本章目的:如何在實際設計中標注包容與可逆原則。
1.前言
關於形位公差的運用,一般分兩個階段。
一是讀懂。
二是自己設計時運用上,效果比沒有好!(不能為了耍帥而去搞它)
當然這有些廢話。
但過了第一個階段后,結構工程師在第二個階段的路上有很長的路要走。
多問問自己標注的形位公差“why done it”,多總結一些套路,會對標注困難的形位公差好很多。
作者這里就介紹自己總結的一個例子,作為小引。
2.包容原則與可逆原則的標注步驟全解
2.1 形位公差標注的題面
仍然以前面的題目為例子,題面如下:
如下圖所示,零件A通過零件B的a,b兩個導入面,保證零件B的圓柱插入零件A的孔中。繪制零件A、B的圖紙,標注公差。

2.2 形位公差標注步驟全解
這一次,我們從一個結構設計師的角度出發,從零開始標注圖紙的形位公差。
2.2.1 DFMA流程優化完畢確認
DFMA的優化更優先與公差的優化,這是第一步要做的。如果放到這個題面上,我們就應該把面與面的導向配合改為軸孔導向配合,那么公差標注就完全不一樣了。
但這里作者就暫時不優化了,先這樣。
2.2.2 圖紙的全尺寸標注
全尺寸標注的方法和原因請查看基礎篇,工程出圖章節,這里也不多累贅。
假設這時候軸孔的直徑都是φ18。
那么零件A的圖紙標注為:

零件B的圖紙標注為:

2.2.3 確然裝配的設計要求,弄清楚為什么需要形位公差的標注,需要怎樣的形位公差
標注公差時首先要分清楚公差標注的目的,然后能進行標注。有對應的設計要求才會選用對應的形位公差。
這里從題面可知,是為了:保證零件B的圓柱插入零件A的孔中。
但還有一個隱藏要求,就是給予兩個零件最寬松的制造要求。
那么,這里形位公差標注的完整設計要求是:保證零件B的圓柱插入零件A的孔中時,給予零件A與零件B最寬松的制造要求(即最寬的公差帶,而最寬的公差帶只有形位公差能給予)。
從上述的設計要求中,我們可以得出,裝配的需要對孔與柱子的中軸線提出了位置控制的需求,所以需要位置度公差。
2.2.4 保證理想狀態下的導入裝配,確認基准。
理想狀態時,零件A通過零件B的a,b兩個導入面,軸剛剛插入孔中(即零零配合)。
//當然實際設計中還要考慮留a,b兩個導入面的平面度和粗糙度等,這時候公差標注必須加上余量,但這里還是先放過。
那么,零件A、B的基准面為兩個裝配面(如何確定形位公差標注的基准,請查看前面的基准datum章節)
理想狀態下位置度均為0。
此時,
零件A的圖紙標注為:

零件B的圖紙標注為:

2.2.5 確認工藝能力值a
零件A、B的工藝能力值
工藝能力值a=|線性尺寸極限偏差|+|位置度|=|上公差|+|下公差|+|位置度|。
線性尺寸的極限偏差和位置度請查詢對應的標准。
這里假設,線性尺寸18查標准得到其極限偏差為2,而位置度查詢標准得到其允許值為1.
則零件A、B的工藝能力值a=2+1=3;
2.2.6 前置工作的完畢,包容原則的追加。
前置工作已經完畢,這樣就可以追加包容原則相關的符號。
包容原則是最大實體原則 MMC 的一種特殊形式, 最大實體原則應用中形位公差為 0 時,即為包容原則。
那么,
零件A的圖紙標注為:

零件B的圖紙標注為:

2.2.7 優化調整:為了后期樣品等考慮,調整為對稱公差(改3d圖)
關於調整為對稱公差的作用,作者在前面章節已經重復強調了。這里省略。
零件A的圖紙標注為:

零件B的圖紙標注為:

此時的3d裝配圖顯示如下:

2.2.8 改為可逆原則圖紙
如果公司有具體的要求,或為了更加清晰地表達對工藝制造能力的約束,可以改為可逆原則。
而經過上述步驟的分析,再改成可逆原則就很方便了。
零件A的圖紙標注為:

零件B的圖紙標注為:

此時的3d裝配圖顯示如下:

這時,按照軸孔的標注,兩種極限裝配的情況為:
①零件A:孔尺寸18,位置度為0;零件B:軸尺寸18,位置度為0;這時候是剛好的零零配合。
②零件B:孔尺寸21,位置度為3;零件B:軸尺寸15,位置度為3;裝配情況就如下圖所示:

到這一步,也該明白前面6.1章節最后一張圖紙的意義了吧。

3.小結
這種極限分析的方法,是明白補償作用本質的好方法,對應多重補償,比如補償基准那種,可以嘗試一下。
還有,不要太迷信國內公司以前的人標注的形位公差。
作者曾經頭鐵去問別人為什么要標注這么復雜的行為公差(車用行業,多重基准的補償)。
得到的答案居然是:“隨!便!標!注!的!”.
當然,復雜的形位公差對坑一些外行的人很有用。畢竟理解kiss原則,明確精簡設計師最難的人很少。
但有時候真的是把國內的設計氛圍搞得烏煙瘴氣的。
比如公差標注的很小,制造人員壓根不看。形位公差也一樣。
不多說了,就這樣。
