据计算结果，确定每个零部件的公差范围。
除了“最小公约数法”外，还有其他的公差分析方法，如模态分析法、半经验法等。
不同的方法适用于不同的工程情况，选择合适的方法可以提
高分析的准确性。
综上所述，尺寸链计算及公差分析是一种工程设计中常用的方法，它能够帮助设计工程师确定零部件之间的尺寸关系和公差范围，确保产品在装配过程中满足设计要求。
这对于产品的质量控制和工艺优化非常重要。
尺寸链计算及公差分析
尺寸链计算及公差分析一、尺寸链计算1.确定基准尺寸：首先需要确定产品的基准尺寸，这是其他尺寸的参考值。
2.确定功能尺寸：根据产品的功能要求，确定与之相关的尺寸。
例如，一个机械零件的功能要求是与其他组件配合，那么相关的尺寸即为功能尺寸。
3.确定辅助尺寸：辅助尺寸是与功能尺寸无关的尺寸，通常用于产品的加工和装配。
例如，孔的直径和深度就是辅助尺寸。
4.确定公差：在确定各个尺寸之后，需要为它们设置公差。
公差是指允许的尺寸变化范围，它的大小取决于产品的制造工艺和功能要求。
5.进行尺寸链计算：根据产品的功能和制造要求，依次计算各个尺寸的数值。
计算时需要考虑公差的影响，确保产品在允许的范围内可以正常工作。
二、公差分析公差分析是确定产品尺寸的变化范围，即各个尺寸的上下限。
公差分析可以帮助工程师评估产品的质量，确定工艺参数，并优化产品设计。
1.确定公差类型：公差分为基本公差和几何公差两种类型。
基本公差是根据工艺要求和产品功能确定的，例如直径公差、平行度公差等；几何公差是根据产品的形状和配合要求确定的，例如圆度公差、轴线位置公差等。
2.进行公差叠加：公差叠加是将各个尺寸的公差叠加在一起，得到产品整体的公差。
这可以通过数学模型或专业软件进行计算。
3.进行公差分析：在确定产品整体的公差后，可以进行公差分析。
公差分析可以通过模拟或实验的方式进行，用于评估产品在实际使用中尺寸变化的影响。
4.优化设计：通过公差分析可以了解产品尺寸变化的情况，如果发现一些尺寸变化太大，可能会导致产品的功能受到影响，需要对设计进行优化。
优化设计可以包括调整公差、改变加工工艺等。
总结起来，尺寸链计算及公差分析是确定产品尺寸和形状的重要方法，它可以帮助工程师评估产品的质量和性能，指导产品的制造和装配。
在实际应用中，需要充分考虑产品的功能要求、制造工艺和使用环境等因素，合理确定尺寸链和公差，以确保产品的质量和性能达到要求。
利用公差解决尺寸链求解(精)
利用公差解决尺寸链求解需要尺寸链求解的原因，是因为机械零件在制造中肯定会有大大小小的误差；在允许的范围内（尺寸公差）可能具有不同大小的实际尺寸。
例如：孔配合间隙和中心距偏差。
因为在装配后，这些误差会影响到机构最终的效果，所以尺寸链求解的基本原理总是与公差和装配相关联。
在Inventor中这两个要素都能表达，这就提示我们解决的可能性。
当然，目前Inventor的装配特性，还不能完全与“物理”的机械结构完全一致。
但已经比较像了，本文将以一个实例来解说直接求解尺寸链的可能性。
实例参见下图的简化结构。
1.制造误差影响分析：这是个夹具夹紧机构的设计，在这个机构中，加紧机构与工件的关系可以调整压头（未作出）与滑座的相对位置来确定，以适应工件不同批次的铸造误差。
零件“滑座”上设计有调整用的齿纹槽（未作出）和紧固螺钉孔。
在零件的制造中，误差是无法避免的。
在设计中，要根据这个机构的特点和目前的工艺能力，合理地选用公差，设法在保证性能的条件下降低成本，并不是越精确越好。
参见图2，在零件初步设计过程中，相关的公称尺寸和公差应当是在草图驱动尺寸添加的时候，就已经确定了的，例如零件“杠杆.IPT”的各尺寸公差。
至于这些公差的选择是否合理，有两个设计约束条件：第一是能否满足机构的最终结构要求。
不能因为偏差太大影响机构性能，造成所设计的机构的动作和要求的最终位置产生不符合设计原始要求的错误，这是设计错，不允许出现；第二是在现有的工艺能力下，能否顺利完成制造。
不能因为偏差设计得太小，使得制造过程的废品率过大，或者为了保证质量，而不得不使用费用加高的高精度加工设备等工艺条件。
这些结果都会无谓地提升了工艺成本，造成利润的下降。
在Inventor中，这些尺寸公差，可以通过设置模型创建实际尺寸的方法，在结果模型中表现出它们对整个设计造成的影响的实际效果。
这样，就有可能在Inventor的装配模型中，利用模型的尺寸公差和结果模型时使用何种极限尺寸完成，因此“看到”这些尺寸所组成的尺寸链所“表现”出的，对于最后机构几何位置的影响，进而精确地定量地评估各个零件上的结构尺寸公差，从几何关系的角度看是否合理。
尺寸链公差
尺寸链公差
尺寸链公差是指在一定的工艺要求下，为保证零部件的互换性和
装配性，在设计和制造过程中所允许的尺寸偏差范围。
在机械制造中，尺寸链公差是非常重要的一项基础工作，对于确保零部件质量、降低
制造成本和提高生产效率都有着重要的意义。
尺寸链公差分为基本公差、限制公差和配合公差。
其中，基本公
差是指在不同等级下能接受的最大公差范围。
限制公差是指在特殊情
况下，需要加大或缩小公差范围的限制条件。
而配合公差是指要求不
同零件在合理范围内允许的互相配合公差。
在实际生产中，尺寸链公差的设置需要考虑多种因素。
例如材料
的物理性质、生产工艺的精度要求、工件之间的相互作用和温度变化
等因素。
针对不同的零部件，需要设定相应的公差等级和公差系数。
在实践操作中，正确地设置尺寸链公差对成品的质量和效率有着
关键的影响。
如果公差过大，将会导致零部件之间的配合紧度不够或
者引起装配误差，最终导致产品失效。
而公差过小则会增加生产难度
和成本，影响生产效率。
因此，在制造过程中，需要根据实际需要进行适当的尺寸链公差
控制和调整，以确保生产出高质量的产品。
同时，还要保证零部件的
良好互换性和装配性，以提高生产效率和降低成本。
尺寸链计算及公差分析精选PPT
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(三) 尺寸链图的制作步骤 1.确定封闭环---依实际工艺过程,找出间 接保证的尺寸. 2.以封闭环开始,按“最少组成环环数” 的原则,画出实际组成环. 3.按各尺寸首尾相接的原则,顺着一个方 向在各尺寸线终端箭头.凡是箭头方向与 封闭环箭头相同的尺寸就是减环,反之增 环.
i 1
i 1 m
封闭环的公差
T(A0) =
T 1 m
T ( A )
i
n
= ES(A0) - EI(A0)
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(四) 尺寸链的计算 2. 极值法解封闭环
尺寸链的竖式解：(适用于尺寸链中组成环数目较多的情形） 组成环 增
……
基本尺寸 A1
……
上偏差 ΔS A1 A1
T ( A0 ) T(Ai)= n
b. 按等公差级的原则分配封闭环的 公差(按基本尺寸大小来分配公差,工艺上较合理)
T ( A ) T ( A ) ≦T ( A )
i i 0 i 1 i 1 m
m
n
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(四) 尺寸链的计算
2. 极值法解封闭环
公差分配一般原则: c. 按具体情况分配.这与设计经验 相关,实质上就是从工艺观点考虑.
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(三) 尺寸链图的制作步骤
应注意事项：
1. 工艺尺寸链的构成,取决于工艺方 案和具体的加工方法.
2.正确封闭环的选取是解尺寸链的关 键. 3. 一个尺寸链只能解一个封闭环.
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(四) 尺寸链的计算
1. 计算工艺尺寸链的方法
a. 极值法---一般生产中应用 b. 概率法---应用于生产批量大的 自动化及半自动化生产方面,或 尺寸链的环数较多的场合.
产品装配的尺寸链公差分析
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第五步 – 公差分析方法的定义
1. 确定组装要求
2. 建立封闭尺寸链图 3. 转换名义尺寸，将公差 转成对称公差 4. 按要求计算名义尺寸
5. 确定公差分析的方法
6. 按要求计算变异
一般应用比较多的公差分析模式是：
1. 极值法 (Worst Case)，简称WC 极值法是考虑零件尺寸最不利的情况，通过尺寸链中 尺
当公差分析的结果不满足要求时：
A) 推荐的做法：
1.调整尺寸链中的尺寸大小;
2.缩短关键尺寸的尺寸链，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 减少涉及的零件个数。
****通过对关键尺寸进行公差分析，可以尽量避免严格的尺寸公 差要求，公差越严格，成本越高。
东莞意佳金属制品有限公司
工程部
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参考文献:
[ 1] 同长虹, 黄建龙, 董世芳， 在尺寸链计算中如何考虑形位公差—— 公差原 则在尺寸链计算中的应用 .《现代制造工程》 2008( 1) : 89-91.
1. 确定组装要求
第一步 – 确定组装要求
• 一些产品要求的例子:
2. 建立封闭尺寸链图
3. 转换名义尺寸，将公差 转成对称公差
4. 按要求计算名义尺寸
• 装配要求 • 换壳；无固定的配对组装（多套模具或模穴）
• 功能要求 • 结构方面；良好的滑动结构，翻盖结构，或机构装
置
5. 确定公差分析的方法 6. 按要求计算变异
3. 使用定位特征；
东莞意佳金属制品有限公司
尺寸链计算及公差分析报告
(4) (7)
(9)
(一) 基本概念
2.公差带的大小
公差带的大小指公差标注中公差值的大小， 指允许实际要素变动的全量。公差值前是否加ψ 由公带的类型决定。
需加ψ的情况： 同轴度和任意方向上的轴线 直线度、平行度、垂直度、倾斜度和位置度。
需加Sψ的情况： 空间点任意方向的位置度 控制。
如下情况只可能为宽度值：圆度、圆柱度、 轮廓度、平面度、对称度、跳动等
13.零形位公差
被测要素采用最大（小）实体要求时使用。
(二) 形位公差的符号及标注
形位公差代号
公差框格在图样上一般水平放置，也可竖 直放置。由左至右依次填写公差项目符号、公 差值及有关符号、基准字母及有关符号。根据 实际需要，可有单一基准、公共基准、双基准、 三基准四种。其中基准顺序与字母本身无关系， 由实际生产工艺确定。
首尾相接形成封闭的尺寸组.(如 右图)
尺寸链的特征:
1.封闭性---尺寸链中各尺寸必 须首尾相接构成封闭形式.
2.关联性---尺寸链中间接保证 的尺寸的大小和变化,受到直接获得 的尺寸的精度所支配.
(二)尺寸链的解读
尺寸链的分类: 1、按功能要求分: 1)、零件尺寸链---由几个设计 尺寸所形成的尺寸链。如图(1) 2)、装配尺寸链：由不同零件的设计 尺寸所形成的尺寸链。如图(2) 3)、工艺尺寸链：同一个零件的几 个 工艺尺寸所形成的尺寸链。如图(3)
(二)工艺过程的组成
所谓之工作行程指: 加工工具在工件 上一次所完成的工步部分.(如折沿边料过 程中的一个来回)
如果工艺过程中只有一道工序,工序 中又只有一步工步,工步由一个工作行程 组成,那么它们实际是相当.
(三)工艺过程文件化
将工艺过程的操作方法等按一定的 格式用文件的形式规定下来,便成了工艺 规程,即所说的SOP.
产品装配的尺寸链公差分析
3. 使用定位特征；
（旧的类似零件）
使用定位特征的好处： 定位特征可以提供较精密的尺寸公差； 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； 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； 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。
端开始起画单向箭头，顺着整个尺寸链一直画下去，包括关键尺寸，直 到最后一个形成闭合回路，然后按照箭头方向进行判断，凡是箭头方向 与关键尺寸箭头同向的尺寸为负（-），反向的为正（+）
Þ dGap = - 10.00 - 15.00 - 20.00 + 46.00 = 1.00
第五步 – 公差分析方法的定义
使用哪一个 ?
5. 确定公差分析的方法
6. 按要求计算变异
3. 极值法与均方根法的区别
（旧的类似零件）
4.真实产品公差分析
根据实际测量的零件尺寸和公差及制程能力，进行公差分 析，与设计阶段的公差分析进行对比如果出现结果不满足时， 一方面考虑是否可以进行设计的优化；另外一方面考虑是 否可以提高零件制程能力。
1. 尺寸链的定义：
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 尺寸都与关键尺寸有关联性，尺寸链中每个尺寸 的精度会影响到关键尺寸的精度。
如果公差分析计算出的关键尺寸名义值与设计 值不相等，则说明尺寸定义错误。
5. 确定公差分析的方法
第六步 – 计算变异
实例：
46.20
+0.20 - 0.60
尺寸链公差计算案例
尺寸链公差计算案例摘要：I.尺寸链公差计算的背景和意义II.尺寸链公差计算的案例分析A.计算公式和基本概念B.具体案例分析1.组成环的确定2.公差的计算3.结果分析III.尺寸链公差计算在实际应用中的优势和意义正文：尺寸链公差计算在机械加工领域具有重要的意义。
在产品设计和制造过程中，通过计算尺寸链公差，可以保证产品的加工精度和质量，优化工艺路线，减少资源浪费和降低产品的返修率。
本文将通过一个具体的案例分析，详细介绍尺寸链公差计算的方法和步骤。
首先，我们需要了解尺寸链公差计算的基本概念和公式。
尺寸链公差计算是基于组成环和封闭环的概念。
组成环是指直接保证产品尺寸的各个环节，而封闭环则是间接保证产品尺寸的环节。
尺寸链公差的计算公式为：上偏差= 所有增环的上偏差之和- 所有减环的下偏差之和；下偏差= 所有增环的下偏差之和- 所有减环的上偏差之和。
接下来，我们通过一个具体的案例来分析尺寸链公差计算的过程。
假设有一个产品，其尺寸为100mm，公差要求为±1mm。
我们需要计算组成环和封闭环，以及公差。
1.组成环的确定：组成环是直接保证产品尺寸的环节。
在这个案例中，组成环为直接加工的环节，即加工100mm 的环节。
因此，组成环为100mm。
2.公差的计算：根据公式，我们可以计算出上偏差和下偏差。
上偏差= 100mm * 1mm = 100mm；下偏差= 100mm * (-1mm) = -100mm。
3.结果分析：根据计算结果，我们可以得出产品尺寸的上偏差为100mm，下偏差为-100mm。
这意味着在加工过程中，产品的尺寸可以在100mm 的基础上增加100mm，或者减少100mm，仍能满足公差要求。
尺寸链公差计算在实际应用中具有很大的优势。
通过计算公差，工程师可以在设计和制造过程中更好地掌握产品的尺寸变化，优化工艺路线，减少浪费和返工。
尺寸链计算及公差分析白皮书V1.1
31尺寸链计算及公差分析1概述在当代无论是机器的设计制造还是性能和质量参数的分析尺寸链分析都有广泛的应用特别是在军工系统中尺寸链分析计算显得尤为重要因为许多武器装备本来就是高精尖产品如果要提高其性能威力必然要提高系统的复杂系数为了保证质量和可靠性就需要进一步提高加工精度
尺寸链计算及公差分析软件
介绍
误，即根据《尺寸链计算分析报告》上的已知条件，无法计算出《尺寸链计算分 析报告》计算结果，这种错误的出现超过 80%。主要原因是：
已知条件和结果中，数据精度是 2-3 位，同时数据多（包括基本尺寸、 上偏差、下偏差等）容易产生笔误。
方程组输入错误。方程组中参数多（一般在 30 个以上），容易出现混 淆。
增减环符号的录入错误。 本软件能自动生成符合国家标准以及企业相关标准的《尺寸链计算分析报 告》，操作界面如图 2-3。
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尺寸链计算及公差分析
图 2-3 计算分析报告
计算准确，精度达到 5 位 采用现行的尺寸链计算分析方法，由于计算复杂，计算结果（包括：中间结
果、最终结果）一般采用 3 位精度，把这个精度换算成尺寸精度就是 0.001mm， 这样的精度，经过几十步的中间计算后，会导致最终计算结果的 3 位精度为假精 度，直接导致最终的计算结果不准确。另一方面，现有的计算方式，经常会因为 人为因素（笔误、计算错误等），导致计算结果错误和结果不可靠。本软件中间 结果采用 7 位精度，最终结果采用 5 位精度，完全杜绝以上问题出现，满足企 业要求。 操作简单
尺寸链计算及公差分析白皮书V1.1
尺寸链计算及公差分析
1、概述
在当代，无论是机器的设计、制造，还是性能和质量参数的分析，尺寸链分 析都有广泛的应用，特别是在军工系统中，尺寸链分析计算显得尤为重要，因为 许多武器装备本来就是高、精、尖产品，如果要提高其性能、威力，必然要提高 系统的复杂系数，为了保证质量和可靠性，就需要进一步提高加工精度。
用户绘制完尺寸链图后，可以根据尺寸链自动生成方程组。界面如图 2-1：
图 2-1 自动生成方程组
基本尺寸和上下偏差的自动求解 尺寸链计算分析一般有三种类型：第一，正计算，已知各组成环的基本尺寸
和极限偏差，求封闭环的基本尺寸和极限偏差，这方面的计算主要用于验证设计 的正确性；第二，中间计算，已知封闭环及某些组成环的尺寸及偏差，求某一组 成环的尺寸和偏差，这种计算常用在工艺上，如基面的换算或确定工序尺寸等。 第三，反计算，已知封闭环基本尺寸和极限偏差以及各组成环的基本尺寸，求各 组成环的偏差或公差，这方面的计算主要用于设计上，即根据机器的使用要求，
包含了标准版中所有功能，新增标准尺寸链库管理功能，能与常用 CAD、 PDM 等系统集成，可为企业提供二次开发。采用 50 组尺寸链计算分析模型， 能求解极其复杂的共扼尺寸链。
企业可以根据实际需求，选购任一版本。
5、适用范围
工艺设计中尺寸链的计算分析 产品设计中尺寸链的计算分析
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不依赖任何 CAD 软件，采用“所见即所得”的绘图以及输入方式，绘图方 式与主流 CAD 基本相同，同时，提供了与主流 CAD 集成接口。操作界面如图 2-4：
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尺寸链计算及公差分析
图 2-4 操作界面
适用范围广，能满足所有的尺寸链计算和公差分析要求 本软件适合各种尺寸链的计算分析，包括：线型、平面、空间等尺寸链的计
产品装配的尺寸链公差分析
在生产过程中，由于产品的制程能力和尺寸 公差分配不合理，往往使产品在装配时无法装配 的情况。可能会造成零件的报废或产品不合格， 给生产带来不应有的经济损失。
1. 确定组装要求
46.00 ± 0.40
46.20
+0.20 - 0.60
45.60
+0.80 - 0.00
2. 建立封闭尺寸链图
3. 转换名义尺寸，将公差 转成对称公差
零件 4
4. 按要求计算名义尺寸 • 从设计角度看，上图所有尺寸标注方法，其功能是相同。
5. 确定公差分析的方法
• 按规则，设计者将使用双边公差，所以须将非双向对称公 差转换为双向对称公差。
n
计算公式： Ttot
Ti 2
i 1
Ttot = 最大的预期间隙变量(对称公差) . N = 独立尺寸的堆叠数量. Ti = 第i个尺寸对称公差.
• 它的假设是每个尺寸的 Ppk 指标是1.33并且制程是在中心。
1. 确定组装要求
2. 建立封闭尺寸链图 3. 转换名义尺寸，将公差 转成对称公差 4. 按要求计算名义尺寸
6. 按要求计算变异
46.20
+0.20 - 0.60
必要条件 (Gap > 0)
20.00 ± 0.30
15.00 ± 0.25 10.00 ± 0.15
ห้องสมุดไป่ตู้
零件 3