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　　1、 X 收稿日期 :2009 - 03 - 10 作者简介 :董桂旭 (1984 ) ,男 ,助理工程师 ,主要从事导弹战斗部的研究与监造 . 延伸公差带在位置公差中的应用 X 董桂旭 1 ,张潮春 2 (1. 海军驻重庆地区导弹设备军事代表室 ,重庆 402760 ; 2.重庆红宇精密工业有限责任公司 ,重庆 402760) 摘要 :当零件上的螺纹孔或有过盈量的配合孔与螺钉或销子连接时 ,若采用一般位置度公差标注 ,会产生装配干 涉 .此时 ,若采用延伸公差带标注 ,位置度公差就会消除装配干涉 . 本文在分析装配干涉和消除方法的基础上 ,对 延伸公差带的注法、延伸公差带的长度和位置的确定以及公

　　2、差带进行了讨论 . 关键词 :延伸公差带 ;位置度 ;公差 ;应用 中图分类号 :TH161 文献标识码 :A 文章编号 :1006 - 0707(2009) 07 - 0130 - 04 在产品设计或工艺装备设计中 ,常会遇到需要通过控 制被测零件的位置误差来控制与被测零件相装配的其它 零件的位置精度的情况 . 如图 1 所示 ,被螺钉 (或螺柱 )连接 的零件中 ,有一个零件的孔是螺孔 (或过盈配合孔 ) ,而其 它零件的孔均为光孔 ,且孔径大于螺钉直径 . 图 1 螺钉 (或螺柱 )连接的零件孔 图中位置度公差值计算公式为 t = 0. 5 ( Dmin - dmax) 式中 , Dmi

　　3、n为光孔的最小直径 , dmax为紧固件轴 (螺栓、螺钉、 销轴 ) 的最大直径 . 若考虑结构、加工等因素 ,且被连接零 件采用不相等的位置度公差 ta、 tb时 ,则螺孔 (或过盈配合 孔 ) 与任一零件的位置度公差组合必须满足 ta + tb 2 t. 此种情况下 ,如果螺孔 (或过盈配合孔 ) 的垂直度误差 影响较大时 ,则不能保证自由装配 . 此时 ,为了保证自由装 配的要求 ,螺孔 (或过盈配合孔 ) 的位置度公差可采用“延 伸公差带” . 1 常规位置度标注在保证螺钉连接要求时 存在的问题 图 2 为引信光孔与壳体螺纹孔连接的示意图 ,我厂相 当多产品的对接都是采用此种方式 .

　　4、图 2 引信光孔与壳体螺纹孔的连接 在实际生产中 ,零件上的螺纹孔 (或有过盈量的配合 孔 )与螺钉 (或销钉 ) 连接通常采用一般位置度公差标注 , 如图 3 所示 . 此时 ,位置度公差值 t 根据光孔与螺钉的最 小间隙来确定 ,并平均分配在相连接的光孔与螺纹孔两个 零件上 ,其位置度的公差带如图 4 所示 . 可见光孔的公差带与螺纹孔的位置度公差带同在一 个相对基准而确定的理论正确位置上 ,根据这一公差要 求 ,光孔、螺纹孔的实际轴线只要在各自的公差带内 ,就应 该满足装配 . 但是 ,当光孔、螺纹孔的实际轴线在各自公差 带内为极限倾斜位置时 ,就会产生装配干涉 ,使装配不能 顺利进行

　　5、,如图 5 所示 . 图 3 一般位置度公差标注 第 30 卷 第 7 期 四 川 兵 工 学 报 2009 年 7 月 图 4 位置度的公差带 图 5 光孔、螺纹孔的实际轴线在各自公差带内 为极限倾斜位置时的装配情况 2 解决问题的方案分析 为了消除这种装配干涉 ,可以增大零件光孔直径 ,或 者缩小各自的位置度公差值 ,以提高位置精度 ;也可以在 给定位置度公差要求的同时 ,再给出较小的垂直度公差要 求 ,下面一一细述 . 1) 增大光孔直径 例如加大零件中光孔的直径 . 这种方法对螺钉连接装 配相当有效 ,但由于结构要求有时实现起来有一定的难 度 . 尤其对于我厂的产品对接 ,其装配间隙大

　　6、多数为 0. 2 0. 5 mm(留的位置度公差值一般在 0. 1 0. 25 mm) ,由于光 孔是总装厂加工的 ,因此这种方法实际操作很困难 ,不太 现实 . 2) 压缩位置度公差 例如缩小零件中螺纹孔的位置度公差数值 . 如图 6 所 示 ,假设缩小后位置度公差值为 t1 ,则 t1 与原位置度公差 值 t 的关系为 t1 = L1L1 + 2L2 t 由上述公式可知 ,采用此种压缩公差法 ,位置度公差带 的缩小量会很大 ,必然会使加工难度增大 ,加工成本提高 . 图 6 3) 附和标注 (增加垂直度 ) 采用附和标注法 ,即增大某项公差要求如垂直度 ,且 其公差值应小于位置度公差值等

　　7、. 增加的垂直度公差值会 很小 ,这不但会使加工难度增大 ,加工成本提高 ,而且检测 也更加困难 . 4) 延伸公差带 如果把位置度公差带从零件螺纹孔本身的深度范围 变换到相当于螺钉杆部和零件光孔相结合的长度范围 ,即 位置度公差控制了螺孔端面外螺孔轴线的延伸部分位置 度误差 ,称为延伸公差带 . 只有采用延伸公差带 ,才能保证 在没有任何附加条件的情况下 ,位置度公差大小不变 ,这 是解决问题的最佳方案 . 如图 7 所示 ,如果采用延伸公差带的位置度公差标注 , 就能方便的解决连接件在装配时产生的干涉问题 ,保证装 配顺利、经济地进行 (见图 8) . 图 7 采用延伸公差带的位置度公差标

　　8、注 131董桂旭 ,等 :延伸公差带在位置公差中的应用 图 8 采用延伸公差带的位置度公差标注解决 连接件在装配时产生的干涉问题 5) 加工与检测 对于此类接螺纹孔的加工 ,已积累了相当丰富的经 验 ,其加工方式主要分为两种 :钻模加工和加工中心加工 . 无论采用哪种方式加工 ,加工前都必须先进行找正 (其水平跳动一般要求 0. 05 ,可以通过工装调整到 0. 02) , 以保证加工时螺纹孔的垂直度 ,如图 9 所示 . 其位置度公差的检测也不复杂 ,如图 9 所示 ,要求量具 的厚度 L 应不小于被连接件的厚度 (图 7 中的 L1) ,其它按 照功能量规设计即可 . 这样设计出来的位置度

　　9、量具就能完 全模拟真实的装配状态 ,只要位置度量具检测合格就能保 证两零件之间的装配不会发生装配干涉现象 . 图 9 位置度公差的检测 3 延伸公差带的含义及应用特点 延伸公差的长度和位置取决于零件的装配状况 . 为此 ,从零件装配状况入手 ,对延伸公差带的长度和位置、标注和公 差带进行讨论 . 1) 零件表面相接触的螺钉连接如图 10 所示 . 可见 ,对于这种连接形式 ,延伸公差带的长度为连接件的光孔长度 L1 ,其延伸公差带的位置是从相连零件的接触表面 向外伸出的 . 图 10 零件表面相接触的螺钉连接 2) 零件光孔与螺纹孔不直接接触的螺钉连接如图 11 所示 . 可见 ,这种连接形式

　　10、的延伸公差带长度为连接件光孔的长度 L1 ,其延伸公差带位置距零件接触面为结构长度 L ,并位 于配合件光孔内 . 231 四 川 兵 工 学 报 图 11 零件光孔与螺纹孔不直接接触的螺钉连接 3) 与零件表面相接触的螺栓连接如图 12 所示 . 由图中可以看出 ,这种连接形式的延伸公差带长度为 L1 ,延伸公差带的位置是从零接触面向外延伸出去的 . 图 12 与零件表面相接触的螺栓连接 4) 零件光孔与螺纹孔表面不直接接触的螺栓连接如图 13 所示 . 这种连接形式的延伸公差带长度为相配件的光孔长度加上螺栓伸出长度 L1 ,其延伸公差带位置距零件接触面为结构 长度 L ,并位于配合件光孔内

　　12、M5 通孔 T Z(5H) 1 通 止 3 通 止 3 实验结果分析 1) 从表 2、表 3 可以看出 ,淬火前加工 M4、 M5 螺纹孔 , 淬火后或淬火后清丝能够满足通止要求 ; 2) 淬火后手工攻丝不可行 ; 3) 从表 4、表 5 可以看出 ,不用刀杆时 ,淬火后铣削 M4 盲螺纹孔锥度比较大 ,不能满足通止要求 ;清丝后 ,M4 盲螺 纹孔仍不能满足通止要求 ; 4) 从表 4、表 5 还可以看出 ,用加长刀杆铣削螺纹锥度 比不用刀杆锥度更大 ,清丝前后也不能满足通止要求 ; 5) 从表 6、表 7 可以看出 ,用加长刀杆时 ,淬火后铣削 M5 螺纹通孔锥度比较大 ,不能满足通止要求

　　13、 ;清丝后 ,M5 螺纹通孔能满足通止要求 . 4 结论 在高硬度高强度材料上加工小螺纹孔 ,当形位精度要 求不高时 ,淬火前加工到位 ,淬火后清丝能够满足要求 ;但 当形位精度要求较高时 ,淬火后加工困难 ,只是在较薄螺 纹通孔的时候 ,可以考虑先用螺纹铣刀铣 ,再清丝的方式 加工 ,其余情况则不可行 . 而对于在高硬度高强度材料上 加工高精度小螺纹孔 ,还有待进一步研究 . (上接第 133 页 ) 4 结论 1) 延伸公差的实质 ,就是将原来位于螺纹孔或过盈量 配合孔内的位置度公差移至与连接件发生装配干涉的位 置 ,从而经济地消除装配干涉 ,使装配顺利进行 . 它是与形 状和位置公差联合

　　14、应用的一种公差带 ,其本身不能单独使 用 .在机械设计中 ,延伸公差带能够在不改变形位公差数 值 ,不附加任何条件的情况下 ,经济、方便、准确的体现设 计要求 . 如果技术人员能够深刻了解延伸公差带的含义 , 并对其加以灵活应用 ,一定会使零件在满足功能要求的前 提下 ,设计更为合理 . 2) 延伸公差带的长度和位置 ,取决于零件的装配情 况 : 当采用螺钉连接时 ,延伸公差带的长度为连接件光 孔的长度 L1. 当采用螺栓连接时 ,对于零件表面接触连接 , 延伸公差带的长度为螺栓旋入零件后的伸出长度 L1;而对 于光孔与螺纹孔不接触的连接 ,延伸公差带的长度为相配 件光孔的长度加上螺栓的伸出长

　　15、度 L1. 当零件表面为 接触连接时 ,延伸公差带的位置从零件接触面向外伸出 ; 当零件光孔与螺纹孔表面不接触时 ,公差带距零件接触表 面为结构长度 L ,并位于相配件光孔内的位置 . 3) 延伸公差的标注方法 :对延伸公差的延伸部分 ,用 双点划线绘制 ;同时 ,在公差框格内公差值之后和延伸部 分的尺寸数值之前 ,分别加注延伸公差带符号“ P” . 4) 延伸公差带也可以不标注 ,但技术人员在设计位置 度量具检测时必须保证量具的厚度不小于被连接件的厚 度 ,这样设计出来的位置度量具就能完全模拟真实的装配 状态 ,不会出现装配干涉现象 . 参考文献 : 1 GB 13319 1991 ,形状和位置公差 位置度公差 S. 2 GB/ T 17773 1999 ,形状和位置公差 延伸公差带及其 表示法 S. 3 GB/ T 1182 1996 ,形状和位置公差 通则、定义、符号 和图样表示法 S. 4 方昆凡 . 公差与配合实用手册 M.北京 :机械工业出 版社 ,2006. 631 四 川 兵 工 学 报

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