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形位公差尺寸公差以及表面粗糙度三者之间的关系
? 要合理标注各项公差值, 首先就要了解和充 分考虑各项公差值的相互关系。
一、形位公差的分类 形状公差——直线度、平面度、圆度、圆柱度 形状或位置公差——线轮廓度、面轮廓度 定向位置公差——平行度、垂直度、倾斜度 定位位置公差——同轴度、对称度、位置度 跳动——径向、斜向、端面圆跳动,径向、端
面全跳动
? 上图a,为采用可逆要求用于最大实体要求的图例,当 轴的实际尺寸偏离了最大实体状态到最小实体状态时, 其轴线的直线度误差允许达到最大值,即等于直线度 公差值0.1mm与轴的尺寸公差0.3mm之和,为 Ф0.4mm(图c);当该轴的直线度误差值小于图样 上给定的公差值0.1mm,为Ф0.03mm,允许其实际 尺寸大于最大实体尺寸而达到Ф20.07mm。
? 从公差带图可见,当实际尺寸处处为最大实 体状态时,其形位公差为零;随着实际尺寸 偏离最大实体尺寸而减小时,则允许的形位 误差f就可以相应增大,其最大增加量等于尺 寸公差0.03mm,这表明尺寸公差可转化为 形位公差。
? 由此可见,包容要求是将实际尺寸和形位误 差同时控制在尺寸公差范围内的一种公差要 求。
1、独立原则
? 独立原则是图样上给定的形位公差和尺寸公差相互独 立,彼此无关,形位公差和尺寸公差应分别满足要求 的一种公差原则。当形状公差和尺寸公差遵守独立原 则时,在图样上应分别标注尺寸公差和形位公差的数 值。此外不作任何附加的标记。
独立原则常使用在机械 零件的一些非配合表面, 设计要求这些表面具有 独特的功能,以便保证 机器零件的使用要求。
? 图a所示轴线的直线度公差采用最大实体要求。 当该轴处于最大实体状态时,其轴线的直线度 公差为0.01mm图b;当轴的实际尺寸偏离最大 实体状态时,其轴线允许的直线度误差f可相应 地增大,其相应的关系见图c给出的公差带图。
? 检验时,轴的实际圆柱轮廓都通过按最大实 体实效边界尺寸Ф20.01mm制成的位置量规。 且用两点法测量局部实际尺寸在最大与最大 小实体尺寸内,则可判为合格。
3、最大实体要求及其可逆要求
? 在图样上,形位公差框格内的公差值或基准 字母后标注符号 M 时,分别表示被测要素 和基准要素采用最大实体要求。若在被测要 素的形位公差值后的符号 M 后标注 R 时, 则表示可逆要求用于最大实体要求。
(1)最大实体要求应用于被测要素
? 最大实体要求应用于被测要素时,被测要素 的形位公差值是在该要素处于最大实体状时 给定的。当被测要素的实际轮廓偏离其最大 实体状态,即局部实际尺寸偏离最大实体尺 寸时,形位误差值可超出在最大实体状态下 给出的形位公差值,其最大的超出量等于被 测要素的尺寸公差;同时,其局部实际尺寸 不得超越其最大实体和最小实体尺寸。
? 从公差带动态图可见,随着实际尺寸偏离最 大实体状态Ф20mm而减小时,其允许的直 线度误差f值允许相应增大,但最大增加量不 超过尺寸公差,从而实现了尺寸公差向形位 公差的转化。
(2)可逆要求用于最大实体要求
? 可逆要求用于最大实体要求时,被测要素的 实际轮廓应遵守其最大实体实效边界。当实 际尺寸偏离最大实体尺寸时,允许其形位误 差超出给定的形位公差值;当形位误差小于 在最大实体状态下给定的形位差值时,也允 许实际尺寸超出最大实体尺寸,但最大可能 允许的超出量对前者为尺寸公差,对后者为 给定的形位公差。
? 当直线度误差为零时,其实际尺寸可以达到 最大值,即等于其最大实体实效边界尺寸 Ф20.1mm,从而实现了形位公差转化为尺 寸公差的可逆要求。图c为上述关系的公差 带动态图。
? 检验时,轴的实际轮廓通过按最大实体实效 边界尺寸Ф20.1mm设计的综合位置量规; 同时用两点法测得实际尺寸大于其最小实体 尺寸19.7mm时,则该零件判为合格。
(3)最大实体要求应用于基准要素
? 最大实体要求应用于基准要素时,基准应遵守相应 的边界。即其体外作用尺寸偏离其相应的边界尺寸 时,则允许基准要素在一定范围内浮动。其浮动范 围等于基准要素的体外作用尺寸与相应的边界尺寸 之差。显然,基准要素偏离到最小实体状态时,其 浮动范围达到最大。
? 下图a所示为外圆轴线对外圆轴线的同轴度公差。 被测要素与基准要素同时采用最大实体要求。当被 测要素处于最大实体状态时,其轴线对基准A的同 轴度公差为Ф0.04mm,如图b所示。
2、包容要求
? 在图样上,单一要素的尺寸极限偏差或公差带 代号之后注有符号 E 时,则表明该单一要素采 用包容要求。
? 包容要求是指实际要素应遵守最大实体边界, 即要素的体外作用尺寸不得超越其最大实体边 界,且局部实际尺寸不得超越其最小实体尺寸。
f
? 上图检验时,实际圆柱面只要能通过直径等于 最大实体边界尺寸Ф20mm的全形量规,且用 两点测得的局部总实际尺寸大于或等于 Ф19.97mm时,该零件则判为合格。
尺寸公差、形位公差与表面粗糙度 之间的关系
? 尺寸公差, 形位公差、表面粗糙度三项标准, 都是属于互换性的重大基础标准, 也是评定产 品质量的重要指标。这些标准的贯彻实施. 涉 及到设计、制造、检验全过程, 特别是设计过 程因为设计对公差项目及公差值的选用直接影 响到生产成本和产品质量。
? 设计中在图样上标注各项要求是非常关键的一 环, 它是每个设计员在设计过程中的一项技术 性极强的重要基础性工作,要搞好此项工作除 必须熟悉掌握各项标准要求外.还要熟悉了解 它们之间的密切关系, 并要具有一定的生产实 践经验。
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二、尺寸公差和形位公差关系的公差原则
? 公差原则就是对尺寸公差与形位公差相互可否 转化的规定。尺寸公差与形位公差彼此不允许 转化时,则为独立原则;而允许转化时,则为 相关原则。相关原则具体可分为包容要求、最 大实体要求、最小实体要求及可逆要求。具体 标准为见GB/T 4249和GB/T 16671。
? 当被测要素处于最小实体状态时,其轴线对基准A的 同轴度误差允许达到最大值,即等于图样给定的同轴 度公差0.04mm与轴的尺寸公差0.03mm之和,为 Ф0.07mm(图c)。