形位公差最大實(shí)體要求標(biāo)注方法的研究

形位公差最大實(shí)體要求標(biāo)注方法的研究

1零件設(shè)計原則根據(jù)互換性要求,確定幾何要素在零件的加工過程中，由于零件、刀、夾具、工藝操作等因素的影響，加工零件的幾何元素會出現(xiàn)形狀誤差和位置誤差。幾何元素的形狀誤差直接影響機(jī)器產(chǎn)品的精度、運(yùn)動穩(wěn)定性、密封性能、耐候性、使用壽命和可選性。因此,為了滿足零件的使用要求,保證零件的互換性和制造經(jīng)濟(jì)性,在進(jìn)行零件設(shè)計時,根據(jù)互換性要求,對構(gòu)成零件的各幾何要素必須給定尺寸、形狀和位置公差;同時,根據(jù)功能要求(零件在機(jī)器中的使用要求),還必須確定零件各幾何要素尺寸和形位公差之間的關(guān)系。即規(guī)定零件的形狀和位置公差。生產(chǎn)實(shí)踐中如能正確理解和應(yīng)用形位公差,不僅可以保證產(chǎn)品質(zhì)量,而且可以簡化零件制造、檢驗(yàn)和裝配的過程。這對提高生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本有重大意義。2同軸度差值的調(diào)整我單位某產(chǎn)品法蘭盤兩孔分別為?62H7h6??36H7h6?62Η7h6??36Η7h6,尺寸精度和形位精度要求都較嚴(yán)。即要保證配合性質(zhì),又要保證裝配性(裝配中保證裝配互換和最小間隙)。因而小批量生產(chǎn)時,同軸度公差采用獨(dú)立原則標(biāo)注(第1種標(biāo)注),相關(guān)要求見下圖1。此時被測孔和基準(zhǔn)孔的實(shí)際尺寸在其公差帶內(nèi)無論怎么變動,都與被測孔的同軸度允差沒有關(guān)系,它的允許值始終是?0.02mm。按GB/T1958-80《形狀和位置公差檢測規(guī)定》可用圓度儀、三坐標(biāo)測量裝置、坐標(biāo)測量裝置、專用芯軸帶千分表打跳動等方法來檢測。前三種方法設(shè)備價格貴,非重要零件很少應(yīng)用。即使用,也僅用于抽檢。生產(chǎn)中,通常采用專用芯軸帶千分表打跳動來檢測。3零件裝配功能量規(guī)的標(biāo)定隨著生產(chǎn)的發(fā)展,產(chǎn)量不斷增加。用千分表打跳動的方法由于檢測效率低,越來越不能適應(yīng)生產(chǎn)進(jìn)度。為滿足大批量生產(chǎn)的要求,我們對該零件形位公差標(biāo)注幾種方法進(jìn)行探討,從而找出最佳方法。根據(jù)GB/T8069-1998《功能量規(guī)》規(guī)定:功能量規(guī)是當(dāng)最大實(shí)體要求應(yīng)用于被測要素和(或)基準(zhǔn)要素時,用來確定它們的實(shí)際輪廓是否超出邊界(最大實(shí)體實(shí)效邊界或最大實(shí)體邊界)的全形通規(guī)。那么,當(dāng)最大實(shí)體要求應(yīng)用于被測要素和(或)基準(zhǔn)要素時,我們就可用功能量規(guī)檢測同軸度誤差。該辦法切實(shí)可行,且檢測效率高。問題關(guān)鍵是最大實(shí)體要求標(biāo)注的同軸度公差應(yīng)與獨(dú)立公差標(biāo)注時等效。形位公差幾種最大實(shí)體要求標(biāo)注方法見下圖2。第2種標(biāo)注(標(biāo)注法見圖2中2)是采用被測要素零形位公差,基準(zhǔn)要素不相關(guān)的方式。在零件被測孔為最大實(shí)體尺寸時,允許公差值為零。當(dāng)被測孔為最小實(shí)體尺寸時,允許公差值為?0.03mm。第4種標(biāo)注(標(biāo)注法見圖2中4)是采用最大實(shí)體要求應(yīng)用于被測和基準(zhǔn)要素的方式,且被測要素為零形位公差。在零件被測孔為最大實(shí)體尺寸時,允許公差值為零。當(dāng)被測孔為最小實(shí)體尺寸時,允許公差值為?0.03mm。當(dāng)基準(zhǔn)孔為最小實(shí)體尺寸時,基準(zhǔn)軸線允許浮動,最大浮動量為?0.025mm。第5種標(biāo)注(標(biāo)注法見圖2中5)是采用最大實(shí)體要求應(yīng)用于被測和基準(zhǔn)要素的方式。在零件被測孔為最大實(shí)體尺寸時,允許公差值為?0.02mm。當(dāng)被測孔為最小實(shí)體尺寸時,允許公差值為?0.05mm。當(dāng)基準(zhǔn)孔為最小實(shí)體尺寸時,基準(zhǔn)軸線允許浮動,最大浮動量為?0.025mm。第6種標(biāo)注(標(biāo)注法見圖2中6)是采用最大實(shí)體要求應(yīng)用于被測要素的方式,基準(zhǔn)要素不相關(guān)的方式。在零件被測孔為最大實(shí)體尺寸時,允許公差值為?0.02mm。當(dāng)被測孔為最小實(shí)體尺寸時,允許公差值為?0.05。以上第2種標(biāo)注、第4種標(biāo)注、第5種標(biāo)注和第6種標(biāo)注方式,雖然都能采用功能量規(guī)檢驗(yàn),可提高檢測效率,但零件精度降低了,不符合原設(shè)計要求。第3種標(biāo)注(標(biāo)注法見圖2中3)是采用獨(dú)立原則和被測要素零形位公差聯(lián)合標(biāo)注的方式。當(dāng)被測孔為最大實(shí)體尺寸時,允許公差值為零。當(dāng)被測孔的實(shí)際尺寸在其尺寸公差范圍內(nèi)增加時,允許公差隨之增加。當(dāng)公差值增加到?0.02mm后,獨(dú)立公差就起作用,此時無論被測孔實(shí)際尺寸在其尺寸公差范圍內(nèi)怎么變動,其同軸度允差值都為?0.02mm。因此,最大同軸度允差值為?0.02mm。與第1種獨(dú)立公差標(biāo)注相比,即可達(dá)到設(shè)計意圖(即裝配中保證了裝配互換和最小間隙),而且也降低了加工成本,又可采用功能量規(guī)進(jìn)行檢測,改變了獨(dú)立公差標(biāo)注用千分表檢測的方法,適合于大批量生產(chǎn)。因而采用此種方法設(shè)計功能量規(guī),用功能量規(guī)檢測零件同軸度。生產(chǎn)中使用此方法檢測,快速且能滿足生產(chǎn)要求。4制造統(tǒng)一工藝改進(jìn)零件設(shè)計意圖的確立由于是大批量生產(chǎn),已通過APQPCP(產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃和控制計劃)和PPAP(生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序),確定了控制計劃。由于生產(chǎn)過程穩(wěn)定,采用SPC(統(tǒng)計過程控制)的Xˉˉˉ?RXˉ-R圖控制法蘭盤和與其配合的兩軸的加工尺寸及相關(guān)形位公差。生產(chǎn)中應(yīng)用一段時間后,發(fā)現(xiàn)法蘭盤的同軸度公差Cp值一直處于≤1.33左右。因此將少量不合格產(chǎn)品進(jìn)行裝配并試驗(yàn),得知有少部分不合格品仍能滿足裝配和配合要求(即裝配中保證了裝配互換和最小間隙)。針對這一問題,通過現(xiàn)場了解和Cp值確認(rèn):工序總體均值與公差中心近似重合(即Xˉˉˉ≈Tm)Xˉ≈Τm),零件加工誤差呈正態(tài)分布,但Cp值≤1.33左右,工序能力稍顯不足。但又有少部份不合格品仍能滿足零件設(shè)計意圖(即裝配中保證了裝配互換和最小間隙),說明法蘭盤和配合軸并不是完全按極限狀態(tài)相配。所以當(dāng)同軸度公差超差不大的法蘭盤,與軸裝配后仍能滿足零件設(shè)計意圖。通過反復(fù)摸索統(tǒng)計數(shù)據(jù),決定采用統(tǒng)計互換裝配法,將組成環(huán)的制造公差適當(dāng)放大,使零件容易加工。最后確定放寬法蘭盤的同軸度公差值,采用第7種標(biāo)注。采用此種標(biāo)注后,Cp值能穩(wěn)定保持在1.5左右,說明此種標(biāo)注方式可行,該零件生產(chǎn)過程受控,且能滿足零件設(shè)計意圖(即裝配中保證了裝配互換和最小間隙)。第7種標(biāo)注(標(biāo)注法見圖2中7)是采用獨(dú)立原則和被測要素最大實(shí)體要求聯(lián)合標(biāo)注的方式。當(dāng)被測孔為最大實(shí)體尺寸時,同軸度允許公差值為?0.01mm。當(dāng)被測孔的實(shí)際尺寸在其尺寸公差范圍內(nèi)增加時,允許公差隨之增加。當(dāng)公差值增加到?0.02mm后,獨(dú)立公差就起作用,此時無論被測孔實(shí)際尺寸在其尺寸公差范圍內(nèi)怎么變動,其同軸度允差值都為?0.02mm。因此,最大同軸度允差值為?0.02mm。與第1種獨(dú)立公差標(biāo)注相比,即可達(dá)到設(shè)計意圖(即裝配中保證了裝配互換和最小間隙),又可采用功能量規(guī)進(jìn)行檢測,改變了獨(dú)立公差標(biāo)注用千分表檢測的方法。同時制造公差適當(dāng)放大,減少了零件報廢率,適合于大批量生產(chǎn)。但需注意:具體放大多少,應(yīng)不斷調(diào)查確認(rèn)統(tǒng)計數(shù)據(jù),計算Cp(或Cpk)值。要工藝系統(tǒng)穩(wěn)定,且調(diào)整標(biāo)注后,Cp(或Cpk)值應(yīng)能穩(wěn)定在1.5左右,同時裝配中能保證裝配互換和最小間隙。5比較同源性標(biāo)記方法的示例法蘭盤幾種同軸度標(biāo)注方式對比見下表:6零形位高差標(biāo)注同步控制通過以上分析和生產(chǎn)實(shí)踐得知:對于尺寸精度和形位精度要求都較嚴(yán)的零件,即要保證配合性質(zhì),又要保證裝配性,同時又是中、大批量生產(chǎn)時,采用最大實(shí)體要求零形位公差標(biāo)注同軸度公差(第3種標(biāo)注方式)較合理。這樣,