尺寸链设计

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。

第３卷第５期　２０１１年９月　精密成形工程　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＮＥＴＳＨＡＰＥ　ＦＯＲＭＩＮＧ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　

基于车身开发的尺寸链设计　

孙连福　，楚伟峰　，崔礼春　，孙连禄　

（１．安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，合肥２３０６０１；　

２．中国科学技术大学管理科学与工程学院，合肥２３００２６）　

摘要：针对尺寸链计算中需要解决的几个关键技术，提出了复杂尺寸链系统的计算方法，就尺寸链图、　

尺寸链方程自动生成、功能方程的计算机求解等问题进行了研究和具体的设计计算。结合实际应用，简要介　

绍了计算机辅助尺寸链计算软件在车身开发中的使用方法。　

关键词：尺寸链；环；公差　

中图分类号：ＴＨ１６￣　文献标识码：Ａ　

文章编号：１６７４—６４５７（２０１１）０５—００７７－０６　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　Ｃｈａｉｎ　ｏｎ　Ｂ．Ｉ．Ｗ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　

ＳＵＮ　Ｌｉａｎ－ｆｕ　，ＣＨＵ　Ｗｅｉ　ｎｇ　，ＣＵＩ　Ｌｉ—ｃｈｕｎ　，ＳＵＮ　Ｌｉａｎ—ｌｕ。　

（１．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ＪｉａｎｇＨｕａｉ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｈｅｉｆｅｉ　２３０６０１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ　２３００２６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂｅｉｎｇ　ｓｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｃｈａｉｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｄｈａｉｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａｎｄ　ａｎ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｂｏｕｔ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｃｈａｉｎ　ｆｉｇｕｒｅ，　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｃｈａｉｎ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔＯ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｍａｄｅ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ａｐ—　ｐｌｙｉｎｇ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ—ａｉｄｅｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｏｆ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｃｈａｉｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｂ．Ｉ．Ｗ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｃｈａｉｎ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ；ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　

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。

1、 什么叫尺寸链？它有哪几种形式？

答：尺寸链是指在机器装配或加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组。它有多种不同形式，按尺寸几何特征分为长度尺寸链与角度尺寸链；按尺寸链用途分为装配尺寸链、零件尺寸链和工艺尺寸链；按其在空间的位置分为直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。

2、 如何确定一个尺寸链封闭环？如何确定增环和减环？

答：尺寸链封闭环是在装配或加工过程中最后形成的一环，装配尺寸链中，封闭环是由机器装配精度决定的；工艺尺寸链中，封闭环必须在加工顺序确定后才能判断。若在其他组成环不变的条件下，某一组成环的尺寸增大，封闭环的尺寸也随之增大，则该组成环称为增环；某一组成环的尺寸增大，封闭环的尺寸随之减小，则该组成环称为减环。

3、 尺寸链的两个特征是什么？

答：尺寸链的两个基本特征是：各尺寸链相互连接成封闭形式，即封闭性；链中某一尺寸的变动直接受其它尺寸变动的影响，即具有制约性。

4、 解尺寸链的目的是什么？

答：解尺寸链的目的是为了正确合理地确定尺寸链中各环尺寸的公差和极限偏差，习惯上称为正计算和反计算。

5、 解尺寸链的方法有几种？分别用在什么场合？

答：解尺寸链的方法有极值法、概率法、分组装配法等。极值法具有完全互换性；概率法又称为大数互换法，可在生产实践中，放大组成环公差，使零件易于加工，同时又能满足封闭环的饿技术要求。分组装配法只能实现组内互换，适用于大量生产中要求精度高、尺寸链环数少、形状简单、测量分组方便的零件。

6、 用完全互换法解尺寸链，考虑问题的出发点是什么？

答：完全互换法又称为极值法，其出发点是从各环的最大极限尺寸和最小极限尺寸出发来计算的，它能保证零、部件的互换性。

7、 为什么封闭环公差比任何一个组成环公差都大？设计时应遵循什么原则？

答：用完全互换法解尺寸链，封闭环公差等于各组成环公差之和，故封闭环公差比任何一个组成环公差都大。当封闭环公差一定时，组成环越多，各组成环分配公差值越小，故设计时应尽量减少尺寸链组成环，即应遵循最短尺寸链原则。