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01
什么是形位公差?
“幾何特性”是指物體的形狀、大小和位置關(guān)系,“公差”是指“允許誤差”?!靶挝还睢辈粌H定義了尺寸,還定義了形狀和位置的允許誤差。
(1)尺寸公差和形位公差的區(qū)別
設(shè)計(jì)圖的標(biāo)注方法大致可以分為“尺寸公差”和“形位公差”兩大類。
尺寸公差控制每個(gè)零件的長(zhǎng)度。幾何公差控制形狀、平行度、傾斜度、位置、跳動(dòng)等。
請(qǐng)將表面(A)加工成平行度不超過0.02。
(2)形位公差的優(yōu)勢(shì)
為什么需要標(biāo)注幾何公差?
零件將變得不合格或有缺陷。
原因是圖紙上沒有標(biāo)注平行度。相應(yīng)的責(zé)任不在于處理器,而在于設(shè)計(jì)者的公差標(biāo)注。
用形位公差標(biāo)注同一零件的圖紙,可以得到如下圖的設(shè)計(jì)圖。在尺寸信息的基礎(chǔ)上,將平行度和平面度等幾何公差信息添加到此圖中。這樣就可以避免單純標(biāo)注尺寸公差帶來的問題。
如果標(biāo)注同一個(gè)部件的圖紙,可以得到如下圖的設(shè)計(jì)圖。在尺寸信息的基礎(chǔ)上,將平行度和平面度等幾何公差信息添加到此圖中。這樣就可以避免單純標(biāo)注尺寸公差帶來的問題。
綜上所述,形位公差的優(yōu)勢(shì)在于能夠正確高效地傳達(dá)尺寸公差無(wú)法體現(xiàn)的設(shè)計(jì)者意圖。
(3)獨(dú)立性原則
尺寸公差和形位公差控制的公差是不同的。尺寸公差控制長(zhǎng)度,而幾何公差控制形狀和位置。
所以尺寸公差和形位公差沒有區(qū)別。結(jié)合這兩種公差可以實(shí)現(xiàn)高效的公差標(biāo)注。
另外,尺寸公差和形位公差是用不同的測(cè)量設(shè)備和檢測(cè)方法來測(cè)量的。例如,尺寸公差將使用游標(biāo)卡尺、千分尺等。測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離。此時(shí)下圖中的尺寸公差全部合格。
但是形位公差會(huì)使用圓度儀和三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x來檢測(cè)圓度和中心軸的位置。根據(jù)規(guī)定的公差范圍,可以判定為不合格。也就是說,會(huì)按照尺寸公差判定為合格,而按照形位公差判定為不合格。
因此,我們可以認(rèn)為尺寸公差控制和形位公差控制基本上沒有相關(guān)性。這種思維方式就是“獨(dú)立原則”。
(4)ISO中的定義
尺寸和幾何特征之間的關(guān)系定義如下。
ISO 8015-1985
除非另有規(guī)定,圖紙中所示的所有要求,如尺寸公差和幾何公差,與所有其他尺寸、公差或特性無(wú)關(guān),并且獨(dú)立起作用。
如上所述,獨(dú)立性原則是ISO明確規(guī)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。然而,在美國(guó)和其他國(guó)家,一些企業(yè)可能遵循不適用獨(dú)立性原則的ASME(美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)。因此,在與境外企業(yè)進(jìn)行貿(mào)易時(shí),建議提前通過協(xié)商明確規(guī)格要求。
02
幾何公差圖紙和符號(hào)
幾何公差由圖紙上的符號(hào)規(guī)定。目前,形位公差共有16種符號(hào),按控制公差分類。
(1)形位公差特征的分類和符號(hào)
幾何公差的符號(hào)如下。所謂“適用要素”的“獨(dú)立要素”,就是與基準(zhǔn)無(wú)關(guān)的要素(不標(biāo)注基準(zhǔn))?!盎鶞?zhǔn)”是確定姿勢(shì)、位置和跳躍的理論理想元素集。“相關(guān)元素”是與基準(zhǔn)相關(guān)的元素,用于指定姿態(tài)、位置和跳動(dòng)公差。
幾何公差符號(hào)列表(相關(guān)規(guī)范:ISO5459)
(2)真位置度理論(由方框包圍的尺寸值)
用“TED:理論上的精確尺寸”標(biāo)注形位公差(位置、輪廓、傾斜度)的思維方式。TED將用一個(gè)方框(□)將理論上正確的尺寸括起來,并在形狀控制框中填入與該位置相關(guān)的公差。
1)位置的指定
如下圖所示指定位置時(shí),尺寸公差標(biāo)注的參考尺寸和公差將成為尺寸公差之和(累積公差),無(wú)法指定正確的位置。但是,當(dāng)TED用于標(biāo)記時(shí),由于沒有附加公差,所以不會(huì)造成累積公差的問題。
2)公差帶的指定
當(dāng)公差帶被指定時(shí),真實(shí)位置理論將在公差值的中心正確地標(biāo)記由TED控制的位置。
當(dāng)元素是點(diǎn)時(shí),公差帶是以該點(diǎn)為圓心的圓(a)或球;當(dāng)元素是直線時(shí),公差帶是平行的兩個(gè)平面(B ),直線單獨(dú)且正確地留出公差值的一半,或以直線為中心的圓柱形公差帶(C)。
03
什么是數(shù)據(jù)?
基準(zhǔn)是指在機(jī)械加工和尺寸測(cè)量中用作基準(zhǔn)的面、線和點(diǎn)。
(1)ISO中的定義
ISO 5459:2011定義:位置(公差)和/或姿態(tài)(公差)的公差帶,或適用于實(shí)際組成元素(一個(gè)以上)的設(shè)定元素(一個(gè)以上),選擇用來定義代表執(zhí)行狀態(tài)的理想元素。
(2)基準(zhǔn)的類型
基準(zhǔn)分為“基準(zhǔn)元素”和“模擬基準(zhǔn)元素”。也有兩個(gè)以上的基準(zhǔn)組合來指定元素的“基準(zhǔn)系統(tǒng)”。
基準(zhǔn):實(shí)際元素(表面、孔等。)的目標(biāo),用于設(shè)置基準(zhǔn)。
模擬基準(zhǔn)元素:實(shí)際表面(平板、軸承、心軸等。)具有極其精確的形狀,在設(shè)置基準(zhǔn)時(shí)與基準(zhǔn)元件相連。
基準(zhǔn):為了設(shè)置具有公差元素的基準(zhǔn),組合使用兩個(gè)或更多具有不同基準(zhǔn)的基準(zhǔn)組。
標(biāo)記為基準(zhǔn)的零件面沒有完美的形狀。因此,平板、直尺、芯軸等。必須使用更精確的表面作為接觸的實(shí)際基準(zhǔn)。
(3)基準(zhǔn)元素的繪圖標(biāo)注
基準(zhǔn)可由以下符號(hào)標(biāo)記(基準(zhǔn)符號(hào))。這些符號(hào)由挖空或涂黑的三角形標(biāo)記。并且代表基準(zhǔn)的英文字母必須與圖紙方向一致。
此外,作為對(duì)象的區(qū)域?qū)⒏鶕?jù)繪圖中基準(zhǔn)符號(hào)的位置而變化。為了嚴(yán)格傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖,請(qǐng)注意標(biāo)記基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。
1)標(biāo)記軸線或中心平面時(shí)
將尺寸線與基準(zhǔn)結(jié)合,并標(biāo)記基準(zhǔn)元素。標(biāo)記的基準(zhǔn)形體中心將成為基準(zhǔn)軸或基準(zhǔn)中心平面。
2)標(biāo)記母線時(shí)
標(biāo)注時(shí),需要錯(cuò)開基準(zhǔn)元件的尺寸線和基準(zhǔn)。標(biāo)記的基準(zhǔn)形體中心將成為基準(zhǔn)軸或基準(zhǔn)中心平面。
04
形狀控制框架
形位公差用“形狀控制框”表示。形狀控制框架應(yīng)該包含以下元素。
答:幾何特征符號(hào)
標(biāo)記幾何公差的類型。
b:直徑符號(hào)(如有必要)
必須標(biāo)記的幾何特征如下。
二維平面中圓的面積:位置和同心度
三維圓柱區(qū)域:真直線度、平行度、直角、傾斜度、位置和同軸度。
三維空間中球體的面積:位置度
c:幾何公差值
公差的值。單位是mm(毫米)。
d:實(shí)體容忍、公共容忍區(qū)等。
包括“(最高實(shí)體要求)”,“最低實(shí)體要求”,“CZ(公共區(qū))”等。以及其他等等。
e:優(yōu)先基準(zhǔn)
指定設(shè)計(jì)者首先需要設(shè)定為基準(zhǔn)的部分作為基準(zhǔn)。在標(biāo)記多個(gè)基準(zhǔn)時(shí),從左到右、從高到低的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行標(biāo)記。
通常設(shè)計(jì)者會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序來決定基準(zhǔn)字母,所以越早的字母優(yōu)先級(jí)越高。