關于實效公差帶的研究

宋永石+何仁琪

摘 要：該文以尺寸公差與幾何公差之間的相互關系為出發點，在這兩種公差帶難理解且表示方法復雜的基礎上，提出了一種新型公差帶方法——實效公差帶，介紹實效公差帶的概念并重點說明實效尺寸公差帶圖的繪制方法，分別以相關要求中應用廣泛的包容要求與最大實體要求為例，介紹了這兩種實效公差帶的建立過程。并說明實效公差帶在實踐教學中的意義和工程實踐上的應用。

關鍵詞：公差帶 實效公差帶 相關要求 應用

中圖分類號：G801 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（c）-0043-02

在現有國家標準GB/T1182—2008中，尺寸公差帶與幾何公差帶是兩個不同的概念，它們分別控制零件線性實際尺寸的變動范圍與被測幾何要素的形狀、位置誤差的變動范圍。在實際生產中，零件的被測要素通常既要滿足尺寸公差帶，又要滿足幾何公差帶，用兩種公差帶分別來表示顯然繁瑣，若在一個視圖上表示兩種公差帶顯得復雜且表達不清，并且很難通過公差帶理解合格零件的變動范圍。為此，若建立一種新公差帶將兩種公差帶結合起來能簡單表達清楚的話，這不僅可以解決上述問題，而且可以擴展公差帶體系，使公差帶具有更廣泛的應用意義[1-3]。

1 實效公差帶的建立

1.1 定義

在零件被測要素的公差中，尺寸公差與幾何公差兩個變量之間有獨立關系和相關關系兩種情況，即遵守公差原則中的獨立原則（IP）和相關要求（ER、MMR、LMR）。若尺寸公差與幾何公差之間遵守獨立原則，則這類公差稱為獨立公差。若尺寸公差與幾何公差之間遵守相關要求，則這類公差稱為相關公差。如果將尺寸公差帶圖與動態公差帶圖進行改進，用縱坐標方向來表示零件的尺寸公差帶，用橫坐標表示零件相應幾何要素的幾何公差帶，再用一條粗實線表示尺寸公差與幾何公差的相關關系，這種公差帶圖可以稱為實效尺寸公差帶圖。實質上，它是反映零件幾何要素實效尺寸變動范圍的公差帶，這里簡稱實效公差帶。為使圖形表達方便，保證孔和軸的公差帶不重疊，又不失一般性，軸的幾何誤差設為正，孔的幾何誤差設為負，如圖1所示。

1.2 實效公差帶圖的繪制

首先，畫出代表實際尺寸的縱坐標和代表相應幾何要素實際幾何誤差的橫坐標f?？v坐標原點為基本尺寸，各坐標值對應相應的實際尺寸（實際偏差）；橫坐標的原點代表幾何誤差值f為0，各坐標值對應相應要素各零件的實際幾何誤差。

其次，找公差帶圖上幾個極限情況特殊點。一是找出時合格條件的尺寸兩個邊界點。即根據被測要素的公差要求，找出當幾何誤差時零件被測要素的合格條件的邊界尺寸與極限實體尺寸點。若被測要素遵守ER時，則在縱坐標上找出最大實體邊界尺寸與最小實體尺寸（或尺寸極限偏差EI（es）與ES （ei））；若被測要素遵守MMR時，則在縱坐標上找出最大實體實效邊界尺寸（或相應的實效偏差為：的實效偏差，的實效偏差）和最小實體尺寸；若被測要素遵守LMR時，則在縱坐標上找出最小實體實效邊界尺寸（或相應的實效偏差為：的實效偏差；的實效偏差）和最大實體尺寸。二是找出尺寸邊界所對應的極限幾何誤差點，當零件的實際尺寸和時的被測要素幾何誤差允許的最大值。

最后，將它們按照就近原則連接起來，標注公差帶圖中各特征參數，如圖1所示。

1.3 常見公差要求的實效公差帶

遵守包容要求（ER）時的實效公差帶。若被測要素遵守ER時，則在縱坐標上找出最大實體邊界尺寸與最小實體尺寸（或尺寸極限偏差EI（es）與ES（ei））。

遵守最大實體要求（MMR）時的實效公差帶。若被測要素遵守MMR時，則在縱坐標上找出最大實體實效邊界尺寸（或相應的實效偏差為：的實效偏差，的實效偏差）和最小實體尺寸。

2 實效公差帶的意義

實效公差帶是用一個點來表達零件的實際尺寸[縱坐標值]、實際幾何公差值（ta）及實際作用尺寸[

ta或ta]，是關聯公差帶，是以單一點元素反映多個因素，示圖效率顯著提高。具體地講，實效公差帶至少可以反映下列問題。

（1）它具有尺寸公差帶的全部意義。如圖1所示，縱坐標代表最大實體尺寸與最小實體尺寸的尺寸上偏差ES（es）與下偏差EI（ei），完全表達了尺寸公差帶，即零件的尺寸變動范圍。

（2）它充分反映了零件的幾何公差的大小和幾何誤差的變動范圍。

（3）完整地表示任一零件的實效邊界及實效尺寸變動范圍。

（4）它清楚地表達了零件的合格范圍，即零件的實際尺寸和幾何誤差是否合格。

（5）在實效公差帶配合圖中，可以全面地反映配合的配合性質及實際極限盈隙量。

3 實效公差帶的應用

（1）實效公差帶在公差原則中的應用：可以形象直觀地分析判定零件的邊界尺寸、合格范圍。

（2）實效公差帶在孔軸配合中的應用：比較準確地分析孔軸的配合性質和極限盈隙量。

（3）用于量規設計。通規——以最大實體尺寸為基本尺寸；止規——以最小實體尺寸為基本尺寸。

（4）實效公差帶在其他方面的應用：分析零件尺寸與幾何誤差的分布特性，對生產過程進行監測與控制，以保證產品質量，提高生產效益。

4 結語

該文通過教學實踐與實際生產中存在的問題提出了實效公差帶的概念，使較難理解的關系變得簡單、清晰和直觀，此方法的提出在實際生產中定會獲得較好的實用性，在教學中達到事半功倍的效果。

參考資料

[1] 毛平淮.互換性與測量技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2014.

[2] 李柱.互換性與測量技術基礎[M].北京：計量出版社，1984.

[3] 何芳.公差原則的教學探析[J].科技資訊，2008（2）：155-156.