作者简介:[ Simon Xia ] 奥曼克高级咨询老师;美国机械工程师协会(ASME)认证的GD&T高级专家、培训师;中国尺寸标准化委员会专家。夏老师一直专注于尺寸公差领域的培训和咨询工作,曾辅导的企业近百家。
先看看下面的图纸,三个在理想情况下同轴的轴,每个轴的大小都是?10±0.2,要和一个孔配合,孔的直径大小是?10.2-10.4。 请问此图纸标注是否一定保证了孔轴配合不干涉?
初步看,好像没问题,理由是根据美标中的包容原则,既然提到包容原则,我们就先回顾一下包容原则。
包容原则是美国尺寸公差标准ASME Y14.5中默认的第一原则,也就是我们经常说的Rule #1 ,那到底什么是包容原则呢?包容原则的核心就是大小公差要和形状公差关联起来,大小公差和形状公差综合不要超过自己的最大实体边界。
如上图当轴直径最大时(MMC),轴的形状必须完美即形状误差为0,当轴做小了,这时就可以有一个形状误差的补偿。对于孔来讲,当孔做到最小时(MMC),孔的形状必须完美及形状误差必须是0,孔做大了可以有形状误差补偿,具体关系见下表。
上面表格反应了包容原则,轴孔的大小与形状误差的关系,由表可知孔轴的包容边界都是它们的最大实体边界5.0,而它们的大小公差和形状公差综合不会超过最大实体装配边界,即包容原则保证了孔轴的装配边界是一个固定值,从而保证了装配不干涉。由包容原则可知,即使没有标注形状公差,大小公差也把形状公差管控了,及形状公差不要超过大小公差。
所以由包容原则可知图1 ,轴的装配边界不会超过10.2 ,孔的装配边界不会超过10.2 ,所以装配没问题。之所以会得出这样的结果,是因为对包容原则还是没有理解到位,包容原则只是管单个要素的大小和形状之间的关系,不管要素与要素之间的位置关系。如下图所示,包容原则只管控每个轴不会超过最大实体边界10.2,及用10.2的边界单独把三个轴包起了及可,管不了3个轴之间的位置及偏心关系。所以要想保证图1装配问题,必须要管三个轴之间的同轴关系。
美标ASME Y14.5 中CF(Continuous Feature ),就解决了这一问题,在图纸中一般是把CF标注在尺寸公差后面,如下图所示。一当标注了CF,这时三个轴就不是独立的了,及它们之间的同轴关系要被管控了,也可以理解这时要用一个10.2的边界把三个轴一起包起来,而不是单独去包。
也可以理解当三个轴直径都是10.2时,它们之间不允许有同轴误差,当轴直径为10.0 ,允许同轴误差0.2 ,当轴直径9.8时,允许同轴误差0.4。CF保证了三个轴大小公差和同轴误差之和不会超过最大实体边界10.2,从而保证了装配。
结论:
包容原则:保证了单个孔轴配合问题
CF:保证了多个孔轴(同轴)配合问题
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