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画图工(27)——工程师必须要了解的公差原则

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 未来第一站 于 2018-10-10 22:03 编辑
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    工程师们在设计孔轴配合时,通常是靠标注尺寸大小公差来保证装配功能,如下图所示,孔与轴装配,孔最小直径是5.0 ,轴最大直径是5.0,那么下图的尺寸公差标注就一定可以保证孔轴装配不干涉吗?初步判断好像装配没问题的,因为孔最小直径是5.0 ,轴最大直径是5.0,最大轴和最小孔的直径大小相等,轴和孔应该可以装配。可实际情况是如此吗?
1 s9 x# ]+ F5 E. @1 Z- a! B; }2 P
) r9 E. e9 X+ z6 B$ X    上图的轴加工后除了大小误差外,还有形状误差,当孔、轴的直径都加工在直径5的时,如果这时孔或轴有一点弯曲或者截面圆度不好,装配肯定要干涉,也就是说如果孔轴直径都是5的时候,如果要保证装配,它们的形状必须完美。由GB/T-4249和ISO-8015标准中的独立原则可知,尺寸大小公差和形状公差是独立的。因为大小公差是表示每个截面的两点之间的小,而截面两点之间的大小与整个轴弯曲的程度和截面的圆度没系,而下图中的红色尺寸是装配作用尺寸,大于截面大小尺寸。所以按照独立原则,上图的设计孔轴装配有问题。
  O! A% U2 a. s
3 N+ q1 Z" v* Y5 R    包容原则是美国尺寸公差标准ASME Y14.5中默认的第一原则,也就是我们经常说的Rule #1 ,那到底什么是包容原则呢?包容原则的核心就是大小公差要和形状公差关联起来。
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    如上图当轴直径最大时(MMC),轴的形状必须完美即形状误差为0,但轴做小了,这时就可以有一个形状误差的补偿。对于孔来讲,当孔做到最小时(MMC),孔的形状必须完美及形状误差必须是0,孔做大了可以有形状误差补偿,具体关系见下表。8 c5 H6 A, g( f4 y
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    上面表格反应了包容原则,轴孔的大小与形状误差的关系,由表可知孔轴的包容边界都是它们的最大实体边界5.0,而它们的大小公差和形状公差综合不会超过最大实体装配边界,即包容原则保证了孔轴的装配边界是一个固定值,从而保证了装配不干涉。由包容原则可知,即使没有标注形状公差,大小公差也把形状公差管控了,及形状公差不要超过大小公差。
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包容原则检测

1):检测最大实体边界,保证装配

2):检测最小实体尺寸,保证尺寸大小

通规测最大实体边界,比如上图中的孔测最大实体边界要用5.0的通规

止规测最小实体尺寸,理论上应该是用止规两点测量,如下图所示,止规的大小用孔的LMC尺寸5.2。

    实际测量时为了操作方便,把通止规都做成圆柱规,如上图所示,测量时通规通过,止规止住就算合格。但是这里如果止规做成圆柱规去测量最小实体尺寸存在误判的风险,如下图所示,止规是圆柱规时测量孔也可能止住,但是实际孔尺寸超差了,所以会出现误判。如果把止规做成两点测量式的就会避免这种误判的问题。(如果孔的功能是装配,而孔的最小实体尺寸不是太重要,为了检测方便,通常是把通止规都做成圆柱规)

在图纸中如果出现下列情况之一,表示包容原则失效

1)直线度用来管控中心线

2)平面度用来管控中心面

3)在图纸中标注“PERFECT FORM  AT MMC NOT REQUIRED,最大实体时不要求形状完美”


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4)在尺寸大小公差后面加I圈,表示独立原则。

如上图中,直线度是控制中心线直线度,平面度用来控制中心面的直线度,所以包容原则失效,形状公差值可以大于大小公差0.2。(如果直线度和平面度标注在表面,公差值标注不能大于0.2)

1 尺寸公差怎么评定?

要想把尺寸公差的定义和评定搞懂,首先要知道两大国际标准对尺寸公差的定义和区别. 以及这两大国际标准默认的公差原则和区别
两大国际标准公差原则参见文章 工程师必须要了解的公差原则
2 国际标准对尺寸的分类
一提到Size(尺寸),绝大部分工程师们觉得很简单,好像尺寸公差就只有一种即两点之间的大小,实际产品图纸中除了两点之间的尺寸外,还有很多关于尺寸的定义。
下图中的尺寸公差定义有啥区别?怎么检测?
    美标ASME Y14.5对尺寸(SIZE)定义有三种类型:即实际局部尺寸(两点之间的尺寸),非关联包容尺寸和关联包容尺寸。
实际局部尺寸和非关联包容尺寸一般是对单一尺寸要素的定义,即上图中美标图纸中轴的直径,要测量两个尺寸出来,局部两点之间的尺寸不小于9.9,非关联包容尺寸即最小外接圆柱尺寸不大于10.1,只有这两个同时合格,产品才算合格,因为美标默认公差原则为包容原则。
    美标中的关联包容尺寸一般是和基准相关的尺寸,也就是一般在用基准建立坐标系或者做检具设计时要考虑的。
     欧标ISO 11405 对尺寸SIZE定义就复杂多了,主要分为三大类,及局部尺寸(Local Size),计算尺寸(Calculated Size)和全局尺寸(Global Size),而每大类又包括好几小类,总计十小类尺寸。
局部尺寸包括两点尺寸,部分尺寸,截面尺寸和球径尺寸
计算尺寸包括圆周直径、面积直径和体积直径
全局尺寸包括最小二乘、最大内切和最小外接
每种尺寸在图纸中用不同的符号表示,详细内容参见标准ISO 14405-1.
ISO标准图纸用到最多的尺寸就下面几种:
1) 两点尺寸,在图纸中用LP符号表示,相当于美标ASME中实际局部尺寸。
2) 最大内切尺寸,在图纸中用GX符号表示,一般用在内部尺寸要素,比如孔,相当于美标ASME中的非关联包容尺寸。
3) 最小外接尺寸,在图纸中用GN符号表示,一般用在外部尺寸要素,比如轴,相当于美标ASME中的非关联包容尺寸。
4) 最小二乘尺寸,在图纸中用GG符号表示,指的是平局尺寸。
3 ISO标准对尺寸的标注规定
ISO 标准默认的公差原则是独立原则,默认的尺寸是两点尺寸,相当于美标中实际局部尺寸。
    上图中的尺寸标注,左图只需要测量两点之间的尺寸大小,因为默认独立公差原则,右图中测量按照包容原则执行,即测量两个尺寸:两点尺寸不小于9.9,最小外接尺寸不大于10.1。
    如果上下极限公差测量评定要求不一样,分别标出不同的符号,如上图中左图表示35.1尺寸按照最小外接尺寸评定,34.8按照最大内切尺寸评定。右图中的35.0尺寸按照最小外接尺寸评定,34.9按照两点法检测评定。
    如上下极限公差要求一样,只需要标注一个符号即可。下图表示任一横截面的尺寸按照最小二乘法评定。

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层
受益匪浅!
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受益匪浅
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发表于 6 天前 | 显示全部楼层
如果不是搬运工的话,可以说非常优秀了

点评

搬来喂你的!  发表于 6 天前
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发表于 6 天前 | 显示全部楼层

; ~  B8 B, `- c/ P3 W2 L9 R学习了,受益匪浅
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发表于 6 天前 | 显示全部楼层
最基础的知识,得学啊
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发表于 6 天前 | 显示全部楼层
谢谢分享0 |; @) _! L) K1 D
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发表于 6 天前 | 显示全部楼层
学习了,很重要
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发表于 6 天前 | 显示全部楼层
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