形位公差的合理选用与正确标注

1、形位公差的合理选用与正确标注第l7卷第2期2005年6月武汉工程职业技术学院J0m且lofWuhanEngineeringInstituteV01.17N0.2June.2005形位公差的合理选用与正确标注张小燕(武汉工程职业技术学院武汉:430080)摘要针对机械产品设计中形位公差的选用和标注的问题,本文就合理选用与正确标注形位公差提供了一些原则性意见,供参考.关键词形位公差公差值选用标注中图分类号:TG802文献标识码:A文章编号:16713524(2005)02002503形状和位置公差是六项互换性基础标准之j,在机械产品的设计过程中,合理地选择形位公差项目及在图纸中正确的标注,不仅直接

2、影响到机器的使用性能和质量,而且关系到零件加工的难易程度和成本高低.从事机械设计及制造的人,都必须熟练掌握并正确应用形位公差标准.但是,由于形位公差项目较多,选用又需要一定的经验积累,加之形位公差标准的几次修订后,对新标准的了解不够等原因,经常可以见到一些机械图纸在形位公差的选用和标注方面还存在着不少问题,甚至有的杂志及教科书中的例图也偶现此类问题,这对于形位公差标准的贯彻实施十分不利.合理地选用和正确地标注形位公差,将设计意图准确地表达在机械产品设计图纸上,是一项细致的工作,也是保证机械产品质量的重要技术手段.1形位公差项目的合理选用选用形位公差项目的总原则是经济地满足零件的功能要求.零件的

3、功能要求,一般指零件的配合性质,装配互换性,工作精度,可靠性,经济性,运动平衡性等等.设计时,首先必须明确所设计的零件要素的功能,才能确定为保证这些功能必须选用的形位公差项目,并争取以选用最少的形位公差项目,最大限度地满足功能上所必需的设计要求.保证零件的功能要求是选用形位公差的目的,但同时还要考虑制造的经济性和检测方便性等.具体选用时应注意如下几点:(1)同一要素在选用了综合公差项目后,且对其他相关项目的形位误差的控制已满足要求时,则不必再选用其他单项形位公差项目了.只有在不能满足零件功能要求时,才另外选用其他项目的形位公差.例如圆柱体给定了圆柱度公差后,一般就不必再给出圆度或素线直线度公差

4、要求了,因为,圆柱度公差带是以公差值t为半径差的两个同轴圆柱面之间的区域,它不仅控制了实际圆柱体的圆柱度误差,而且还控制了圆柱体任一正截面的圆度误差和轴线方向截面的素线直线度误差.如果一定要同时选用圆度,直线度项目,则圆度,直线度项目的公差值必须小于圆柱度公差值,以表示设计上对径向或轴向形状公差提出的进一步要求,否则,没有实际意义.诸如此类的情况还有平行度与平面度,全跳动与圆跳动等.(2)应尽量根据本厂现有的检测手段或检测方法比较容易的项目选用形位公差项目.有时候.图样上标注的形位公差完全符合国家标准的规定,但在实际应用中却难以捡验甚至无法检验,例如内孔的圆柱度需要圆度仪检测,如果没有圆度仪,

5、可采用易于检测的直线度等项目.所以不能光看标注是否符合国标,还要看所标项目是否有手段检测,若没有相应的检测手段,就要寻找既能反映所要控制的误差,本厂又能检测的项目予以标注.有些项目控制被测要素的效果相近或相同,但在检测方法上却难易相差较大,比如端面圆跳动与垂直度,对回转体零件来说,端面圆跳动的检验较垂直度的检测简单,在选用这两个项目时,应分析零件牧稿日期:8005218.作者筒介:张小燕.女(1953).武汉工程职业技术学院机电工程系,讲师26武汉工程职业技术学院的作用,如果端面对基准的垂直度精度要求不高,则优先选用端面圆跳动.又如径向圆跳动与同轴度,径向圆跳动是个综合性误差,包括同轴度误差和

6、圆度误差等,且径向圆跳动检测简便,故在很多情况下可选用径向圆跳动公差来控制同轴度误差,这样既能满足要求,又便于测量.(3)应按零件的具体情况及实际要求合理选用形位公差项目.选用形位公差还应考虑与尺寸公差,表面粗糙度等在加工方法上的协调性,当零件的尺寸公差已能保证零件的功能要求时,就不应再标注这些项目的形位公差了;当形位公差精度要求比尺寸精度要求高,或需要用一定工艺与设备加工才能达到的形位公差要求时,则应在图纸上选用这些形位公差项目.设计时还应该注意,不能因某些公差项目具有综合控制能力,例如跳动公差项目综合控制能力强,且便于测量,就不问情由,一概选用该类形位公差,这将会造成重点不清,理解不明,应

7、视具体情况选用相应合理的形位公差项目.当用单项的形位公差就能够满足零件的功能要求时,一般就应该采用单项的形位公差,这样比较直观,要求明确,且经济合理.(4)选用位置公差时,还涉及到一个基准的选择问题.基准,理想基准要素的简称,是设计者根据零件的结构,使用及装配性能要求,即根据零件的功能要求来选择和确定的.能否正确合理地选择基准,将直接影响零件的质量和成本.因此,在满足使用要求的前提下,应尽可能使加工,测量和装配用的基准统一,基准过多,将增加测量中的积累误差;应选择各零件间相互配合,接触的表面作各自的基准,以保证零件的正确装配;应选择加工比较精确的表面,或接触面积大,工件以此表面定位重心不偏移,

8、使工件稳定,刚性好的一些要素作为基准,以保证基准的稳定可靠以及可重复使用.基准选择的不同,会产生不同的控制效果,如同轴度公差的基准选择有两种(见国标上的示例),一种是以公共轴线为基准,另一种是以给定的一条轴线为基准,两种基准,反映两种不同的设计功能,以公共轴线为基准反映了被测各轴线具有相同的重要程度,起共同定位的作用,否则就应按另一种方法选择起定位作用的那根轴线作为基准.在同一个零件上的不同要素,按其在机器中的位置和作用的不同,在基准的选择上也可以不同.(5)在选用形位公差项目时,还应注意公差原则的应用.公差原则是处理形位公差和尺寸公差之间关系的原则,有独立原则和相关原则两种,其中,相关要求又

9、含包容要求,最大实体原则最小实体要求,可逆要求等.在机械设计中正确运用公差原则,使所设计的机械零件既满足功能要求,又具有最佳的工艺性和经济性,也是在选用形位公差项目时应注意的问题.独立原则与相关要求的区别主要体现在形位误差的控制方法上,遵守独立原则的形位公差,要用通用测量器具测出实际被测要素的形位误差值,然后与图样上给定的形位公差值相比较,以确定其合格性.遵守相关要求的形位公差,不要求实测其形位误差值,而是用一定的理想边界来控制形位误差,只要实际被测要素不超出这个边界,就可认为是合格的.显然,由于相关要求是用理想边界来控制形位误差的,而只有具有包容或被包容性质的孔,轴等轮廓要素才具有最大实体边

10、界,最小实体边界,最大实体实效边界或最小实体实效边界等理想边界,所以,原则上只有中心要素的形位公差与其轮廓要素的尺寸公差才可以要求遵守相关要求.但是,由于理想边界控制的是一种综合结果,实际上很难区分被控制的对象是中心要素的误差还是轮廓要素的误差,所以,相关要求主要用于那些满足装配要求的场合,以及有配合要求,需要保证零件强度或有最小壁厚要求的场合等.设计人员应根据零件的功能要求和结构特征,合理选用公差原则,并进行相应的形位公差标注.例如采用包容要求时,一般,在图中就不再标注形状公差,因为包容要求是用尺寸公差来限制形状误差的.(6)用一般加工设备和工艺方法就能保证的形位公差精度,设计时应尽量采用未

11、注形位公差要求,这样,可以在保证产品质量的前提下降低制造成本.不仅如此,采用未注形位公差,还将使设计图纸更加清晰,重点突出,使设计方与加工方容易实现高效率地信息交流,引起加工者对注出公差的充分注意,确保产品质量.与旧国标提倡高于或低于未注公差值时均应标注形位公差的做法不同的是,新国标规定高于未注公差值时应标注形位公差,但低于未注公差值时不一定要标注,而是视注出公差值是否给工厂带来经济效益而定,因为如注出过低的公差值,工厂仍在一般机床上加工和采用未注公差值的效果是一样的.图样上未注形位公差的表示方法有两种:一种是在图样的技术要求中注明标准代号及公差等级,如”未注形位公差按GB/T1184一H”I

12、二是在产品的技术文件,如产品的企业标准,产品的技术条件中,说明本产品所采用的未注形位公差等级和标准代号,此时就不必在每一张图纸上标注未注形位公差等级了.对未注形位公差通常不需检查,仅在发生争执并需仲裁时才检查.张小燕t形位公差的合理选用与正确标注272形位公差值的合理确定合理选用形位公差项目后,还要注意合理确定形位公差值.形位公差值的确定,也应根据零件的功能要求,并考虑加工的经济性以及结构,刚性等具体情况,且满足下列要求:(1)在同一要素上给出的形状公差值应不大于位置公差值,例如某平面的平面度公差值.应小于它对另一要素的平行度,垂直度公差值,一般为其值的4050.(2)在同一要素上给出的定向公

13、差值应不大于定位公差值,形状公差值应一般不大于定向公差值,即定位公差值>定向公差值>形状公差值.(3)在同一要素上给出的形状公差值,位置公差值一般应不大于跳动公差值.例如圆度公差应为径向圆跳动的3O50左右.(4)在同一要素上给出的圆跳动公差值一般应不大于全跳公差值.(5)在同一要素上给出的单项形位公差值一般应不大于综合形位公差值.(6)圆柱形零件的轮廓要素的形状公差值应不大于其尺寸公差值,一般为其值的5O.(7)平行度公差值应不大于其相应距离的尺寸公差值.(8)中,高精度的形状公差值约占尺寸公差值的1/3,位置公差值约占尺寸公差值的1/2.通常,中等精度的形位公差

14、值,可与尺寸公差同级,如尺寸公差为IT8,形位公差也取8级.(9)对于以下几种情况如:孔相对于轴,细长比较大的轴,距离较大的分离孔或轴,宽度大于长度一半的表面,线对线和线对面相对于面对面的定向公差等情况,由于要素形状的特点,考虑到实际加工的经济性,在满足技术的前提下,应适当选用低12级的公差值.(10)应根据零件的功能,加工方法和误差产生的机理,标注与尺寸公差值,表面粗糙度值相适应的形位公差值.一般情况下,尺寸公差值>位置公差值>形状公差值>表面粗糙度值,不然的话,要么所标注的公差达不到,要么所标注的公差无意义.当然,特别低精度的形位公差值也可大于尺寸

15、公差值.3形位公差的正确标注合理选用形位公差项目和确定形位公差值后,还必须正确地标注在图纸上.图纸是机械产品制造的依据,因此,图纸中的形位公差标注必须明确,解释唯一,符合国家标准规定,不能含糊不清.正确标注形位公差,是保证产品功能要求,保证产品质量稳定可靠的基础.形位公差标注时应注意以下几点:(1)形位公差在图纸上应采用形位公差代号标注.形位公差代号包括:形位公差有关项目的符号,形位公差框格和指引线,形位公差数值和其它有关符号,基准符号等.(2)形位公差标注时,必须明确被测要素和基淮要素.形位公差框格的一端与被测要素用带箭头的指引线相连,指引线的箭头应指向被测要素公差带的宽度方向或直径方向.标

16、注时应特别注意箭头的位置,当被测要素是轮廓要素时,指引线的箭头应指在轮廓线或其引出线上,且明显地与尺寸线错开;当被测要素是中心要素时,指引线的箭头应与其尺寸线对齐(旧国标将框格指引线的箭头直接注在中心线或轴线上的做法已废除).同样道理,基准要素也要分清是轮廓要素还是中心要素,从而确定基准符号(粗短划线)的引线是否与相关的尺寸线明显错开或对齐.(3)形位公差带的形状是圆形或圆柱形时,要在公差值前加注”“符号,如公差带的形状是球形时,则要在公差值前加注”S”符号,否则不加上述符号,只标注公差值.(4)基准一律使用基准代号标注,不允许将框格直接与基准要素相连,这也是ISO标准的规定,目的是为了强调基

17、准的重要,必须在基准要素上注出基准代号,并在框格的35格中填上基准代号字母.基准代号由基准符号(粗短划线),圆圈,连线和字母组成,且无论基准代号在图纸上的方向如何,圆圈内的字母都应水平书写.旧国标的省略基准代号的相关规定,如将基准符号(粗短划线)直接标注在基准轮廓线或其延长线上,或将基准符号直接标注在中心线或轴线上的做法均己废除,不能再用.(下转第31页)闻朝中等t基于粒子群算法的C型阻尼滤波器优化设计31仿真结果表明:优化配置该滤波器,可以有效地滤除高压直流输电系统的谐波电流,提供无功功率补偿.(2)粒子群算法不依赖优化对象的数学模型形式,因此可以避免传统的数学方法在优化过程中对导数等信息的

18、要求,使用灵活,方便,可供现场的电力工程技术人员使用.E13233345637383参考文献任震,曾艳,黄雯莹.一种新型滤波装置C型阻尼滤波器的特性分析J.中国电机工程,2001,21(增刊)t221224.任震,曾艳.戴保明.高压直流输电系统中C型阻尼滤波器的优化模型及其算法J.中国电机工程,2002.22(12)123126.R.CEberhaandJ.Kennedy.ANewOptimizerUsingParticlesSwarmTheory.Proc.SixthInternationalSymposiumonMicroMschineandHumanScience,Nagoya,japa

19、n,l995J.KennedyandR.C.Eberhart.ParticleSwarmOptimization.IEEEInternationalConferenceonNeuralNetwork,Perth,Australia,1995李智,郑晓.粒子群算法在农业工程优化设计中的应用J.农业工程,2004,20(3),1518.夏永明.付子义,裒世鹰等.粒子群优化算法在直线感应电机优化设计中的应用J.中小型电机.2002.29(6).1416浙江大学发电教研室直流输电科研组.直流输电M.北京t水利电力出版社,1986.吴竟昌.供电系统谐波M_北京t中国电力出版社.1998.Optimiza

20、tionDesignofTypeCDampedFilterBasedonParticleSwarmAlgorithmsWenChaozhongOuJianshengXiaoWeipingAbstract:SincetypeCdampedfilterhasthecharacteristicsofrestraininglowtimesharmonic,highpassfilter-performanceandalmostzero-powerlossinfundamentalwave,optimizationwasdoneinordertosolvetheproblemsofharmonicandvarcompensationinhigh-voltagedirectcurrenttransmitsystem.BymeansofparticleswarmalgorithmsandMATLAB,simulationoptimizationwasmadeontypeCdampedfilt