可逆要求与零形位公差

1、第 17 卷第 4 期pol yt echn ic u n iv er s it yv o l. 17 n o. 41998可逆要求与零形位公差方欣欣( 内蒙古工业大学机械工程系, 010062, 呼和浩特; 第一作者女, 副教授)摘要新颁布的形状和位置公差标准涉及一系列新的基本概念和表示方法。可逆要求与零形位公差都是新的基本概念。 本文探讨了可逆要求与零形位公差之间的 关系及表达、应用、检测方面的一些问题。关键词可逆要求; 最大实体要求; 最小实体要求中图资料分类号t g801国家技术监督局于 1996 年发布, 于 1997 年 7 月 1 日实施的形状和位置公差国家标准 (以下简称新形位

2、公差标准) 涉及一系列新的基本概念和表示方法。可逆要求与零形位公差都是新 的基本概念。可逆要求的应用经验尚不充分。本文拟就可逆要求与零形位公差之间的关系、表 达及应用等问题进行讨论。1可逆要求与零形位公差的提出及规定最大实体要求和最小实体要求均是指在给定边界内, 实际尺寸偏离了最大或最小实体实效尺寸时, 允许其形位误差超出给定的形位公差值 (也称为正补偿) , 但均不允许相反的情况出 现, 即不允许尺寸超差。在生产实际中, 有些零件只要求将其实际轮廓限定在某一控制边界内, 不需严格区分其尺 寸和形位误差是否在允许的范围内。换句话说, 在生产中早就存在允许形位公差补偿给尺寸公 差的反补偿的情况。

3、美 国早在七十年代就提出了“反补偿原则”并列入本国标准中, 但未获得 iso 各国的赞 同。 经过多年来在 iso t c 10sc 5 各国中的讨论, 最近通过在 iso 2692 作为附录列出, 并将“反补偿”改为“可逆”。因此在 iso 2692 的附录 k 中列入了“可逆要求”。我国形位公差新标准gb t 16671 附录 e 中也列入了“可逆要求”。“可逆要求”代号为r, 它规定在不影响零件功能的前提下, 当要素的轴线或中心平面的形 位误差小于给出的形位公差时, 允许相应的尺寸公差增大。即允许形位公差反过来补偿给尺寸公差, 超出所给定的尺寸公差值。 可逆要求必须与最大实体要求或最小实

4、体要求一起应用, 不 存在独立使用的情况。零形位公差用在最大实体要求中并不是全新的概念, 在 gb 1183 有关“最大实体原则”方 收稿日期: 199721122040内蒙古工业大学学报1998 年面的规定中称为关联要素采用包容原则。新形位公差标准由于规定了最小实体要求, 所以统称为零形位公差。新形位公差标准针对最大实体要求及最小实体要求提出零形位公差的规定。 指被测要素 采用最大实体要求或最小实体要求时, 其给出的形位公差值为零, 用“0m”或“0l”表示。含义可解释为: 当被测要素处于最大实体状态 ( 最小实体状态) 时, 允许的形位公差值为零。 当被测要素偏离最大实体状态 (最小实体状

5、态) 时, 允许形位公差值增大, 整个被测要素的 实体不得超越最大实体边界 (最小实体边界)。2零形位公差是可逆要求的一种表达方式从补偿的角度讲, 可逆要求与零形位公差在含义解释上的不同点在于: 可逆要求允许正补偿也允许反补偿。 而零形位公差则只允许正补偿。从边界及实际尺寸受控范围来讲, 可逆要求的边界为最大实体实效边界 (最小实体实效边 界) , 零形位公差的边界为最大实体边界 (最小实体边界)。 可逆要求与零形位公差的实际尺寸 则都受控于最小实体尺寸 (最大实体尺寸)。零形位公差是可逆要求的一种表达方式, 二者从不同的角度进行规定和解释, 完全是为了 适应不同的表达方式。 因此我们从二者表

6、达方式的相互转化过程来分析一下二者的联系。 这二种要求都是尺寸与形位公差相互有关的要求, 而动态公差图是表达尺寸与形位相互转化关 系的重要图解。借助于动态公差图, 我们可以很直观地看到, 当对同一要素有相同的要求时, 如 何把可逆要求以零形位公差的方式表达出来。2. 1 对同一要素有相同的要求, tmr的表达方式与 0m 的表达方式图 1 (a ) 为 50+ 0. 13 孔的轴线对 a 基准面垂直度要求 0. 08m, 因此其边界为m m v b , 边0界尺寸dm v 1 = dm 1 - tm= 50- 0. 08= 49. 92 mm , 实际尺寸要求在 50 50. 13 mm 之间

7、。图 2 (a) 的标注法, 50+ 0. 13 孔轴线对a 基准面垂直度要求为 0. 08mr, 仍遵守m m v b ,0边界尺寸 dm v 2 = 49. 92 mm 。 由于有可逆要求, 实际尺寸要求在 49. 92 50. 13 mm 之间。 因 49. 92 mm 已受m m v b 控制, 所以测量时实际尺寸只需小于 50. 13 mm 。图 3 (a) 为 50+ 0. 13 孔轴线对a 基准面垂直度要求为 0m, 此时遵守m m b , 边界尺寸dm- 0. 083= 49. 92 mm 。 实际尺寸如图 2 只需小于 50. 13 mm 。图 1 (b )、图 2 (b )

8、 与图 3 (b ) 分别为这三种标注的动态公差图。比较图 2 (b ) 与图 3 (b ) 可见, 其边界事实上是相同的, 在此边界之内尺寸和形位呈一定变 化关系, 此变化关系使边界线呈 45。 而实际尺寸同受控于 lm s: d l = 50. 13 mm 。不同点仅在于: 图 3 中把图 2 中的垂直度公差加到尺寸公差中去了, 所以图 3 中的垂直度公差为 0m。从图 2 标注到图 3 标注的转化过程如下:1. 图 2 中 dm v 2 = dm 2 - tmr= 50- 0. 08= 49. 92 mm ;2. 在图 3 中, 把公差框格中垂直度的公差标注换为 0m;3. 所以图 3

9、中, dm v 3 = dm 3 - 0m= dm 3+ 0. 13令 dm 3 = dm v 2 = 49. 92 mm , 所以图 3 中的尺寸标注为: 50- 0. 08 mm 。第 4 期方欣欣可逆要求与零形位公差41图 1图 22. 2对同一要素有相同要求, tlr的表达方式与 0l的表达方式图 4 (a ) , 8 孔与 a壁厚:基准面间有最小壁厚要求。 以下三种标注方法都可满足相同的最小 8+ 0. 25 80+ 0. 25 80+ 0. 650,a第一种标注由于不允许尺寸可逆, 若仅从满足最小壁厚的角度来说, 由于需多用一个尺寸量规而导致经济效益低。第二种与第三种标注既能满足最

10、小壁厚要求又能使尺寸公差增大, 经 济效益好。 这就是图 4 中可逆要求用于最小实体要求与图 5 中最小实体要求的零形位公差这二种表达方式。比 较图4 (b ) 与图5 ( b ) 动态公差图可知, 以上二种表达方式遵守的边界的尺寸值是相同 0la 0. 4lr 0. 4la42内蒙古工业大学学报1998 年的, 孔实际尺寸允许的变化范围也相同, 所以对被测要素的要求完全相同。表达方式的不同点为:位 置 度 公 差 标 注 为 0. 4lr 时: d l = 8. 25 mm , 位 置 度 公 差 标 注 为 0l时, d l = 8. 65 mm 。由上述, 无论是用在m m r 还是用在

11、lm r , 零形位公差都是可逆要求的一种表达方式。表 达上的不同点在于零形位公差在把形位公差值减至零的同时, 把可逆要求中的形位公差值加到尺寸公差中去了。图 33 关于应用与检测3. 1从功能要求及效益考虑应用从零件的功能要求考虑, 最大实体要求是为了保证装配, 而 0m 的边界是m m b , m m b 是 为了配合而设的边界。加之考虑与原标准的联贯性, 0m 应使用于既要求保证装配又要求保证配合的场合, 一般给定的尺寸公差值较小。tmr则用于只保证装配而无须保证配合的场合, 给定的尺寸公差值与形位公差值都较 大。 图 2 所示的标注由于尺寸公差与形位公差值都较小, 在实际应用中不便采用

12、。最小实体要求是为了保证零件强度及最小壁厚。 对于图 4 及图 5 由于只要求保证最小壁厚, 所以 tlr与 0l二种表达方式用哪种都可以, 通常尺寸公差与形位公差给的都较大。3. 2关于检测可逆要求与零形位公差比较相应的标注为 tm 或 tl, 共同的简约点是少用一个尺寸量规,经济性好。 当设备精度完全可保证所需尺寸精度时, 可完全不使用尺寸量规。第 4 期方欣欣可逆要求与零形位公差43图 444内蒙古工业大学学报1998 年4参考文献1gb t 1182-1996. 形状和位置 公 差. 通 则、定 义、符 号 和图样表示法.2gb t 1184-1996. 形状和位置公差, 未注公差值.

13、gb t 4249- 1996. 公差原则 gb t 16671 - 1996. 形 状 和 位置公差, 最大实体要求、最 小实体要求和可逆要求. 国家技术监督局标准化司.机 械 基 础 国 家 标 准 宣 贯 教 材. 1997. 5汪恺. 新形位公差标准简介.中国标准导报. 1997. 33456图 5r ec ipro c it y r eq uir em en ta n d zero geom e t r ica l to l era n c ef an g x in x in(d ep a r tm en t of m ech a n ica l e n g in ee r in g

14、 , im pu , 010062, h oh h ot, p r c )a bstra c tr ec ipo ro c ity requ irem en t an d ze ro geom e t r ica l to le ran ce a re tw o n ew ly sp ec if ied b a sicco n cep t s in th e la te st issu e o f to le ran ce stan da rd s. t h is p ap e r m ak e s som e app ro ach e s to th e re la t io n s b e tw een th e se tw o co n cep t s a s w e ll