• 基础篇:6.10)形位公差-包容原则与可逆原则的标注步骤全解


    本章目的:如何在实际设计中标注包容与可逆原则。

    1.前言

    关于形位公差的运用,一般分两个阶段。

    一是读懂。

    二是自己设计时运用上,效果比没有好!(不能为了耍帅而去搞它)

    当然这有些废话。

    但过了第一个阶段后,结构工程师在第二个阶段的路上有很长的路要走。

    多问问自己标注的形位公差“why done it”,多总结一些套路,会对标注困难的形位公差好很多。

    作者这里就介绍自己总结的一个例子,作为小引。

    2.包容原则与可逆原则的标注步骤全解

    2.1 形位公差标注的题面

    仍然以前面的题目为例子,题面如下:

    如下图所示,零件A通过零件B的a,b两个导入面,保证零件B的圆柱插入零件A的孔中。绘制零件A、B的图纸,标注公差。

    2.2 形位公差标注步骤全解

    这一次,我们从一个结构设计师的角度出发,从零开始标注图纸的形位公差。

    2.2.1 DFMA流程优化完毕确认

     DFMA的优化更优先与公差的优化,这是第一步要做的。如果放到这个题面上,我们就应该把面与面的导向配合改为轴孔导向配合,那么公差标注就完全不一样了。

    但这里作者就暂时不优化了,先这样。

    2.2.2 图纸的全尺寸标注

    全尺寸标注的方法和原因请查看基础篇,工程出图章节,这里也不多累赘。

    假设这时候轴孔的直径都是φ18。

    那么零件A的图纸标注为:

     

    零件B的图纸标注为:

     

     

     

    2.2.3 确然装配的设计要求,弄清楚为什么需要形位公差的标注,需要怎样的形位公差

    标注公差时首先要分清楚公差标注的目的,然后能进行标注。有对应的设计要求才会选用对应的形位公差。

    这里从题面可知,是为了:保证零件B的圆柱插入零件A的孔中。

    但还有一个隐藏要求,就是给予两个零件最宽松的制造要求。

    那么,这里形位公差标注的完整设计要求是:保证零件B的圆柱插入零件A的孔中时,给予零件A与零件B最宽松的制造要求(即最宽的公差带,而最宽的公差带只有形位公差能给予)。

    从上述的设计要求中,我们可以得出,装配的需要对孔与柱子的中轴线提出了位置控制的需求,所以需要位置度公差。 

     

    2.2.4 保证理想状态下的导入装配,确认基准。

    理想状态时,零件A通过零件B的a,b两个导入面,轴刚刚插入孔中(即零零配合)。

    //当然实际设计中还要考虑留a,b两个导入面的平面度和粗糙度等,这时候公差标注必须加上余量,但这里还是先放过。

    那么,零件A、B的基准面为两个装配面(如何确定形位公差标注的基准,请查看前面的基准datum章节)

    理想状态下位置度均为0。

    此时,

    零件A的图纸标注为:

    零件B的图纸标注为:

     

    2.2.5 确认工艺能力值a

    零件A、B的工艺能力值

    工艺能力值a=|线性尺寸极限偏差|+|位置度|=|上公差|+|下公差|+|位置度|。

    线性尺寸的极限偏差和位置度请查询对应的标准。

    这里假设,线性尺寸18查标准得到其极限偏差为2,而位置度查询标准得到其允许值为1.

    则零件A、B的工艺能力值a=2+1=3;

     

    2.2.6 前置工作的完毕,包容原则的追加。

    前置工作已经完毕,这样就可以追加包容原则相关的符号。

    包容原则是最大实体原则 MMC 的一种特殊形式, 最大实体原则应用中形位公差为 0 时,即为包容原则。

    那么,

    零件A的图纸标注为:

    零件B的图纸标注为:

     

    2.2.7 优化调整:为了后期样品等考虑,调整为对称公差(改3d图)

    关于调整为对称公差的作用,作者在前面章节已经重复强调了。这里省略。

    零件A的图纸标注为:

    零件B的图纸标注为:

    此时的3d装配图显示如下:

     

    2.2.8 改为可逆原则图纸

    如果公司有具体的要求,或为了更加清晰地表达对工艺制造能力的约束,可以改为可逆原则。

    而经过上述步骤的分析,再改成可逆原则就很方便了。

    零件A的图纸标注为:

     

    零件B的图纸标注为:

     

    此时的3d装配图显示如下:

     

    这时,按照轴孔的标注,两种极限装配的情况为:

    ①零件A:孔尺寸18,位置度为0;零件B:轴尺寸18,位置度为0;这时候是刚好的零零配合。

    ②零件B:孔尺寸21,位置度为3;零件B:轴尺寸15,位置度为3;装配情况就如下图所示:

    到这一步,也该明白前面6.1章节最后一张图纸的意义了吧。

    3.小结

    这种极限分析的方法,是明白补偿作用本质的好方法,对应多重补偿,比如补偿基准那种,可以尝试一下。

    还有,不要太迷信国内公司以前的人标注的形位公差。

    作者曾经头铁去问别人为什么要标注这么复杂的行为公差(车用行业,多重基准的补偿)。

    得到的答案居然是:“随!便!标!注!的!”.

    当然,复杂的形位公差对坑一些外行的人很有用。毕竟理解kiss原则,明确精简设计师最难的人很少。

    但有时候真的是把国内的设计氛围搞得乌烟瘴气的。

    比如公差标注的很小,制造人员压根不看。形位公差也一样。

    不多说了,就这样。

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