關(guān)于實(shí)效公差帶的研究

宋永石+何仁琪

摘 要：該文以尺寸公差與幾何公差之間的相互關(guān)系為出發(fā)點(diǎn)，在這兩種公差帶難理解且表示方法復(fù)雜的基礎(chǔ)上，提出了一種新型公差帶方法——實(shí)效公差帶，介紹實(shí)效公差帶的概念并重點(diǎn)說明實(shí)效尺寸公差帶圖的繪制方法，分別以相關(guān)要求中應(yīng)用廣泛的包容要求與最大實(shí)體要求為例，介紹了這兩種實(shí)效公差帶的建立過程。并說明實(shí)效公差帶在實(shí)踐教學(xué)中的意義和工程實(shí)踐上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：公差帶 實(shí)效公差帶 相關(guān)要求 應(yīng)用

中圖分類號：G801 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（c）-0043-02

在現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1182—2008中，尺寸公差帶與幾何公差帶是兩個(gè)不同的概念，它們分別控制零件線性實(shí)際尺寸的變動范圍與被測幾何要素的形狀、位置誤差的變動范圍。在實(shí)際生產(chǎn)中，零件的被測要素通常既要滿足尺寸公差帶，又要滿足幾何公差帶，用兩種公差帶分別來表示顯然繁瑣，若在一個(gè)視圖上表示兩種公差帶顯得復(fù)雜且表達(dá)不清，并且很難通過公差帶理解合格零件的變動范圍。為此，若建立一種新公差帶將兩種公差帶結(jié)合起來能簡單表達(dá)清楚的話，這不僅可以解決上述問題，而且可以擴(kuò)展公差帶體系，使公差帶具有更廣泛的應(yīng)用意義[1-3]。

1 實(shí)效公差帶的建立

1.1 定義

在零件被測要素的公差中，尺寸公差與幾何公差兩個(gè)變量之間有獨(dú)立關(guān)系和相關(guān)關(guān)系兩種情況，即遵守公差原則中的獨(dú)立原則（IP）和相關(guān)要求（ER、MMR、LMR）。若尺寸公差與幾何公差之間遵守獨(dú)立原則，則這類公差稱為獨(dú)立公差。若尺寸公差與幾何公差之間遵守相關(guān)要求，則這類公差稱為相關(guān)公差。如果將尺寸公差帶圖與動態(tài)公差帶圖進(jìn)行改進(jìn)，用縱坐標(biāo)方向來表示零件的尺寸公差帶，用橫坐標(biāo)表示零件相應(yīng)幾何要素的幾何公差帶，再用一條粗實(shí)線表示尺寸公差與幾何公差的相關(guān)關(guān)系，這種公差帶圖可以稱為實(shí)效尺寸公差帶圖。實(shí)質(zhì)上，它是反映零件幾何要素實(shí)效尺寸變動范圍的公差帶，這里簡稱實(shí)效公差帶。為使圖形表達(dá)方便，保證孔和軸的公差帶不重疊，又不失一般性，軸的幾何誤差設(shè)為正，孔的幾何誤差設(shè)為負(fù)，如圖1所示。

1.2 實(shí)效公差帶圖的繪制

首先，畫出代表實(shí)際尺寸的縱坐標(biāo)和代表相應(yīng)幾何要素實(shí)際幾何誤差的橫坐標(biāo)f?？v坐標(biāo)原點(diǎn)為基本尺寸，各坐標(biāo)值對應(yīng)相應(yīng)的實(shí)際尺寸（實(shí)際偏差）；橫坐標(biāo)的原點(diǎn)代表幾何誤差值f為0，各坐標(biāo)值對應(yīng)相應(yīng)要素各零件的實(shí)際幾何誤差。

其次，找公差帶圖上幾個(gè)極限情況特殊點(diǎn)。一是找出時(shí)合格條件的尺寸兩個(gè)邊界點(diǎn)。即根據(jù)被測要素的公差要求，找出當(dāng)幾何誤差時(shí)零件被測要素的合格條件的邊界尺寸與極限實(shí)體尺寸點(diǎn)。若被測要素遵守ER時(shí)，則在縱坐標(biāo)上找出最大實(shí)體邊界尺寸與最小實(shí)體尺寸（或尺寸極限偏差EI（es）與ES （ei））；若被測要素遵守MMR時(shí)，則在縱坐標(biāo)上找出最大實(shí)體實(shí)效邊界尺寸（或相應(yīng)的實(shí)效偏差為：的實(shí)效偏差，的實(shí)效偏差）和最小實(shí)體尺寸；若被測要素遵守LMR時(shí)，則在縱坐標(biāo)上找出最小實(shí)體實(shí)效邊界尺寸（或相應(yīng)的實(shí)效偏差為：的實(shí)效偏差；的實(shí)效偏差）和最大實(shí)體尺寸。二是找出尺寸邊界所對應(yīng)的極限幾何誤差點(diǎn)，當(dāng)零件的實(shí)際尺寸和時(shí)的被測要素幾何誤差允許的最大值。

最后，將它們按照就近原則連接起來，標(biāo)注公差帶圖中各特征參數(shù)，如圖1所示。

1.3 常見公差要求的實(shí)效公差帶

遵守包容要求（ER）時(shí)的實(shí)效公差帶。若被測要素遵守ER時(shí)，則在縱坐標(biāo)上找出最大實(shí)體邊界尺寸與最小實(shí)體尺寸（或尺寸極限偏差EI（es）與ES（ei））。

遵守最大實(shí)體要求（MMR）時(shí)的實(shí)效公差帶。若被測要素遵守MMR時(shí)，則在縱坐標(biāo)上找出最大實(shí)體實(shí)效邊界尺寸（或相應(yīng)的實(shí)效偏差為：的實(shí)效偏差，的實(shí)效偏差）和最小實(shí)體尺寸。

2 實(shí)效公差帶的意義

實(shí)效公差帶是用一個(gè)點(diǎn)來表達(dá)零件的實(shí)際尺寸[縱坐標(biāo)值]、實(shí)際幾何公差值（ta）及實(shí)際作用尺寸[

ta或ta]，是關(guān)聯(lián)公差帶，是以單一點(diǎn)元素反映多個(gè)因素，示圖效率顯著提高。具體地講，實(shí)效公差帶至少可以反映下列問題。

（1）它具有尺寸公差帶的全部意義。如圖1所示，縱坐標(biāo)代表最大實(shí)體尺寸與最小實(shí)體尺寸的尺寸上偏差ES（es）與下偏差EI（ei），完全表達(dá)了尺寸公差帶，即零件的尺寸變動范圍。

（2）它充分反映了零件的幾何公差的大小和幾何誤差的變動范圍。

（3）完整地表示任一零件的實(shí)效邊界及實(shí)效尺寸變動范圍。

（4）它清楚地表達(dá)了零件的合格范圍，即零件的實(shí)際尺寸和幾何誤差是否合格。

（5）在實(shí)效公差帶配合圖中，可以全面地反映配合的配合性質(zhì)及實(shí)際極限盈隙量。

3 實(shí)效公差帶的應(yīng)用

（1）實(shí)效公差帶在公差原則中的應(yīng)用：可以形象直觀地分析判定零件的邊界尺寸、合格范圍。

（2）實(shí)效公差帶在孔軸配合中的應(yīng)用：比較準(zhǔn)確地分析孔軸的配合性質(zhì)和極限盈隙量。

（3）用于量規(guī)設(shè)計(jì)。通規(guī)——以最大實(shí)體尺寸為基本尺寸；止規(guī)——以最小實(shí)體尺寸為基本尺寸。

（4）實(shí)效公差帶在其他方面的應(yīng)用：分析零件尺寸與幾何誤差的分布特性，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測與控制，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效益。

4 結(jié)語

該文通過教學(xué)實(shí)踐與實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題提出了實(shí)效公差帶的概念，使較難理解的關(guān)系變得簡單、清晰和直觀，此方法的提出在實(shí)際生產(chǎn)中定會獲得較好的實(shí)用性，在教學(xué)中達(dá)到事半功倍的效果。

參考資料

[1] 毛平淮.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[2] 李柱.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：計(jì)量出版社，1984.

[3] 何芳.公差原則的教學(xué)探析[J].科技資訊，2008（2）：155-156.