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许多设计师忽略的公差原则的基本知识

发布日期: 2022-03-25 点击: 668

许多设计师忽略的公差原则的基本知识

在设计孔轴配合时,工程师通常依靠尺寸公差来保证装配功能。如下图,孔和轴组装好,孔的最小直径为5.0,轴的最大直径为5.0,那么尺寸公差标注在下图一定要保证孔和轴组件不干涉?初步判断组装似乎没有问题,因为孔的最小直径为5.0,轴的最大直径为5.0,最大轴和最小孔的直径为相等,轴和孔应能组装。但事实真的如此吗?

除了尺寸误差外,上图中的轴加工后还有形状误差。当孔和轴的直径加工到直径5时,如果此时孔或轴有轻微弯曲或截面圆度不好,则装配必须过盈。,也就是说,如果孔和轴的直径都是5,如果要保证装配,它们的形状必须是完美的。根据GB/T-4249和ISO-8015标准中的独立原则,尺寸公差和形状公差是独立的。因为尺寸公差是每个截面两点之间的差值,而截面两点之间的尺寸与整个轴的弯曲程度和截面的圆度无关,而红色的尺寸在下图是组装尺寸,大于截面尺寸。因此,根据独立性原则,上图中孔轴组件的设计存在问题。

夹杂原则是美国尺寸公差标准ASME Y14.5中默认的第一原则,也就是我们常说的Rule#1,那么夹杂原则到底是什么?包容性原则的核心是尺寸公差与形状公差相关。

如上图所示,当轴径最大(MMC)时,轴的形状必须完美,即形状误差为0,但如果轴小,则可以有一个补偿形状误差。对于孔,当孔最小化(MMC)时,孔的形状必须是完美的,形状误差必须为0。如果孔较大,可以补偿形状误差。具体关系如下表所示。

上表反映了夹杂原理,轴孔尺寸与形状误差的关系。从表中可以看出,孔轴的夹杂边界是它们的最大实体边界5.0,而它们的尺寸公差和形状公差不会合并。超过最大实体装配边界,即包含原理,保证孔轴的装配边界为固定值,从而保证装配不干涉。从包含原理可以看出,即使不标注形状公差,尺寸公差也控制着形状公差,即形状公差不应超过尺寸公差。

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包含原理检测

1):检测最大实体边界,保证组装

2):检测最小实体尺寸并保证尺寸

最大固体边界由通用量规测量。例如,5.0的通用量规用于测量上图中孔的最大实体边界。

限位器的最小物理尺寸理论上应该用限位器的两个点来测量。如下图所示,限位器的尺寸以孔5.2的LMC尺寸为准。

在实际测量中,为了操作方便,将通规和限规做成圆柱量规,如上图所示,通规在测量过程中通过,停规即使合格也停止。但是,如果将限位器制成圆柱形量规来测量最小物理尺寸,则存在误判的风险。如下图所示,当限位器为圆柱量规时,测量孔也可能会停止,但实际孔尺寸超出公差,因此会有误差。句子。如果将限位器做成两点测量式,就可以避免这种误判问题。(如果孔的作用是拼装,孔的最小物理尺寸不是太重要,为了方便检测,

如果图中出现以下情况之一,则表示遏制原则无效

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1)直线度用来控制中心线

2)Flatness 用于控制中心平面

3)在图纸中标注“PERFECT FORM AT MMC NOT REQUIRED,最大的实体不需要完美的形状”

4)在尺寸公差后加一个I圈,表示独立原则。

如上图,直线度用来控制中心线的直线度,平面度用来控制中心平面的直线度,所以夹杂原则是无效的,形状公差值可以大于尺寸公差0.2。(如果表面标注直线度和平面度,标注的公差值不得大于0.2)

1 如何评估尺寸公差?

要了解尺寸公差的定义和评价,首先要了解尺寸公差的两大国际标准的定义和区别。以及两大国际标准的默认容差原则和差异

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两个国际标准公差原则参考文章Tolerance Principles Engineers Must Know

2 国际标准尺寸分类

谈到尺寸检具设计,大多数工程师认为它非常简单。似乎只有一维公差,即两点之间的大小。在实际的产品图纸中,除了两点之间的尺寸外,关于尺寸还有很多。定义。

下图中的尺寸公差定义有什么区别?如何检测?

美国标准 ASME Y14.5 定义了三种类型的尺寸 (SIZE):实际局部尺寸(两点之间的尺寸)、非关联包含尺寸和关联包含尺寸。

实际局部尺寸和不相关的包容尺寸一般是单一尺寸元素的定义,即上图中美标图纸中轴的直径。必须测量两个尺寸,并且两个局部点之间的尺寸不小于9. 9. 非关联包含尺寸,即最小外接圆柱尺寸不大于10. 1. 只有当这两者同时合格时,产品才被认为是合格的,因为美标默认的公差原则是包容原则。

美标中关联的容器尺寸一般为与基准相关的尺寸,即用基准建立坐标系或做检具设计时一般会考虑。

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欧洲标准ISO 11405对SIZE的定义要复杂得多,主要分为三类:Local Size、Calculated Size和Global Size检具设计,每一类又包括几个小类,共十个子类大小。

零件尺寸包括两点尺寸、零件尺寸、截面尺寸和球径尺寸

计算尺寸包括周径、面积直径和体积直径

全局尺寸包括最小二乘、最大内接和最小外接

每个尺寸在图中用不同的符号表示,详情参见标准 ISO 14405-1.

ISO标准图纸中最常用的尺寸如下:

1) 两点尺寸,图中用LP符号表示,相当于美标ASME中的实际局部尺寸。

2) 图中用GX符号表示的最大内切尺寸,一般用于孔等内部尺寸元素,相当于美标ASME中的非关联包含尺寸。

3) 图中用GN符号表示的最小外形尺寸,一般用于轴等外形尺寸要素,相当于美标ASME中的非相关包容性尺寸。

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4) 图纸中用GG符号表示的最小二乘尺寸,是指图纸尺寸。

3 ISO 尺寸标注标准

ISO标准默认公差原则为独立原则,默认尺寸为两点尺寸,相当于美标中的实际局部尺寸。

对于上图中的尺寸标注,左图只需要测量两点之间的尺寸,因为默认的独立公差原则,右图的测量是按照包容原则进行的,即测量二维:两个点的大小不小于9.9,最小外部大小不大于10.1。

如果上下限公差测量评价要求不同,分别标注不同符号,如上左图,35.1尺寸按照最小外形尺寸评价,34.8根据最大内部尺寸进行评估。右图中 35.0 的大小按照最小外部尺寸评估,34.9 的大小按照两点法评估。

由于上下限公差要求相同,只需标出一个符号即可。下图显示了任何横截面的尺寸都是根据最小二乘法进行评估的。

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