檢具設(shè)計國內(nèi)外異同分析

檢具設(shè)計國內(nèi)外異同分析n0yan及檢具設(shè)計國內(nèi)外異同分析(燕山大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河北秦皇島066004;建設(shè)學(xué)院燕山大學(xué)工程與力學(xué), 河北秦皇島 066004) 摘要：檢具是實現(xiàn)產(chǎn)品檢測的重要手段，檢具的公差對產(chǎn)品的判斷和檢具的成本有著至關(guān)重要的影響本文介紹了國際上兩種不同的公差標(biāo)記系統(tǒng)，并結(jié)合實例說明了兩種系統(tǒng)下檢具的原理、設(shè)計和公差分配原則，以及對工件判斷的影響。關(guān)鍵詞：檢具公差標(biāo)注系統(tǒng)檢具設(shè)計公差分配分析國內(nèi)與國外量具設(shè)計的異同 崔娟,李凌峰,田繼峰((~)燕山大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,秦皇島066004,CHN;(~)燕山大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院,秦皇島

量規(guī)的公差分布是影響產(chǎn)品測定和檢驗成本的關(guān)鍵因素。本文介紹了目前國際上的兩種不同公差標(biāo)記的系統(tǒng)，并舉例說明了檢查的原理和設(shè)計、兩種系統(tǒng)下的公差分配和確定影響的原理。關(guān)鍵詞：量具；ToleranceMarkingSystem；GageDesign；ToleranceDistribution 檢驗工具是實現(xiàn)產(chǎn)品檢驗的重要手段，是為方便產(chǎn)品質(zhì)量檢驗而設(shè)計制造的專用工具。檢具沒有刻度，不能檢測被測工件的具體尺寸、相互位置和形狀，但可以判斷被測元素是否在制造公差范圍內(nèi)。檢具主要用于大批量生產(chǎn)，這比使用通用測量工具節(jié)省時間和精力。檢具的設(shè)計對產(chǎn)品質(zhì)量的判斷有著至關(guān)重要的影響。

檢具結(jié)構(gòu)的正確設(shè)計和檢具公差的合理分布有助于降低測量風(fēng)險，如不合格的誤收和合格產(chǎn)品的拒收。,很多國外大型制造企業(yè)在我國建立了零部件生產(chǎn)基地或貼牌加工，在加工過程中也大量使用國外圖紙和技術(shù)資料。由于國外公司和中國公司使用的公差標(biāo)記系統(tǒng)很可能不同，因此檢測工具的設(shè)計原理自然不同。如果一味地按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)）或國外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計檢具，勢必導(dǎo)致誤判或誤收零件。檢具的設(shè)計比較嚴(yán)苛，對產(chǎn)品的要求也比較嚴(yán)格。（2)北美圖紙使用大量的GD&T形位公差標(biāo)注，尤其是位置和輪廓。圖1展示了一些常用的標(biāo)注方法，所以l;z5o。8IAIBlcl北美圖紙中使用的GD&T形位公差標(biāo)注示例這是最新的公差標(biāo)注系統(tǒng)也是一種與中國國家標(biāo)準(zhǔn)不同的標(biāo)注方式。

In the process of designing the inspection tool, through communication with the customer, on the premise of meeting the requirements of the workpiece, the optimistic tolerance method, the inclusive tolerance method, the pessimistic tolerance method, etc. can be appropriately selected, which will減少工藝和檢驗技術(shù)，降低檢具設(shè)計@ > 制造要求檢具設(shè)計，提高合格產(chǎn)品比例。國家標(biāo)準(zhǔn)GB8069-87和ASMEY14。43M-2003標(biāo)準(zhǔn)中檢具設(shè)計的異同一般認(rèn)為檢具是用來檢驗和檢驗工件??或半成品、成品尺寸和位置特性的工具。一般分為以下幾類：用于測量軸和孔直徑的光面限位規(guī)（GB1957-81《光面限位規(guī)》）；用于測量工件長度、寬度、高度和深度的線性尺寸測量儀；用于檢查工件內(nèi)腔和外輪廓的模型量規(guī)；檢查工件圖紙上被測元素的尺寸公差和形位公差是否符合相關(guān)原則（包容性原則、最大實體原則等）平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對稱度、位置等。功能規(guī)（GB8069-87《位置規(guī)》）。為了便于比較和解釋，本文將依據(jù)美國機(jī)械工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASMEY14.5M-1994DimensioningandTolerancing（尺寸和公差計算）和ASMEY14。43M-2003DimensioningandTolerancing PrinciplesforGagesandFixtures（量具和夾具的尺寸和公差選擇原則），廣泛應(yīng)用于北美機(jī)械工業(yè)。)為例，并參照國家標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的GB8069-87《位置量規(guī)》，說明檢具的設(shè)計規(guī)則以及與中國國家標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)）的異同。

無論是國標(biāo)中的位置量規(guī)還是ASME標(biāo)準(zhǔn)中的檢具，本質(zhì)上都是一種功能性檢具，用于驗證最大物理條件下尺寸和公差的輪廓和有效邊界。其目的是接受合格的產(chǎn)品并拒絕它們。不合格的產(chǎn)品。國標(biāo)和ASME標(biāo)準(zhǔn)都認(rèn)為功能檢測工具是一種綜合量規(guī)，用來模擬理想邊界。以最大實體尺寸為界值，最大實體原則以實際尺寸為界值），允許被測元素的實際形位公差超過圖紙上給出的形位公差值。測量特征尺寸的實際偏差值進(jìn)行補(bǔ)償。因此，功能性檢具量規(guī)是一種全形通端檢具。如果它能夠自由通過成品元素的實體，則說明該實體沒有超出其理想邊界，即該工件是合格的。但它不能測量被測元素的實際尺寸和形位誤差的大小。因此，通常先對工件的被測元素和基準(zhǔn)元素的實際尺寸進(jìn)行測量和檢驗，然后才能用功能檢測工具進(jìn)行檢測。為此，國標(biāo)和ASME標(biāo)準(zhǔn)在檢具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理上并沒有太大的區(qū)別。我們不 在我們的日常設(shè)計中不必考慮兩者在結(jié)構(gòu)上的差異。但是國標(biāo)和ASME標(biāo)準(zhǔn)對檢具設(shè)計過程中的公差分配（公差帶的大小和分布位置）有不同的理解。

在國標(biāo)檢具設(shè)計國標(biāo)示例中，檢具的公差分配問題理解起來比較復(fù)雜，計算起來也比較麻煩。檢具的公差分配主要以工件制造的效益為依據(jù)。為了給工件生產(chǎn)留下較大的制造公差，檢具制造公差與工件公差的比例應(yīng)盡可能小。檢具公差采用不超過工件極限的分布原則，即檢具的公差帶完全位于被檢工件的公差帶內(nèi)。為保證工件尺寸能滿足圖紙要求，國標(biāo)GB1957-81對檢具公差帶的大小和位置做了具體規(guī)定。在國標(biāo)中，檢具的計算往往需要查表和計算相結(jié)合。例如，圖2是常見的工件圖，圖3是檢具的結(jié)構(gòu)示意圖。系統(tǒng)。2IAl13lU0。1lA}B檢具的結(jié)構(gòu)示意圖在國標(biāo)GB8069-87中有詳細(xì)的計算實例。為了節(jié)省篇幅，計算過程中引用的圖表不再列出。根據(jù)國標(biāo)GB8069-87，檢具設(shè)計如下（檢具圖略）：（1)檢具公差基于Tt=0.2+0.2=0.4 ,

2=11.8；測件極限尺寸：d=(d+)0=(11.8+ 0.028) 一o08=11.828 一o08；測件磨損極限：dw=(dBM+) 一(TM+)= (11.8+0.02< @8)One(0.008+0.008):11.812. 上式中：為綜合公差；T為測量部位尺寸公差；WM為測量部位最小磨損量；t.為定位部分測量部分的基本偏差；d、d、dw為測量部分的基本尺寸、極限尺寸和磨損極限尺寸。4ASME標(biāo)準(zhǔn)檢具設(shè)計示例ASME標(biāo)準(zhǔn)中對公差的解釋檢具的分布（公差帶的大小和分布位置）比較寬容，一般建議檢具綜合公差為工件公差的10%，檢具的制造公差為工件公差的5%。檢具的磨損公差為工件公差的5%。這就是人們常說的1/10原則。在檢具設(shè)計和制造過程中，檢具的公差可以遵循一個原則：絕對公差原則（悲觀原則）、樂觀公差原則和公差公差原則。人們可以根據(jù)自己的實際情況或與客戶協(xié)商選擇。4.1 絕對公差原則（Absolute Tolerance Method） 所謂絕對公差原則是指檢具的公差不超過工件的有效邊界，量規(guī)從有效邊界帶電。這與中國的標(biāo)準(zhǔn)相似。

在使用檢具的過程中，大部分合格品都會被接受檢具設(shè)計，不合格品都會被拒收，還有一小部分合格品也會被拒收，相當(dāng)于對工件的要求收緊了，所以也稱為悲觀原則。由于采用1/10原理，檢具的計算過程比較簡單。根據(jù)圖2，工件綜合公差為0.2+0.2=0.4，故檢具總公差（制造公差和磨損公差）為0.04，檢具垂直度、平面度等形位公差是工件的1/10。它是應(yīng)用絕對公差原理為圖2中的工件設(shè)計的檢測工具。需要注意的是，如果不考慮磨損公差，則在設(shè)計檢具時應(yīng)采用絕對公差原則，設(shè)計檢具實體II等。工藝和檢驗圖紙如圖4所示。如果磨損考慮公差，只需將圖4所示刀具的公差減半即可。為便于說明，后續(xù)計算中不考慮磨損公差的存在。4.2 樂觀公差法（Optimistic Tolerance Method） 所謂樂觀公差原理就是檢具的公差超過工件的有效邊界，從有效邊界中減去材料。在檢具使用過程中，所有合格的產(chǎn)品都將被接受，大部分不合格的產(chǎn)品會被拒收，一小部分不合格的產(chǎn)品也會被接受。這也相當(dāng)于放寬了對工件的要求。采用樂觀公差原理為圖 2 所示工件設(shè)計的量規(guī)如圖 5 所示。

4.3 容差法所謂容差原則是指檢具的公差與工件的有效邊界部分重合，在有效邊界處有材料的增減。從檢具設(shè)計圖（圖片6)可以看出，檢具會接受大部分合格品，剔除大部分不合格品，也會剔除一小部分合格品。但實際情況并非如此，現(xiàn)場是收緊還是放寬實際上取決于檢具制造后的實際尺寸，如果檢具的實際有效邊界小于有效邊界被測元素，檢具會收到一小部分超差產(chǎn)品；如果實際有效邊界大于被測元素的有效邊界，檢具將剔除少量合格產(chǎn)品。檢具工藝和檢測應(yīng)采用公差公差原則設(shè)計。基于紙樣檢具法位置誤差的Tol0gyandTest數(shù)據(jù)處理（燕山大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北秦皇島066004)摘要：主要闡述紙樣檢具法的原理、操作方法及特點結(jié)合實例，分別說明位置公差標(biāo)注系統(tǒng)和正負(fù)公差標(biāo)注系統(tǒng)下的紙樣檢驗。

Italsoelabo——結(jié)合實例分別對位置公差標(biāo)記系統(tǒng)和正負(fù)標(biāo)記系統(tǒng)下的紙量規(guī)應(yīng)用進(jìn)行評分。關(guān)鍵詞：PaperGaging；Position；DataProcessing；HoleGroup；MMC 在實際生產(chǎn)中，位置公差常用于控制具有陣列或圓形分布特征的孔組（或銷組）的公差帶分布區(qū)域。在眾多的位置誤差檢測方法中，一般采用測量坐標(biāo)值的原理。這些方法的共同特點是通過坐標(biāo)值（如笛卡爾坐標(biāo)、極坐標(biāo)、柱坐標(biāo)等）來測量和記錄工件的被測元素。設(shè)計的檢具如圖6所示。檢具設(shè)計 @> 不同公差分配原則下的尺寸通過以上計算，我們可以看出不同公差分配原則下檢具設(shè)計尺寸的異同。見表1。檢具設(shè)計不同公差分配原則下的尺寸ASME標(biāo)準(zhǔn)國標(biāo)絕對公差樂觀公差包容公差原則原則檢驗工具尺寸11.82800811.8o. 411。

8o411.8-+0.1 從表1的對比可以看出，國標(biāo)和ASME標(biāo)準(zhǔn)在檢具公差的分配上存在差異。無論檢具制造公差帶的大小，還是檢具公差帶的分布位置，國標(biāo)的要求都是相當(dāng)嚴(yán)格的。這不僅增加了檢具的制造難度和加工成本，而且還會導(dǎo)致部分合格產(chǎn)品被拒收。ASME 標(biāo)準(zhǔn)相對寬松。在使用ASME標(biāo)準(zhǔn)的過程中，可以通過與客戶協(xié)商，酌情選擇悲觀容忍原則、樂觀容忍原則或包容性容忍原則。這不僅降低了檢具的制造成本，還要適當(dāng)提高合格產(chǎn)品的比例。這也是國外機(jī)械制造企業(yè)不認(rèn)可我們自己設(shè)計的檢具的原因之一。結(jié)語 以上只是國家標(biāo)準(zhǔn)（GB8069-87《位置量規(guī)》）中功能量規(guī)的一個例子，以說明與ASME標(biāo)準(zhǔn)的異同。同理，在國家標(biāo)準(zhǔn)（GB1957-81《平滑極限量規(guī)》）中，線性尺寸量規(guī)和樣品量規(guī)也有這樣的區(qū)別。事實上，不同的公差標(biāo)記系統(tǒng)和不同的檢測工具公差分配原則決定了邊界零件的接受或拒絕。只有熟悉兩種公差標(biāo)注系統(tǒng)，遵循標(biāo)簽體系下檢具的設(shè)計原則，科學(xué)合理地分配檢具的公差，可以正確接收零件，降低??測量風(fēng)險。這也是檢具設(shè)計人和產(chǎn)品設(shè)計師想要的。參考文獻(xiàn) [1] 國家標(biāo)準(zhǔn)GB8069-87《定位儀》[S]。

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