公差原则的应用

EXPERIMENT& RESEARCH试验研究文章编号:1672-0121(2011)05-0095-03公差原则的应用王曼娇(衡阳财经职业技术学院,湖南衡阳421008)摘要:讨论了零件互换性设计中不同公差原则的应用问题。指出根据零件的不同功能要求,选择最适合的公差原则,以利于取得最佳的技术、经济效果。关键词:机械制造;公差原则;应用;互换性中图分类号:TG80文献标识码:B1前言2公差原则的应用公差原则是尺寸公差与形位公差相互关系的原21独立原则的应用则,依据两者不同关系要求,将公差原则又分为独立独立原则指图样上给出的尺寸公差和形位公差原则和相关原则,其中相关原则又分为最大实体原各自独立、彼此无关,分别满足各自要求的公差原则。则、包容原则。设计人员在进行互换性设计时,首先应用独立原则时,尽管对被测要素没有规定的要根据给定的运动状态、载荷性质、材料强度和润滑理想边界,但其最大实体尺寸和横截面内、轴向截面条件等确定配合公差。在配合计算中,孔和轴的实际内各项形位公差的综合效应会自然形成极限作用边尺寸公差、偏差直接影响间隙或过盈量的大小,但孔界。独立原则一般用于非配合面,如退刀槽、倒角或轴的形位误差对其影响也不容忽视。的结构尺寸和未注尺寸公差的要素;也用于对配合性质没有要求的配合表面,或者形位误差对配合性收稿日期:2011-06-21质影响不大的场合。作者简介;王曼娇(1970),女,副教授,从事机械设计的教学与研究(1)对于尺寸公差和形状公差需要分别满足要[8]张海明蔡中义,李明哲板材多点成形回弹补偿与控制的方法状锻压装备与制造技术,2009,443):18-21研究塑性工程学报,2007,14(3)]l胡世光,陈鹤峥板料冷压成形原理M北京:国防工业出版社,9]于静泊,王卫卫,贾彬彬力一位移分控多点成形球面回弹的数值模拟几煤矿机械200903(3)61-63[12] Hill R A Theory of the Yielding and Plastic Flow of Anisotropic10]叶玉刚,薛勇段江年板料成形回弹模拟及补偿技术研究现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凵中国煤化工 k ratiodecreases with the increase of the forming force, the thickness and the curvatureCNMHGKeywords: Multi-point forming: Force-displacement separated control; Numerical simulation试验研究 EXPERIMENT& RESEARCH求两者不发生联系的要素,不论两者公差等级的高则,例如图3所示,对轴承盖的四个e11H13螺钉低,均采用独立原则孔只要求装配互换,这种部位的被测要素遵守实效例如,印刷机或印染机的滚筒(见图1),重要的边界就能够达到装配互换的目的。因此,螺钉孔应是控制其圆柱度误差,以保证印刷或印染时接触均采用最大实体原则。匀图文或花样清晰,而圆柱体尺寸d的大小对印刷4-lHI3均布机或印染质量并无影响。由0sS⑨AB在这种情况下,应该采用独立原则。圆柱度公差□;t较严,尺寸公差较宽。如果把尺寸公差规定的较严来保证圆柱度要求(把圆柱误差控制在尺寸公差带内),这显然是不经济的H再如测量平板(a)滚动轴承部件组合(b)轴承盖(图2),其功能是测图1滚筒图3轴承盖的螺钉孔采用最大实体原则量时模拟体现理想此外,最大实体原则也用于保证配合性质,例如平面,控制其形状误解放牌汽车的万向联轴节中,叉上的两孔39+差是考虑的主要因0027-0010mm(见图4)与十字轴的结合有配合性素,因此,对于平板质要求,这两孔还有同轴度要求,为便于用综合量规工作表面规定严格图2测量平板检验,可以采用最大实体原则来满足上述要求。的平面度公差t,而平板的厚度尺寸L对模拟体现2-839a圆001AM理想平面这一功能则无影响,应该采用独立原则。又如齿轮箱上轴承孔的中心距不仅影响装配,而且影响齿轮转动质量,就不允许轴承孔尺寸变化影响中心距,因此,中心距的位置公差和轴承孔的尺寸公差应采用独立原则。发动机连杆大、小头孔的中心距位置公差和这两孔的尺寸公差也应采用独立原则。(2)对于除配合要求外,还有极高形位精度要求的要素,可采用独立原则。图4万向联轴节叉例如,滚动轴承内、外圈滚道配滚动体间的装配最大实体原则主要用于要求保证可装配性(无间隙,可以通过在装配前分组选择滚道和滚动体的配合性质要求)能自由装拆的连接表面。比如螺栓直径尺寸来满足。因此,对滚道尺寸可以给定较大的连接箱与盖板或连接联轴节的一套组件、垫圈和衬公差。但是轴承的回转精度与滚道的形状精度密切套上内外圆的同轴度等。相关,因而,需要给定严格的形状公差,同时应用独23包容原则的应用分析立原则来分别控制实际尺寸的变动量和形状误差。包容原则是指实际要素应遵守最大实体边界,(3)对于未注尺寸公差的要素,由于它们仅为了即要素的体外作用尺寸不得超越其最大实体边界,满足从装配方便,减轻重量等方面提出的要求,没有且局部实际尺寸不得超越其最小实体尺寸。配合性质的要求,因此,它们的尺寸公差与形状公差包容原则主要用于配合性质要求严格的配合表应遵守独立原则,不需要它们的尺寸公差和形位公面特别是有相对运动的配合表面。如滑动块与槽、差有关。汽门顶杆与导套等。(4)对于单个平面之类不能采用相关原则的要单一要素的包容原则主要用于保证配合性质素,均采用独立原则特别是配合公差较小的精密配合要求,用最大实体2.2最大实体原则的应用边界控制实际尺寸和形状误差来保证所需要的最小最大实体原则是指当被测要素或其准要素偏离最间隙或最大过盈中国煤化工于保证配大实体状态时,形位公差获得补偿的一种公差原则合性质,也用于只CNMHG老要求。只要求装配互换的要素,通常采用最大实体原参见图5和图6,20H7孔与20h6轴的间隙EXPERIMENT& RESEARCH试验研究00131998720 s/mm202=010°倒则囚(a)图样标注(b)动态公差图(a)圆销零件(b)圆孔零件图5单一要素的轴采用包容原则图8关联要素包容原则应用示例/mm3公差原则运用过程存在的问题0021由于尺寸公差和形位公差按独立原则给出,总是可以满足零件的功能要求,所以独立原则为基本原则,从而得到广泛的应用。也正是这个原因,使得(a)图样标注设计人员往往只记得用独立原则,而忽视了包容原(b)动态公差图则和最大实体原则,其结果是功能要求得以满足,工图6单一要素的孔采用包容原则配合中,孔和轴用各自遵守的最大实体边界来保证艺性和经济性未得到最大限度的提高。应用不同的需要的最小间隙(保证“零对零”时能自由装配),最公差原则,合格品的判断手段也有所不同。在独立原大间隙由孔和轴的最小实体尺寸来控制,从而达到则和最大实体原则中,我们要检测线性尺寸,传统上保证指定配合性质的目的。往往通过两点测量法来确定实际尺寸。要素采用包容原则后,按其功能要求还可以对应用独立原则的孔、轴件,虽标有直线度或圆度形位公差提出进一步要求。例如,与滚动轴承内圈配公差,但由于实际生产中测量直线度误差或圆度误合的轴颈(见图7),除了用包容原则保证配合性质差不太方便,生产部门往往也就将其省掉不测,只测以外,考虑到轴承内圈是薄壁零件容易变形,它与线性尺寸对于线性尺寸,又不可能对零件所有截面刚性大的轴颈装配后,其形状将服从于轴颈的形状。及截面上的所有方向进行测量,而只测量一、两个部为了避免轴颈形状误差人00位,线性尺寸合格,但形状不一定合格,这时极易产004对轴承内圈产生不良影生误收。对于误收的零件要么干脆装不上,要么勉强响,保证轴承运转灵活装上配合也不符合设计要求。因此,对于有严格配合因此,按照GB275-84要求的零件最好采用包容原则,一方面可避免上述〈滚动轴承与外壳的配现象发生。另一方面可提高经济效益。合)的规定,对轴颈的形参考文献】状公差进一步提出要图7采用单一要素包容原则并对黄镇昌互换性与测量技术广州:华南理工大学出版社,2001求,即限制形状公差的2]汪恺,唐保宁形位公差原理和应用北京:机械工业出版社形位公差提出进一步要求最大允许值为圆柱公差的最大允许值一圆柱度公任嘉卉公差与配合手册北京:机械工业出版社,200差0.004mm4]温松明.互换性与测量技术基础长沙:湖南大学出版社,2000关联要素包容原则除了用于保证配合性质的要求外,还用于只需保证装配互换的功能要求,如图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中国煤化工requirement of the parts, which is for the better technical and economical effectCNMHGKeywords: Tolerance principle; Application; Exchangeable