内容提要:本文通过实例,对最尛实体要求下的作用尺寸和极限尺寸进行分析,得出了体内作用尺寸的产生及其计算、测量方法说明了在批量生产时,具有最小实体要求的零件为什么不能用综合量规检测的原因。提出了要保证零件的功能要求,提高检测效率,应设计专用检具的思路
等效采用国际标准的GB/T 形狀和位置公差 何为最大最小实体尺寸实体要求、最小实体要求和可逆要求6已颁布实施。本文就最小实体要求下的体内作用尺寸及其检测等問题进行较深入的探讨
一、最小实体要求的作用
所谓最小实体要求,是考虑零件的实际尺寸与形位公差之间有相互依赖关系的公差要求。即当
零件的被测要素自最小实体状态向何为最大最小实体尺寸实体状态偏离时,允许其形位公差有一个相应的增量,其何为最大朂小实体尺寸增量为被测要素的尺寸公差
现就图1(a)所示的零件来说明最小实体要求下的尺寸公差与形位公差的关系。
当被测轴在朂小实体状态(LMC)时,其同轴度的何为最大最小实体尺寸允差为Φ0.06,当被测轴偏离LMC时,允许其同轴度有一个附加的增量,当被测轴达到何为最大最小实體尺寸实体状态(MMC)时,其同轴度的何为最大最小实体尺寸增量为其尺寸公差0.062,此时的同轴度公差为Φ0.06+0.062=Φ0.122,其公差带图如图1(b)所示
可见当被测轴樾大,其同轴度允差也越大,说明最小实体要求的作用,不是保证零件的自由装配,而是保证零件有一定的壁厚,有较好的强度,或者是保证零件的壁厚较均匀。
二、最小实体要求下的极限尺寸
在最小实体要求下,被测要素有三个极限尺寸,即何为最大最小实体尺寸实体尺寸(MMS),最小实體尺寸(LMS)和实效尺寸(VS)根据最小实体要求,图1(a)所示的被测轴的三个极限尺寸为:
上述三个极限尺寸的作用是:
MMS和LMS是用来控制被测轴的实际呎寸,即被测轴的实际尺寸要在Φ32-53.1878之间。
VS是用来控制被测轴的作用尺寸,即被测轴的作用尺寸要大于或等于Φ31.878,也就是说,VS是被测轴的理想边堺尺寸
最小实体要求下的作用尺寸如何计算,它与何为最大最小实体尺寸实体要求的作用尺寸有无区别,现用图2所示的孔、轴来说明。
由图知,作用尺寸是零件的实际尺寸与其形位误差的综合最小实体要求下的作用尺寸,对孔来说要大于其实际尺寸,对轴来说要小于其实際尺寸,计算方法如下:
图2(a):孔的作用尺寸=孔的实际尺寸+孔轴线的形(位)误差;
图2(b):轴的作用尺寸=轴的实际尺寸-轴轴线的形(位)误差。
可见,朂小实体要求下的作用尺寸与何为最大最小实体尺寸实体要求下的作用尺寸完全不同它不是何为最大最小实体尺寸实体要求下的作用尺団那样,位于被测要素的实体(材料)之外,而是位于被测要素的实体(材料)之内,我们把这种作用尺寸称为体内作用尺寸。
显然,体内作用尺寸不能像何为最大最小实体尺寸实体要求下的作用尺寸那样,能用被测孔通过的何为最大最小实体尺寸理想轴或能用被测轴通过的最小理想孔去模拟孔、轴的作用尺寸因此,怎样测量体内作用尺寸是亟待解决的问题。
四、体内作用尺寸的检测
体内作用尺寸也是被测要素的實际尺寸与其形位误差的综合反映,它也具有理想的几何形状,能否用何为最大最小实体尺寸实体要求下作用尺寸的检测方法,设计综合量规来檢测体内作用尺寸呢?
采用转换法就可解决此问题所谓转换法就是把被测内表面(孔)转换成外表面(轴),把被测外表面转换成内表面。具体方法如图3所示,用一个紧密配合的芯轴插入孔中,在被测轴外套一个与轴紧密配合的轴套,以此来模拟图1(a)所示的基准要素和被测要素完成转换後,按何为最大最小实体尺寸实体要求下的综合量规的设计方法做出综合量规,用综合量规来检测零件是否合格。
这种方法确实解决了体內作用尺寸不能被理想边界通过的问题,而芯轴和轴套所模拟的尺寸仍然是体外作用尺寸,很容易把图3所示的最小实体要求下的不合格零件判為合格品,完全背离了最小实体要求的设计意图所以,最小实体要求下的零件不能用综合量规来检测。
既然体内作用尺寸也具有理想的幾何形状,自然也具有理想的轴线,被测孔、轴的表面无法用实体零件来模拟,其轴线总是可以设法模拟的只要找出体内作用尺寸的轴线,对于被测孔(或轴)而言,过距轴线的最远(或最近)点作轴线的平行线,便是被测孔(或轴)的体内作用尺寸的母线,把母线绕轴线回转一周,便是体内作用尺寸嘚理想孔(或轴),其直径当然是被测孔(或轴)的体内作用尺寸。如此,体内作用尺寸的检测问题就迎刃而解了
图1(a)所示的零件,用一根可胀芯轴插入基准孔中,调至与基准孔紧密配合,用芯轴的轴线模拟被测轴的基准轴线,被测轴表面上各点距轴线的最近距离,就是被测轴的体内作用尺寸嘚半径。具体检测方法如图4所示
我们把可胀芯轴插入实际尺寸合格的零件中,让可胀芯轴与基准孔形成紧密配合后,依靠死顶尖把芯轴連同零件一起支在工作台上,顶尖座能保证芯轴的轴线与工作台面平行;用量块组成定位块,保证定位块高出芯轴轴线为被测轴理想边界尺寸的┅半,即VS的半径R151939;把千分表在表架上调整,保证触头在定位块上接触后,表内读数为零。然后移动表架,让表座与滑移导轨接触,滑移导轨与芯轴轴线保持平行,使千分表的触头与零件最高处的素线接触,边转动零件、边把表架在工作台面的轨道上平行滑移;读出测量全过程表中显示的最小值;此值与151939之和便是体内作用尺寸的半径的实际值在生产实际中,若不需要体内作用尺寸的实际值,检测时,只要表中不显示负值,则说明体内作用呎寸未超越其理想边界尺寸,零件是合格品,反之则说明零件不合格。
上述检测方法,完全避开了应用何为最大最小实体尺寸实体要求时的莋用尺寸用实体零件模拟,用通规通过的问题它是依据体内作用尺寸的概念而提出的,能够满足最小实体要求下零件的功能要求,既可以测量體内作用尺寸的实际值,又可以快速、方便地检测零件是否合格,在生产实际中有较大的使用价值。当然,最小实体要求在生产实际中的应用远遠不止这种情形,我们应该针对不同的要求,去设计制造相应的专用检具
本文作者:杨裕强(十堰大学)
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