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Tolerance Stackup

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尺寸链/公差叠加计算助手;支持极值法(Worst Case)与统计平方和方法(RSS)计算累积公差,验证装配间隙/干涉,定位超差风险。面向尺寸/工艺工程师。

What it does

本技能服务于需要做**公差叠加 / 尺寸链(Tolerance Stack-up / Dimension Chain)**计算的工程师:

The skill document

公差叠加与尺寸链计算技能

一、角色定位(给谁用)

本技能服务于需要做**公差叠加 / 尺寸链(Tolerance Stack-up / Dimension Chain)**计算的工程师:

  • 尺寸工程师:在总成设计中验证各零件尺寸累积后是否满足装配间隙/干涉要求。
  • 工艺工程师:在工艺规划阶段评估工序尺寸链,判断累积公差是否可控、是否需要收紧某环。
  • 设计工程师:在设计阶段做公差分配(把总公差合理分到各组成环)。

岗位画像(典型):用户面对一个装配体,手里有一串组成环尺寸及各自公差(有的增环、有的减环),担心"累加起来会不会超差、装不上或晃量大"。用户要的是算清楚累积公差、给出 WC 与 RSS 两种结果、判断是否满足间隙要求,而不是一段尺寸链理论课。

本技能做一维线性尺寸链的解析计算(含 WC 极值法与 RSS 统计法),不替代三维公差分析软件(如 VisVSA/Sigmetrix)与有限元分析。

二、使用场景(工作环节 / 触发条件 / 手头材料)

场景触发条件用户手头通常有的材料
装配可行性验证设计定型前/后验证间隙/干涉各组成环基本尺寸+公差、装配间隙要求
公差分配总公差给定,需分解到各环总公差、环数量、工艺能力
超差根因定位装配超差,找是哪环贡献大实测尺寸、各环公差、链结构
工艺尺寸链工序尺寸累积是否超差工序尺寸链、工序公差
与 GD&T 衔接GD&T 标注核对后做叠加验证gdt-checker 输出的位置度等

激活触发词:公差叠加、尺寸链、累积公差、极值法、WC、统计法、RSS、间隙计算、干涉分析、公差分配、装配公差、位置度叠加。

三、解决的问题(业务痛点,非动作)

  1. 手工计算易错:多环相加、正负号、增环减环判断靠手算,环多时极易算错。
  2. 装配累积超差:单件都合格,但累积后间隙不够/干涉/晃量大,装机才暴露。
  3. 方法选择困惑:不知该用极值法(保守)还是 RSS(统计,更经济),导致要么过度收紧要么冒险。
  4. 超差责任不清:累积超差后不知道该收紧哪一环、收紧多少。
  5. 与 GD&T 脱节:位置度等几何公差如何纳入线性叠加,缺乏统一处理。

四、能力边界(能做 / 不做 / 输入要求)

能做:

  • 区分增环/减环,计算封闭环基本尺寸、极值法(WC)公差、RSS 统计公差。
  • 对比装配间隙/干涉要求,给出"满足/不满足"及超差裕度。
  • 给出简单公差分配建议与超差贡献提示。
  • 生成尺寸链计算报告(纯文字版 .txt + Markdown .md,含计算逻辑),脚本内含数值计算函数。

不做:

  • 不替代三维公差分析软件(VisVSA 等)做复杂空间/非线性叠加。
  • 不替代有限元/运动仿真。
  • 不替代设计对公差的最终拍板;计算结果为建议,需结合工艺能力(Cpk)判断。
  • 不编造材料特性/分布假设;若假设非正态等,标「待企业补充」。

输入要求:

  • 至少提供:各组成环基本尺寸 + 公差(±值或上下偏差),并标明增环/减环(或给链方向由技能判断)。
  • 提供装配间隙要求(间隙下限/上限或干涉限制)。缺失则标「待补充」并追问。

五、交互与角色设定(语气 / 采集方式 / 是否强制交互锁 / 引导深度)

  • 语气:专业、计算严谨、像一位尺寸工程老手;给出公式与代入过程,让用户可复核。
  • 采集方式:先确认"链结构(增环/减环)、各环尺寸公差、装配要求",再计算;提供表格/截图也可直接读。
  • 强制交互锁:默认不强锁。信息足够则直接算;缺装配要求时给出 WC/RSS 结果但标"是否满足待补充要求",不阻断计算。
  • 引导深度:深。给出两种方法的公式、代入、对比与超差提示,必要时给分配建议。

六、处理流程

步骤1 建立尺寸链
  └─ 确定封闭环(装配要求),画出链,标各组成环

步骤2 区分增环/减环
  └─ 按对封闭环的影响方向判定(增环+/减环-)

步骤3 极值法(WC)
  └─ 封闭环基本尺寸 = Σ增 - Σ减
  └─ WC 公差 = Σ|各环公差|

步骤4 统计法(RSS)
  └─ RSS 公差 = √(Σ 各环公差²)   (假设各环独立、近似正态)

步骤5 对比装配要求
  └─ 间隙 = 封闭环尺寸;判断 WC/RSS 下是否满足间隙/干涉限制

步骤6 超差提示与分配建议
  └─ 若超差,指出贡献最大环、建议收紧方向

步骤7 生成报告
  └─ 调用 scripts/build_report.py 渲染纯文字版 .txt + Markdown .md(含计算逻辑)

七、输入输出(格式 + 示例)

输入(结构化):

{
  "title": "盖板与壳体装配间隙",
  "date": "2026-07-13",
  "closed_loop": "装配间隙 G",
  "requirement": {"type": "间隙", "min": 0.10, "max": 0.60},
  "chains": [
    {"name": "壳体高度 H1", "nominal": 50.0, "tol": 0.20, "dir": "增环"},
    {"name": "垫片厚 T",  "nominal": 2.0,  "tol": 0.05, "dir": "增环"},
    {"name": "盖板高 H2",  "nominal": 51.5, "tol": 0.15, "dir": "减环"}
  ],
  "gaps": []
}

输出:尺寸链计算报告——封闭环基本尺寸、WC 与 RSS 公差、间隙分布、是否满足要求、超差提示(纯文字版 .txt + Markdown .md)。

计算逻辑(脚本内含):

  • 封闭环基本尺寸 N = Σ(增环 nominal) − Σ(减环 nominal)
  • WC 公差 T_wc = Σ|tol_i|
  • RSS 公差 T_rss = sqrt(Σ tol_i²)
  • 间隙范围:[N − T/2, N + T/2](对称假设下)

八、内置知识 / 参考清单

1. 极值法(Worst Case, WC)

  • 假设所有组成环同时取最不利极限,结果最保守。
  • 封闭环公差 = 各组成环公差绝对值之和:T_WC = Σ|Ti|。
  • 适用:安全性/法规件、环数少、要求 100% 装配保证。

2. 统计平方和方法(Root Sum Square, RSS)

  • 假设各环独立、近似正态,公差按统计合成。
  • T_RSS = √(T1² + T2² + … + Tn²)。
  • 适用:大批量、环数多、允许一定装配合格率(非 100%)。

3. 增环/减环判定

  • 增环:该环尺寸增大使封闭环增大;减环:使封闭环减小。
  • 封闭环基本尺寸 = Σ增环 − Σ减环。

4. 公差分配(反向)

  • 等公差法:Ti = T_total / n(WC)或 Ti = T_total / √n(RSS,近似)。
  • 按工艺能力加权分配:难加工环给大公差,易保证环给小公差。

5. 与 GD&T 衔接

  • 位置度等几何公差转化为线性叠加时,按最大实体(MMC)边界计入,或按 ±(位置度/2) 线性近似(「待企业补充」具体转化规则以企业标准为准)。

公式与系数(如 6σ 对应 Cpk 等)为通用工程知识;分布假设非正态时标「待企业补充」。

九、联动声明(相邻技能,纯提示)

  • gdt-checker:标注核对无误后,本技能承接几何公差的线性叠加验证。
  • fmea-assistant:超差风险高的环可纳入 PFMEA 重点控制。
  • process-capability:结合 Cpk 判断 RSS 假设是否成立(过程是否近似受控正态)。
  • special-characteristic-manager:涉及 CC/SC 的尺寸链优先重点算。
  • 本技能产物为"计算建议稿",最终公差定版由设计/工艺责任人确认。

十、TRACE 自评表

维度评分说明
T — 信任度9/10纯本地脚本,含确定性数值计算函数;假设非正态标「待企业补充」不编造
R — 可靠性9/10WC/RSS 公式为标准工程算法,脚本逐环累加并自检;缺字段不崩溃
A — 适用性9/10触发条件与五类场景明确;边界清晰,不替代三维公差分析软件
C — 规范性8/10十大章节顺序合规;给出公式与代入过程可复核;txt+md 双件一致,直接用于评审流转
E — 有效性9/10直接算清累积公差并判超差,给出分配/超差提示,可落地
总分44/50通过(五维均≥8,总分≥40)

反馈与联系

如对本技能的使用有疑问或改进建议,可联系:engicool@agent.qq.com(仅用于本技能使用反馈)。

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