公差原則的應用

EXPERIMENT& RESEARCH試驗研究文章編號:1672-0121(2011)05-0095-03公差原則的應用王曼嬌(衡陽(yáng)財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南衡陽(yáng)421008)摘要:討論了零件互換性設計中不同公差原則的應用問(wèn)題。指出根據零件的不同功能要求,選擇最適合的公差原則,以利于取得最佳的技術(shù)、經(jīng)濟效果。關(guān)鍵詞:機械制造;公差原則;應用;互換性中圖分類(lèi)號:TG80文獻標識碼:B1前言2公差原則的應用公差原則是尺寸公差與形位公差相互關(guān)系的原21獨立原則的應用則,依據兩者不同關(guān)系要求,將公差原則又分為獨立獨立原則指圖樣上給出的尺寸公差和形位公差原則和相關(guān)原則,其中相關(guān)原則又分為最大實(shí)體原各自獨立、彼此無(wú)關(guān),分別滿(mǎn)足各自要求的公差原則。則、包容原則。設計人員在進(jìn)行互換性設計時(shí),首先應用獨立原則時(shí),盡管對被測要素沒(méi)有規定的要根據給定的運動(dòng)狀態(tài)、載荷性質(zhì)、材料強度和潤滑理想邊界,但其最大實(shí)體尺寸和橫截面內、軸向截面條件等確定配合公差。在配合計算中,孔和軸的實(shí)際內各項形位公差的綜合效應會(huì )自然形成極限作用邊尺寸公差、偏差直接影響間隙或過(guò)盈量的大小,但孔界。獨立原則一般用于非配合面,如退刀槽、倒角或軸的形位誤差對其影響也不容忽視。的結構尺寸和未注尺寸公差的要素;也用于對配合性質(zhì)沒(méi)有要求的配合表面,或者形位誤差對配合性收稿日期:2011-06-21質(zhì)影響不大的場(chǎng)合。作者簡(jiǎn)介;王曼嬌(1970),女,副教授,從事機械設計的教學(xué)與研究(1)對于尺寸公差和形狀公差需要分別滿(mǎn)足要[8]張海明蔡中義,李明哲板材多點(diǎn)成形回彈補償與控制的方法狀鍛壓裝備與制造技術(shù),2009,443):18-21研究塑性工程學(xué)報,2007,14(3)]l胡世光,陳鶴崢板料冷壓成形原理M北京:國防工業(yè)出版社,9]于靜泊,王衛衛,賈彬彬力一位移分控多點(diǎn)成形球面回彈的數值模擬幾煤礦機械200903(3)61-63[12] Hill R A Theory of the Yielding and Plastic Flow of Anisotropic10]葉玉剛,薛勇段江年板料成形回彈模擬及補償技術(shù)研究現Metals. Roy. Soc. London Proc., 1948Numerical simulation on the multi-point forming of cylindrical surfaces underforce-displacement separated controlCUI Aiai, WANG Weiwei, CHEN Ze, YU JingboHarbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209, Shandong China)Abstract: Because of lack of restrain along the thickness direction which leads to forming defects in multipoint forming, a new method which can improve the forming quality of multi-point forming process has been studiedin the text. The forming mode named force-displacement separated control has been proposed. The reason to improvethe forming quality under the new forming mode has been discussed and the approach to realize this forming methodhas been proposed. Numerical simulation method has been adopted to study the springback of cylindrical surfaces Kwith different radii, different thicknesses and forming forces. The study indicates that better forming quality andforming results can be acquired by the method of force- -displacement separ凵中國煤化工 k ratiodecreases with the increase of the forming force, the thickness and the curvatureCNMHGKeywords: Multi-point forming: Force-displacement separated control; Numerical simulation試驗研究 EXPERIMENT& RESEARCH求兩者不發(fā)生聯(lián)系的要素,不論兩者公差等級的高則,例如圖3所示,對軸承蓋的四個(gè)e11H13螺釘低,均采用獨立原則孔只要求裝配互換,這種部位的被測要素遵守實(shí)效例如,印刷機或印染機的滾筒(見(jiàn)圖1),重要的邊界就能夠達到裝配互換的目的。因此,螺釘孔應是控制其圓柱度誤差,以保證印刷或印染時(shí)接觸均采用最大實(shí)體原則。勻圖文或花樣清晰,而圓柱體尺寸d的大小對印刷4-lHI3均布機或印染質(zhì)量并無(wú)影響。由0sS⑨AB在這種情況下,應該采用獨立原則。圓柱度公差□;t較嚴,尺寸公差較寬。如果把尺寸公差規定的較嚴來(lái)保證圓柱度要求(把圓柱誤差控制在尺寸公差帶內),這顯然是不經(jīng)濟的H再如測量平板(a)滾動(dòng)軸承部件組合(b)軸承蓋(圖2),其功能是測圖1滾筒圖3軸承蓋的螺釘孔采用最大實(shí)體原則量時(shí)模擬體現理想此外,最大實(shí)體原則也用于保證配合性質(zhì),例如平面,控制其形狀誤解放牌汽車(chē)的萬(wàn)向聯(lián)軸節中,叉上的兩孔39+差是考慮的主要因0027-0010mm(見(jiàn)圖4)與十字軸的結合有配合性素,因此,對于平板質(zhì)要求,這兩孔還有同軸度要求,為便于用綜合量規工作表面規定嚴格圖2測量平板檢驗,可以采用最大實(shí)體原則來(lái)滿(mǎn)足上述要求。的平面度公差t,而平板的厚度尺寸L對模擬體現2-839a圓001AM理想平面這一功能則無(wú)影響,應該采用獨立原則。又如齒輪箱上軸承孔的中心距不僅影響裝配,而且影響齒輪轉動(dòng)質(zhì)量,就不允許軸承孔尺寸變化影響中心距,因此,中心距的位置公差和軸承孔的尺寸公差應采用獨立原則。發(fā)動(dòng)機連桿大、小頭孔的中心距位置公差和這兩孔的尺寸公差也應采用獨立原則。(2)對于除配合要求外,還有極高形位精度要求的要素,可采用獨立原則。圖4萬(wàn)向聯(lián)軸節叉例如,滾動(dòng)軸承內、外圈滾道配滾動(dòng)體間的裝配最大實(shí)體原則主要用于要求保證可裝配性(無(wú)間隙,可以通過(guò)在裝配前分組選擇滾道和滾動(dòng)體的配合性質(zhì)要求)能自由裝拆的連接表面。比如螺栓直徑尺寸來(lái)滿(mǎn)足。因此,對滾道尺寸可以給定較大的連接箱與蓋板或連接聯(lián)軸節的一套組件、墊圈和襯公差。但是軸承的回轉精度與滾道的形狀精度密切套上內外圓的同軸度等。相關(guān),因而,需要給定嚴格的形狀公差,同時(shí)應用獨23包容原則的應用分析立原則來(lái)分別控制實(shí)際尺寸的變動(dòng)量和形狀誤差。包容原則是指實(shí)際要素應遵守最大實(shí)體邊界,(3)對于未注尺寸公差的要素,由于它們僅為了即要素的體外作用尺寸不得超越其最大實(shí)體邊界,滿(mǎn)足從裝配方便,減輕重量等方面提出的要求,沒(méi)有且局部實(shí)際尺寸不得超越其最小實(shí)體尺寸。配合性質(zhì)的要求,因此,它們的尺寸公差與形狀公差包容原則主要用于配合性質(zhì)要求嚴格的配合表應遵守獨立原則,不需要它們的尺寸公差和形位公面特別是有相對運動(dòng)的配合表面。如滑動(dòng)塊與槽、差有關(guān)。汽門(mén)頂桿與導套等。(4)對于單個(gè)平面之類(lèi)不能采用相關(guān)原則的要單一要素的包容原則主要用于保證配合性質(zhì)素,均采用獨立原則特別是配合公差較小的精密配合要求,用最大實(shí)體2.2最大實(shí)體原則的應用邊界控制實(shí)際尺寸和形狀誤差來(lái)保證所需要的最小最大實(shí)體原則是指當被測要素或其準要素偏離最間隙或最大過(guò)盈中國煤化工于保證配大實(shí)體狀態(tài)時(shí),形位公差獲得補償的一種公差原則合性質(zhì),也用于只CNMHG老要求。只要求裝配互換的要素,通常采用最大實(shí)體原參見(jiàn)圖5和圖6,20H7孔與20h6軸的間隙EXPERIMENT& RESEARCH試驗研究00131998720 s/mm202=010°倒則囚(a)圖樣標注(b)動(dòng)態(tài)公差圖(a)圓銷(xiāo)零件(b)圓孔零件圖5單一要素的軸采用包容原則圖8關(guān)聯(lián)要素包容原則應用示例/mm3公差原則運用過(guò)程存在的問(wèn)題0021由于尺寸公差和形位公差按獨立原則給出,總是可以滿(mǎn)足零件的功能要求,所以獨立原則為基本原則,從而得到廣泛的應用。也正是這個(gè)原因,使得(a)圖樣標注設計人員往往只記得用獨立原則,而忽視了包容原(b)動(dòng)態(tài)公差圖則和最大實(shí)體原則,其結果是功能要求得以滿(mǎn)足,工圖6單一要素的孔采用包容原則配合中,孔和軸用各自遵守的最大實(shí)體邊界來(lái)保證藝性和經(jīng)濟性未得到最大限度的提高。應用不同的需要的最小間隙(保證“零對零”時(shí)能自由裝配),最公差原則,合格品的判斷手段也有所不同。在獨立原大間隙由孔和軸的最小實(shí)體尺寸來(lái)控制,從而達到則和最大實(shí)體原則中,我們要檢測線(xiàn)性尺寸,傳統上保證指定配合性質(zhì)的目的。往往通過(guò)兩點(diǎn)測量法來(lái)確定實(shí)際尺寸。要素采用包容原則后,按其功能要求還可以對應用獨立原則的孔、軸件,雖標有直線(xiàn)度或圓度形位公差提出進(jìn)一步要求。例如,與滾動(dòng)軸承內圈配公差,但由于實(shí)際生產(chǎn)中測量直線(xiàn)度誤差或圓度誤合的軸頸(見(jiàn)圖7),除了用包容原則保證配合性質(zhì)差不太方便,生產(chǎn)部門(mén)往往也就將其省掉不測,只測以外,考慮到軸承內圈是薄壁零件容易變形,它與線(xiàn)性尺寸對于線(xiàn)性尺寸,又不可能對零件所有截面剛性大的軸頸裝配后,其形狀將服從于軸頸的形狀。及截面上的所有方向進(jìn)行測量,而只測量一、兩個(gè)部為了避免軸頸形狀誤差人00位,線(xiàn)性尺寸合格,但形狀不一定合格,這時(shí)極易產(chǎn)004對軸承內圈產(chǎn)生不良影生誤收。對于誤收的零件要么干脆裝不上,要么勉強響,保證軸承運轉靈活裝上配合也不符合設計要求。因此,對于有嚴格配合因此,按照GB275-84要求的零件最好采用包容原則,一方面可避免上述〈滾動(dòng)軸承與外殼的配現象發(fā)生。另一方面可提高經(jīng)濟效益。合)的規定,對軸頸的形參考文獻】狀公差進(jìn)一步提出要圖7采用單一要素包容原則并對黃鎮昌互換性與測量技術(shù)廣州:華南理工大學(xué)出版社,2001求,即限制形狀公差的2]汪愷,唐保寧形位公差原理和應用北京:機械工業(yè)出版社形位公差提出進(jìn)一步要求最大允許值為圓柱公差的最大允許值一圓柱度公任嘉卉公差與配合手冊北京:機械工業(yè)出版社,200差0.004mm4]溫松明.互換性與測量技術(shù)基礎長(cháng)沙:湖南大學(xué)出版社,2000關(guān)聯(lián)要素包容原則除了用于保證配合性質(zhì)的要求外,還用于只需保證裝配互換的功能要求,如圖8示。Application of tolerance principleWANG Manjiao( Hengyang Financial and Economy Professional Technical College, Hengyang 421008, Hunan ChinaAbstract The application of tolerance principle in the exchangeable desiparts has been discussedthe text. It is pointed out that the most suitable tolerance principle should be ac中國煤化工requirement of the parts, which is for the better technical and economical effectCNMHGKeywords: Tolerance principle; Application; Exchangeable