包容要求与零形位公差在精度设计中的应用

　　GB/T 4249—1996《公差原则》标准附录A中提出了零形位公差,并作了解释。该新标准将原标准GB 4249—84中的包容原则改为包容要求,并且指出包容要求适用于单一要素,标注见图1;把原标准包容原则应用于关联要素的情况改称为零形位公差,并在GB/T 16671—1996标准中对零形位公差进行了定义,标注见图2。那么为什么要提出零形位公差呢?零形位公差与包容要求在精度设计应用中有何不同?本文就此类问题作一探讨。

　　1　零形位公差的提出

　　零形位公差的提出主要有2方面的原因。

　　1.1　生产、检验的需要

　　原标准中包容原则既适用于单一要素也适用于关联要素。尽管两者均遵守最大实体边界,但是两者的标注方法不同,检测要求也不同。包容原则应用于单一要素时,用光滑极限量规检测,而应用于关联要素时,用位置量规检测。所以在实际使用中就已对其进行了分类,分别称为E打圈与零形位公差。

　　1.2　发展的需要

　　随着科技水平的提高,生产发展的需要,《公差原则》标准的内容也有所增加,即增加了最小实体要求及可逆要求。而最小实体要求也有零形位公差的情况,且遵守的都是最小实体边界,标注见图3。其检测也是用位置量规。所以为了这部分内容的需要,提出了零形位公差。把形位公差框格第二格数值用Á0○M或Á0○L表示的归纳为零形位公差,包括应用于最大实体要求及最小实体要求。

　　2　包容要求的应用

　　包容要求仅适用于单一要素,如圆柱表面或两平行平面。包容要求表示实际要素应遵守最大实体边界,其局部实际尺寸不能超出最小实体尺寸。

　　2.1　包容要求应用于圆柱表面

　　如图1所示,这是一对配合件,圆柱内(外)表面均遵守最大实体边界。其各自的体外作用尺寸不超过最大实体尺寸。即当孔径尺寸为20mm时,轴径尺寸为最大实体尺寸19.98mm二者的轴线直线度误差只能为0,圆柱内(外)表面为理想表面。从而保证两零件装配时,实际的间隙量为0.02mm,它正好等于最小间隙量(Xmin=0.02mm),见图4。

　　如果该对零件没有采用包容要求,其最小间隙量Xmin是很难保证的。如图5所示,假如孔径尺寸仍为最大实体尺寸20mm,轴线直线度误差为0,即孔的圆柱内表面为一理想表面,而与其相结合的轴的轴径仍为最大实体尺寸19.98 mm,轴线的直线度误差为0.03mm,则其体外作用尺寸为20.01mm(dfe=19.98+0.03=20.01),二零件装配时出现的过盈量为0.01mm,从而无法保证自由装配。

　　由此可见,零件要能保证在装配时具有最小间隙量(Xmin)必须遵守包容要求。因为零件装配结合时的实际间隙量并不单纯是孔、轴零件的实际尺寸之差,而往往是孔、轴零件的体外作用尺寸之差(Xa=Dfe-dfe)。