钣金件公差的解释

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出版日期。 12月 2, 2022

在零件的三维设计中,零件的设计尺寸需要一个可以改变的总量和范围。

零件的设计者在设计时需要考虑产品尺寸变化的范围。

如果零件的尺寸变化范围不合适,比如说金属板的公差太小。

那么,就需要一个更精确的零件制造过程,以确保工件的精度。

只有少数厂家拥有这种技术,生产成本将大大增加。

如果公差范围太大,零件的质量就无法保证。

因此,合理的公差是计算出零件尺寸的适当变化范围。

什么是钣金公差?

钣金公差是一个允许零件设计尺寸变化的范围。

公差范围是可变工件设计尺寸的上限和下限。

钣金件的公差带是指由上、下偏差限制的一个区域。

宽松的公差有较宽的公差区,而严格的公差有较小范围的上限和下限。

严格的公差范围也意味着工件的尺寸更加精确。

为什么我们需要钣金公差?

在工件加工过程中,金属板的轻微差异将导致最终产品的差异。

材料的厚度、纯度、质地、年限和加工方法都会影响金属板的加工质量。

允许一定的公差范围可以使工件更好地配合。

它还可以降低生产成本,只要控制在合理范围内。

因为太精确的尺寸需要更专业的技术和设备,通常需要更长的时间来完成。

因此,在零件设计中,使用合理的公差对零件的尺寸有重要影响。

公差的相关定义

钣金加工中的公差有许多形式。公差可用于零件的长度、宽度和厚度。

可以为壁厚、折弯、卷边、扩孔、折边、孔、槽、接片等设置公差。

零件不仅有尺寸公差,而且构成零件的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体的形状和相互位置之间也有差异。

这种形状上的差异被称为形状公差,相互位置上的差异被称为位置公差,统称为 形状和位置公差.

尺寸公差:简称为公差,是指最大极限尺寸和最小极限尺寸之差的绝对值。

或者说是上偏差和下偏差之间的差异。它是尺寸的允许变化范围。

位置公差是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。

位置公差是限制被测要素对基准要素所要求的几何关系上的错误。

根据其不同的几何关系,位置公差可分为定向公差、定位公差、跳动公差。

公差等级指的是确定尺寸精度的等级。

国际标准分为18个等级。

尺寸的允许变化范围(公差值)越大,加工难度就越小。

IT01至IT4 - 用于生产量具、塞规和测量仪器。

IT5到IT7 - 适合精密工程应用,IT8到IT11 - 适合普通加工。

IT12至IT14--用于金属板加工或冲压,IT15至IT16--用于铸造、一般切割等。

IT17至IT18 - 用于塑料成型尺寸的公差,手术器械的一般外形尺寸,冷加工和焊接尺寸。

公差符号:尺寸公差是一个没有符号的绝对值。

极限偏差=极限尺寸-基本尺寸,上限偏差=最大极限尺寸-基本尺寸,下限偏差=最小极限尺寸-基本尺寸。

当基本尺寸相同时,尺寸公差越小,尺寸精度越高。

尺寸公差等于最大极限尺寸和最小极限尺寸之差,或者等于上偏差和下偏差之差。

如何确定钣金公差?

零件公差是指零件设计和制造过程中未标注公差的尺寸。

它也指那些不包括在尺寸链中的尺寸,并且对配合属性没有直接影响。

从公差的定义来看,零件公差对机械设计中零件的尺寸配合有重要影响。

如果不能正确选择零件公差,零件设计尺寸链将是不完整的。

在标注公差的过程中,一些精度要求较低的零件可以使用通用公差。

如果对精度的要求很高,应在机械设计中详细规定公差。

确保零件的公差能够满足实际需要。

一个零件的功能决定了其相应元素的大小、形状、位置和其他要求。

公差等级的选择应确保零件的设计和质量要求。

还应考虑加工成本、产品性能、功能、使用寿命和燃料消耗。

成型或折弯+/- 0.508 mm (0.020")
弯曲到孔+/-0.254 mm (0.010")
带嵌件的直径+/-0.0762 mm (0.003")
+/- 1°
+/-0.127 mm (0.005")
边到边±0.127 mm (0.005")
边到孔±0.127 mm (0.005")
孔到孔±0.127 mm (0.005")
孔到五金±0.254 mm (0.010")
边到五金±0.254 mm (0.010")
五金到五金±0.381 mm (0.015")
折边到孔±0.381 mm (0.015")
折边到五金±0.381 mm (0.015")
折边到边±0.254 mm (0.010")
折边到折边±0.381 mm (0.015")
公差准则

如何做公差分析?

公差分析的方法主要有一维和三维。

一维方法不需要购买软件,所以成本很低,而三维方法的成本更高。

一维公差分析也有两种不同的方法,一种是worst case,另一种是均方根法(RSS)。

第二种方法属于统计方法的范畴,而极限方法则相对简单。

尺寸上限 USL: 10.2+10.2+10.2+10.2+10.2=51

尺寸下限:9.8+9.8+9.8+9.8=49,所以尺寸D的波动范围是49~51。

极限法是直接累积每个尺寸的边界,而统计法是考虑每个尺寸的概率,计算出累积后每个尺寸的概率。

如果我们想用概率法来分析,我们需要知道每个尺寸的各自概率。

下面是尺寸A的分布概率,如果它是一个稳定的过程,那么它应该是一个正态分布。

那么我们需要知道总体分布,我们需要知道正态分布的两个参数,即平均值和标准差。

标准差描述了一个分布的离散状态。它是对一组数据的平均离散程度的衡量。

较大的标准差,表明大多数数值与平均值之间存在较大差异。

较小的标准差表明大多数数值与平均值之间的差异较小。

在知道平均值和标准差后,我们可以看到这个尺寸的分布。

如上图所示,均值为10,标准差为0.067。

如果两个尺寸的累积,均值相同,而标准差不同,那么累积分布就完全不同。

如果尺寸波动的分布状态不同,其结果也会不同。

公差的原始定义是极限定义的方式,它不能很好地描述一个分布。

描述一个分布需要两个参数,即均值和标准差。

为了与原来的区间型公差关联起来,需要引入另一个参数--CPK。

为了简化描述,我们假设中心不移动,CP=CPK。

如下图所示,有了公差范围和CP,你就可以知道标准差。加上均值,就可以确定正态分布。

下表显示了与CP(CPK)相对应的西格玛水平。CP(CPK)2意味着达到了6sigma 水平,CP(CPK)1.67意味着达到了5sigma水平。

当我们知道CP(CPK)时,就是知道了几个sigma 水平,我们就知道正态分布的状况。

所以我们做公差分析的时候需要知道均值,公差范围,和CP(CPK)三个参数。

如果我们知道尺寸链中所有尺寸的分布状况,我们需要计算总成的分布。

我们需要RSS(Root Sum Square)的计算公式,就是总成的正态分布的标准差的平方等于每一个子分布的标准差的平方和。

因此,每个尺寸的标准偏差=与公差/CP对应的西格玛水平,如下图所示 σ表示标准偏差。

σ²=(tolerance/process sigma) ²

叠加不同的σ²是整体标准差σ²的总分布。

最后,可以用一个excel模板来实现分析过程。

将各尺寸的相关参数填入模板中的表格,得到总体标准差的堆叠结果。

总结

本博客介绍了钣金公差的基本知识和如何进行公差分析。

零件的设计越来越复杂,相应地,公差也越来越严格。

为了实现零件设计中的钣金公差,制造商需要使用精确的机器进行生产。

ADH拥有20年的钣金加工机械制造经验。

我们的产品包括 折弯机, 剪板机, 光纤激光切割机,等等。

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常见问题

什么是金属板平面度公差?

平面度是一个形状公差的概念。平面度的符号是一个圆(○),指实际平面对其理想平面所允许的变动全量。

要求在法向截面(垂直于轴线的平面)内具有圆柱形表面(包括锥形表面和球形表面)的零件的圆形轮廓。

什么是金属板标准公差?

标准公差是在国际标准中列出的任何公差,以确定公差区的大小。

标准公差分为公差等级、公差单位和基本尺寸。

一般来说,标准公差分为18个等级。

对于具有一定尺寸的零件,标准公差水平越高,标准公差值越小,尺寸精度越高。

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