機(jī)械零件設(shè)計(jì)中形位公差的確定性方法研究

1、 機(jī)械零件設(shè)計(jì)中形位公差的確定性方法研究 隨著正確地選擇和確定形位公差的項(xiàng)目、基準(zhǔn)及數(shù)值對(duì)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)是非常重要的。依據(jù)機(jī)械零件的功能要求。并考慮其使用性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性的綜合效果,具體分析了確定形位公差時(shí)公差項(xiàng)目、基準(zhǔn)和公差數(shù)值的選擇方法。零件的功能特性是選擇形位公差項(xiàng)目、基準(zhǔn)和公差數(shù)值的基礎(chǔ);公差間的關(guān)系可作為進(jìn)一步精選它們的依據(jù);同時(shí)還應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性和測(cè)量的便利性。 在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)過(guò)程中,正確地選擇形位公差項(xiàng)目以及合理地確定形位公差數(shù)值,不僅直接影響到機(jī)器的使用性能和質(zhì)量,而且關(guān)系到零件加工的難易程度和成本凹凸。形位公差的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了l4項(xiàng)并列的形位公差,項(xiàng)目較多,而且有些公差項(xiàng)目之

2、間還存在著從屬和包涵等關(guān)系。因此,機(jī)械零件的形位公差設(shè)計(jì)始終是機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。本文將依據(jù)形位公差的理論與多年的機(jī)械零件設(shè)計(jì)閱歷,分析形位公差項(xiàng)目及公差值大小等公差內(nèi)容的選擇依據(jù)。為設(shè)計(jì)者供應(yīng)參考。 1.形位公差項(xiàng)目的選擇 1.依據(jù)零件的功能特性初選形位公差項(xiàng)目 選擇形位公差項(xiàng)目首先應(yīng)滿意零件的功能要求，主要考慮形位誤差對(duì)零件使用性能的影響。這種使用性能一般指零件的協(xié)作性質(zhì)、裝配互換性、工作精度、牢靠性及運(yùn)動(dòng)平衡性等。設(shè)計(jì)時(shí)了解和明確所設(shè)計(jì)零件的使用性能,才能確定為保證這些性能必需選用的形位公差項(xiàng)目。 以下為一些常見(jiàn)的零件功能特性與所需的公差項(xiàng)目：（1）在圓柱形零部件的運(yùn)動(dòng)協(xié)作中,假如圓柱

3、面接觸不良,就會(huì)造成局部過(guò)早磨損,擴(kuò)大了協(xié)作間隙,降低定心精度，這就需要選擇圓度和圓柱度等外形公差限制外形誤差，以避開(kāi)過(guò)大的外形誤差帶來(lái)的危害。（2）在移動(dòng)協(xié)作中,外形誤差會(huì)降低導(dǎo)向精度或破壞密封性；在過(guò)盈定位協(xié)作中,外形誤差會(huì)降低連接強(qiáng)度和牢靠性；曲面外形誤差直接影響機(jī)械的工作性能,如汽輪機(jī)葉片的曲面等；這些都需要選擇相應(yīng)的外形公差加以限定。（3）位置誤差直接影響機(jī)器的裝配精度和運(yùn)轉(zhuǎn)精度。例如,發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸和變速器中的齒輪軸,為了保證它們的裝配精度和工作性能,就要規(guī)定它們的兩端支承孔的同軸度，否則就會(huì)影響齒輪的嚙合精度,產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 2.依據(jù)公差間的關(guān)系精選形位公差項(xiàng)目 （1）由尺寸公

4、差掌握形位公差。形位公差與尺寸公差具有肯定的關(guān)聯(lián)性，有些形位誤差可自然地掌握在尺寸公差內(nèi)，就不必再給出形位公差要求。 （2）由位置公差掌握外形公差。由于位置公差是關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的方向或位置對(duì)基準(zhǔn)所允許的變動(dòng)全量，而外形公差是單一實(shí)際要素的外形所允許的變動(dòng)全量，位置公差的公差帶包涵整個(gè)被測(cè)要素。因此在許多狀況下，位置公差能夠掌握外形誤差的。如在定位公差中，同軸度可以掌握軸線的外形誤差，對(duì)稱(chēng)度和位置度可以掌握平面度的誤差。 （3）由綜合公差掌握單項(xiàng)公差。綜合公差能夠掌握單項(xiàng)公差。所以，同一表面上標(biāo)注了綜合公差，一般不必再標(biāo)注單項(xiàng)公差，若單項(xiàng)形位公差有進(jìn)一步的要求，則應(yīng)小于綜合公差，并且合注于其下方。

5、 2.形位公差基準(zhǔn)的選擇 形位公差基準(zhǔn)是抱負(fù)基準(zhǔn)要素的簡(jiǎn)稱(chēng),是設(shè)計(jì)者依據(jù)零件的功能即零件的結(jié)構(gòu)、使用及裝配性能的要求來(lái)選擇和確定的。能否正確合理地選擇基準(zhǔn),將直接影響零件的質(zhì)量和成本。因此,在滿意功能要求的前提下,應(yīng)盡可能使加工、測(cè)量和裝配用的基準(zhǔn)統(tǒng)一,基準(zhǔn)過(guò)多,將增加測(cè)量中的積累誤差:同一零件的各項(xiàng)位置公差應(yīng)采納同一基準(zhǔn);應(yīng)選擇各零件間相互協(xié)作、接觸的表面作各自的基準(zhǔn),以保證零件的正確裝配;應(yīng)選擇加工比較精確的表面,或接觸面積大,工件以此表面定位重心不偏移,使工件穩(wěn)定、剛性好的一些要素作為基準(zhǔn),以保證基準(zhǔn)的穩(wěn)定牢靠以及可重復(fù)使用。 3.形位公差數(shù)值的確定 在選用公差值時(shí),同樣應(yīng)以滿意零件的功

6、能要求為前提,兼顧經(jīng)濟(jì)性和測(cè)量條件等因素。 1.形位公差等級(jí)的選擇 確定形位公差的等級(jí)是打算給定公差值的依據(jù)。所謂形位公差等級(jí)是指外形和位置精度的等級(jí)。一般規(guī)定了12個(gè)公差等級(jí)，其精度由1-12級(jí)依次降低。 確定形位公差的等級(jí)時(shí)，應(yīng)考慮零件的結(jié)構(gòu)和剛性。零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性差、表面尺寸大則加工困難,簡(jiǎn)單產(chǎn)生較大的形位誤差，在滿意零件的功能要求為前提下，可考慮降低1-2級(jí)公差精度。如以下幾種狀況：（1）孔（可低于軸）；（2）瘦長(zhǎng)的軸與孔（孔與軸的長(zhǎng)徑比大于810 以上）（3）間距較大的孔與軸；（4）寬度較大(一般大于長(zhǎng)度一半)的零件表面。 2.外形、位置、尺寸公差值及表面粗糙度間的關(guān)系 在一般狀況

7、下，尺寸、位置、外形及表面粗糙度的加工誤差值依次遞減，所以在選擇尺寸、位置、外形公差值及表面粗糙度時(shí)應(yīng)協(xié)調(diào)以下關(guān)系: （1）同一要素上外形公差值應(yīng)小于位置公差值,位置公差值應(yīng)小于尺寸公差值。在常用尺寸段及尺寸公差為IT5IT18 的范圍內(nèi),外形公差值通常取尺寸公差值的0.25-0.6 （2）單項(xiàng)外形公差值應(yīng)小于綜合外形公差值； （3）對(duì)中等尺寸和中等精度的零件,表面粗糙度一般占外形誤差的1/41/ 5 。外形精度越高則要求表面粗糙度越低。為保證外形精度應(yīng)限制其最高表面粗糙度等級(jí)。 形位公差對(duì)機(jī)械零件的精度、生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響。本文對(duì)其項(xiàng)目、基準(zhǔn)及公差值范圍等內(nèi)容的分析盼望對(duì)從事機(jī)械設(shè)計(jì)的有關(guān)人員有所關(guān)心。 4.結(jié)語(yǔ)： 通過(guò)以上分析和生產(chǎn)實(shí)踐得知：對(duì)于尺寸精度和形位精度要求都較嚴(yán)的零件，既要保證協(xié)作性質(zhì)，又要保證裝配性，同時(shí)又是中、大批