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非标设计需不需要考虑公差?零件的形位公差如何选择?

2023-07-04 阅读 1819
当然要考虑。
公差是指在制造过程中,零件几何参数(尺寸、几何误差及表面粗糙度等)允许的偏差范围。工厂反映尺寸制造精度,公差值越小,精度越高,制造越困难。
它在制造业中具有重要作用,合适的公差可以提高产品的性能和可靠性,降低故障率,确保零件配合与性能;较大的公差范围意味着较低的制造精度要求,从而降低制造难度和成本。在保证产品质量和性能的前提下,选择合适的公差范围有助于降低制造成本。
零件的几何参数的公差有尺寸公差、形状公差、位置公差等。

01 尺寸公差

指允许尺寸的变动量,等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值。

02 形状公差

指单一实际要素的形状所允许的变动全量,包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度6个项目。

03 位置公差

指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量,它限制零件的两个或两个以上的点、线、面之间的相互位置关系,包括平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动8个项目。公差表示了零件的制造精度要求,反映了其加工难易程度。
形状公差和位置公差统称为形位公差,这类误差会影响机械产品的功能,在设计时,它的选择需要遵从以下几点原则:

01

按零件类型,选择核心公差。有数对要求高的轴承支承孔,主要为基准面及支承面的平面度,箱体类零件的主要表面有基准面及支承面,平面零件可选择平面度,窄长平面可选直线度,槽类零件可选对称度,轴类件安装传动齿轮、滚动轴承的定位端面相对支承轴颈轴心线选择端面圆跳动(或垂直度),轴、套类零件的形状公差项目主要为圆柱面的圆度和圆柱度,零件的几何特征不同,会产生不同的形位误差。

02

形位公差的选择应满足零件的功能要求,包括零件的配合性质、工作精度、装配互换性、运动平衡性等。为使箱体、端盖等零件上各螺栓孔能顺利装配,应规定孔组的位置度公差等。

03

形状公差是单一实际要素的形状所允许的变动全量,位置公差则是关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量,关联要素的理想边界控制要素的实际位置和方同,位置误差是实际位置和实际形状所产生的综合效果,即测得的位置误差中包含了形状误差。在确定形状公差和位置公差过程中,一旦位置公差给定后,就不必再给出形状公差的要求,在很多情况下,位置公差是能够控制形状误差的。只要已能够控制相应的形状公差,并能满足使用要求就行。如果一定要标注形状公差,通常形状公差值应小于位置公差。

04

尺寸公差和形状公差的关系有些尺寸公差可控制形状误差,就不必再给出形位公差要求。尺寸公差遵守包容原则时,实际要素不得超出直径为最大实体尺寸的理想圆柱面,因而可以控制圆柱度及轴线同轴度。尺寸公差也可以对位置公差进行控制。当零件结构中的位置公差能够被定位尺寸的公差控制时,则不必给出位置公差。如果需要进一步控制其位置公差,则其位置公差值应小于尺寸公差。

05

对于一般精度的圆柱体零件,尽量不使用圆柱度,确定形位公差特征项目时考虑到检测的方便性与经济性。此时可分别用圆度和圆柱面素线的平行度来代替使用。
总而言之,选择形位公差值的原则是在满足零件使用要求的前提下,尽量选用较低的公差等级。形位公差值的确定,同时要考虑经济性和检测条件等因素,同样应首先满足零件的功能要求为前提。
在选用同轴度、对称度、跳动公差时,IT5、IT6、IT7 是应用范围较广的公差等级用于形位精度要求较高、尺寸公差等级为IT 8 及高于 IT 8 的零件。IT5 常用于机床轴颈、高精度滚动轴承外圈,一般精度滚动轴承内圈,回转工作台端面跳动。IT7 用于内燃机曲轴、凸轮轴、齿轮轴、水泵轴,汽车后轮输出轴,电动转子等。

非标零件公差设计的总体原则:

01 对关键特征设计公差

为了节省加工时间与成本,只需要对零件的关键特征进行公差设计,比如零件与其他零件或组装件存在配合或干涉时。

02 避免公差过于严格

严格的公差要求往往意味着更多的不达标零件,需要用到额外的测量工具或者夹具,以及更长的交付周期——这些都意味需要投入更多的加工成本。

03 请牢记加工材料的特性

材料的特性,也在很大程度上影响着某种特定公差的加工难度,如材料在加工过程种可能会弯曲,软质材料更难保持特定的公差要求。

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