公差设计计算及优化方案建议

已知：

封闭环极限偏差ES₀=0.35mm，EI₀=0.10mm；

封闭环中间偏差=0.225mm；

封闭环公差T₀=0.35-0.10=0.25mm；

各组成环公称尺寸L₁=30mm，L₂=5mm，L₃=43mm，L₄=3mm，L₅=5mm；

各组成环传递系数ξ₁=ξ₂=ξ₄=ξ₅=-1，ξ₃=1；

组成环L₄是标准环，L₄=3_-0.05⁰mm。

现用不同计算方法，决定各组成环的公差与极限偏差。

（1）完全互换法

1）按表12-3序号6说明栏内的公式（因ξ_i=1），决定各组成环平均极值公差为

2）按平均公差及各组成环公称尺寸，各组成环公差等级约为IT9。

3）按各组成环公称尺寸大小与零件工艺性好坏，以平均公差数值为基础，各组成环公差分别为

T₁=T₃=0.06mm，T₂=T₅=0.04mm

4）求各组成环极限偏差 将组成环L₃作为调整尺寸，其余组成环属于外尺寸时按h，属于内尺寸时按H，决定其极限偏差分别为

这时各组成环相应中间偏差为

Δ₁=0.03mm，Δ₂=-0.02mm，Δ₄=-0.025mm，Δ₅=-0.02mm

5）按表12-3序号2说明栏内公式，计算组成环L₃的中间偏差：

Δ₃=Δ₀+（Δ₁+Δ₂+Δ₄+Δ₅）=0.225+（-0.03-0.02-0.025-0.02）=0.13mm

6）按表12-3序号7公式决定组成环L₃的极限偏差：

则

（2）大数互换法

1）按表12-3序号6说明栏内公式（k=1.22），决定各组成环平均当量公差：

2）估计各组成环公差等级为IT10。

3）按各组成环公称尺寸大小与零件工艺性好坏，决定各组成环公差。

设取T₁=T₃=0.11mm，T₂=T₅=0.08mm，另已知T₄=0.05mm，校核封闭环当量公差为

此数小于封闭环公差0.25mm，则满足要求。

4）将组成环L₃作为调整尺寸，其余各组成环外尺寸按h，内尺寸按H，决定其极限偏差分别为

L₁=30_-0.11⁰，L₂=5_-0.08⁰，L₄=3_-0.05⁰，L₅=5_-0.08⁰

各组成环相应的中间偏差为

Δ₁=-0.055mm，Δ₂=-0.04mm，Δ₄=-0.025mm，Δ₅=0.04mm

5）按表12-3序号2说明栏内公式，计算组成环L₃的中间偏差：

Δ₃=Δ₀+（Δ₁+Δ₂+Δ₄+Δ₅）=0.225+（-0.055-0.04-0.025-0.04）=0.065mm(www.xing528.com)

6）按表12-3序号7公式，决定组成环L₃的极限偏差：

则L₃=43^+0.12_+0.01mm

（3）修配法

1）设定L₅作为补偿环，各组成环公差如下（约为IT11）：

T₁=T₃=0.20mm，T₂=T₅=0.10mm，T₄=0.05mm

2）按表12-3序号3公式计算封闭环极限公差

3）计算补偿环L₅的补偿量F：

4）外尺寸按h，内尺寸按H，决定除补偿环之外各组成环的极限偏差：

这时，各组成环相应的中间偏差为

Δ₁=-0.10mm，Δ₂=-0.05mm，Δ₃=0.01mm，Δ₄=0.025mm

5）按表12-3序号2说明栏内公式，计算补偿环L₅的中间偏差：

Δ₅=Δ₃-（Δ₁+Δ₂+Δ₄）-Δ₀=0.10-（-0.10-0.05-0.025）-0.225=0.05mm

6）按表12-3序号7公式，计算补偿环L₅的极限偏差：

于是L₅=5^+0.10₀mm

7）按表12-3序号4公式，验算封闭环极限偏差：

因为封闭环要求其极限偏差为0.35和0.10mm，所以补偿环需要改变±0.20mm。

8）最后决定补偿环L₅的尺寸。

考虑到成品补偿环L₅在修配时只能加工切除金属而不能使之加大，所以应该把0.20mm预加进去，于是L₅=（5+0.20）^+0.10₀=5.20^+0.10₀。

（4）调整法

1）设以L₅为补偿环，并对L₅规定若干组不同尺寸，装配时选用不同尺寸的补偿环，使封闭环达到规定要求。

2）按“修配法”计算顺序1）～6），得各组成环尺寸：

L₁=30_-0.20⁰，L₂=5_-0.10⁰，L₃=43^+0.20₀，L₄=3_-0.05⁰（在补偿环L₅=5^+0.10₀时），补偿环的补偿量f=0.40mm。

3）决定补偿环L₅的组数Z。取封闭环公差与补偿环公差之差作为补偿环各组之间的尺寸差S，则

S=T₀-T₅=（0.25-0.10）=0.15mm补偿环组数：Z=F/S+1=+1=3.66，圆整化取Z=4。

4）决定补偿环各组尺寸。当补偿环尺寸的组数Z为奇数时，则L₅=5^+0.10₀是中间的一组尺寸；当为偶数时，应该以L₅=5^+0.10₀为对称中心，安排各组尺寸。本例Z=4，所以即

（5）计算结果的对比

1）按照完全互换法算得的结果，各组成环公差最小，约为IT9，但能保证产品100%合格。

2）按照大数互换法算得的结果，各组成环公差较大，约为IT10，能够保证99.73%的产品合格，可能有约0.27%的产品超出预定要求。因此，对于要求较高的重要部件或产品，在装配后应100%进行检验，对超出预定要求的产品，必须进行返修。

3）按照修配法与调整法得到的结果，组成环公差最大，约为IT11。其中，修配法增加了修配工作量，适用于小批单件生产；调整法在结构中应有能改变尺寸的补偿环，装配时要按实测尺寸配上相应的补偿环，使产品达到预定要求。