汽車先進(jìn)技術(shù)論壇叢書 GD T 基礎(chǔ)及應(yīng)用 第2版

1、目 前言 第一章GD&T簡(jiǎn)介 第一節(jié)GD&T的歷 第二節(jié)GD&T與國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的尺寸公差對(duì)比的優(yōu) 一圖樣上的三種尺寸公差 二幾何公差和尺寸公差的比較 三美標(biāo) ASM14.和歐標(biāo) O110的區(qū)別 第二章幾何公差的符號(hào) 第一節(jié)幾何公差的公差控制符號(hào) 第二節(jié)幾何公差的修正符號(hào) 第三節(jié)公差控制框 一公差控制框的組成 二公差控制框的語法 第三章基準(zhǔn) 一基準(zhǔn)的定義-原則 二孔槽定位 三基準(zhǔn)布置的深入探討基準(zhǔn)陣列的問題 四基準(zhǔn)要素 五功能基準(zhǔn)和非功能基準(zhǔn) 六聯(lián)合基準(zhǔn) 第四章幾何公差控制形狀控制 第一節(jié)直線度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一直線度的定義 二直線度控制一個(gè)平面 三直線度控制一個(gè)圓柱面 四直線度控制中心線或中

2、心面 五直線度的測(cè)量及應(yīng)用 六擬合中心面的直線度 七RFS修正情況下的直線度及檢測(cè)設(shè)置 八對(duì)于腰形或鼓形特征的直線度測(cè)量 第二節(jié)平面度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一平面度的定義 二平面度控制一個(gè)平面 三幾何公差第一法則與平面度控制 第三節(jié)圓度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一圓度的定義 二圓度控制的應(yīng)用 三圓度控制的測(cè)量 四圓度的討論 五圓度檢測(cè)設(shè)備 六零件的自由狀態(tài) 第四節(jié)圓柱度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一圓柱度的定義 二圓柱度的應(yīng)用及測(cè)量 第五章幾何公差控制輪廓度控制 第一節(jié)線輪廓度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一線輪廓度的定義及闡述 二線輪廓度的標(biāo)注方式及公差分布 三線輪廓度的應(yīng)用 四線輪廓度的測(cè)量 第二節(jié)面輪廓度

3、的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一面輪廓度的定義 二面輪廓度的控制與基準(zhǔn)參考 三面輪廓度的測(cè)量 第三節(jié)輪廓度的綜合應(yīng)用 一組合公差框控制和獨(dú)立組合公差框控制的比較 二輪廓度在不連續(xù)面特征上的應(yīng)用 三輪廓度的應(yīng)用及隱含的加工順序 第六章幾何公差控制定向控制 第一節(jié)傾斜度的定義及應(yīng)用 一傾斜度的定義 二特征平面到基準(zhǔn)面的控制應(yīng)用 三特征軸到基準(zhǔn)面的控制應(yīng)用 四特征軸到基準(zhǔn)軸的控制應(yīng)用 第二節(jié)垂直度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一垂直度的定義 二特征面垂直于基準(zhǔn)面的控制 三特征軸到基準(zhǔn)面的垂直度 四特征軸到基準(zhǔn)軸的垂直度控制 五中心面對(duì)基準(zhǔn)軸的垂直度應(yīng)用 六兩種垂直度標(biāo)注方式的比較 七垂直度的綜合應(yīng)用 八垂直度的測(cè)量

4、 第三節(jié)平行度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一平行度的定義 二特征面到基準(zhǔn)面的控制應(yīng)用 三特征軸到基準(zhǔn)面的控制應(yīng)用 四特征軸線到基準(zhǔn)面的平行度控制一個(gè)應(yīng)用特例 五特征軸線到基準(zhǔn)軸線的控制應(yīng)用 六平行度與平面度的區(qū)別 第七章幾何公差控制定位控制 第一節(jié)同心度同軸度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一同心度同軸度的定 二同心度的應(yīng)用 三同心度的測(cè)量 四同心度和跳動(dòng)的區(qū)別 第二節(jié)對(duì)稱度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一對(duì)稱度的定義 二對(duì)稱度的應(yīng)用 三對(duì)稱度同心度和位置度的對(duì)比 第三節(jié)位置度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一位置度的定義 二位置度的應(yīng)用 三浮動(dòng)螺栓的裝配 四延伸公差帶固定螺栓或銷的過盈裝配 五螺紋孔的檢測(cè) 六螺紋孔的實(shí)效邊界

5、 七過盈過渡配合中的延伸公差 八位置度同心度同軸度和跳動(dòng)控制的比較 九同軸軸線重合控制總結(jié) 十MMC時(shí)的零公差約束 十一零位置度公差的應(yīng)用范圍 十二零公差的應(yīng)用 十三位置公差控制的過盈配合 十四組合公差 十五組合公差控制框的配合公 十六對(duì)于組合公差框控制的尺寸特征的匹配設(shè)計(jì) 十七組合公差控制框和獨(dú)立組合公差控制框的區(qū)別 十八初始定位的方式 十九尺寸公差到位置度公差的轉(zhuǎn)換 二十允許偏差和實(shí)際偏差 二十一補(bǔ)償公 二十二非圓柱面匹配特征的位 二十三位置度邊界 二十四位置度控制的對(duì)稱度RFS） 二十五位置度控制的對(duì)稱度MMC 二十六兩個(gè)方向上的位置度控 二十七同步或獨(dú)立要求 二十八位置度總結(jié) 第八章如

6、何邏輯定義零件公差 一線性分段方式曲軸子裝 二成本與幾何公差控制 第九章幾何公差控制跳動(dòng)控制 第一節(jié)圓跳動(dòng)的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一圓跳動(dòng)的定 二圓跳動(dòng)的應(yīng) 三V形架的檢測(cè)方式探討 四錐面到軸的控制應(yīng)用 五垂直于基準(zhǔn)軸的面的控制應(yīng) 六同軸于基準(zhǔn)軸的面的控制應(yīng) 七復(fù)合基準(zhǔn)軸的測(cè)量中心孔方式 八兩個(gè)基準(zhǔn)的方式 第二節(jié)全跳動(dòng)的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一全跳動(dòng)的定 二全跳動(dòng)的應(yīng) 三錐面到基準(zhǔn)軸的控制應(yīng)用 四垂直于基準(zhǔn)軸的面的控制應(yīng) 五全跳動(dòng)的測(cè) 六基準(zhǔn)的建立 第十章幾何公差綜合應(yīng)用 一基準(zhǔn)建立的應(yīng)用實(shí)例一 二基準(zhǔn)建立的應(yīng)用實(shí)例二 三汽車門外板的基準(zhǔn)設(shè)置方案實(shí)例 四汽車翼子板的基準(zhǔn)設(shè)置方案實(shí)例 五汽車梁的基準(zhǔn)

7、設(shè)置方案實(shí)例 六補(bǔ)償公差計(jì)算孔或內(nèi)部特征 七補(bǔ)償公差計(jì)算軸或外部特征 八軸的實(shí)效邊界計(jì)算 九孔的實(shí)效邊界計(jì)算 十RFS修正的孔的配合邊界與零公差注意事項(xiàng) 十一GD&T中兩種尺寸標(biāo)注的比較和 Ppk曲線的應(yīng)用 十二尺寸公差和幾何公差的轉(zhuǎn) 十三MMCRFS和 LMC的應(yīng)用及對(duì)比 十四第一法則包容原則應(yīng)用實(shí)例 十五零件的配合設(shè)計(jì)應(yīng)用 十六匹配公差設(shè)計(jì)實(shí)例一 十七匹配公差設(shè)計(jì)實(shí)例二 十八檢具設(shè)計(jì)實(shí)例 十九工藝基準(zhǔn)的設(shè)置及檢測(cè)方案設(shè)置 二十公差分析 二十一環(huán)套的最小壁厚計(jì)算 術(shù)語解釋 第一章G&T簡(jiǎn) 第一節(jié)G&T 對(duì)于幾何公差世界上通行的有美標(biāo) ASME 14.5 幾何尺寸及公差y g d Dimen以

8、下簡(jiǎn)稱 GD&T 和歐標(biāo) 1101 產(chǎn)品幾何公差規(guī)范 以下簡(jiǎn)稱 GPSGD&T 和 GPS工程理念都是相同的只是 在符號(hào)的表達(dá)上稍微有些差異它們?cè)诔叽缈刂七壿嬌隙际窍嗤牡菍?duì)于一些公差控制 的理解還是有差異比如包容原則的定義歷史上 GPS先出現(xiàn)后來才有 GD&T它們?cè)诎l(fā) 展過程中相互借鑒發(fā)展至今已10多年的歷史GP的總標(biāo)準(zhǔn) 110其下包3 左右的子標(biāo)準(zhǔn)難以全部收集學(xué)習(xí)而 GD&T主要內(nèi)容都包含在 ASME 14.中所以對(duì) 于初學(xué)者使用 ASME 14.來系統(tǒng)地學(xué)習(xí)比較合適在 GD&和 GP有差異的地方 書會(huì)做詳細(xì)區(qū)分講解國(guó)內(nèi)的幾何公差標(biāo)準(zhǔn)是 GB1182遵循歐標(biāo) 幾何公差的產(chǎn)生是因?yàn)殡S著生產(chǎn)

9、技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的提高尺寸公差系統(tǒng)已經(jīng)不能充分傳 達(dá)設(shè)計(jì)意圖設(shè)計(jì)者迫切需要一種能夠有精確邏輯的工程語言來傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖尺寸公差這 種工程圖形語言很難將創(chuàng)造性的發(fā)明通過紙上傳遞并被其他人準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)者定義的尺 寸公差通常會(huì)有多種合理解釋而制造者或檢測(cè)者不同的解釋會(huì)導(dǎo)致不能精確傳達(dá)設(shè)計(jì)意 圖如果某零件由多種解釋中的一種方式加工但與其相匹配的零件卻選擇另一種方式加 工那么即使各方都按照?qǐng)D樣的規(guī)定制作也不能保證它們能夠裝配到一起這就不單單是 加工精度的問題了現(xiàn)代的工業(yè)加工方式供應(yīng)鏈分布很廣并且數(shù)量多這樣給系統(tǒng)集成 造成了大量困難由此人們意識(shí)到需要一個(gè)更好的方式來解決這個(gè)問題于是便開始了幾何 公差的探索 工

10、業(yè)生產(chǎn)中重要的是正確地解讀圖樣以合理的成本來進(jìn)行加工生產(chǎn)而不是無限制地 提高零件精度 幾何公差標(biāo)準(zhǔn)ASME 14.51101正是在這種背景下產(chǎn)生的是各國(guó)政府 隊(duì)和私人企業(yè)代表研究和協(xié)作的結(jié)果也是經(jīng)過全世界的國(guó)家相關(guān)領(lǐng)域的人員持續(xù)地交流而 不斷改進(jìn)而形成的迄今最為完善的工程設(shè)計(jì)語言幾何公差標(biāo)準(zhǔn)包含大量的圖符概念和邏 輯法則相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以看作是包含圖符和語法的工具書對(duì)設(shè)計(jì)者而言這些圖符能更好地 傳遞設(shè)計(jì)意圖更具邏輯性目前這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ASME 14.51101在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣 泛它們的工程理念完全一致除包容原則和少數(shù)的特殊修正符號(hào)不影響相互解讀 準(zhǔn)收集難易來說筆者建議從 GD&T入手學(xué)習(xí)本書的內(nèi)容遵循 A

11、SME 14.5GD&T標(biāo)準(zhǔn) 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施使人們能夠用這種圖符語言精確且有邏輯地傳遞設(shè)計(jì)意圖設(shè)計(jì)者 可以更詳細(xì)地描述一個(gè)工程設(shè)計(jì)并且保證了加工人員和檢測(cè)人員在相同的條件下能夠更加 好地協(xié)作完成工作設(shè)計(jì)者可以通過使用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)ASME 14.51101向全世界精 確地公布其發(fā)明創(chuàng)造 本書的內(nèi)容可幫助應(yīng)用者在零件尺寸外形方向和定位的幾何參數(shù)上精確理 GD&TGPS應(yīng)用者可以確信如果零件合理地按照 ASME 14.5110規(guī)則開發(fā) 件必定會(huì)在總成狀態(tài)下完成裝配即使是開發(fā)含有上千個(gè)零件的汽車類設(shè)備在正式開始我 們的內(nèi)容之前讓我們先比較傳統(tǒng)的尺寸公差系統(tǒng)和 GD&TGP系統(tǒng)了解一下幾何公差 控制的優(yōu)越

12、性 第二節(jié)G&T與國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的尺寸公差對(duì)比的優(yōu)點(diǎn) 開始本節(jié)內(nèi)容之前有必要聲明一下GD&T 以下或稱幾何公差固然是復(fù)雜和高級(jí) 工程設(shè)計(jì)時(shí)必不可少的設(shè)計(jì)工具語 言但這不意味就完全拋棄尺寸公 差的學(xué)習(xí)扎實(shí)的尺寸公差知識(shí)是 學(xué)習(xí) GD&T的必要基礎(chǔ)一個(gè)標(biāo)注 完善的尺寸公差可以很容易地轉(zhuǎn)換 為明確的 GD&T并且在一些設(shè)備 上如鈑金行業(yè)中的壓力機(jī)有名 的如日本的 AMAD壓力機(jī)因?yàn)?這種自動(dòng)壓力機(jī)的 G代碼是使用坐 標(biāo)尺寸定位加工特征的尺寸公差 在這種設(shè)備上就體現(xiàn)出比 GD& 好的優(yōu)越性制造者可以直接根據(jù) 出 G 碼 GD&T標(biāo)注制造者還要費(fèi)時(shí)間轉(zhuǎn) 成 相 對(duì) 坐 標(biāo)圖 11 所 示 AMADA壓力機(jī)和鈑

13、金零件設(shè)計(jì)圖 另外對(duì)于使用直尺或游標(biāo)卡 尺就可以完成檢驗(yàn)的零件盡可能 使用尺寸公差標(biāo)注以減少檢測(cè)的 成本對(duì)于檢具的設(shè)計(jì)也要盡可能 使用尺寸公差標(biāo)注以減少驗(yàn)證的 1111AMADA壓力機(jī)和鈑金零件設(shè)計(jì)圖 一圖樣上的三種尺寸公差 如12a所示公稱尺寸不包含公差公稱尺寸用來定位公差帶的位置公稱尺寸被 包含在矩形框內(nèi)在圖樣上表示出來并非需要檢測(cè)的尺寸 一個(gè)特征的理想尺寸或定位就是公稱尺寸距理想尺寸允許在一定范圍內(nèi)的偏差 傳統(tǒng)的尺寸公差公差是被用來控制特征的加工變差被控制的特征如孔軸槽 等通常會(huì)有一個(gè)公稱尺寸和公差控制框如位置度輪廓度等聯(lián)合控制控制框中的 公差規(guī)定了相對(duì)于理想尺寸的偏移量 公稱尺寸不意味

14、著零件上的特征必須符合理想位置或尺寸這些公稱尺寸只是用于理想 的定位或理想的尺寸公差給出了允許的偏移量并顯示在控制框中公差帶可以要求得很 2 窄成本高或者很寬成本低 公稱尺寸就是圖樣上或數(shù)模上標(biāo)注或量取的 寸是一個(gè)特征的理想尺寸公稱尺寸定義了特征的 理論輪廓線或公差帶的起始位置體現(xiàn)的是設(shè)計(jì)者的 設(shè)計(jì)趨勢(shì)這不同于基孔制或基軸制配合的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 中公稱尺寸的定義比如這種標(biāo)注方式在 GD&中是 不允許的例如公稱尺寸 23.0m落在公差帶之 外寸寸 23.0mm 趨勢(shì) 如12b所示參考尺寸通常是尺寸鏈中作為 工藝參考的驗(yàn)證尺寸一般為尺寸鏈中的冗余尺寸 12三種常見的線性尺寸 公稱尺寸12三種常見的線性尺

15、寸 公稱尺寸BaDimenb參考 尺寸Dimend線性 尺寸和公差Dimen 如果公稱尺寸后有公差就是尺寸公差如圖 12c中的線性尺寸公差這樣的尺寸是需要檢驗(yàn)的 在12d中這個(gè)尺寸標(biāo)注的公差默認(rèn)在標(biāo)題框中通常這些尺寸如果沒有特殊要求不 需要檢測(cè)通常由生產(chǎn)過程中的設(shè)備來保證精度 二幾何公差和尺寸公差的比較 1公差帶的比較 首先我們從這個(gè)經(jīng)典的例子說起1所示為一個(gè)孔板尺寸公差的標(biāo)注和這個(gè)尺寸公 差控制的正方形公差帶 通常情況下尺寸公差帶是正 形的在一些特殊的要求下如 證 能尺寸公差帶也可能是矩形的 在實(shí)際裝配中孔和軸的配 間隙方向上都應(yīng)該是相等的 這就意味著配合軸的浮動(dòng)范圍 的軸線的位置公差帶應(yīng)該

16、是一 圓柱面所以實(shí)際裝配情況的公 帶與尺寸公差定義的矩形公差帶 不相符合的 正方形的公差帶沒有反映出孔 的實(shí)際裝配條件軸的軸線在矩形 13尺寸公差約束的公差帶 的公差帶內(nèi)浮動(dòng)在 360方向上距 離理論的裝配中心是不等的當(dāng)軸 線處于正方形的對(duì)角線位置上13尺寸公差約束的公差帶 正方形個(gè)正交方向上配合間隙最大所以為了保證裝配間隙或避免干涉設(shè)計(jì)者應(yīng)該以 這個(gè)矩形公差帶的對(duì)角線的距離來計(jì)算但是通常的做法都是以正交方向上的浮動(dòng)距離來計(jì) 算的這就導(dǎo)致了產(chǎn)品在最終成品上會(huì)出現(xiàn)干涉的風(fēng)險(xiǎn) 可以判斷出這個(gè)實(shí)際配合的 圓柱面公差帶外切于尺寸公差的正 方形柱面即如果正方形的公差帶 能夠滿足配合那么以這個(gè)正方形 對(duì)角

17、線為直徑的圓柱也能滿足 配對(duì)于這個(gè)裝配的圓柱面公 帶可以按圖 1進(jìn)行等效 GD&T 設(shè)計(jì)這個(gè)位置度公差控制方式描 述了一個(gè)圓柱面公差帶 1.4mm， 為正方形公差帶的對(duì)角線長(zhǎng)度 如果實(shí)際零件尺寸落在圓和正 方形不相交的區(qū)域就意味著合格 14幾何公差位置度約束的等效公差帶 的零件被當(dāng)作不合格的零件拒收 這一部分的面積是尺寸公差帶不可 14幾何公差位置度約束的等效公差帶 兩種公差帶的面積計(jì)算比較如下 正方形的尺寸公差帶面積 S1 =1mm2 =1mm 圓形的幾何公差帶面積 mm2 =1.57mm mm2 =1.57mm 兩種公差標(biāo)注的面積差 S0 =S2 -S1 = .5-1mm2 =0.57mm

18、2 幾何公差比尺寸公差帶多出的面積比 SS1 =57% 幾何公差的公差帶比尺寸公差的面積區(qū)域大57% 見計(jì)算式并且如果應(yīng)用最大 實(shí)體原則意味著當(dāng)尺寸由最大實(shí)體尺寸增大到最小實(shí)體尺寸時(shí)這個(gè)值還可以隨著擴(kuò)大 這就是幾何公差中的公差補(bǔ)償更大的公差意味著更具經(jīng)濟(jì)性但是我們不應(yīng)該判斷至少 57%的零件被浪費(fèi)掉了因?yàn)榉€(wěn)定生產(chǎn)的零件尺寸遵循不相關(guān)隨機(jī)分布是一個(gè)正態(tài)分布曲 線尺寸集中在中值附近需要知道相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)差才能計(jì)算出不合格的零件數(shù)量 對(duì)于這個(gè)裝配孔要滿足裝配功能需要一個(gè)位置公差我們觀察一下尺寸公差定位 這個(gè)孔的公差帶是一個(gè)正方形如1所示如果不考慮壁厚影響和其他特殊要求在此 例中幾何公差規(guī)定的公差帶應(yīng)該是

19、一個(gè)圓形就是這個(gè)孔和軸的裝配在任何方向上應(yīng)該是等 間隙的如1所示假設(shè)一個(gè)螺栓穿過此孔合理的理解是圍繞螺栓在任何方向上間隙 即設(shè)計(jì)公差帶的分布是均勻的圓形的公差帶但是很明顯尺寸公差的公差帶的分 布是不均勻的對(duì)角線方向上的變化最大這就導(dǎo)致了正方形公差帶必須內(nèi)切于圓形公差 4 帶犧牲了空白區(qū)域內(nèi)的公差帶尺寸公差無法描述這一合理公差帶區(qū)域位于這個(gè)區(qū)域內(nèi) 的公差實(shí)際能夠滿足裝配被作為不合格的零件檢出看一下這部分的面積比達(dá)到 57%從這個(gè)例子可以看出尺寸公差帶人為地縮小了公差帶的大小這就意味著合格的 零件以廢品的形式被檢出造成浪費(fèi)而縮小公差帶則增加了加工成本而且我們?cè)诒緯?后面會(huì)介紹幾何公差控制的公差帶不

20、是固定的可以應(yīng)用公差補(bǔ)償?shù)睦砟钤诠钜蟮?范圍內(nèi)擴(kuò)大公差帶以降低成本而尺寸公差是一個(gè)固定的公差帶無法優(yōu)化給公差分配 帶來困難成本相對(duì)較高 尺寸公差的矩形公差帶無法適應(yīng)復(fù)雜的裝配比如異型孔如銷孔特征的公差帶是何種 形狀呢一些工程圖的標(biāo)注習(xí)慣將長(zhǎng)圓孔的位置度描述成圓形或者為尺寸公差的矩形 們要注意這種標(biāo)注方式會(huì)造成最終無法裝配的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于公差帶的理解直接關(guān)系檢測(cè)銷的形 狀設(shè)計(jì)我們?cè)谥v述位置度的時(shí)候會(huì)詳細(xì)解答這個(gè)問題 幾何公差的公差帶可以按照實(shí)際的裝配需要去定義也容易驗(yàn)證能夠?qū)崿F(xiàn)檢具檢驗(yàn) 2基準(zhǔn)的問題 尺寸公差往往需要假設(shè)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)造成兩個(gè)配合零件即使都按照?qǐng)D樣制作也可能造 成實(shí)際不能夠裝配在一起如

21、1所示 15尺寸公差的基準(zhǔn)不確定性 對(duì)于任何實(shí)際加工零件如1中的孔板在微觀狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生這種平行四邊形的情 況這個(gè)零件如果在設(shè)計(jì)時(shí)以底邊定位設(shè)計(jì)者無法使用尺寸公差語言來表達(dá)這個(gè)要求 加工者或其他的供應(yīng)商無法直接和設(shè)計(jì)者溝通則會(huì)按照設(shè)備的情況進(jìn)行工藝定位加工中間 的孔如15b所示這種假設(shè)按照尺寸公差圖樣理解沒有錯(cuò)誤檢測(cè)者可能也假設(shè)出一 個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)來測(cè)量中間的孔如15所示從這個(gè)流程可以看出尺寸公差存在合理假 設(shè)描述邏輯不嚴(yán)密造成了最終檢測(cè)可能合格但是無法完成裝配的情況基準(zhǔn)的不確定造 成了項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn) 1存在兩種合理的解釋先加工孔 B然后由 孔 B定位加工邊 A先加工邊 A然后由邊 定位加工 孔 B這兩

22、種工藝方式實(shí)際上在一定精度要求下會(huì)造成明 顯的變差類似存在假設(shè)的尺寸公差標(biāo)注的還有很多 設(shè)就意味著多種可能處于假設(shè)狀態(tài)的設(shè)置也會(huì)因人 同對(duì)于復(fù)雜的零件這種基準(zhǔn)不明的情況會(huì)導(dǎo)致不同的 公差積累結(jié)果1和圖 1所示的標(biāo)注不能明確加工 的工藝和測(cè)量的基準(zhǔn) 16尺寸公差的工藝不確定性 不能確定是孔定位邊還是邊定位孔 另外尺寸公差不能體現(xiàn)實(shí)際測(cè)量加工或工裝檢具設(shè)計(jì)時(shí)基準(zhǔn)選擇的順序性幾何公 差有完善的基準(zhǔn)定義這個(gè)優(yōu)點(diǎn)雖然是幾何公差的核心內(nèi)容但不是被很多人了解基準(zhǔn)的 設(shè)置不同會(huì)產(chǎn)生不同的加工結(jié)果這在尺寸公差中也會(huì)體現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的零件對(duì)于一個(gè)有 經(jīng)驗(yàn)的工程師他會(huì)將所有的尺寸盡量設(shè)置在一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上也就是說所有的測(cè)量

23、起始于相 同的一點(diǎn)但不能解決所有的基準(zhǔn)定位問題 總之尺寸公差體現(xiàn)不了基準(zhǔn)順序有時(shí)缺少測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)并很難描述一個(gè)復(fù)雜的零 件一個(gè)零件在空間中有六個(gè)自由度幾何公差可以很容易地通過基準(zhǔn)約束這些自由度 尺寸公差沒有這方面的功能 3對(duì)于異形特征的描述 通過1可以明顯看出幾何公差比 尺寸公差表達(dá)更簡(jiǎn)練能簡(jiǎn)單準(zhǔn)確地傳遞設(shè) 計(jì)意圖 1所示是對(duì)一種零件的兩種標(biāo)注方 法對(duì)于這個(gè)異形件尺寸公差方法不僅繁 瑣而且不能準(zhǔn)確表達(dá)這個(gè)零件準(zhǔn)確的曲線輪 廓因?yàn)樵谧鴺?biāo)點(diǎn)之間的曲線輪廓是沒有定 義的而幾何公差的方法可以連續(xù)地描述這 個(gè)曲線由于 CADCN和 CM技術(shù)的發(fā) 展加工工藝和檢測(cè)方法日趨先進(jìn)幾何公 差方法的優(yōu)勢(shì)更加明顯

24、傳統(tǒng)的尺寸公差測(cè)量方式停留在二維和 坐標(biāo)法驗(yàn)證層面而 CM是在三維空間 證一個(gè)零件幾何公差正是為適應(yīng)這種先進(jìn) 檢測(cè)加工設(shè)備而產(chǎn)生的對(duì)于幾何公差 快的方式是使用功能檢具只驗(yàn)證合格或不 合格兩種結(jié)果但這種檢具不能收集數(shù)據(jù) 17尺寸公差和幾何公差對(duì)于異形特征的定義 17尺寸公差和幾何公差對(duì)于異形特征的定義 本書的前部分內(nèi)容是關(guān)于幾何公差的基 礎(chǔ)知識(shí)介紹后部分內(nèi)容是一些精選的幾何公差應(yīng)用實(shí)例 三美標(biāo) ASME 14.和歐標(biāo) S110的區(qū)別 ASM14.和 O110在幾何公差符號(hào)上幾乎是通用的除了沉孔符號(hào)不同另一個(gè) 最大的區(qū)別是包容原則上的設(shè)置但只是表達(dá)方法上的不同它們實(shí)現(xiàn)零件的尺寸控制的工 程理念是一

25、樣的 ASME 14.默認(rèn)為包容原則而 110默認(rèn)為獨(dú)立原則ASME 14.的公差第 一原則就是包容原則一個(gè)尺寸特征的形狀由這個(gè)尺寸特征的最大實(shí)體尺寸控制其意義是 規(guī)則形狀的尺寸特征圓柱面球面和平行面表面不應(yīng)該超出尺寸范圍內(nèi)的最大實(shí)體尺 寸MMC最大實(shí)體尺寸為理想尺寸也是圖樣中所代表的理想包容邊界從邏輯 上推理這個(gè) MMC邊界的形狀公差為零不存在任何形狀變差如直線度或平面度當(dāng)然 6 實(shí)際生產(chǎn)過程中不可能生產(chǎn)出這個(gè)尺寸的零件 ASM14.的第一法則當(dāng)一個(gè)特征只存在尺寸公差時(shí)最大實(shí)體尺寸 MM代表特 征的理想邊界 1所示是用傳統(tǒng)的基軸制和基孔制方法設(shè)計(jì)的軸和套筒基軸制和基孔制方法設(shè)計(jì) 的零件沒有幾

26、何公差約束默認(rèn)直線度或圓度等幾何公差為零但實(shí)際上這種理想狀態(tài)的零 件不存在所以在配合設(shè)計(jì)上必然會(huì)出現(xiàn)一些合格零件產(chǎn)生干涉并無法裝配的現(xiàn)象 1所示是 ASM14.法則的一個(gè)解釋以傳統(tǒng)尺寸公差標(biāo)注的最大實(shí)體尺 MMC和最小實(shí)體尺寸LMC為邊界來限定幾何公差 18尺寸公差與包容邊界19GD&T法則的解釋 5 規(guī)定使用符號(hào)來定義如圖 11 示此時(shí)尺寸公差的最大邊界不再與 形狀公差本例為直線度控制相關(guān) 在檢測(cè)上各自獨(dú)立進(jìn)行驗(yàn)證這個(gè)零件 35.7mm最大的包容邊界配合 110GD&T獨(dú)立原則的表示方法 界110GD&T獨(dú)立原則的表示方法 對(duì)于包容原則控制下的特征當(dāng)實(shí)際加工的尺寸特征從最大實(shí)體尺寸MMC變化

27、到 最小實(shí)體尺寸LMC時(shí)形狀變差如圓度直線度或平面度允許相應(yīng)數(shù)值的增量 歐標(biāo) 801對(duì)于包容原則規(guī)定尺寸特征如圓柱面特征或兩個(gè)平行面不應(yīng)破壞最 大實(shí)體尺寸MMC的理想界面包容原則在圖樣上的表示方法是在尺寸公差后使用符號(hào) 來定義注意不同于 ASME的規(guī)定如果沒有符號(hào)在尺寸公差之后在歐標(biāo)中默認(rèn)為 不相關(guān)原則 11所示為包容原則的解釋零件的理想最大實(shí) 體包容界面 20.1mm不能超出每一個(gè)截面的尺寸不能 小于最小實(shí)體尺寸 20mm也就是這個(gè)零件的通規(guī)理論 尺寸是 20.1mm止規(guī)理論尺寸是 20mm當(dāng)然制作時(shí) 也要考10%的制造和磨損誤差這樣就限制了零件的 直徑尺寸在 220.1m之間變化當(dāng)軸的直徑

28、尺寸 恰好為 20.1mm那么這個(gè)軸的圓度和直線度誤差應(yīng)該 為零以滿足包容原則 11所示的零件在 中是獨(dú)立原則在這個(gè)軸 的每一個(gè)截面上只要相對(duì)尺寸在 20.1m之內(nèi)圓度 0.05mm之內(nèi)且直線度0.02mm之內(nèi)那么零件為合 格這意味著這個(gè)零件由于圓度誤差和直線度誤差最 小包容界面可能大于 20.1mm在設(shè)計(jì)這個(gè)軸的配合零 件孔時(shí)最小尺寸應(yīng)該大于 20.1mm獨(dú)立原則下定 111O中的包容原則定義方式 義的零件受控特征的形狀不受控制或需要格外的形狀 公差控制框進(jìn)行控制對(duì)于本例的軸來說最大包容界 面或匹配特征的邊界面是最大實(shí)體尺寸 20.1m加上形狀誤差圓111O中的包容原則定義方式 0.02mm

29、的綜合結(jié)果 112O的獨(dú)立原則表示方法及解釋 第二章幾何公差的符 第一節(jié)幾何公差的公差控制符號(hào) 幾何公差符號(hào)能夠傳遞重要的尺寸控制信息是工程語言的基本語言單位理解這些符 號(hào)是學(xué)習(xí)這門工程語言的基礎(chǔ)幾何公差控制符號(hào)見2 21幾何公差控制符號(hào) 與基準(zhǔn)的關(guān)系 公差控制類型 公差控制名稱 符號(hào) 不相關(guān)基準(zhǔn) 形狀控制 直線度 平面度 圓度 圓柱度 相關(guān)或不相關(guān)基準(zhǔn) 輪廓度控制 線輪廓度 面輪廓度 相關(guān)基準(zhǔn) 定向控制 傾斜度 垂直度 平行度 m 定位控制 位置度 同心度同軸度 對(duì)稱度 跳動(dòng)控制 圓跳動(dòng) 全跳動(dòng) 當(dāng)控制中心點(diǎn)時(shí)稱為同心度當(dāng)控制軸線特征時(shí)稱為同軸度 幾何公差控制方式一共1種形狀控制經(jīng)常用于零件

30、初始定義的主基準(zhǔn)的定義 用平面度定義零件的第一個(gè)基準(zhǔn)面其他特征或第二和第三基準(zhǔn)相對(duì)這個(gè)平面定義或用圓 度定義的第一個(gè)圓柱面如軸承的外圓面因?yàn)闄z測(cè)方式困難設(shè)備成本高并且同心度 圓度和圓柱度的檢測(cè)節(jié)拍長(zhǎng)并需要經(jīng)過專門培訓(xùn)的操作者才能操作檢測(cè)儀器所以不推薦 用同心度圓度或圓柱度控制跳動(dòng)的檢測(cè)相對(duì)于圓度和圓柱度更高效和經(jīng)濟(jì)跳動(dòng)控制 通常被應(yīng)用在高速旋轉(zhuǎn)和要求動(dòng)平衡的零件上通過控制質(zhì)量分布均勻來減少零件的振動(dòng) 比如汽車的輪轂設(shè)計(jì)但在高精密零件的加工中圓度和直線度常常被配合使用垂直度通 常用來定義第二基準(zhǔn) 對(duì)稱度一度被取消過后來又重新納入現(xiàn)在只作為裝飾用途 位置度用來定義特征的中心位置和配合尺寸的大小使用

31、在裝配設(shè)計(jì)中輪廓度用來定 義特征的形狀位置度和輪廓度兩個(gè)公差共同控制現(xiàn)在應(yīng)用得更廣泛功能也最強(qiáng)大 易設(shè)置和進(jìn)行檢測(cè)推薦使用 第二節(jié)幾何公差的修正符號(hào) 2列出了一些常用的幾何公差修正符號(hào) 22幾何公差修正符號(hào) 名稱 符號(hào) 最大實(shí)體要求 AMAXIMUMATERIACONDITION 最小實(shí)體要求 ALEASMATERIACONDITION 延伸公差帶 PROECTETOLERANCZONE 自由狀態(tài)條件 FRESTATE 正切平面 TANGENPLANE 直徑 DIAMETER 球直徑 SPHERICADIAMETER S 半徑 RADIUS R 球半徑 SPHERICARADIUS SR 受控

32、半徑 CONTROLLERADIUS CR 參考 REFERENCE 弧長(zhǎng) ARLENGTH 統(tǒng)計(jì)公差 STATISTICATOLERANCE 范圍 BETEEN 符號(hào)代表 MMC最大實(shí)體要求MM修正的目的是節(jié)省成本MM表示零件的最 重狀態(tài)如孔的最小尺寸為 MMC尺寸軸的最大尺寸為 MMC尺寸 符號(hào)代表 LMC最小實(shí)體要求LM不常在產(chǎn)品圖樣中應(yīng)用到LM的應(yīng)用目的是 保證最小的加工余量所以在產(chǎn)品的工藝圖樣中會(huì)經(jīng)常應(yīng)用到另外在檢具中也經(jīng)常應(yīng)用到 這個(gè)修正符號(hào) 符號(hào)是自由狀態(tài)條件測(cè)量自由狀態(tài)條件包含測(cè)量是在實(shí)驗(yàn)室溫度和濕度下測(cè)定的 被檢測(cè)的零件圖會(huì)有這樣的提示如在公差控制框中引用自由狀態(tài)符號(hào)來說明零

33、件的測(cè)試 是在自由狀態(tài)下如果沒有這個(gè)約束條件則默認(rèn)是自由狀態(tài)所以符號(hào)是個(gè)冗余標(biāo)注 其他如 RFS也是默認(rèn)標(biāo)注RFS200版以前可以使用符號(hào)表示200版以后的 ASME 14.取消了符號(hào)這個(gè)符號(hào)不再使用只有默認(rèn)方式 一些情況下會(huì)有自由狀態(tài)的特殊要求比如在薄壁柔性零件測(cè)量時(shí)在公差控制框下 標(biāo)識(shí)在規(guī)定的夾緊點(diǎn)下測(cè)量或是在僅有支撐的情況下測(cè)量 10 統(tǒng)計(jì)公差符號(hào)的應(yīng)用越來越廣泛用來跟蹤關(guān)鍵尺寸 延伸公差符號(hào)用于有厚度的兩個(gè)零件的裝配定義材料外部起始于裝配面特定長(zhǎng)度 上的公差帶 這些修正符號(hào)非常重要在一定意義上這些修正符號(hào)改善了公差帶的分布使加工工 藝變得可行本書會(huì)結(jié)合1種公差控制方式解釋這些修正符號(hào)的

34、作用 第三節(jié)公差控制框 一公差控制框的組成 公差控制框的組成如圖 2所示公差控制框有三部分第一部分是公差符號(hào)框 1個(gè)公差控制符號(hào)的一種第二部分是公差帶框規(guī)定公差帶的形狀公差帶的大小 公差值和公差修正符號(hào)如符號(hào)為最大實(shí)體條件MMC修正符號(hào)第三部分是基 準(zhǔn)框定義了特征的約束空間這一部分最多只能有三個(gè)子框定義了第一基準(zhǔn)第二基準(zhǔn) 和第三基準(zhǔn)以建立完整的坐標(biāo)系如果基準(zhǔn)是尺寸特征也可以使用最大實(shí)體要求 MMB最小實(shí)體要求LMB和尺寸不相關(guān)要求RMB修正 21公差控制框的組成 二公差控制框的語法 公差控制框的語法是從左到右來解讀的請(qǐng)看2所示的例子這是一個(gè)位置度公差 控制框上面部分是尺寸公差假如這個(gè)受控特征是

35、孔則這個(gè) 孔的徑 7.2mm 7.7mm如果軸 22位置度公差控制框 7.7mm最小實(shí)體尺寸是 7.2mm。 幾何公差框一定要按照如下語法規(guī)則解讀 以2所示的標(biāo)注為例閱讀公差框的方法是從左向右此特征的幾何公差控制為孔 或軸的位置度控制因?yàn)楣顜в煞?hào)修正在孔或軸最大實(shí)體尺寸時(shí)孔為 7.2mm軸為 7.7mm公差帶為直徑 0.4mm的圓或圓柱面這個(gè)公差帶是設(shè)定在 基準(zhǔn)框架 AB和 C內(nèi)先將零件置于主基準(zhǔn) A上然后是次基準(zhǔn) B上最后將零件靠緊在 第三基準(zhǔn) C上這些基準(zhǔn)可以由最大實(shí)體要求MMB最小實(shí)體要求LMB和尺寸不 相關(guān)要求RMB來修正本例為 RMB修正 需要注意的是由于 MM對(duì)于位置度公差帶的

36、修正公差帶將隨實(shí)際尺寸變化而變 化當(dāng)特征的尺寸MMCLMC變化時(shí)配合間隙也相應(yīng)地增大位置度公差獲得相應(yīng)的 浮動(dòng)補(bǔ)償另外對(duì)于基準(zhǔn)的順序如前面所提到的一定不能改變次序或按照字母順序 一定是按從左到右的順序解讀在使用檢具和 CM檢測(cè)時(shí)這個(gè)順序也是基準(zhǔn)的建 順序 公差框也規(guī)定了基準(zhǔn)的尺寸要求 此例是用不相關(guān)原則RMB修正的 如果使用基準(zhǔn)銷表示使用與實(shí)際零件的 基準(zhǔn)特征的高點(diǎn)相切的包容面作為基準(zhǔn)特 征模擬基準(zhǔn)和實(shí)際零件特征之間接觸 沒有間隙一般使用錐銷或膨脹銷來作 為基準(zhǔn)特征模擬如果使用 MM修正 將是間隙基準(zhǔn)銷或套MM和 LM在修 正基準(zhǔn)特征時(shí)通常應(yīng)用在基準(zhǔn)特征是尺寸 特征時(shí)面特征不是尺寸特征不存在最

37、 大最小實(shí)體尺寸不能被 MM或 LMB 修正 公差控制框的標(biāo)注有多種方式這些 公差控制框可以出現(xiàn)在特征的輪廓延長(zhǎng)線 上尺寸線上或者是在引線上如圖 2 所示在不同的標(biāo)注位置直接關(guān)系圖樣 的正確解讀測(cè)量方案和檢具的實(shí)現(xiàn) 式我們將在各個(gè)幾何公差控制框中說明 這一重要的內(nèi)容 23幾何公差控制框的標(biāo)注位置 輪廓延長(zhǎng)線上b23幾何公差控制框的標(biāo)注位置 輪廓延長(zhǎng)線上b尺寸線上 23b所示位置度的公差控制框控 制由外圓柱面形成的中心線而圓柱度控制的是這個(gè)內(nèi)圓柱面上的點(diǎn)基準(zhǔn)特征 為這個(gè) 內(nèi)圓柱創(chuàng)建的軸線 23c所示的基準(zhǔn) B控制零件右側(cè)面的平面度位置度公差控制框控制的是兩個(gè)孔的 中心線在最大實(shí)體尺寸MMC時(shí)即

38、5.1mm時(shí)公差帶為 0.1mm的兩個(gè)圓柱面 12 第三章基 基準(zhǔn)的符號(hào)通常在圖樣上表示為3所示的形式 31a所示符號(hào)直接標(biāo)注到零件的基準(zhǔn)特征上圖 31b 所示符號(hào)是對(duì)于支撐面的定義符號(hào)下半部分中的 B1 是基準(zhǔn)的 標(biāo)識(shí)名稱上半部分代表了基準(zhǔn)與零件接觸面積的大小此例 中其支撐面積為 8m的圓面如圖 3所示目的是保證測(cè) 31基準(zhǔn)符號(hào) 量的可重復(fù)性如果上半部分為空31基準(zhǔn)符號(hào) 3所示是使用點(diǎn)接觸的圖樣表示方法32b所示是基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)形式 32點(diǎn)基準(zhǔn) B133圓面支撐基準(zhǔn) B 一基準(zhǔn)的定義-原則 基準(zhǔn)是理論上精確的點(diǎn)線和面這些點(diǎn)線和面存在于三個(gè)互相垂直的相交面上 三個(gè)垂直面被稱為基準(zhǔn)參考框架3說明了一個(gè)

39、零件在基準(zhǔn)框架內(nèi)個(gè)自由度基準(zhǔn) 在數(shù)模上或圖樣上稱為理論基準(zhǔn)特征在零件上稱為基準(zhǔn)特征在檢具和工裝上稱為模擬基 準(zhǔn)檢具上的支撐或定位基準(zhǔn)特征和基準(zhǔn)模擬在實(shí)際制造過程中都存在誤差通常基準(zhǔn) 模擬的公差帶是零件基準(zhǔn)公差帶110 通常公差帶考5%的制造誤差以5%的磨損 保留量 34一個(gè)零件在基準(zhǔn)框架內(nèi)個(gè)自由度 基準(zhǔn)的目的就是去除一個(gè)零件在空間中個(gè)自由度平移和旋轉(zhuǎn)當(dāng)一個(gè)零件在空 間中個(gè)自由度被完全約束則零件上的每一個(gè)點(diǎn)線和面都有一個(gè)確定的坐標(biāo)才能開 始定義一個(gè)零件上的各個(gè)特征 3展示了基準(zhǔn)的三個(gè)表示狀態(tài)數(shù)模上的基準(zhǔn)是理論的幾何特征公差帶為零 件上和檢具上的基準(zhǔn)在實(shí)際生產(chǎn)中必然存在誤差但是零件上基準(zhǔn)特征的波峰

40、波谷大于檢 具這意味著檢具的公差要小于零件的公差通常為零件公差帶的 10%也就是使用檢具 檢測(cè)的零件公差帶實(shí)際只應(yīng)用90% 基準(zhǔn)框架實(shí)際就是直角坐標(biāo)系這個(gè)直角坐標(biāo)系由三個(gè)基準(zhǔn)面組成當(dāng)零件放置在第一 個(gè)坐標(biāo)平面 X 稱為第一基準(zhǔn)面或主基準(zhǔn)面上最多可以約束 個(gè)自由度如圖 3 示個(gè)自由度為 Z方向的平移以及 軸和 軸的旋轉(zhuǎn)為約束這 個(gè)自由度至少 為面接觸即至點(diǎn)接觸這個(gè)平面為了更可靠地定位這個(gè)零件如零件不會(huì)在基準(zhǔn)上因 為接觸面的不平整導(dǎo)致晃動(dòng)所以這個(gè)面?zhèn)€支撐點(diǎn)圍成的面越大越可靠更大 的接觸面保證了零件上的微觀高點(diǎn)被量具上的基準(zhǔn)模擬接觸到能更真實(shí)地代表這個(gè)零件特 征而且下次測(cè)量結(jié)果可重復(fù) 35基準(zhǔn)要素3

41、6主基準(zhǔn)面約個(gè)自由度 經(jīng)過第一個(gè)基準(zhǔn)面的定位還剩個(gè)自由度沒有約束在3中第二基準(zhǔn)面 稱為次基準(zhǔn)面最多可以約束 個(gè)自由度 別為沿 軸方向的平移和 軸的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)這 兩個(gè)約束的最小條件是與第二基準(zhǔn)面兩點(diǎn) 觸即線接觸這個(gè)接觸的線越長(zhǎng)兩個(gè)點(diǎn)的 跨度越大這個(gè)零件的定位也越穩(wěn)定可 復(fù)性越高 經(jīng)過第一和第二兩個(gè)基準(zhǔn)面的約束還剩 下最個(gè)自由度沒有被約束就是 方向的 平移第三基準(zhǔn)面只需要一點(diǎn)接觸就可約束 這個(gè)最后的自由度如3所示 37第二基準(zhǔn)面約個(gè)自由度 38第三基準(zhǔn)面約個(gè)自由度 所以只要保證第一基準(zhǔn)點(diǎn)接觸第二基準(zhǔn)點(diǎn)接觸第三基準(zhǔn)點(diǎn)接觸就能 保證零件個(gè)自由度完全被約束也就是完全定位一個(gè)零件在空間中的狀態(tài)這就是 - -

42、原則的原理如3所示零件上的每一個(gè)點(diǎn)都有一個(gè)唯一的坐標(biāo)值零件上的其 他特征都可以基于這三個(gè)坐標(biāo)平面來建立個(gè)接觸點(diǎn)就是零件上的基準(zhǔn)特征相對(duì)于檢 具上就是基準(zhǔn)支撐點(diǎn)處于三個(gè)相互垂直的平面上 39-原則的原理 二孔槽定位 在應(yīng)-原則時(shí)很少的零件具有三個(gè)垂直的平面可用來定義為基準(zhǔn)經(jīng)過大量 的生產(chǎn)實(shí)踐人們總結(jié)出了一個(gè)孔槽定位的方式來設(shè)置基準(zhǔn)圖 31所示是一個(gè)孔槽定位 的示意圖這種定位也可以滿-條件三個(gè)支持面 A1A2 和 A3 代表主基準(zhǔn)面的 個(gè)定位B1 和 C1 聯(lián)合建立第二基準(zhǔn)面B2 的水平方向定義了第三基準(zhǔn)面這個(gè)基準(zhǔn)框架 建立的坐標(biāo)原點(diǎn)在主定位銷的中心 310孔槽定位的示意圖 在基準(zhǔn)布置的時(shí)候如果主

43、基準(zhǔn)個(gè)支撐不能穩(wěn)固零件或防止零件的下垂通?？?增加支撐點(diǎn)所以基準(zhǔn) A在實(shí)際應(yīng)用中可能個(gè)以上同理創(chuàng)建第二基準(zhǔn)面的點(diǎn)也可 以個(gè)以上更多的點(diǎn)來創(chuàng)建基準(zhǔn)面會(huì)使測(cè)量或定位的可重復(fù)性更高比如在三坐標(biāo)測(cè) 量中創(chuàng)建基準(zhǔn)面時(shí)點(diǎn)以上的選擇 設(shè)置孔槽定位時(shí)主定位孔應(yīng)處于槽孔的中心線上因?yàn)榱慵诩庸r(shí)一定存在誤差 主定位孔和次定位孔的連線距離上沒有可以適應(yīng)這個(gè)距離公差的間隙造成零件卡在主 定位銷上既破壞了零件也破壞了檢具同時(shí)造成測(cè)量的不準(zhǔn)確如31所示 311主次定位銷卡到零件上 另外如果孔不在槽的中心延長(zhǎng)線上 實(shí)際建立的坐標(biāo)系如31所示產(chǎn)生坐 標(biāo)系的累積誤差造成測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確 但是有時(shí)零件的結(jié)構(gòu)限制了孔在槽 的中心

44、延長(zhǎng)線上不可避免地產(chǎn)生圖 3 所示的這種情況如果發(fā)生這種情況 這個(gè)偏離角度限制之內(nèi)也可以滿足 一定精度的可重復(fù)性要求 312建立的坐標(biāo)系公差累積變大 三基準(zhǔn)布置的深入探討基準(zhǔn)陣列的問題 31所示是一個(gè)微孔板這個(gè)微孔板的應(yīng)用目的是使用板上的微孔EDM加工 漏氣體或液體達(dá)到精確控制流量的目的其加工 方式是先加工這個(gè)板上的四個(gè)安裝孔然后加工 微孔對(duì)于這個(gè)零件的 GD&設(shè)計(jì)有不同的基準(zhǔn) 設(shè)置問題31所示是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用中的基準(zhǔn)設(shè) 置方式我們先分析一下這兩種基準(zhǔn)設(shè)置方式 按照實(shí)際需要選擇合適的一種 在31中設(shè)計(jì)者的意圖是使用兩個(gè)圓柱銷 作為基準(zhǔn)銷 A和 B 零件的底面作為主基準(zhǔn)面 定位這個(gè)零件 314a所

45、示的基準(zhǔn)布置方式產(chǎn)生的坐標(biāo)系如 31所示零件上的所有特征都是以主基準(zhǔn)孔中 心為基礎(chǔ)建立的這里產(chǎn)生的一個(gè)問題是基準(zhǔn)銷 B 的設(shè)計(jì)正常的基準(zhǔn)銷應(yīng)該是菱形限制 35上下方向的自由這種方式符3-2- 原則的基準(zhǔn)定義條件 313四孔陣列的設(shè)計(jì) 314兩種設(shè)置基準(zhǔn)的方式 如果基準(zhǔn)銷 B設(shè)計(jì)成圓柱銷其基準(zhǔn)的設(shè)置方案如31所示所有零件上的其他尺 寸都是以基準(zhǔn)銷 A和 B中間的軸線作為基準(zhǔn)定位的 31中設(shè)置的坐標(biāo)系與31中完全不同對(duì)于測(cè)量方案的準(zhǔn)備有很大的影響 們產(chǎn)生的效果31中的微孔陣列旋轉(zhuǎn)方向的變差一致性較好處于零件的中心位置偏 差較大31中的微孔居中性較好但是可能在旋轉(zhuǎn)方向上的偏差一致性較差因?yàn)閳D 316

46、中實(shí)際上缺少一個(gè)自由度的約束即旋轉(zhuǎn)方向上的約束零件在旋轉(zhuǎn)過程中基準(zhǔn)銷 或 B會(huì)不確定地同零件上的基準(zhǔn)孔接觸約束旋轉(zhuǎn)自由度另外因?yàn)榱慵偸谴嬖谡`差 315第一種方式的坐標(biāo)系B為菱形銷 在銷 A和 B插入的情況下會(huì)產(chǎn)生卡緊的效果會(huì)導(dǎo)致坐標(biāo)系的變化從而導(dǎo)致零件的測(cè) 量誤差 如果確定基準(zhǔn)銷 B為圓柱銷可能是因?yàn)榱庑武N的加工成本較高也能取得與3 中一樣的效果可以將零件的基準(zhǔn)孔 B改為長(zhǎng)圓孔如31所示 316基準(zhǔn)銷 B是圓柱銷的情況317當(dāng)基準(zhǔn)銷 B 長(zhǎng)圓孔為圓柱銷時(shí)的設(shè)計(jì) 因?yàn)樽⒁獾交鶞?zhǔn)的可重復(fù)性和 的距離越大越好于是會(huì)有采用對(duì)角線的定位方 式如31所示 31中的定位方式確實(shí)比31中的定位方式更為可靠因

47、為基準(zhǔn)AB之間的 線距離較長(zhǎng)但是其形成的坐標(biāo)系也產(chǎn)生變化這個(gè)零件的其他特征產(chǎn)生的效果是對(duì)零件的 邊緣有偏斜但偏斜的一致性較好 需要注意的是基準(zhǔn) 在這里是菱形銷設(shè)置如果使用圓柱銷并保證較好的定位 還是使用槽形孔但容易發(fā)生槽形孔設(shè)置的錯(cuò)誤 18 按照?qǐng)D 319所示的設(shè)置方式由 零件的誤差會(huì)產(chǎn)生零件卡緊在基準(zhǔn)銷上 的情況從而破壞基準(zhǔn)定位使用孔槽定 位的方式主基準(zhǔn)銷或孔中心應(yīng)處在 次基準(zhǔn)銷或孔的中心延長(zhǎng)線上或偏 離角度之內(nèi)以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)干涉現(xiàn) 象如319b所示 如果取對(duì)角線上的兩個(gè)孔為基準(zhǔn) 準(zhǔn) B 長(zhǎng)圓孔需要按照對(duì)角線連線布置 以避免干涉如32所示 32所示是使用圓柱基準(zhǔn)銷的 案這種方式的基準(zhǔn)設(shè)置是以

48、上所列方案 中定位最可靠的 318使用對(duì)角線的定位方式 319基準(zhǔn) B 長(zhǎng)圓孔的設(shè)置方式一 320對(duì)角線設(shè)置基準(zhǔn)的一種方式321使個(gè)基準(zhǔn)銷定位 在設(shè)計(jì)這類零件過程中有的工程師直接使個(gè)圓柱銷作為基準(zhǔn)當(dāng)直接插個(gè)基 準(zhǔn)銷時(shí)基準(zhǔn)為基準(zhǔn)銷之間垂直的兩條中心線這種基準(zhǔn)的設(shè)置使中間的微孔特征陣列有居 中分布的傾向但是在旋轉(zhuǎn)方向上這個(gè)零件的定位是不確定的會(huì)導(dǎo)致可重復(fù)性的問題 如個(gè)孔的加工變差小不會(huì)產(chǎn)生零件和基準(zhǔn)銷卡住的情況可以使用這種定位方式 通常情況下不建議使用個(gè)基準(zhǔn)銷的成本大因?yàn)橐陨系膬射N方式可以足夠定位零件和 加工出理想的特征實(shí)際設(shè)計(jì)過程中孔 AB和 需要有相互位置的控制以上的基 準(zhǔn)控制方式可以按照實(shí)際

49、的生產(chǎn)需要選擇成本低定位可靠的方式設(shè)置 32中的基準(zhǔn)銷設(shè)置方式基準(zhǔn) A1A2A3A4 互為參考基準(zhǔn)這種設(shè)置方式 時(shí)也檢驗(yàn)個(gè)基準(zhǔn)銷的位置關(guān)系在要求高精度的情況下推薦使用這種方式設(shè)置基準(zhǔn) 322個(gè)基準(zhǔn)銷的設(shè)置方式 從以上的例子可以看出在設(shè)置基準(zhǔn)時(shí) 有多種選擇不同的基準(zhǔn)定義會(huì)產(chǎn)生不同的 定位效果選取基準(zhǔn)的原則是在保證定位可 靠可重復(fù)性好的情況下成本最低 以上討論的都是基準(zhǔn)孔是矩形排列的時(shí) 候汽車輪轂的安裝孔也有相似的定位 題但它是圓形孔的分布陣列如圖 3 所示 這種方式定位的坐標(biāo)系原點(diǎn)是輪轂的中 323輪轂中的圓形陣列孔的基準(zhǔn)設(shè)置 心其基準(zhǔn)也個(gè)相互定位的基準(zhǔn)銷這 里個(gè)基準(zhǔn)銷只是檢測(cè)使用的基準(zhǔn)考慮 3

50、23輪轂中的圓形陣列孔的基準(zhǔn)設(shè)置 面作為基準(zhǔn)加工出輪轂表面和輪轂中心孔然后使用中心孔定位精加工出輪轂表面?zhèn)€安 裝孔和氣門孔在輪轂的設(shè)計(jì)過程中要意識(shí)到工藝基準(zhǔn)的設(shè)置因?yàn)檩嗇炐枰鰟?dòng)平衡以減 少駕駛時(shí)輪胎的振動(dòng)所以會(huì)使用圓跳動(dòng)的控制方式定義零件的其他特征并且基準(zhǔn)不能使 用 MMC的方式修正只能使用 RFS的方式修正 20 輪轂的加工有時(shí)候考慮到輪胎的動(dòng)平衡很難保證會(huì)故意設(shè)置偏心的夾具使輪轂的偏 心產(chǎn)生穩(wěn)定的偏差以便平衡輪胎的動(dòng)平衡偏差其夾具的偏心有偏輪緣或偏中心孔兩種 方式 四基準(zhǔn)要素 基準(zhǔn)在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下要素 1基準(zhǔn)是想象的基準(zhǔn)特征是實(shí)際零件上用來建立基準(zhǔn)的特征 2基準(zhǔn)的優(yōu)先順序主定位次定位和

51、第三定位是按照基準(zhǔn)框中從左到右的順序建 立或模擬的不是按照字母表排序的 3功能基準(zhǔn)的選擇嚴(yán)格按照它在總成中的功能不是按照零件的加工要求工藝基 準(zhǔn)而面作為功能基準(zhǔn)通常是由于它在總成中的匹配關(guān)系或者是出于裝配目的 4非功能基準(zhǔn)工藝過程中臨時(shí)的基準(zhǔn)經(jīng)常是出于加工因素而選擇的 5模擬基準(zhǔn)是檢測(cè)中使用的一些輔助工具如面板檢具塊高精度平行板檢具銷 和檢具環(huán)等它們?cè)跈z測(cè)過程中與零件的基準(zhǔn)特征接觸建立基準(zhǔn)點(diǎn)基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面 3所示 6基準(zhǔn)的設(shè)置應(yīng)該確保測(cè)量的可重復(fù)性基準(zhǔn)尤其是主基準(zhǔn)需要形狀公差來約束 圓度平面度等 五功能基準(zhǔn)和非功能基準(zhǔn) 功能基準(zhǔn)是以裝配為目的基準(zhǔn)非功能基準(zhǔn)通常出現(xiàn)在工藝圖樣中是加工時(shí)的臨時(shí)基

52、準(zhǔn)這些基準(zhǔn)特征往往在下一道工序中被加工掉或被使用如安裝孔 基準(zhǔn)在幾何公差控制中非常重要基準(zhǔn)是點(diǎn)線或面特征由一個(gè)基準(zhǔn)特征的理想幾何 輪廓產(chǎn)生在檢測(cè)中這些零件上的基準(zhǔn)特征如何同模擬基準(zhǔn)特征接觸是測(cè)量的重要要素 要清楚的是基準(zhǔn)是想象的點(diǎn)線或面是測(cè)量的起始點(diǎn)雖然基準(zhǔn)是想象的但它們卻由 零件上的實(shí)際基準(zhǔn)特征建立這些模擬的基準(zhǔn)精度要求高通常為待測(cè)特征精度的 1 例如一個(gè)想象的基準(zhǔn)面是由適當(dāng)?shù)牧慵系慕佑|面建立的一個(gè)想象的基準(zhǔn)軸線是由零件 上的直徑特征建立的設(shè)計(jì)工程師選擇基準(zhǔn)特征的目的是定義兩個(gè)零件相應(yīng)特征有功能關(guān)系 裝配關(guān)系的參考或者說它們?cè)诳偝芍杏幸环N功能關(guān)系如匹配面因此對(duì)于相關(guān)基 準(zhǔn)的測(cè)量是對(duì)功能性的

53、測(cè)量 基準(zhǔn)有三類即主基準(zhǔn)第二基準(zhǔn)和第三基準(zhǔn)這個(gè)分類源于它們的裝配關(guān)系和功能關(guān) 系大多數(shù)情況下主基準(zhǔn)支撐零件第二基準(zhǔn)對(duì)齊零件而第三基準(zhǔn)用來限制零件的旋 轉(zhuǎn)但這三個(gè)基準(zhǔn)也不總是以這樣的方式定義一些情況只參考一個(gè)基準(zhǔn)或者兩個(gè)基 準(zhǔn)或者三個(gè)基準(zhǔn)全部應(yīng)用當(dāng)三個(gè)基準(zhǔn)都被定義引用的時(shí)候基準(zhǔn)參考框建立了三個(gè)相互 垂直的基準(zhǔn)平面 基準(zhǔn)就是用來約束自由度的在這個(gè)約束下形成確定的尺寸特征或基準(zhǔn)間確定的相 互位置關(guān)系加工者或檢測(cè)者可以在這個(gè)基準(zhǔn)框架下裝夾工件開始正確的加工或檢 零件 基準(zhǔn)符號(hào)在圖樣上的標(biāo)注方法如32所示注意基準(zhǔn)符號(hào)在不同的位置隱含的意 義不同基準(zhǔn)特征符號(hào)用來指定一個(gè)零件上的特征基準(zhǔn)可以使用除了 和 以

54、外的所 有拉丁字母 324ab所示零件的基準(zhǔn)符號(hào)直接標(biāo)注到特征面上或特征面的延長(zhǎng)線上 324c所示零件的基準(zhǔn) G15mm的尺寸特征的兩個(gè)外平行面的中心面是一個(gè)虛擬 的中心面基準(zhǔn)基H雖然也是這個(gè)零件的中心面但是基準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方式10mm的尺寸特 征的兩個(gè)內(nèi)平行表面形成的中心面雖然兩個(gè)中心面理論上是同一個(gè)但是產(chǎn)品在制造過程 中總是存在誤差所以兩個(gè)中心面實(shí)際上一定是兩個(gè)不同的面此種問題應(yīng)該在設(shè)置工裝 或檢具的時(shí)候格外注意 324基準(zhǔn)的標(biāo)注位置 輪廓線上b輪廓延伸線上尺寸線上d 六聯(lián)合基準(zhǔn) 征來建立一個(gè)基即聯(lián)合基其表示方法如3所 證測(cè)量的可重復(fù) 準(zhǔn) B是使用全長(zhǎng)的圓柱而基準(zhǔn) 是使用至少 0長(zhǎng)度的示意區(qū)域的

55、圓柱面模擬 325聯(lián)合基準(zhǔn) 第四章幾何公差控制形狀控制 形狀控制有四種方式平面度直線度圓度和圓柱度這四種形狀控制方式都沒有參 考基準(zhǔn)除了控制軸線或中心面的特殊情況都只能采用不相關(guān)原則RFS修正形狀控 制用來評(píng)估特征與相應(yīng)理想幾何特征的差異這些理想的特征為理想的平面直線或 圓柱面在評(píng)估形狀公差之前必須先確認(rèn)受形狀公差定義的特征是否在尺寸公差范圍 內(nèi)如果沒有其他規(guī)定每一個(gè)受控特征擬合出中心線或面的特征必須位于最大實(shí)體 尺寸和最小實(shí)體尺寸邊界之內(nèi)一個(gè)例外的情況是用直線度控制一個(gè)擬合的中心線或一個(gè)擬 合的中心面的情況我們稍后將詳細(xì)介紹 形狀控制需要考慮包容原則與不相關(guān)原則ASM14.和 O110在這個(gè)

56、內(nèi)容上有差 異請(qǐng)?jiān)敿?xì)參考后面的專門章節(jié)對(duì)于這方面的介紹本文如果不做特殊說明默認(rèn)遵 ASME 14.的包容原則 需要注意的是一個(gè)特征首先要驗(yàn)證并通過尺寸公差然后才能進(jìn)行評(píng)估公差控制框內(nèi) 的形狀公差定義幾何公差的法則一如果沒有其他規(guī)定尺寸公差控制替代幾何公差控制 一個(gè)特征的形狀這個(gè)法則在形狀控制中有效尺寸公差可以取代幾何公差的功能用來控 制受控特征的邊界與理想邊界的允許偏差附加于尺寸特征的成形控制又進(jìn)一步給出更緊的 公差定義當(dāng)然這個(gè)公差帶在尺寸公差定義的更大的公差帶范圍之內(nèi)相對(duì)于幾何公差定 義的公差帶浮動(dòng)擬合中心線或中心面的直線度控制通常需要更精確的在尺寸公差范 圍內(nèi)更緊的公差定義通常稱之為加嚴(yán)公

57、差定義也有直接使用尺寸公差定義的情況 常稱之為寬松的公差定義一些特征沒有尺寸定義也就沒有尺寸來限定相應(yīng)特征的形狀 變差在這種情況下就需要一些額外的定義要求例如一個(gè)形狀控制的公差控制框來限定 這個(gè)特征與理想形狀的變差 面的形狀控制要求所有受控面的元素或面的受控部分位于公差帶之內(nèi)平面度的公差帶 是兩個(gè)平行面之間的范圍圓度公差帶是同心圓環(huán)之間的范圍圓柱度是兩個(gè)同心圓柱面之 間的范圍面的直線度的公差帶是兩條平行直線間的范圍圓度定義了組成圓面的每一個(gè)截 面獨(dú)立圓上的線元素的公差范圍同理定義面的直線度為每一個(gè)組成這個(gè)面的直線特征獨(dú) 立定義了一個(gè)公差帶每一個(gè)面上的線元素必須位于本身的獨(dú)立公差帶內(nèi)擬合中心線的

58、直 線度的公差帶為一個(gè)圓柱面但是如果公差控制框中使用實(shí)效邊界符號(hào)最大實(shí)體或最小 實(shí)體符號(hào)受控的公差帶是變化的這取決于受控特征面的實(shí)際尺寸如直徑變小 合中心面的公差帶由兩個(gè)平行面組成同樣如果公差控制框中有實(shí)效邊界修訂符號(hào) 著公差帶是一個(gè)變量這個(gè)變化取決于實(shí)際尺寸特征的變化量 面的形狀控制不包括中心線中心面的形狀控制不允許使用最大實(shí)體或最小實(shí)體 的修正符號(hào)也不能使用直徑符號(hào)即使是圓度和圓柱度的控制也不需要因?yàn)闆]有軸線 上的控制還有就是不允許有基準(zhǔn)參考從另一點(diǎn)來說面的形狀控制經(jīng)常又來定義后續(xù) 的基準(zhǔn)特征因?yàn)橹鞫ㄎ换鶞?zhǔn)特征是其他特征的基礎(chǔ) 下面將詳細(xì)介紹平面度直線度圓度和圓柱度的定義同時(shí)將列出實(shí)際的工

59、程實(shí)例和 檢測(cè)手段 第一節(jié)直線度的定義應(yīng)用及檢測(cè)方法 一直線度的定義 直線度是一種形狀控制方法無基準(zhǔn)參考可以用來定義一個(gè)面中心線或中心面的視 圖方向上的線元素 如果用直線度來控制一個(gè)面那么相對(duì)于理想平面的偏差必須位于定義的尺寸公差限定 的最大實(shí)體范圍內(nèi)面的直線度控制框里通常只有直線度符號(hào)和一個(gè)幾何公差值沒 MMC或 LMC修正也沒有直徑符號(hào)和基準(zhǔn)特征符號(hào)待檢測(cè)的面必須做好定向設(shè)置以去 除做指示器移動(dòng)全量MovementFIM時(shí)產(chǎn)生的不平行因素如果使用三坐 標(biāo)檢測(cè)必須給出最小的取點(diǎn)步長(zhǎng)得到盡可能多的有代表性的數(shù)據(jù)用來分析以避免漏掉 實(shí)際加工平面上有代表性的最高點(diǎn) 如果直線度用來控制一個(gè)圓柱面特征

60、形成的中心線或兩個(gè)平行面特征形成的中心面 管是否規(guī)定MMCRFSMMC最大包容邊界不再是實(shí)際的裝配邊界整個(gè)特征形成中 心線或中心面的特征的包容面可以超出尺寸公差定義的 MM尺寸邊界變差等于定義的 幾何公差值如果符號(hào)出現(xiàn)在這種情況的公差控制框中那么這個(gè)定義創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)效邊 界這個(gè)邊界經(jīng)常用來決定匹配特征的尺寸和幾何公差在檢測(cè)過程中 需要注意這一點(diǎn) 二直線度控制一個(gè)平面 4所示是直線度控制一個(gè)平面的例子組成上表面的無限個(gè)線元素在視圖方向上 前視圖每一條線都有自己的公差帶每一 個(gè)公差帶都是兩條相0.5mm的平行線這組 平行線以最小的距離和一定的空間定向傾斜度 包容相應(yīng)的線元素每一個(gè)獨(dú)立的公差帶被定