差殼球心位置度公差基準(zhǔn)選擇研究

董恒波 林業(yè)球 黃祖思

摘 要：形位公差和尺寸公差一樣都是評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)，形位公差對(duì)裝配體零件性能影響至關(guān)重要。對(duì)于有方向和位置要求的關(guān)聯(lián)被測(cè)要素，它的方向和位置是由基準(zhǔn)要素來(lái)確定的，如果沒(méi)有基準(zhǔn)，被測(cè)要素的方向和位置就無(wú)法確定，因此形位公差的基準(zhǔn)選擇就十分重要。形位公差基準(zhǔn)選擇應(yīng)考慮零件功能需求，加工工藝，裝配及檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：差殼;位置度基準(zhǔn);檢測(cè)

1 位置度公差簡(jiǎn)介

位置度公差是以帶方框的理論正確尺寸和基準(zhǔn)來(lái)給定被測(cè)要素的理想位置，并對(duì)每一個(gè)被測(cè)要素給定位置度公差，以此限制被測(cè)要素的實(shí)際位置對(duì)其理想位置的變動(dòng)（偏離）。理論正確尺寸是不附帶公差的，理論正確尺寸是用來(lái)確定被測(cè)要素的理想位置和理想方向。給出的位置度公差帶相對(duì)于理論正確位置對(duì)稱(chēng)分布，對(duì)隱含的0°、90°、180°或零距離的理論確尺寸可省略標(biāo)注。

位置度的標(biāo)注和檢測(cè)必須明確被測(cè)要素相對(duì)基準(zhǔn)要素的理論位置，如果被測(cè)要素的理論基準(zhǔn)位置無(wú)法確定，位置度公差帶就無(wú)法確定，及標(biāo)注的位置度公差是毫無(wú)意義的。圖1是孔的位置度公差標(biāo)注示例及公差帶解釋?zhuān)粶y(cè)孔的提取軸線(xiàn)應(yīng)落在公差帶為φ0.1的圓柱體內(nèi)，該圓柱軸線(xiàn)理論由基準(zhǔn)A、B、C和理論正確尺寸30和50確定。

2 位置度基準(zhǔn)選擇

在評(píng)價(jià)位置誤差時(shí)，無(wú)論是定向，還是定位誤差都涉及到一個(gè)重要關(guān)鍵因素，那就是基準(zhǔn)要素。基準(zhǔn)要素選擇應(yīng)考慮零件設(shè)計(jì)，加工工藝，裝配關(guān)系，以及測(cè)量檢測(cè)，即零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)統(tǒng)一于零件的加工基準(zhǔn)，滿(mǎn)足裝配要求，且檢測(cè)方便。某差殼位置度球心位置度設(shè)計(jì)如圖2是所示，位置度公差帶如圖3所示。假設(shè)基準(zhǔn)的選擇滿(mǎn)足加工工藝和裝配關(guān)系要求，位置度公差帶也滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，下面討論球心位置度要求按照?qǐng)D2中①和②兩種不同的基準(zhǔn)標(biāo)注時(shí)對(duì)測(cè)量影響。

2.1 球心位置度按照?qǐng)D2序號(hào)①標(biāo)注方式時(shí)位置度測(cè)量分析：

如圖3所示，差殼球心位置度的理論位置是提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)A-B和C-D交點(diǎn)，如若提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)C-D對(duì)A-B的對(duì)稱(chēng)度和垂直度為零時(shí)，E1點(diǎn)為球心的理論位置，則球心的位置度公差帶是以E1為基準(zhǔn)Sφ0.1球內(nèi)。

考慮提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)C-D對(duì)A-B有對(duì)稱(chēng)度0.04和垂直度0.08的要求，提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)C-D投影到截面S1的長(zhǎng)方形上，且投影落在截面S1內(nèi)。如若提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)C-D和A-B不相交，即球心理論位置不能確定。如若用提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)A-B和C-D投影確定球心的理論位置，則理論球心在S1區(qū)域內(nèi)變動(dòng)，S3圍成的區(qū)域是理論球心在S1區(qū)域內(nèi)變動(dòng)時(shí)，提取要素球心的位置度公差的在S3截面的投影。

三坐標(biāo)按照序號(hào)①的標(biāo)注測(cè)量球心位置度時(shí)，球心的理論位置只能用提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)A-B和C-D的投影的交點(diǎn)確定，假設(shè)E2點(diǎn)為提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)C-D在S2平面的投影，E3點(diǎn)為提取要素球心的位置，投影法確定球心理論位置導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有一下兩種結(jié)果：

a.當(dāng)提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)A-B投影到C-D確定理論球心為E2，此時(shí)球心提取點(diǎn)E3距離理論球心位置E2點(diǎn)的距離為0.04，即位置度公差為φ0.08，測(cè)量結(jié)果是滿(mǎn)足位置度要求φ0.1。

b.當(dāng)提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)C-D投影到A-B確定理論球心點(diǎn)為E1時(shí)，此時(shí)球心提取點(diǎn)E3距離理論球心位置E1點(diǎn)的距離為0.06，即位置度公差為φ0.12，測(cè)量結(jié)果是不滿(mǎn)足位置度要求φ0.1。

同樣的提取要素球心，因?yàn)榛鶞?zhǔn)要素不確定，用投影法確定基準(zhǔn)導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果矛盾，基準(zhǔn)的選擇決定了測(cè)量的基準(zhǔn)，顯然這種標(biāo)注方法是不合理的。

2.2 球心位置度按照?qǐng)D3序號(hào)②標(biāo)注時(shí)位置度測(cè)量分析：

圖2序號(hào)②差殼球心位置度標(biāo)注，提取要素球心分別按照提取要基準(zhǔn)素軸線(xiàn)A-B和C-D分別做同軸度要求，兩個(gè)方向的同軸度的公差帶相交的部分就是球心位置度的公差帶，雖然球心理論位置沒(méi)有唯一確定，但是兩個(gè)圓柱相交區(qū)域限制了球心的位置度公差帶，即使提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)A-B和C-D不相交，也不會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果。如圖3所示，當(dāng)球心提取點(diǎn)是E3點(diǎn)時(shí)，E3點(diǎn)是不滿(mǎn)足相對(duì)于提取要素基準(zhǔn)軸線(xiàn)A-B的同軸度φ0.1要求，不管E3點(diǎn)相對(duì)于提取要素軸線(xiàn)C-D是否滿(mǎn)足同軸度要求，E3點(diǎn)的位置度都是不滿(mǎn)足要求的。

雖然圖2序號(hào)②位置度標(biāo)注方法國(guó)標(biāo)中沒(méi)有明確的事例和說(shuō)明，但是兩個(gè)方向的同軸度的交集就是位置度公差帶，理論上是可行的，測(cè)量結(jié)果也是唯一的，安照序號(hào)②位置度標(biāo)注方法顯然更合理。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)差殼球心位置度兩種不同的基準(zhǔn)選擇和測(cè)量結(jié)果的對(duì)比分析，加深對(duì)位置度公差的理解，位置度公差基準(zhǔn)選擇必須考慮檢測(cè)可行性和準(zhǔn)確性，基準(zhǔn)的選擇就決定了測(cè)量的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 13319-2003產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）幾何公差、位置度公差標(biāo)注法.