第4部分：公差分析指南
公差分析
例子1公差(Tolerancing) 1-1概论 公差分析将有系统地分析些微扰动或色差对光学设计性能的影响。公差分析的目的在于定义误差的类型及大小，并将之引入光学系统中，分析系统性能是否符合需求。Zemax内建功能强大的公差分析工具，可帮助在光学设计中建立公差值。公差分析可透过简易的设罝分析公差范围内，参数影响系统性能的严重性。进而在合理的费用下进行最容易的组装，并获得最佳的性能。 1-2公差 公差值是一个将系统性能量化的估算。公差分析可让使用者预测其设计在组装后的性能极限。设罝公差分析的设罝值时，设计者必须熟悉下述要点： ●选取合适的性能规格 ●定义最低的性能容忍极限 ●计算所有可能的误差来源(如：单独的组件、组件群、机械组装等等…) ●指定每一个制造和组装可允许的公差极限 1-3误差来源 误差有好几个类型须要被估算 制造公差 ●不正确的曲率半径 ●组件过厚或过薄 ●镜片外型不正确 ●曲率中心偏离机构中心
●不正确的Conic值或其它非球面参数 材料误差 ●折射率准确性 ●折射率同质性 ●折射率分布 ●阿贝数(色散) 组装公差 ●组件偏离机构中心(X,Y) ●组件在Z.轴上的位置错误 ●组件与光轴有倾斜 ●组件定位错误 ●上述系指整群的组件 周围所引起的公差 ●材料的冷缩热胀(光学或机构) ●温度对折射率的影响。压力和湿度同样也会影响。 ●系统遭冲击或振动锁引起的对位问题 ●机械应力 剩下的设计误差 1-4设罝公差 公差分析有几个步骤须设罝： ●定义使用在公差标准的」绩效函数」：如RMS光斑大小，RMS波前误差，MTF需求， 使用者自定的绩效函数，瞄准…等 ●定义允许的系统性能偏离值 ●规定公差起始值让制造可轻易达到要求。ZEMAX默认的公差通常是不错的起始点。 ●补偿群常被使用在减低公差上。通常最少会有一组补偿群，而这一般都是在背焦。 ●公差设罝可用来预测性能的影响 ●公差分析有三种分析方法: ?灵敏度法 ?反灵敏度法
统计公差分析方法概述
统计公差分析方法概述(2012-10-23 19:45:32) 分类：公差设计统计六标准差 统计公差分析方法概述 一.引言 公差设计问题可以分为两类：一类是公差分析(Tolerance Analysis ,又称正计算) ,即已知组成环的尺寸和公差,确定装配后需要保证的封闭环公差；另一类是公差分配(Tolerance Allocation ,又称反计算) ,即已知装配尺寸和公差,求解组成环的经济合理公差。 公差分析的方法有极值法和统计公差方法两类,根据分布特性进行封闭环和组成环公差的分析方法称为统计公差法.本文主要探讨统计公差法在单轴向(One Dimension)尺寸堆叠中的应用。 二.Worst Case Analysis 极值法(Worst Case ,WC)，也叫最差分析法，即合成后的公差范围会包括到每个零件的最极端尺寸,无论每个零件的尺寸在其公差范围内如何变化,都会100% 落入合成后的公差范围内。 <例>Vector loop：E=A+B+C,根据worst case analysis可得 D（Max.）=(20+0.3)+(15+0.25)+(10+0.15)=45.7,出现在A、B、C偏上限之状况 D（Min.）=(20-0.3)+(15-0.25)+(10-0.2)=44.3,出现在A,B、C偏下限之状况 45±0.7适合拿来作设计吗? Worst Case Analysis缺陷： ?设计Gap往往要留很大,根本没有足够的设计空间,同时也可能造成组装困难； ?公差分配时,使组成环公差减小,零件加工精度要求提高,制造成本增加。
以上例Part A +Part B+ Part C，假设A、B、C三个部材,相对于公差规格都有3σ的制程能力水平，则每个部材的不良机率为1-0.9973=0.0027；在组装完毕后所有零件都有缺陷的机率为：0.0027^3=0.000000019683。这表明几个或者多个零件在装配时,同一部件的各组成环,恰好都是接近极限尺寸的情况非常罕见。 三.统计公差分析法 ?由制造观点来看,零件尺寸之误差来自于制程之变异,此变异往往呈现统计分布的型态,因此设计的公差规格常被视为统计型态。 ?统计公差方法的思想是考虑零件在机械加工过程中尺寸误差的实际分布,运用概率统计理论进行公差分析和计算,不要求装配过程中100 %的成功率(零件的100 %互换) ,要求在保证一定装配成功率的前提下,适当放大组成环的公差,降低零件(组成环) 加工精度,从而减小制造和生产成本。 ?在多群数据的线性叠加运算中,可以进行叠加的是『变异』值。 四.方和根法 计算公式（平方相加开根号） 假设每个尺寸的Ppk 指标是1.33并且制程是在中心
最新形状和位置公差习题与答案
形状和位置公差习题 与答案
第四章形状和位置公差答案页码顺序 4-1 在表2.1中填写出形位公差各项目的符号,并注明该项目是属于形状公差还是属于位置公差。 解：见表2．1 （符号略） 项目符号形位公差类别项目符号形位公差类别 同轴度位置公差圆度形状公差 圆柱度形状公差平行度位置公差 位置度位置公差平面度形状公差 面轮廓度形状公差或位置公差圆跳动位置公差 全跳动位置公差直线度形状公差 解：见表2．2。 序号公差带形状序号公差带形状 1 两平行直线 6 两平行平面 2 两等距曲线7 两等距曲面 3 两同心圆8 一个四棱柱 4 一个圆9 一个圆柱 5 一个球10 两同轴圆柱 解： 1）φ60f7圆柱面的圆柱度公差值为0。05mm。圆柱面必须位于半径差为公差值0。05mm的两同轴圆柱面之间。 2）整个零件的左端面的平面度公差是0。01mm。整个零件的左端面必须位于距离为公差值0。01mm的两平行平面之间。 3）φ36h6圆柱表面上任一素线的直线度公差为0。01mm。 圆柱表面上任一素线必须位于轴向平面内，距离为公差0。01的两平行直线之间。
4）φ36h6圆柱表面任一正截面的圆的圆度公差为0。01mm,在垂直于φ 36h6轴线的任一正截面上，实际圆必须位于半径差为公差值0。01mm的两同 心圆之间。 4-4 按下列要求在图2.2上标出形状公差代号。 （1）Φ50圆柱面素线的直线度公差为0.02mm。 （2）Φ30圆柱面的圆柱度公差为0.05mm。 （3）整个零件的轴线必须位于直径为0.04 mm的圆柱面内。 解：按要求在图2.1上标出形状公差代号 图2.1 4-5 将下列技术要求用代号表注在图2.5上。 （1）Φ20d7圆柱面任一素线的直线度公差为0.05mm。（或Φ20d７圆 柱面任一素线必须位于轴向平面内距离为公差值０.０５mm的两 平行直线之间。） （2）被测Φ４０m７轴线相对于Φ20d7轴线的同轴度公差为Φ０.０１ mm。（或Φ４０m7轴线必须位于直径为公差值０.０１mm，且与Φ ２０d７轴线同轴的圆柱面内。） （3）被测度１０H６槽的两平行平面中任一平面对另一平面的平行度 公差为０.０１５mm（或宽１０H６槽两平行平面中任一平面必须 位于距离为公差值０.０１５mm，且平行另一平面的两平行平面 之间）。 （4）１０H６槽的中心平面对Φ４０m７轴线的对称度公差为０.０１ mm。（或１０H６槽的中心平面必须位于距离位于距离为公差值 0.01mm，且直对通过Φ40m7轴线的辅助平面对称配置的两平行平 面之间。） （5）Φ20d7圆柱面的轴线对Φ40m7圆柱右肩面的垂直度公差为Φ 0.02mm。(或Φ20d7圆柱面轴线必须位直径为公差值0.02mm，且 垂直于Φ40m7圆柱右肩面的圆柱右肩面的圆柱面内。) 解：见图2.2
公差模型和公差分析方法的研究
生 产现场 S H O P S O L U T I O N S 金属加工 汽车工艺与材料 A T&M 2009年第7期 50 机械装配过程中，在保证各组成零件适当功能的前提下，各组成零件所定义的、允许的几何和位置上的误差称为公差。公差的大小不仅关系到制造和装配过程，还极大影响着产品的质量、功能、生产效率以及制造成本。公差信息是产品信息库中的重要 内容，公差模型就是为表示公差信息而建立的数学及物理模型，它是进行公差分析的理论基础。 公差分析或称偏差分析，即通过已知零部件的尺寸分布和公差，考虑偏差的累积和传播，以计算装配体的尺寸分布和装配公差的过程。公差分析的目的在于判断零部件的公差分布是否满足装配功能要求，进而评价整个装配的可行性。早期公差分析方法面向的是一维尺寸公差的分析与计算。Bjorke 则将公差分析拓展到三维空间。Wang 、C h a s e 、P a b o n 、H o f f m a n 、Lee 、Turner 、Tsai 、Salomons 、Varghese 、Connor 等许多学者也分别提出了各自的理论和方法开展公差分析的研究。此后，人工智能、专家系统、神经网络、稳健性理论等工具被引入公差分析领域当中，并分别构建了数学模型以解决公差分析问题。 1 公差模型 公差模型可分为零件层面的公差信息模型和装配层面的公差拓扑关系模型。Shan 提出了完整公差模型的建模准则，即兼容性和可计算性准则。兼容性准则是指公差模型满足产品设计过程的要求，符合ISO 和ASME 标准，能够完整表述所有类型的公差。可计算性准则是指公差模型可实现与CAD 系统集成、支持过/欠约束、可提取隐含尺寸信息、可识别公差类型，以检查公差分配方案的可行性等。目前已经提出了很多公差模型表示法，但每一种模型都是基于一些假设，且只部分满足了公差模型的建模准则，至今尚未出现统一的、公认的公差模型。以下将对几种典型的公差模型加以介绍和评价。1.1 尺寸树模型 Requicha 最早研究了零件层面的公差信息表示，并首先提出了应用于一维公差分析的尺寸树模型。该模型中，每一个节点是一个水平特征，节点间连线表示尺寸，公差值附加到尺寸值后。由于一维零件公差不考虑旋转偏差，所有公差都可表示为尺寸值加公差值的形式。该模型对于简单的一维公差分析十 分有效，但却使尺寸和公差的概念模糊不清，而且没有考虑到形状和位置公差的表示。1.2 漂移公差带模型 Requicha 从几何建模的角度，于20世纪80年代提出了漂移公差带模型以定义形状公差。在这个模型中，形状公差域定义为空间域，公差表面特征需位于此空间域中，同时采用边界表示法（Breps ）建立传统的位置和尺寸公差模型。对于表面特征和相关公差信息则运用偏差图（VGraph ）来表示。VGraph 主要是作为一种分解实体表面特征的手段，将实体的边界部分定义为特征，公差信息则封装在特征的属性中。漂移公差带模型很好地表达了轮廓公差，轮廓公差包含了所有实际制造过程中的偏差。该模型提供了公差的通用理论且易于实现，但是不能区分不同类型的形状公差。1.3 矢量空间模型 Hoffmann 提出了矢量空间模型，Turner 扩展了这一模型。矢量空间模型首先需要定义公差变量、设计变量和模型变量。公差变量表示零件名义尺寸的偏差。设计变量由设计者确定，用以表示最终装配体的多目标优化函数。模型变量是控制零件各个公差的独立变量。由 公差模型和公差分析方法的研究 讨论了目前工程设计、制造中具有代表性的公差模型的建模、描述和分析的方法。在此基础上，对于面向刚性件和柔性件装配的公差分析方法的研究现状分别进行了综述和评价，通过对比说明各种分析方法的算法、应用范围及不足。最后，展望了公差模型和公差分析方法的研究方向及其发展动态。 奇瑞汽车股份有限公司 葛宜银 李国波
第三章形状和位置公差练习题
教案 教研室主任 授课题目第三章形状和位置公差练习题 教务科长 授课时数 2 教学方法练习教具黑板 授课班级 12级数控118、119、120、121班 与时间 教学目标知识目标：针对本章学习内容进行巩固练习 技能目标：针对本章学习内容进行巩固练习 教学重点针对本章学习内容进行巩固练习 教学难点针对本章学习内容进行巩固练习 教学内容、方法及过程 一、径向圆跳动与同轴度、端面跳动与端面垂直度有那些关系？ 答：径向圆跳动与同轴度的关系：对径向圆跳动，被测要素是圆柱表面；对同轴度，被测要素是圆柱面的轴线。两者之间的关系可以这样来分析，同一测量面内的径向圆跳动主要来自该测量截面内的同轴度误差和圆度误差。若截面轮廓线为一理想圆，则径向圆跳动主要由同轴度误差引起。若该被测截面没有同轴度误差，则径向圆跳动主要由圆度误差引起。由此可见，存在同轴度误差，必然存在径向圆跳动，而存在径向圆跳动并不能说明一定有同轴度误差。径向圆跳动公差能综合控制同轴度误差和圆度误差。 端面圆跳动与端面垂直度的关系：端面圆跳动与端面垂直度的被测要素都是端面，基准都是轴心线。二者都可控制回转体端面形位误差，但控制效果不尽一样。端面圆跳动控制端面的被测圆周上各沿轴向的位置误差，不能控制整个被测端面的垂直度误差和平面度误差。垂直度公差可以综合控制整个被测端面对基准轴线的垂直度误差和平面度误差。由此可见，被测端面存在圆跳动误差，必然存在垂直度误差，反之，存在垂直度或平面度误差，不一定存在圆跳动误差。 二、试述径向全跳动公差带与圆柱度公差带、端面跳全动公差带与回转体端面垂直度公差带的异同点。 答：径向全跳动公差带与圆柱度公差带形状相同，区别在于径向全跳动公差带必须与基准轴
形状公差1习题库_第四章_形状和位置公差
第四章形状与位置公差 一.判断题（正确的打√，错误的打×） 1. 形位公差的研究对象是零件的几何要素。（ y ） 2. 基准要素是用来确定被测要素方向和位置的要素。（ y ） 3. 基准要素为中心要素时，基准符号应该与该要素的轮廓要素尺寸线错开。（ n ） 4. 一要素既有位置公差要求，又有形状公差要求时，形状公差值应大于位置公差值。（n ） 5. 端面全跳动公差和端面对轴线垂直度公差的作用完全一致。（y ） 6. 径向全跳动公差可以综合控制圆柱度和同轴度误差。（ y ） 7. 最大实体状态就是尺寸最大时的状态。（ n ）. 8. 独立原则是指零件无形位误差。（ n） 9. 最大实体要求之下关联要素的形位公差不能为零。（ n ） 10. 建立基准的基本原则是基准应符合最小条件。（n ） 11. 理想要素与实际要素相接触即可符合最小条件。（n ） 12. 某平面对基准平面的平行度误差为0．05mm，那么这平面的平面度误差一定不大于0．0 5mm。( y ) 13. 某圆柱面的圆柱度公差为0．03 mm，那么该圆柱面对基准轴线的径向全跳动公差不小于0．03mm。（n ） 14. 对同一要素既有位置公差要求，又有形状公差要求时，形状公差值应大于位置公差值。（n） 15. 对称度的被测中心要素和基准中心要素都应视为同一中心要素。（n） 16. 某实际要素存在形状误差，则一定存在位置误差。（y） 17. 图样标注中Φ20+0.021 0mm孔，如果没有标注其圆度公差，那么它的圆度 误差值可任意确定。（y ） 18. 圆柱度公差是控制圆柱形零件横截面和轴向截面内形状误差的综合性指标。（y ） 19. 线轮廓度公差带是指包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区 域，诸圆圆心应位于理想轮廓线上。（y） 20. 零件图样上规定Φd实际轴线相对于ΦD基准轴线的同轴度公差为Φ0．02mm。这表 明只要Φd实际轴线上各点分别相对于ΦD基准轴线的距离不超过0．02 mm，就能满足同轴度要求。（n ） 二.单项选择题: 1. 作用尺寸是由_____而形成的一个理想圆柱的尺寸。Ａ、实际尺寸和形状误差综合影响Ｂ、极限尺寸和形状误差综合影响Ｃ、极限尺寸和形位误差综合影响Ｄ、实际尺寸和形位误差综合影响 2. 形状误差的评定准则应当符合_____。Ａ、公差原则Ｂ、包容原则Ｃ、最小条件Ｄ、相关原则 3. 若某平面的平面度误差为０．０５ｍｍ，则其_____误差一定不大于 ０.００５ｍｍ。Ａ、平行度Ｂ、位置度Ｃ、对称度 Ｄ、直线度Ｅ、垂直度4. 同轴度公差属于_____。Ａ、形状公差Ｂ、定位公差Ｃ、定向公差Ｄ、跳动公差 5. _____公差的公差带形状是唯一的。Ａ、直线度Ｂ、同轴度Ｃ、垂直度 Ｄ、平行度6. 形位公差的公差带通常有_____要素。Ａ、两个Ｂ、五个Ｃ、四个Ｄ、三个7. 公差原则是指_____。Ａ、确定公差值大小的原则Ｂ、制定公差与配合标淮的原则Ｃ、形状公差与位置公差的关系
形状和位置公差的检测_
如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！ 第四章形状和位置公差的检测 思考题 4-1 什么是理想要素、实际要素、轮廓要素和中心要素？ 4-2 什么是被测要素、基准要素、单一要素和关联要素？ 4-3 GB/T1181-1996《形状和位置公差、通则、定义、符号和图样表示法》规定的形位公差特征项目有哪些？它们分别用什么符号表示？ 4-4 何谓形状公差？何谓位置公差？ 4-5 形位公差框格指引线的箭头如何指向被测轮廓要素？如何指向被测中心要素？ 4-6 由几个同类要素构成的被测公共轴线、被测公共平面的形位公差如何标注？ 4-7 被测要素的基准在图样上用英文大写字母表示，26个英文大写字母中哪9个字母不得采用？ 4-8 对于基准要素应标注基准符号，基准符号是由哪几部分组成的？基准符号的粗短横线如何置放于基准轮廓要素？如何置放于基准中心要素？ 4-9 形位公有效期带具有哪些特性？其形状取决于哪些因素？ 4-10 什么形状的形位公差带的公差数值前面应加符号“ ”？什么形状的形位公差带的公差数值前面应加符号“ ”？哪些表位公差带的方位可以浮动？哪些形位公差带的方位不允许浮动。 4-11 确定形位公差值时，同一被测要素的定位公差值、定向公差值与形状公差值间应保持何种关系。 4-12 按照直线度公差的不同标注形式，直线度公差带有哪三种不同的形状。 4-13 说明基准的含义，何谓单一基准、公共基准、三基面体系？在形位公差框格中如何表示它们？ 4-14 轮廓度公差带分为无基准要求和有基准要求两种，它们分别有什么特点？4-15 比较下列每两种形位公差带的异同？ （1）圆度公差带与径向圆跳动公差带； （2）圆柱度公差带和径向全跳动公差带；
3第三章 形状与位置精度设计与检测参考答案1
第三章形状与位置精度设计与检测参考答案 一、判断题 1．某平面对基准平面的平行度误差为0．05mm，那么这平面的平面度误差一定不大于0．05mm。（√） 2．某圆柱面的圆柱度公差为0．03 mm，那么该圆柱面对基准轴线的径向全跳动公差不小于0．03mm。（√） 3．对同一要素既有位置公差要求，又有形状公差要求时，形状公差值应大于位置公差值。（╳） 4．对称度的被测中心要素和基准中心要素都应视为同一中心要素。（╳） 5．某实际要素存在形状误差，则一定存在位置误差。（╳）同一要素。 圆柱面为锥形或腰鼓形时，不一定有轴线平行度、垂直度等位置误差；――关联要素 但圆柱面并没有圆跳动误差――端平面为球冠形也没有端面圆跳动。 6．图样标注中Φ20+0.021 0mm孔，如果没有标注其圆度公差，那么它的圆度误差值可任意确定。（╳） 7．圆柱度公差是控制圆柱形零件横截面和轴向截面内形状误差的综合性指标。（√）8．线轮廓度公差带是指包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域，诸圆圆心应位于理想轮廓线上。（√） 9．零件图样上规定Φd实际轴线相对于ΦD基准轴线的同轴度公差为Φ0．02 mm。这表明只要Φd实际轴线上各点分别相对于ΦD基准轴线的距离不超过0．02 mm，就能满足同轴度要求。（╳/直径0．02 mm ） 10．若某轴的轴线直线度误差未超过直线度公差，则此轴的同轴度误差亦合格。（╳）11．端面全跳动公差和平面对轴线垂直度公差两者控制的效果完全相同。（√）12．端面圆跳动公差和端面对轴线垂直度公差两者控制的效果完全相同。（╳）13．尺寸公差与形位公差采用独立原则时，零件加工的实际尺寸和形位误差中有一项超差，则该零件不合格。（√） 14．作用尺寸是由局部尺寸和形位误差综合形成的理想边界尺寸。对一批零件来说，若已知给定的尺寸公差值和形位公差值，则可以分析计算出作用尺寸。（╳） 15．被测要素处于最小实体尺寸和形位误差为给定公差值时的综合状态，称为最小实体实效状态。（√） 16．当包容要求用于单一要素时，被测要素必须遵守最大实体实效边界。（╳）17．当最大实体要求应用于被测要素时，则被测要素的尺寸公差可补偿给形状误差，形位误差的最大允许值应小于给定的公差值。（╳） 18．被测要素采用最大实体要求的零形位公差时，被测要素必须遵守最大实体边界。（√）19．最小条件是指被测要素对基准要素的最大变动量为最小。（╳）。 被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。 对轮廓要素：理想要素位于实体之外与实际要素接触，并使被测要素对理想要素的最大变动量为最小。中心要素：理想要素应穿过实际中心要素，并使实际中心要素对理想要素的最大变动量为最小。 二、选择题 1．下列论述正确的有＿BC＿。 A．孔的最大实体实效尺寸= D max一形位公差。 B．孔的最大实体实效尺寸= 最大实体尺寸一形位公差． C．轴的最大实体实效尺寸= d max十形位公差。
统计公差分析方法概述
统计公差分析方法概述 一.引言 公差设计问题可以分为两类：一类是公差分析(Tolerance Analysis ,又称正计算) ,即已知组成环的尺寸和公差,确定装配后需要保证的封闭环公差；另一类是公差分配(Tolerance Allocation ,又称反计算) ,即已知装配尺寸和公差,求解组成环的经济合理公差。 公差分析的方法有极值法和统计公差方法两类,根据分布特性进行封闭环和组成环公差的分析方法称为统计公差法.本文主要探讨统计公差法在单轴向(One Dimension)尺寸堆叠中的应用。 二.Worst Case Analysis 极值法(Worst Case ,WC)，也叫最差分析法，即合成后的公差范围会包括到每个零件的最极端尺寸,无论每个零件的尺寸在其公差范围内如何变化,都会100% 落入合成后的公差范围内。 <例>Vector loop：E=A+B+C,根据worst case analysis可得 D（Max.）=(20+0.3)+(15+0.25)+(10+0.15)=45.7,出现在A、B、C偏上限之状况 D（Min.）=(20-0.3)+(15-0.25)+(10-0.2)=44.3,出现在A,B、C偏下限之状况 45±0.7适合拿来作设计吗? Worst Case Analysis缺陷： ?设计Gap往往要留很大,根本没有足够的设计空间,同时也可能造成组装困难； ?公差分配时,使组成环公差减小,零件加工精度要求提高,制造成本增加。 以上例Part A +Part B+ Part C，假设A、B、C三个部材,相对于公差规格都有3σ的制程能力水平，则每个部材的不良机率为1- 0.9973=0.0027；在组装完毕后所有零件都有缺陷的机率为：0.0027^3=0.000000019683。这表明几个或者多个零件在装配时,同一部件的各组成环,恰好都是接近极限尺寸的情况非常罕见。 三.统计公差分析法 ?由制造观点来看,零件尺寸之误差来自于制程之变异,此变异往往呈现统计分布的型态,因此设计的公差规格常被视为统计型态。?统计公差方法的思想是考虑零件在机械加工过程中尺寸误差的实际分布,运用概率统计理论进行公差分析和计算,不要求装配过程中100 %的成功率(零件的100 %互换) ,要求在保证一定装配成功率的前提下,适当放大组成环的公差,降低零件(组成环) 加工精度,从而减小制造和生产成本。 ?在多群数据的线性叠加运算中,可以进行叠加的是『变异』值。
统计公差分析方法概述
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统计公差分析方法概述(2012-10-23 19:45:32) 分类：公差设计统计六标准差 统计公差分析方法概述 一.引言 公差设计问题可以分为两类：一类是公差分析(Tolerance Analysis ,又称正计算) ,即已知组成环的尺寸和公差,确定装配后需要保证的封闭环公差；另一类是公差分配(Tolerance Allocation ,又称反计算) ,即已知装配尺寸和公差,求解组成环的经济合理公差。 公差分析的方法有极值法和统计公差方法两类,根据分布特性进行封闭环和组成环公差的分析方法称为统计公差法.本文主要探讨统计公差法在单轴向(One Dimension)尺寸堆叠中的应用。 二.Worst Case Analysis 极值法(Worst Case ,WC)，也叫最差分析法，即合成后的公差范围会包括到每个零件的最极端尺寸,无论每个零件的尺寸在其公差范围内如何变化,都会100% 落入合成后的公差范围内。 <例>Vector loop：E=A+B+C,根据worst case analysis可得 D（Max.）=(20++(15++(10+=,出现在A、B、C偏上限之状况 D（Min.）=++=,出现在A,B、C偏下限之状况 45±适合拿来作设计吗 Worst Case Analysis缺陷： 设计Gap往往要留很大,根本没有足够的设计空间,同时也可能造成组装困难； 公差分配时,使组成环公差减小,零件加工精度要求提高,制造成本增加。
第4章 形状和位置公差(答案)
第4章形位公差 1．属于形状公差的有AB。 A．圆柱度。 B．平面度。 C．同轴度。 D．圆跳动。 E．平行度。 2．属于位置公差的有ACD。 A．平行度。 B．平面度。 C．端面全跳动。 D．倾斜度。 E．圆度。 3．圆柱度公差可以同时控制AB。 A．圆度。 B．素线直线度。 C．径向全跳动。 D．同轴度。 E．轴线对端面的垂直度。 4．下列论述正确的有ABC。 A．给定方向上的线位置度公差值前应加注符号“Φ”。 B．空间中，点位置度公差值前应加注符号“SΦ”。 C．任意方向上线倾斜度公差值前应加注符号“Φ”。 D．标注斜向圆跳动时，指引线箭头应与轴线垂直。 E．标注圆锥面的圆度公差时，指引线箭头应指向圆锥轮廓面的垂直方向。5．对于径向全跳动公差，下列论述正确的有BC。 A．属于形状公差。 B．属于位置公差。 C．属于跳动公差。 D．与同轴度公差带形状相同。 E．当径向全跳动误差不超差时，圆柱度误差肯定也不超差。 6．形位公差带形状是半径差为公差值t的两圆柱面之间的区域有BD。A．同轴度。 B．径向全跳动。 C．任意方向直线度。 D．圆柱度。 E．任意方向垂直度。 7．形位公差带形状是直径为公差值t的圆柱面内区域的有CDE。 A．径向全跳动。 B．端面全跳动。 C．同轴度。 D．任意方向线位置度。 E．任意方向线对线的平行度。 8．形位公差带形状是距离为公差值t的两平行平面内区域的有ACE。
A．平面度。 B．任意方向的线的直线度。 C．给定一个方向的线的倾斜度。 D．任意方向的线的位置度。 E．面对面的平行度。 9．对于端面全跳动公差，下列论述正确的有BCE。 A．属于形状公差。 B．属于位置公差。 C．属于跳动公差。 D．与平行度控制效果相同。 E．与端面对轴线的垂直度公差带形状相同。 10．下列公差带形状相同的有BD。 A．轴线对轴线的平行度与面对面的平行度。 B．径向圆跳动与圆度。 C．同轴度与径向全跳动。 D．轴线对面的垂直度与轴线对面的倾斜度。 E．轴线的直线度与导轨的直线度 mm○E则ADE。 11．某轴Φ10 0 -0.015 A．被测要素遵守MMC边界。 B．被测要素遵守MMVC边界。 C．当被测要素尺寸为Φ10 mm时，允许形状误差最大可达0．015 mm。 D．当被测要素尺寸为Φ9.985mm时，允许形状误差最大可达0．015 mm。 E．局部实际尺寸应大于等于最小实体尺寸。 12．被测要素采用最大实体要求的零形位公差时BCD。 A．位置公差值的框格内标注符号○E。 B．位置公差值的框格内标注符号Φ0○M。 C．实际被测要素处于最大实体尺寸时，允许的形位误差为零。 D．被测要素遵守的最大实体实效边界等于最大实体边界。 E．被测要素遵守的是最小实体实效边界。 13．下列论述正确的有BC。 A．孔的最大实体实效尺寸= D max一形位公差。 B．孔的最大实体实效尺寸= 最大实体尺寸一形位公差． C．轴的最大实体实效尺寸= d max十形位公差。 D．轴的最大实体实效尺寸= 实际尺寸十形位误差． E．最大实体实效尺寸= 最大实体尺寸。 14．某孔Φ10 +0.015 mm○E则AD。 A．被测要素遵守MMC边界。 B．被测要素遵守MMVC边界。 C．当被测要素尺寸为Φ10 mm时，允许形状误差最大可达0．015mm。 D．当被测要素尺寸为Φ10．01 mm时，允许形状误差可达0．01 mm 。 E．局部实际尺寸应大于或等于最小实体尺 15．圆柱度和径向全跳动公差带相同点是公差带形状相同，不同点是前者公差带轴线位置浮动而后者轴线的位置是固定的。 16．在形状公差中，当被测要素是一空间直线，若给定一个方向时，其公差带是距离
公差分析方法现状与展望
摘要：机械产品的公差设计对机械产品的生产和使用有着十分重要的作用。本文介绍了现有的公差分析方法，分析了这些公差分析方法的应用场合及缺陷，并对公差分析方法进行了展望。 关键词：公差公差分析展望 中图分类号：tg8 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00 机械产品的几何设计信息包括零件的几何要素（点、线、面）、几何要素的公差规范以及零件间的装配约束等，其设计方案直接关系到机械产品的制造、检测、使用、维护的方案和成本。利用合理的公差设计方法，工程人员能保障甚至提高机械产品的使用功能，并在机械产品的产品生命周期中起到积极的作用，缩短设计周期、节约人力资源、提高设计质量、降低制造成本、控制物料需求、减少能源浪费等。 公差分析指的是：已知产品的几何设计方案，分析并预测机械装配体的几何质量（某个或某几个几何参数的变化范围）。产品的几何设计方案直接关系到产品的加工、装配和测量方案，而机械装配体的几何质量是产品使用功能的重要方面。公差分析就是公差设计中连接加工、装配、测量和使用的一个基础环节。没有公差分析，就没有办法评价产品几何设计方案的优劣，更没有办法对产品几何设计方案进行优化。 现有的公差分析方法主要考虑了零件中几何要素的尺寸及方位误差、零件间的连接误差。随着公差分析方法的发展，国内外研究人员逐渐注意到了工作负载及零件材料对机械产品的几何性能的影响，并发展了基于理想几何要素和刚体力学的公差集成分析方法、基于理想几何要素和弹性力学的公差集成分析方法。 1 公差分析方法的现状 几何要素的简单变动指的是：将理想的几何要素进行缩放、旋转和平移，得到一个新的几何要素。进行公差分析时，这个新的几何要素通常位于给定的公差带范围内，并用来替代实际几何要素。例如：一个轴的理想外表面为具有理想直径的圆柱面；一个轴的实际外表面为接近圆柱面的一个柱面；在进行公差分析时，用一个不一定具有理想直径的圆柱面来替代前述轴的实际外表面。 目前，公差分析方法主要包括基于几何要素简单变动的公差分析方法、基于几何要素简单变动和刚体力学的公差集成分析方法、基于几何要素简单变动和弹性力学的公差集成分析方法。 1.1 基于几何要素简单变动的公差分析方法 现有的公差分析方法主要是基于理想几何要素的公差分析方法，包括一维尺寸链分析法、二维和三维小位移旋量法、二维和三维直接线性化法等。这些公差分析方法已经成功应用在proe、catia、visvsa等商业软件或其模块中。 （1）一维尺寸链分析法是一种传统的公差分析方法。它将机械总成的尺寸视为零件尺寸的线性叠加，并对装配体的几何质量进行分析、预测。这种公差分析方法没有考虑零件间的装配约束，可以用来分析低精度的机械产品；当零件间的定向误差较大时，这种公差分析方法的误差较大。 （2）小位移旋量法可以描述二维和三维的公差带的形状、大小、位置和公差带内经过简单变动的几何要素，并对装配体的几何质量进行分析、预测。这种方法可以用于形状误差较小的机械产品；当零件间的形状误差较大时，这种公差分析方法的误差较大。 （3）参数矢量化模型可以描述二维和三维的公差带的边界，并对装配体的几何功能进行分析、预测。这种方法忽略了几何要素的定向误差和形状误差，可以用于形状误差和定向误差较小的机械产品；当零件间的形状误差和定向误差较大时，这种公差分析方法的误差较大。 1.2 基于几何要素简单变动和刚体力学的公差集成分析方法
线性尺寸链公差分析
線性尺寸鏈公差分析. 程序設計用于（1D）線性尺寸鏈公差分析。程序解決以下問題： 1公差分析，使用算術法"WC"（最差條件worst case）綜合和最優化尺寸鏈，也可以使用統計學計算"RSS"(Root Sum Squares)。 2溫度變化引起的尺寸鏈變形分析。 3使用"6 Sigma"的方法拓展尺寸鏈統計分析。 4選擇裝配的尺寸鏈公差分析，包含組裝零件數的最優化。 所有完成的任務允許在額定公差值內運行，包括尺寸鏈的設計和最優化。 計算中包含了ANSI, ISO, DIN以及其他的專業文獻的數據，方法，算法和信息。標准參考表：ANSI B4.1, ISO 286, ISO 2768, DIN 7186 計算的控制，結構及語法。 計算的控制與語法可以在此鏈接中找到相關信息"計算的控制，結構與語法". 項目信息。 “項目信息”章節的目的，使用和控制可以在"項目信息"文檔裏找到. 理論－原理。 一個線性尺寸鏈是由一組獨立平行的尺寸形成的封閉環。他們可以是一個零件的相互位置尺寸(Fig.A)或是組裝單元中各個零件尺寸(Fig. B). 一個尺寸鏈由分開的部分零件（輸入尺寸）和一個封閉零件（結果尺寸）組成。部分零件（A,B,C...）可以是圖面中的直接尺寸或者是按照先前的加工工藝，組裝方式。所給尺寸中的封閉零件（Z）表現爲加工工藝或組裝尺寸的結果，結果綜合了部分零件的加工尺寸，組裝間隙或零件的幹涉。結果尺寸的大小，公差和極限直接取決于部分尺寸的大小和公差，取決于部分零件的變化對封閉零件變化的作用大小，在尺寸鏈中分爲兩類零件： - 增加零件- 部分零件，該零件的增加導致封閉零件的尺寸增加 - 減少零件- 部分零件，封閉零件尺寸隨著該零件的尺寸增加而減小 在解決尺寸鏈公差關系的時候，會出現兩類問題： 5公差分析- 直接任務，控制 使用所有已知極限偏差的部分零件，封閉零件的極限偏差被設置。直接任務在計算中是明確的同時通常用于在給定圖面下檢查零件的組裝與加工。 6公差合成- 間接任務，設計
统计公差分析方法概述
统计公差分析方法概述 一、引言 公差设计问题可以分为两类:一类就是公差分析(Tolerance Analysis ,又称正计算) ,即已知组成环的尺寸与公差,确定装配后需要保证的封闭环公差;另一类就是公差分配(Tolerance Allocation ,又称反计算) ,即已知装配尺寸与公差,求解组成环的经济合理公差。 公差分析的方法有极值法与统计公差方法两类,根据分布特性进行封闭环与组成环公差的分析方法称为统计公差法、本文主要探讨统计公差法在单轴向(One Dimension)尺寸堆叠中的应用。 二、Worst Case Analysis 极值法(Worst Case ,WC),也叫最差分析法,即合成后的公差范围会包括到每个零件的最极端尺寸,无论每个零件的尺寸在其公差范围内如何变化,都会100% 落入合成后的公差范围内。 <例>Vector loop:E=A+B+C,根据worst case analysis可得 D(Max、)=(20+0、3)+(15+0、25)+(10+0、15)=45、7,出现在A、B、C偏上限之状况 D(Min、)=(20-0、3)+(15-0、25)+(10-0、2)=44、3,出现在A,B、C偏下限之状况 45±0、7适合拿来作设计不? Worst Case Analysis缺陷: ?设计Gap往往要留很大,根本没有足够的设计空间,同时也可能造成组装困难; ?公差分配时,使组成环公差减小,零件加工精度要求提高,制造成本增加。 以上例Part A +Part B+ Part C,假设A、B、C三个部材,相对于公差规格都有3σ的制程能力水平,则每个部材的不良机率为1-0、9973=0、0027;在组装完毕后所有零件都有缺陷的机率为:0、0027^3=0、3。这表明几个或者多个零件在装配时,同一部件的各组成环,恰好都就是接近极限尺寸的情况非常罕见。 三、统计公差分析法 ?由制造观点来瞧,零件尺寸之误差来自于制程之变异,此变异往往呈现统计分布的型态,因此设计的公差规格常被视为统计型态。?统计公差方法的思想就是考虑零件在机械加工过程中尺寸误差的实际分布,运用概率统计理论进行公差分析与计算,不要求装配过程中100 %的成功率(零件的100 %互换) ,要求在保证一定装配成功率的前提下,适当放大组成环的公差,降低零件(组成环) 加工精度,从而减小制造与生产成本。 ?在多群数据的线性叠加运算中,可以进行叠加的就是『变异』值。
第三章形状和位置公差试题
第三章形状和位置公差试题 一、填空： 1、形位公差特征项目共分、形状或位置公差、三大类。 2、——表示、表示表示。 3、形位公差框格用绘制。 4、公差框格分为格和格。 5、被测要素为直线或表面时，指引线的箭头应指向该要素的轮廓线或轮廓线 的上，并应与明显错开。 6、当被测要素为轴线、球心或中心平面时，指引线的箭头应与该要素的 对齐。 7、形位公差数值填写在公差框格第格内。 8、零件的要素分为拟合要素、、、、 和关联要素六种。 9、零件的精度一般包括尺寸精度、、、 和。 10、形位公差带是指用来限制要素变动的区域、 11、形位公差带的四个要素：、、、。 12、公差的两个原则：、。 15、零件几何参数允许的变动范围称__________。 16、形状公差带的方向是公差带的_______方向，它与测量方向垂直。 17、用以限制实际要素变动的区域称为____________
18、基准代号不管处于什么方向，圆圈内的字母应______书写。(水平；垂 直；任意) 二、选择 1、最大实体要求的符号是（） A 、 E B 、 M C 、 L 2、属圆跳动的特征项目符号是（） A、、 C 3、下列哪个是位置公差（） A、直线度 B、平行度 C、圆柱度 D、线轮廓度 4、下列哪个是形状公差（） A、垂直度 B、平面度 C、面轮廓度 D、倾斜度 5、下列哪个是形状或位置公差（） A、圆跳动 B、线轮廓度 C、对称度 D、圆度 6、最大实体尺寸是指（）。 A．孔和轴的最大极限尺寸 B．孔和轴的最小极限尺寸 C．孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸 D．孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸 7、尺寸公差与形位公差采用独立原则时，零件加工后的实际尺寸和形位误 差中有一项超差，则该零件（）。 A．合格 B．尺寸最大 C．不合格 D．变形最小 8、径向全跳动公差带的形状和（）公差带的形状相同。 A．同轴度 B．圆度 C．圆柱度 D．位置度 9、（）是尺寸公差和形位公差相互关系应遵守的基本原则。 A．包容要求 B．独立原则 C．最大实体要求 10、平行度、同轴度属于（）公差。 A．尺寸 B．形状 C．位置 11、直线度、圆度属于（）公差。 A．尺寸 B．形状 C．位置 12、同轴度公差属于（）。
形状和位置公差答案
差位公4章形第1．属于形状公差的有AB。 A．圆柱度。 B．平面度。 C．同轴度。 D．圆跳动。 E．平行度。 2．属于位置公差的有ACD。 A．平行度。 B．平面度。 C．端面全跳动。 D．倾斜度。 E．圆度。 3．圆柱度公差可以同时控制AB。 A．圆度。 B．素线直线度。 C．径向全跳动。 D．同轴度。 E．轴线对端面的垂直度。 4．下列论述正确的有ABC。 A．给定方向上的线位置度公差值前应加注符号“Φ”。B．空间中，点位置度公差值前应加注符号“SΦ”。
C．任意方向上线倾斜度公差值前应加注符号“Φ”。 D．标注斜向圆跳动时，指引线箭头应与轴线垂直。 E．标注圆锥面的圆度公差时，指引线箭头应指向圆锥轮廓面的垂直方向。5．对于径向全跳动公差，下列论述正确的有BC。 A．属于形状公差。 B．属于位置公差。 C．属于跳动公差。 D．与同轴度公差带形状相同。 E．当径向全跳动误差不超差时，圆柱度误差肯定也不超差。 6．形位公差带形状是半径差为公差值t的两圆柱面之间的区域有BD。A．同轴度。 B．径向全跳动。 C．任意方向直线度。 D．圆柱度。 E．任意方向垂直度。 7．形位公差带形状是直径为公差值t的圆柱面内区域的有CDE。 A．径向全跳动。 B．端面全跳动。 C．同轴度。 D．任意方向线位置度。 E．任意方向线对线的平行度。 8．形位公差带形状是距离为公差值t的两平行平面内区域的有ACE。
A．平面度。 B．任意方向的线的直线度。 C．给定一个方向的线的倾斜度。 D．任意方向的线的位置度。 E．面对面的平行度。 9．对于端面全跳动公差，下列论述正确的有BCE。 A．属于形状公差。 B．属于位置公差。 C．属于跳动公差。 D．与平行度控制效果相同。 E．与端面对轴线的垂直度公差带形状相同。 10．下列公差带形状相同的有BD。 A．轴线对轴线的平行度与面对面的平行度。 B．径向圆跳动与圆度。 C．同轴度与径向全跳动。 D．轴线对面的垂直度与轴线对面的倾斜度。 E．轴线的直线度与导轨的直线度 E0 ○mm．某轴ΦADE。1110 则-0.015A．被测要素遵守MMC边界。B．被测要素遵守MMVC边界。 C．当被测要素尺寸为Φ10 mm时，允许形状误差最大可达0．015 mm。D．当被测要素尺寸为Φ9.985mm时，允许形状误差最大可达0．015 mm。E．局部实际尺寸应大于等于最小实体尺寸。
形状和位置公差习题与答案
第四章形状和位置公差答案页码顺序 4-1 在表2.1中填写出形位公差各项目的符号,并注明该项目是属于形状公差还 是属于位置公差。 解：见表2．1 （符号略） 项目符号形位公差类别项目符号形位公差类别 同轴度位置公差圆度形状公差 圆柱度形状公差平行度位置公差 位置度位置公差平面度形状公差 面轮廓度形状公差或位置公差圆跳动位置公差 全跳动位置公差直线度形状公差 4-2 解：见表2．2。 表2．2 序号公差带形状序号公差带形状 1 两平行直线 6 两平行平面 2 两等距曲线7 两等距曲面 3 两同心圆8 一个四棱柱 4 一个圆9 一个圆柱 5 一个球10 两同轴圆柱 4-3．。 解： 1）φ60f7圆柱面的圆柱度公差值为0。05mm。圆柱面必须位于半径差 为公差值0。05mm的两同轴圆柱面之间。 2）整个零件的左端面的平面度公差是0。01mm。整个零件的左端面必 须位于距离为公差值0。01mm的两平行平面之间。 3）φ36h6圆柱表面上任一素线的直线度公差为0。01mm。 圆柱表面上任一素线必须位于轴向平面内，距离为公差0。01的两平行直线之间。 4）φ36h6圆柱表面任一正截面的圆的圆度公差为0。01mm,在垂直于φ 36h6轴线的任一正截面上，实际圆必须位于半径差为公差值0。01mm的两同心 圆之间。
4-4 按下列要求在图2.2上标出形状公差代号。 （1）Φ50圆柱面素线的直线度公差为0.02mm。 （2）Φ30圆柱面的圆柱度公差为0.05mm。 （3）整个零件的轴线必须位于直径为0.04 mm的圆柱面内。 解：按要求在图2.1上标出形状公差代号 图2.1 4-5 将下列技术要求用代号表注在图2.5上。 （1）Φ20d7圆柱面任一素线的直线度公差为0.05mm。（或Φ20d７圆 柱面任一素线必须位于轴向平面内距离为公差值０.０５mm的两 平行直线之间。） （2）被测Φ４０m７轴线相对于Φ20d7轴线的同轴度公差为Φ０.０ １mm。（或Φ４０m7轴线必须位于直径为公差值０.０１mm，且 与Φ２０d７轴线同轴的圆柱面内。） （3）被测度１０H６槽的两平行平面中任一平面对另一平面的平行度 公差为０.０１５mm（或宽１０H６槽两平行平面中任一平面必须 位于距离为公差值０.０１５mm，且平行另一平面的两平行平面 之间）。 （4）１０H６槽的中心平面对Φ４０m７轴线的对称度公差为０.０１ mm。（或１０H６槽的中心平面必须位于距离位于距离为公差值 0.01mm，且直对通过Φ40m7轴线的辅助平面对称配置的两平行 平面之间。） （5）Φ20d7圆柱面的轴线对Φ40m7圆柱右肩面的垂直度公差为Φ 0.02mm。(或Φ20d7圆柱面轴线必须位直径为公差值0.02mm，且 垂直于Φ40m7圆柱右肩面的圆柱右肩面的圆柱面内。) 解：见图2.2