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實效狀態VC及合成狀態RC
定義
1. 實效狀態Virtual CONDITION - VC :又稱實際邊界條件或虛擬狀態,它是指由被測形體尺寸的MMC或LMC狀態及在相應材料狀態下的形位公差綜合確定的一個固定的邊界。
2. 合成狀態Resultant Condition - RC:指由被測形體尺寸的MMC或LMC狀態及在相應材料狀態下的形位公差綜合確定的一個最差邊界條件。
這個定義是從ASME標准上翻譯過來的,對我來說這兩個定義都是一樣的,都是由MMC或LMC及形位公差來確定的一個邊界。
到底怎樣去區分它們呢?我們就要從本質上去理解它們。首先顧名思義,實效狀態(VC)就是滿足實際效果的一個狀態,也就是指能最小滿足設計意圖的一個邊界。
我們知道,MMC時設計考慮的是滿足零件的裝配要求,因此它的VC就是指一個最不利於裝配的邊界,也就是說形成最小裝配間隙的邊界,所以說孔的VC是就是當孔最小的時候形成的邊界,也就是它的IB,軸的VC就是當軸最大的時候形成的邊界,也就是它的OB。
LMC時設計考慮的是保證零件的最小壁厚,因此它的VC是指形成最小壁厚的邊界,故孔的VC是當孔最大的時候形成的邊界,也就是它的OB,軸的VC是當軸最小的時候形成的邊界,也就是它的IB。確定了VC,那么它的RC就是相對於VC的另一個邊界。即如果VC是IB,那么RC就是OB,反之亦然。
下面的例子中我們使用了MMC修正符,因此設計意圖是為了滿足裝配要求,所以孔的VC=IB=30,
RC=OB=31;軸的VC=OB=30,
RC=IB=29。
一、VC和RC的計算
我們已經學過IB和OB的計算,因此只要我們確定了VC、RC和IB、OB的關系,就能很容易計算了。
確定VC是IB還是OB的方法很簡單,可分為以下三步:
第一步看它是孔類形體還是軸類形體,這是顯而易見的;
第二步看形位公差是MMC還是LMC修正以確定設計意圖,如果是MMC修正,那么設計意圖就是滿足最小裝配間隙,如果是LMC修正,設計意圖就是確保最小壁厚;
第三步是根據設計意圖來確定孔和軸的VC應該是IB還是OB,如果是滿足最小裝配間隙,孔越小,軸越大,裝配就越困難,因此孔的VC應該是它IB,而軸的VC應該是它的OB。如果設計意圖是保證最小壁厚,則孔越大,軸越小,壁厚就越小,因此此時孔的VC應該是OB,而軸的VC應該是IB。
下面我們分別介紹孔和軸在各種材料狀態時的VC、RC、IB及OB的計算:
a. 孔類零件在MMC時的實效狀態及合成狀態邊界
使用MMC修正的設計意圖是滿足最小裝配間隙,因此孔的VC應該是它的IB,而它的RC則是它的OB。
下圖中,
VC = IB = MMC - GD&T – Bonus = φ30.1
- φ 0.1 – 0 = φ 30;
RC = OB = LMC + GD&T + Bonus = φ
30.5 + φ 0.1 + φ 0.4 = φ31.0。
b. 孔類零件在LMC時的實效狀態及合成狀態邊界
使用LMC修正的設計意圖是滿足最小壁厚,因此孔的VC應該是它的OB,而它的RC則是它的IB。
下圖中,
VC = OB = LMC + GD&T + Bonus = φ
30.5 + φ 0.1 + 0 = φ 30.6;
RC = OB = MMC - GD&T – Bonus = φ
30.1 - φ 0.1 - φ 0.4 = φ 29.6.。
c. 孔類零件在RFS時的內部邊界和外部邊界
RFS時,設計意圖是保證中心,此時沒有VC或RC的概念,只有IB和OB。同時RFS時沒有補償公差,因此孔的IB、OB的公式如下:
下圖中,
IB = MMC - GD&T = φ 30.1 - φ 0.1
= φ 30;
OB = LMC + GD&T = φ 30.5 + φ 0.1
= φ 30.6。
d. 軸類零件在MMC時的實效狀態及合成狀態邊界
同理,軸類零件在MMC時,VC、RC的計算公式如下:
VC = OB = MMC + GD&T + Bonus = φ
29.9 + φ 0.1 + 0 = 30
RC = IB = LMC - GD&T – Bonus = φ
29.5 - φ 0.1 - φ 0.4 = 29
e. 軸類零件在LMC時的實效狀態及合成狀態邊界
使用LMC修正的設計意圖是滿足最小壁厚,因此軸的VC應該是它的IB,而它的RC則是它的OB。
下圖中,
VC = IB = LMC - GD&T – Bonus = φ
29.5 - φ 0.1 – 0 = φ 29.4;
RC = OB = MMC + GD&T + Bonus = φ
29.9 + φ 0.1 + φ 0.4 = φ 30.4.。
f. 軸類零件在RFS時的內部邊界和外部邊界
同樣的,RFS時沒有VC或RC的概念,並且沒有補償公差。因此它的
IB = LMC - GD&T = φ 29.5 - φ 0.1= φ 29.4
OB = MMC + GD&T = φ 29.9 + φ 0.1= φ 30
通過上面例子,我們大家有沒有注意到,所有VC的計算都是沒有補償公差的。這是因為VC是滿足最小設計要求時的邊界,只有當邊界超越了我們的設計要求時才允許有補償公差。而RC則是一個最大允許超越設計要求時邊界,因此它允許得到最大的補償公差。