_公差原则_标准的分析及应用_独立原则和包容要求.pdf

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1、航天标准化2 0 0 6年第4期给定长度给定长度!Df e!df eE F S实际外表面最小理想面最大理想面E F S 公 差 原 则 标 准 的 分 析 及 应 用G B/T 4 2 4 9-1 9 9 6 公 差 原 则 和G B/T1 6 6 7 1-1 9 9 6形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求在机械设计和教学中都得到了广泛的应用。但笔者从一些设计文件和有关的资料中发现的问题看,有必要对这两个标准的有关规定、图样表示方法及应用进行分析讨论。为便于重点分析问题,本文仅阐述独立原则和包容要求的概念及其应用。一基本概念1.公差原则的含义机械零件的同一要素既有尺寸公差要求,又

2、有形位公差要求。确定形位公差与尺寸公差之间的相互关系应遵循的原则称为公差原则。对同一要素的形位公差和尺寸公差彼此无关的公差要求为独立原则,若对同一要素的形位公差和尺寸公差相互有关的公差要求为相关要求。而相关要求又分为包容要求(E R)、最大实体要求(MMR)、最小实体要求(L MR)和可逆要求(R R)。在机械设计时,可根据使用要求(配合性质、装配互换及其他功能要求等)合理地选用独立原则或不同的相关要求。2.有关公差原则的一些术语及定义为使本文阐述方便,下面对有关公差原则的一些术语及定义作一说明。(1)体外作用尺寸(E F S)体外作用尺寸(E F S)是指在被测要素的给定长度上,与实际内表面

3、(孔)体外相接的最大理想面(最大理想轴)或与外表面(轴)体外相接的最小理想面(最小理想孔)的直径或宽度。实际内、外表面(孔和轴)的体外作用尺寸分别用符号Df e、df e表示,如图1所示的为单一要素的体外作用尺寸。对于关联要素,体现其体外作用尺寸的理想面的轴线(或中心平面),必须与基准保持图样上规定的方向或位置关系。如图2所示体现理想面的轴线必须垂直基准平面A。哈尔滨工业大学 刘嵬嵬 赵熙萍 李 莉文摘根据形位公差与尺寸公差关系的有关国家标准规定和实际应用,对独立原则和包容要求的概念、图样标注以及它们的应用范围作了较详细地介绍。关键词形位公差;公差原则;独立原则;包容要求;检测标准。图2关联要

4、素的体外作用尺寸图1单一要素的体外作用尺寸 标准介绍与实施 独立原则和包容要求图样标注最小理想面!d!df e给定长度基准AAA!tM实际外表面实际内表面1 5-航天标准化2 0 0 6年第4期(2)最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸(MMS)最大实体状态(MMC)是指实际要素在给定长度上处处位于尺寸公差带内并具有实体最大(即材料最多、重量最重)的状态。实际要素在最大实体状态下的极限尺寸称为最大实体尺寸(MMS)。轴 的 最 大 实 体 尺 寸 用 符 号dM表 示(dM=dm a x),孔的最大实体尺寸用符号DM表 示(DM=Dm i n)。(3)最小实体状态(L MC)和最小实体尺寸(L

5、 MS)最小实体状态(L MC)是指实际要素在给定长度上处处位于尺寸公差带内并具有实体最小(即材料最少、重量最轻)的状态。实际要素在最小实体状态下的极限尺寸称为最小实体尺寸(L MS)。轴 的 最 小 实 体 尺 寸 用 符 号dL表 示(dL=dm i n),孔的最小实体尺寸用DL表示(DL=Dm a x)。(4)边界边界是指由设计给定的具有理想形状的极限包容面(圆柱面或两平行平面)。单一要素的边界没有方向和位置的约束,关联要素的边界应与基准保持图样上给定的方向或位置关系。该极限包容面的直径或宽度称为边界尺寸(B S)。根据设计要求的不同,可以给出不同的边界。当被测要素采用包容要求时,该要素

6、应遵循最大实体边界(MMB)。所谓最大实体边界是指具 有 理 想 形 状 且 边 界 尺 寸 为 最 大 实 体 尺 寸(MMS)的包容面。二独立原则1.独立原则的含义和在图样上的标注方法独立原则是指图样上对某要素注出(或未注)的尺寸公差与形位公差各自独立,彼此无关,应分别满足各自公差要求的公差原则。采用独立原则时,形位误差不受尺寸公差带的控制,实际尺寸也不受形位公差带的控制;形位公差不随实际尺寸的变化而改变,尺寸公差也不随形位误差的变化而改变。采用独立原则时,在图样上的标注没有用特定的关系符号(例如、和等)说明尺寸公差和形位公差有联系。由于工程上绝大多数采用独立原则,故独立原则是尺寸公差与形

7、位公差相互关系遵循的基本原则。图3为独立原则的标注示例,其含义为:轴线的直线度误差f不允许大于!0.0 1(即f t),任一截面的圆度误差f0不允许大于0.0 0 5 m m(即f0t0),它们都不受尺寸公差带的控制。轴的实际尺寸da应在!2 4.9 7 9 m m!2 5 m m范围内变动(即2 4.9 7 9 da2 5),也不受轴线直线度、圆度公差带控制。零件加工后,应分别对其实际尺寸和形状误差进行测量。用两点法测量实际尺寸,用普通量具或专用量具测量形状误差,只有同时分别满足尺寸公差和形位公差要求,该零件才能被判为合格。2.独立原则的应用独立原则主要应用于以下几种情况。(1)对于有特殊功

8、能要求的零部件的一些要素在机器或仪器中,有一些零件或零件上的某些表面,既没有配合性质要求(不与偶合件配合),又没有装配要求(无需与相应件装配),但为了保证这类零件具有良好的功能要求,有的要求较高的形状精度,而对尺寸精度要求不高,有的对尺寸精度要求较高,而对形位精度要求不高,这时应采用独立原则。如,印刷机或印染机中的滚筒,其形状(圆柱度)精度要求很高,以保证印刷或印染时它与纸面或面料接触均匀,使印刷的图文或印染的花纹清晰。还有量仪工作台的工作平面的平面度、图3独立原则标注示例 公差原则 标准的分析及应用)刘嵬嵬等-!2 50-0.0 2 10.0 0 5!0.0 1ELRM1 6-航天标准化2

9、0 0 6年第4期纺织机中的罗拉表面的直线度和轮廓度的精度要求较高,以保证测量精度和纺织均匀性。而它们的尺寸精度要求都不高。再如,零件上的通油孔,为保证规定的油流量,就要控制通油孔的尺寸精度,而该孔轴线的弯曲不影响油的流量,故其形状精度要求不高。(2)对于除配合要求外,还有很高形位公差精度要求的要素如汽车空气压缩机连杆的小头孔(如图4所示),它与活塞销配合,功能上要求该孔圆柱度公差为0.0 0 3 m m,若用尺寸公差带控制这样小的圆柱度公差,将使尺寸极难加工。考虑到汽车为大批量生产,可以对该孔规定尺寸公差0.0 1 8 m m和严格的圆柱度公差0.0 0 3 m m,采用把加工后的实际尺寸分

10、组装配来满足配合性质和功能要求。这样,该孔的尺寸公差和形位公差按独立原则给出,比较经济而合理。(3)对于未注尺寸公差的要素对于未注尺寸公差的要素,它们一般仅有装配方便、减轻重量等要求,而没有配合性质等特殊要求。因此,它们的尺寸公差与形位公差(一般也是不标注的)的关系应采用独立原则,不需要尺寸公差与形位公差相互有关。三包容要求(E R)1.包容要求的含义和在图样上的标注方法包容要求是适用于单一要素的一种相关要求。它是指设计时应用最大实体边界MMB(边界尺寸B S为最大实体尺寸MMS)来控制单一要素(如圆柱表面或两平行表面)的实际轮廓,要求体外作用尺寸不得超出最大实体尺寸,实际尺寸不得超出最小实体

11、尺寸。图5为采用包容要求时孔和轴的最大实体边界示例。孔、轴的实际轮廓S与必须控制在最大实体边界MMB范围内,且实际尺寸Da或da应不超出最小实体尺寸。采用包容要求时,应在尺寸的上、下偏差后面或公差带后面加注符号,此时就应满足下列要求:对于轴,df edM=dm a x且dadL=dm i n;对于孔,Df eDM=Dm i n且DaDL=Dm a x。图6(a)为包容要求的标注示例,其含义为:该轴的实际轮廓不得超过最大实体边界(MMB)的边界尺寸(B Sd=3 0 m m),即轴的体外作 用 尺 寸 应 不 大 于 最 大 实 体 尺 寸(df edM=3 0 m m)。当轴的实际尺寸等于最大

12、实体尺寸(da=dM=3 0 m m)时,不允许轴线有直线度误差,如图6(b)所示。当轴的实际尺寸偏离最大实体尺寸时,才允 许 轴 线 有 直 线 度 误 差。当 轴 的 实 际 尺 寸 为!2 9.9 8 9 m m时,轴线直线度误差最大允许值为0.0 1 1 m m(3 0-2 9.9 8 9);当轴的实际尺寸为最小实体尺寸!2 9.9 7 9 m m时,轴线直线度误差最大允许值为0.0 2 1 m m(3 0-2 9.9 7 9)(尺寸公差),如图6(c)所示。轴的实际尺寸应不小于最小实体尺寸(dadL=2 9.9 7 9 m m)。图6(d)表示轴线直线度误差允许值t随轴实际尺寸变化规

13、律的动态公差图。单一要素的孔、轴采用包容要求时,应该用光滑极限量规检验。这量规的通规用来检验孔、轴的实际轮廓是否在最大实体边界范围内,即体外作用尺寸是否超出最大实体尺寸;止规用来判断孔、轴的实际尺寸是否超出最小实体尺寸。E 公差原则 标准的分析及应用)刘嵬嵬等图4连杆!1 2.5+0.0 0 8-0.0 1 00.0 0 3图5最大实体边界示例!B Sd=!DMMMBSS!da!dM!B SD=!DM(b)轴(a)孔MMB1 7-航天标准化2 0 0 6年第4期2.包容要求的应用包容要求主要用于要保证孔、轴的配合性质,特别是配合公差要求较严的精密配合。它用最大实体边界尺寸控制孔、轴配合所需要的

14、最小间隙或最大过盈。例如,车床尾座孔!6 0 H 6(+0.0 1 90)!与顶尖套筒!6 0 h 5(0-0.0 1 3)的配合,定心(同轴度)精度要求很高,间隙的变动范围(配合公差)要小,最小间隙可以为零。它们必须采用包容要求,通过孔和轴各自遵守的最大实体边界来保证配合性质,不会因孔和轴的形状误差的影响而产生过盈。若!6 0 H 6孔和!6 0 h 5轴采用独立原则的话,由于形状误差的影响,它们的配合就可能产生过盈。再如,与滚动轴承内圈配合的轴(如图7所示)、齿轮的内孔及与其配合的轴等,它们都有较高的配合精度要求,故都应采用包容要求。按包容要求给出单一要素孔、轴的尺寸公差后,若对该孔、轴的

15、形状公差有更高的要求时,还可以进一步提出形状公差的要求,但形状公差值必须小于给出的尺寸公差值,如图7所示的与滚动轴承内圈配合的轴径。参考文献1刘品,李哲主编.机械精度设计与检测基础.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2 0 0 6.9 8 1 0 22甘永立主编.几何量公差与检测.上海:上海科学技术出版社,2 0 0 5.8 4 9 03G B/T 4 2 4 9-1 9 9 6公差原则4G B/T 1 6 6 7 1-1 9 9 6形状和位置公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求 公差原则 标准的分析及应用 刘嵬嵬等!3 0t/m m图6包容要求的解释MMBMMB!2 9.9 7 9!3 0

16、0-0.0 2 10.0 1 10.0 2 12 9.9 7 9 2 9.9 8 93 0da/m m!B Sd=!3 0!3 0(a)图样标注(b)轴处于最大实体状态(c)轴处于最小实体状态(d)动态公差图E图7采用包容要求并对形状精度有更高要求的标注示例0.0 0 4!4 0 j 6(+0.0 1 1-0.0 0 5)EE C S S标准化培训讲座(英汉对照)教材已出版发行欧洲航天标准化合作委员会(E C S S)是近年来在国际上十分活跃的地区性航天标准化组织,其标准化工作代表着当前国际先进水平。为了学习和借鉴欧洲航天标准化工作的经验,2 0 0 5年1 1月中国航天标准化研究所组织了高层

17、次赴欧洲E C S S标准化培训。欧空局对此次培训予以友好合作和高度重视,并专门编写了培训教材。本教材由欧洲航天局标准化与要求分部原主任沃内尔克瑞德特先生筹划并组织,由来自欧洲航天界的6位资深专家分别撰稿,形成6方面相对独立的内容:E C S S标准体系、E C S S产品保证标准、E C S S系统工程标准、E C S S标准的剪裁、E C S S标准在欧洲航天工业中的应用和E C S S项目管理标准。中国航天标准化研究所组织有关专家将原文译出,提供给大家。为了阅读方便和准确理解,采取英汉对照方式排版。期望本书能够成为足不出户就能深入了解欧洲航天标准全貌的工具。本书向航天内部发行,售价1 0 0元/本。购书联系人:张军(电话0 1 0-6 8 7 6 8 0 7 2)。1 8-