公差分析 | 定位柱和定位孔的尺寸，如何设计最科学？

为了进步两个零部件装配时的位置精度，我们经常需要在两者之间设想定位柱和定位孔，以削减积累尺寸误差。

但是，正确设想定位柱与定位孔不是一件轻易的工作，我们需要斟酌诸多题目，例如，定位柱与定位孔的间隙几多最好？为什么要用腰型孔？腰型孔与定位柱的间隙是几多？这些有理论根据吗？

本文将经过公役分析的理论计较往返答上述题目。

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定位柱和定位孔的间隙

在设想定位柱和定位孔之间的间隙时，需要斟酌两个原则：

1）间隙需要充足小，以削减定位柱在定位孔中的晃动，从而增加定位精度。否则，定位柱在定位孔中会发生较大晃动，起不到定位结果。

2）间隙也不能太小，以确保定位柱和定位孔装配时不发生干与。否则，当定位柱尺寸偏大以及定位孔尺寸偏小时，定位柱会装不进定位孔。

简单来说说，就是：在定位柱可以装进定位孔的情况下，间隙设想得越小越好。

间隙越小，定位精度越高。同时，间隙不能太小，否则会装不上。

定位柱和定位孔之间所答应的最小间隙，我们可以经过公役分析停止计较。

例，如图5所示，两个零件经过圆形定位柱和定位孔停止定位；定位柱外径为3.90mm，公役为±0.05mm，定位孔的公役为±0.05mm，那末定位孔的最小尺寸为几多？这转化为公役分析时的计较要求是：当定位柱尺寸最大、同时定位孔尺寸最小时，两者的间隙需要大于即是0。

▲图5--定位柱和定位孔的设想

如图6所示，我们采用极值法，计较成果为定位孔尺寸为4.00±0.05mm，这意味着：当定位柱尺寸最大3.90+0.05=3.95mm、定位孔尺寸最小4.00-0.05=3.95mm时、定位柱仍然可以装配进入定位孔。

▲图6--极值法计较

如图7所示，均方根法的计较成果为：定位孔的尺寸该为3.97±0.05mm。

▲图7--均方根法计较

假如我们并不需要如此高的装配精度，那末可以适当增加定位孔的尺寸，把定位孔和定位柱的间隙增加。

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为什么要用腰型孔

我们能否是可以利用两个如出一辙的圆形定位柱和定位孔停止定位呢？如图8所示。我看到很多工程师是这样去设想的。

▲图8--圆形定位柱和定位孔

明显这样不可，这会发生过定位，形成一个定位柱装进一个定位孔以后，另一个定位柱有能够就装不进去了。

一个定位柱和一个定位孔，在X和Y坐标轴上约束了两个零件的相对位置。

假如是两个定位柱和定位孔，那末在X偏向就约束了两次，X偏向发生了过定位，如图9所示。

当两个定位柱之间的尺寸偏大、同时定位孔之间的尺寸偏小时，大概两个定位柱之间的尺寸偏小、同时定位孔之间的尺寸偏大，就有能够发生装不上的现象。

▲图9--过定位发生了

我们可经过公役分析的现实计较来说明，为什么会发生装不上的现象。

如图10所示，我们假定右侧定位柱定位孔先组装好，再来计较左侧定位柱和定位孔的间隙。

计较成果显现，利用极值法，左侧定位柱和定位孔的间隙为0.05±0.75mm，则最小间隙为0.05-0.75mm=-0.7mm，这意味着会发生0.7mm的干与；利用均方根法，间隙为0.05±0.44mm，这意味着会发生0.39mm的干与；均会出现装不上的现象。

▲图10--过定位计较

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定位柱与腰型孔的间隙是几多

两个定位柱和定位孔都是圆形，会发生过定位，形成干与。我们需要把一个定位孔改长大圆孔或腰型孔，避免X偏向过定位，如图11所示，

▲图11--腰型孔，避免过定位

腰型孔的尺寸若何设想呢？

经过上一节的计较成果，我们需要把当前左侧2.00mm直径的定位孔尺寸增加，直到其与定位柱的间隙始终大于即是0。

如图12所示，假如采用极值法，腰型孔的直径需要增加到2.70mm。

▲图12--腰型孔尺寸计较（极值法）

如图13所示，假如采用均方根法，腰型孔的直径需要增加到2.31mm。

▲图13--腰型孔尺寸计较（均方根法）

注1：本文中的公役分析具体计较触及到装配偏移，关于装配偏移的界说以及具体的算法，请参考《面向制造和装配的产物设想指南》一书，本文篇幅有限。也请阅读本文的工程师，不要私信我诠释什么是装配偏移。相信我，书中诠释更周全。

注2：本文中的公役分析仅斟酌了1维线性尺寸；

注3：本文中的公役分析仅斟酌了尺寸公役，未包括形位公役；

最初的话

产物结构设想中的每一个特征、每一个尺寸、每一个公役等，都不是随意设想的；而是基于一定的理论根本，例如公役分析。作为工程师，我们需要具有一定的公役分析才能。

PS：大师假如需要本文中的公役分析计较实例EXCEL表格，接待增加我的企业微信，大概微信我。（人数较多，纷歧定会实时答复，请包涵）

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作者简介：钟元，著有书籍《面向制造和装配的产物设想指南》和《面向本钱的产物设想：降本设想之道》

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