那么,当三个圆环装配之后,再用另外一个产品将其固定,则三个圆环无法再进行移动,然后将其装入一个圆形的套筒当中时,圆环会和套筒的内壁可能产生摩擦,最终影响产品的寿命。

图2:间隙装配带来的额外公差累积

备注:

-多个偏移方向会使得圆环的总体外径偏大;

-偏移为一个方向时,当活塞杆的装配后尺寸固定,则产生偏移的一侧半径偏大。

这种装配偏移通常无法在图纸上标注出来,但会在实际的装配过程中显示。因此,它容易被人忽略,但又会给人带来麻烦。

当采用自动化装配时,则能消除额外的公差累积。在自动化装配中,可以先将活塞杆固定,再使用机械手抓取零件,并在装配时进行对中,就不会出现装配偏移的情况。如图三所示,三个圆环都会居中放置,然后将其固定,再与套筒进行配合。这时,产生的额外公差累积不复存在,满足设计的要求,其性能显然优于图二所示的装配方法。

图3:自动化装配能够减少装配偏移

很多人认为,自动化装配提升的是生产效率。其实这种观点过于狭隘,从上面的案例来说,自动化装配有助于产品质量的一致性。

无论如何,公差的累积始终存在,它是无法被消除的。在图纸上增加一个备注:“不允许有公差累积存在“,是不能解决问题的。正确的方法是,在标注公差的时候,考虑公差的累积并考虑其带来的后果,从而给出可以接受的公差标注。

机械设计和GD&T几何公差给出了一些方法。如图3,需要计算从X-Y的距离:方法一的公差累积有+/-0.15;方法二的公差累积有+/-0.1;方法三的公差累积有+/-0.05。如果单纯考虑公差累积的大小,显然方法三更优;如果综合制造成本,则可能会考虑其它的标注方法。

图4:公差累积标注方法

在GD&T中,可以通过组合公差和复合公差的标注方法,也能达到减少公差累积的情况。组合公差和复合公差的第一行,通常给出了一个较为宽松的要求,从经济性满足了产品的制造成本要求。第二行则可以加严公差要求,这特别适合于特征组,即2个或以上相同要求的特征(如孔和轴),这些孔和轴之间存在公差累积关系。如果第一行的公差过大导致不能接受的公差累积,则可以在第二行进行加严。这样做的目的是,既满足了经济性的要求,又满足了产品的功能要求。

当然,GD&T里提到的同时要求也是一种方法。如果我们对相同的特征标注同时要求,则能够在某些程度上减少公差的累积。例如:在下图的装配中,蓝色的产品要与右图中的两个螺栓进行装配。在标注中,可以采用不同的方式:

1. 左上角采用了X组孔和Y组孔是同时要求,但X组和Y组是分开要求;

2.左下角采用了8个孔为同时要求。

经过尺寸链计算,标注方式一会导致两个螺栓装配产生干涉,原因是装配偏移导致了公差的累积。而方式二则能保证两个螺栓之间顺利装配。受篇幅和文字的限制作用,不能在此详细地说明组合公差,复合公差以及同时要求是如何减少公差累积的。

图5:组合公差/复合公差以及同时要求和分开要求的标注

最后,总结一下:由于知识和历练的局限原因,可能没有办法在现阶段全部列出公差累积的危害,原因和解决方案。但我们可以在实践中发现它们并解决问题,由此对公差进行优化。

公差设计是一个逐步完善的过程,世界上没有哪种方法能够包治百病。我们应以平常心对待制造过程中出现的问题,然后用自己的能力来解决这些问题。当然,如果已经是确认有效的方法,例如文章中提到的公差设计方法,我们应该使用它并用它来预防问题的发生。返回搜狐,查看更多