檢具設計國內外異同分析

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

量規(guī)的公差分布是影響產品測定和檢驗成本的關鍵因素。本文介紹了目前國際上的兩種不同公差標記的系統(tǒng)，并舉例說明了檢查的原理和設計、兩種系統(tǒng)下的公差分配和確定影響的原理。關鍵詞：量具；ToleranceMarkingSystem；GageDesign；ToleranceDistribution 檢驗工具是實現(xiàn)產品檢驗的重要手段，是為方便產品質量檢驗而設計制造的專用工具。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。檢具主要用于大批量生產，這比使用通用測量工具節(jié)省時間和精力。檢具的設計對產品質量的判斷有著至關重要的影響。

檢具結構的正確設計和檢具公差的合理分布有助于降低測量風險，如不合格的誤收和合格產品的拒收。,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資料。由于國外公司和中國公司使用的公差標記系統(tǒng)很可能不同，因此檢測工具的設計原理自然不同。如果一味地按照我國國家標準（國標）或國外標準設計檢具，勢必導致誤判或誤收零件。檢具的設計比較嚴苛，對產品的要求也比較嚴格。（2)北美圖紙使用大量的GD&T形位公差標注，尤其是位置和輪廓。圖1展示了一些常用的標注方法，所以l;z5o。8IAIBlcl北美圖紙中使用的GD&T形位公差標注示例這是最新的公差標注系統(tǒng)也是一種與中國國家標準不同的標注方式。

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，降低檢具設計@ > 制造要求檢具設計，提高合格產品比例。國家標準GB8069-87和ASMEY14。43M-2003標準中檢具設計的異同一般認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)美國機械工程師協(xié)會標準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），廣泛應用于北美機械工業(yè)。)為例，并參照國家標準中相應的GB8069-87《位置量規(guī)》，說明檢具的設計規(guī)則以及與中國國家標準（國標）的異同。

無論是國標中的位置量規(guī)還是ASME標準中的檢具，本質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品并拒絕它們。不合格的產品。國標和ASME標準都認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行補償。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元素的實際尺寸進行測量和檢驗，然后才能用功能檢測工具進行檢測。為此，國標和ASME標準在檢具的結構和設計原理上并沒有太大的區(qū)別。我們不 在我們的日常設計中不必考慮兩者在結構上的差異。但是國標和ASME標準對檢具設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。

在國標檢具設計國標示例中，檢具的公差分配問題理解起來比較復雜，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)。為了給工件生產留下較大的制造公差，檢具制造公差與工件公差的比例應盡可能小。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。為保證工件尺寸能滿足圖紙要求，國標GB1957-81對檢具公差帶的大小和位置做了具體規(guī)定。在國標中，檢具的計算往往需要查表和計算相結合。例如，圖2是常見的工件圖，圖3是檢具的結構示意圖。系統(tǒng)。2IAl13lU0。1lA}B檢具的結構示意圖在國標GB8069-87中有詳細的計算實例。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GB8069-87，檢具設計如下（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標準檢具設計示例ASME標準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。這與中國的標準相似。

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。它是應用絕對公差原理為圖2中的工件設計的檢測工具。需要注意的是，如果不考慮磨損公差，則在設計檢具時應采用絕對公差原則，設計檢具實體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，所有合格的產品都將被接受，大部分不合格的產品會被拒收，一小部分不合格的產品也會被接受。這也相當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品。檢具工藝和檢測應采用公差公差原則設計?；诩垬訖z具法位置誤差的Tol0gyandTest數(shù)據(jù)處理（燕山大學職業(yè)技術學院，河北秦皇島066004)摘要：主要闡述紙樣檢具法的原理、操作方法及特點結合實例，分別說明位置公差標注系統(tǒng)和正負公差標注系統(tǒng)下的紙樣檢驗。

Italsoelabo——結合實例分別對位置公差標記系統(tǒng)和正負標記系統(tǒng)下的紙量規(guī)應用進行評分。關鍵詞：PaperGaging；Position；DataProcessing；HoleGroup；MMC 在實際生產中，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，一般采用測量坐標值的原理。這些方法的共同特點是通過坐標值（如笛卡爾坐標、極坐標、柱坐標等）來測量和記錄工件的被測元素。設計的檢具如圖6所示。檢具設計 @> 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計尺寸的異同。見表1。檢具設計不同公差分配原則下的尺寸ASME標準國標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，國標和ASME標準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，國標的要求都是相當嚴格的。這不僅增加了檢具的制造難度和加工成本，而且還會導致部分合格產品被拒收。ASME 標準相對寬松。在使用ASME標準的過程中，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，還要適當提高合格產品的比例。這也是國外機械制造企業(yè)不認可我們自己設計的檢具的原因之一。結語 以上只是國家標準（GB8069-87《位置量規(guī)》）中功能量規(guī)的一個例子，以說明與ASME標準的異同。同理，在國家標準（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注系統(tǒng)，遵循標簽體系下檢具的設計原則，科學合理地分配檢具的公差，可以正確接收零件，降低??測量風險。這也是檢具設計人和產品設計師想要的。參考文獻 [1] 國家標準GB8069-87《定位儀》[S]。

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