公差设计计算方法详解

已知：封闭环极限偏差ES₀=0.35mm，EI₀=0.10mm封闭环中间偏差

封闭环公差T₀=（0.35-0.10）mm=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ξ=-1，ξ₂=-1，ξ₃=1，ξ₄=-1，ξ₅=-1

组成环L₄是标准件，L₄=3⁰_-0.05 mm

试分别按完全互换法、大数互换法、修配法与调整法决定各组成环的公差及极限偏差，并比较不同方法得出的计算结果（在实际工作中，根据生产条件，通常只采用一种适宜的方法，决定各组成环的公差与极限偏差即可）。

（1）完全互换法。

1）决定各组成环平均极限公差（按表1-105序号6说明栏内公式）；

2）估计各组成环公差等级，按平均公差及各组成环基本尺寸，公差等级约为IT9（当公差等级高于IT8时，按此决定各组成环公差是不经济的，应采用其他方法）。

3）决定各组成环公差：按各组成环基本尺寸大小与零件工艺性好坏，以平均公差数值为基础，取T₁=T₃=0.06mm，T₂=T₅=0.04mm。

4）决定各组成环极限偏差：设组成环L₃作为调整尺寸，其余各组成环属外尺寸者按h、内尺寸者按H决定其极限偏差，则：

L₁=3⁰_-0.06 mm，L₂=5⁰_-0.04 mm，

L₄=3⁰_-0.05 mm，L₅=5⁰_-0.04 mm。

此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）计算组成环L₃的中间偏差（按表1-105序号2说明栏内公式）：

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

6）决定组成环L₃的极限偏差（按表1-105序号7所示公式）：

确定：L₃=5^+0.16_+0.10 mm

（2）大数互换法。

1）决定各组成环平均当量公差（按表1-105序号6注明栏内公式，并取k=1.22）：

2）估计各组成环公差等级：约为IT10。

3）决定各组成环公差：按各组成环基本尺寸大小与零件工艺性好坏，设取T₁=T₂=0.11mm，T₂=T₅=0.08mm，又已知T₄=0.05mm。

校核结果小于封闭环公差0.25mm，满足要求。

4）决定各组成环极限偏差：设组成环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，则：

L₁=30⁰_-0.11 mm，L₂=5⁰_-0.08 mm

L₄=3⁰_-0.05 mm，L₅=5⁰_-0.08 mm

各组成环相应中间偏差为：

Δ₁=-0.055mm，Δ₂=-0.04mm

Δ₄=-0.025mm，Δ₅=-0.04mm

5）计算组成环L₃的中间偏差（按表1-105序号2说明栏内公式）：

Δ₃=Δ₀+（Δ₁+Δ₂+Δ₄+Δ₅）=[0.225+（-0.055-0.04-0.025-0.04）]mm=0.065mm

6）决定组成环L₃的极限偏差（按表1-105序号7公式）：

(www.xing528.com)

结论：L₃=43^+0.12_+0.01mm。

（3）修配法。

1）决定各组成环公差：设以L₅作为补偿环、装配时改变补偿环尺寸使封闭环达到规定要求，因此，各组成环可以给予较宽裕的公差（约为IT11）：T₁=T₃=0.20mm，T₂=T₅=0.10mm，T₄=0.05mm。

2）计算封闭环极限公差（按表1-105序号3公式）：

3）计算补偿环L₅的补偿量F：

F=T_OL-T_O=（0.65-0.25）mm=0.40mm

4）决定各组成环（除补偿环外）的极限偏差：外尺寸按h、内尺寸按H决定：

L₁=30⁰_-0.20 mm，L2=5⁰_-0.10 mm

L₃=43^+0.20₀ mm，L₄=3⁰_-0.05 mm

此时，各组成环相应中间偏差为：

Δ₁=-0.10mm，Δ₂=-0.05mm

Δ₃=+0.10mm，Δ₄=-0.025mm

5）计算补偿环L₅的中间偏差（按表1-105序号2说明栏内公式）：

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

6）计算补偿环L₅的极限偏差（按表1-105序号7公式）：

结论：L₅=5^+0.10₀ mm。

7）验算封闭环极限偏差（按表1-105序号4公式）：

封闭环要求极限偏差为0.35mm及0.10mm；因此，补偿需要改变±0.20mm。

8）决定补偿环L₅尺寸：补偿环L₅在修配时只能切除金属使宽度变小而不能加大，应当把0.20mm预加上去。于是L₅=（5+0.20）^+0.10₀ mm=5.20^+0.10₀ mm。

（4）调整法。

1）设以L₅为补偿环，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）与“（3）修配法”的计算顺序1）～6）相同，得各组成尺寸：

L₁=3⁰_-0.20 mm，L2=5⁰_-0.10 mm

L₃=43^+0.2₀ mm，L₄=3⁰_-0.05 mm

（补偿环L₅=5^+0.10₀ mm）。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）mm=0.15mm。

补偿环组数，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，L₅=5^+0.10₀ mm是中间的一组尺寸；Z为偶数时，应该以L₅=5^+0.10₀ mm为对称中心，安排各组尺寸。本例Z=4，因此，补偿环各组尺寸为：

L₅=（5-0.225）^+0.10₀ mm，（5-0.075）^+0.10₀ mm，（5+0.075）^+0.10₀ mm，（5+0.225）^+0.10₀ mm。

即L₅=5^-0.125_-0.225 mm，5^+0.025_-0.075 mm，5^+0.175_+0.075 mm，5^+0.325_+0.225 mm。

（5）计算结果的对比。

1）按完全互换法得到各组成环公差最小，约为IT9。但能保证产品100%合格。

2）按大数互换法得到各组成环公差较大，约为IT10。能保证99.73%的产品合格，可能有约0.27%的产品超出预定要求。对于重要部件或产品，装配后应100%进行检验，对超出预定要求的产品进行返修。

3）修配法与调整法得到组成环公差最大，约为IT11。但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，装配时按实测尺寸配上相应的补偿环，使产品达到预定要求。