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听说您在学形位公差,GD&T尺寸公差的来历你知道吗?

2021-03-26

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形位公差(几何尺寸公差)的来历

 

零件公差产生于十九世纪后期,其初衷是为了保证零件的互换性。起初只有尺寸公差。由于当时的设计部门和制造部门通常都在一起或就在隔壁,因此交流起来非常方便。在当时,给定的公差一般都很大,因此当时的设备刀具的能力对于保证产品的几何形状的“完美性”来说反而不太重要了(相对于给定的公差)。当问题发生后,制造人员很容易找到设计人员,一起讨论并解决问题,并且决定今后的零件该如何生产。通过这种方式,只有尺寸公差也能生产出合乎设计要求的产品,而很多重要的要求并没有在图纸上表达出来,而是变成了公司的专有经验知识。

 

随着公差的逐步缩小,产品的可装配性逐渐成了问题。大约在1920年,泰勒先生提出了定义了装配功能要求的“泰勒原则”(也就是现在的公差原则#1),它有效地解决了零件的大小与形状的关系,从而确保了产品的可装配性。直至今天,许多功能检具依然都是按照这个原则来设计制造的。

 

直到二战期间,零件的制造逐渐分包给供应商,设计部门离制造地点越来越远,设计与制造的随时随地的交流就变得越来越不可能,而要求的制造公差却又越来越小,零件的装配性和互换性的问题也就越来越突出。此时,各种定义几何公差的几何语言的标准就应运而生,随着这些标准的发展、进化、演变及合并,到今天留给我们的是几何尺寸公差这门世界语的两种方言:ASMEY14.5和ISO 1101,作为定义公差符号的标准。这两个标准在原理上是一致的,其初衷都是为了确定可装配性的公差。在具体的定义上它们有所不同,有的地方甚至有很明显的不同,但定义的不同只是理解过程的不同,这两个标准最终描述的公差种类都是一样的。

 

产品零件在加工制造过程中,由于机床精度、刀具夹具及工艺操作水平等因素的影响,零件的尺寸、形状及表面质量、方向和位置均不可能做到完全理想。这种工艺过程中出现的误差有可能会影响到:

 

  1. 配合的松紧程度,如圆度,轴线的直线度。
  2. 可装入性,如螺栓的位置度。
  3. 零件的其它功能:如工作精度、联接强度、运动平稳性、密封性、耐 磨性、可靠性、嗓声和使用筹命等。

 

为了满足零件的使用要求,保证零件的互换性和制造的经济性,设计时必须合理控制零件的形位误差,即对零件规定其形状和位置公差(简称形位公差)

 

形位公差是限制实际被测形体(或要素)变动的区域,是零件的实际形状、位置对其理想形状、位置的变动量。其大小是由指定的形位公差值来确定的。只要被测实际形体,(或要素)被包含在这个公差带内,那么这个被(或要素)就是合格的。

 

形位公差带控制的是点(平面、空间)、线(素线、轴线、曲线)、面(平面、曲面)、圆(平面、空间、整体圆柱)等区域,所以它不仅有大小还具有形状、方向、,位置等共四个要素。形位公差的按其控制的要素总共分如卡监大类(共十四种):

  1. 形状公差:a.直线度; b.平面度; c.圆度; d.圆柱度。
  2. 定向公差:a.平行度 ; b.垂直度 c.倾斜度。
  3. 定位公差:a.同轴度; b.位置度; c.对称度。
  4. 轮廓度公差:a.线轮廓度; b.面轮廓度。
  5. 跳动公差:a.圆跳动; b.全跳动。

 

其中形状公差用于控制形体的形状;定向公差用于控制形体的方向;定位公差用于控制形体的方向和位置;轮廓度公差既可控制形体的大小和形状,.又可控制其方向和位置:跳动公差是对形体方向和位置的综合控制。定位、定向和跳动公差,统称为位置公差。

 

下面我们说说使用形位公差来定义图纸要求的优势主要有那些

 

1:GD&T是一种机械工程的世界语言,它提供了统一的技术标准和解释,从而减少了争议、猜测和假设。设计、生产和检测部门均使用同一种语言进行工作,因此改善了各个部门的沟通。

2:GD&T可以使设计者正确表达设计意图,并按照功能尺寸原理改善设计,从而提供了更好的产品设计。

3:通过使用GD&T,可以有两种方法来增加制造公差,从而降低成本:

a)在指定条件下(如MMC,LMC),GD&T为产品制造提供了额外 的补偿公差,这种补偿公差可以有效节省产品制造费用。

b)使用功能尺寸原理,公差的给定只根据产品功能的要求,这种原则 往往给定了制造较大的公差。这样避免了设计者由于不知道合理定 义公差而去复制现有的公差或给定较小的公差。

 

 

 


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