形位公差在汽车零件设计中的应用.pdf
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1、 鞭 1_ 显 置 圆 形位公差在汽车零件设计中的应用 昆山麦格纳汽车系统有限公司 ( 江苏2 1 5 3 0 1 ) 王成璞 产品零件的设计反映在图样上 ,除了有一定的形状 和尺寸外,形位公差也是不可缺少的。尽管有些图样上 很少或未标 出形位公差 ,但其并非没有形位公差 的要 求。只不过这种未标出形位公差的,通常是指所采取的 加工手段已足以满足零件的要求,故无需再特别标注。 而对一些结构紧凑,并有装配、动作运转及寿命等方面 特殊要求的产品零件,且采用通常的加工方法时若稍不 注意便不易确保其形位公差,或是其形位公差必须确保 时,形位公差就必须单独标出。这种单独标示的形位公 差,不仅直接影响到产
2、品零件性能的可靠与优劣 、安装 是否便利,而且还涉及到零件制造、检测的难易程度以 及成本等。 1 形位公差的应用目的 笔者以为,在产品零件图样上给定某个形位公差, 其 目的是通过控制零件某个相对重要部位的形状 、位置 精度,从而确保其工作精度和性能,使其具有一定的可 靠性,并保证产品的使用寿命。同时,也确保零件能够 得以顺利安装。 当然,在使产品零件达到上述 目的同时,应努力降 低其实施成本。这就涉及到给定的形位公差是否合理、 恰当?而要判定其是否合理 、 恰当,则需明确形位公差 的给定原则。 2 形位公差的给定原则 综上应用目的,给定原则归纳起来主要有下面几点: ( 1 )应确保产品零件的性
3、能任何一个产品零件的 设计制造,目的都是要保证一定的使用功能,简言之, 就是要具有一定 的可靠性和寿命。因而,确保零件性 能,这是给定形位公差时首先应考虑的因素。 而这种体现着零件性能的可靠性和寿命,对于机械 零件而言,除了与选用的材料及其热处理的要求和方式 有关外,还与零件的几何精度密切相关。这种几何精 度,在产品零件形状和尺寸 已被正确设计确定 的基础 上 ,又和形位公差的确定有很大关系。而形位公差精度 等级的确定,又涉及到具体的加工方法的选择确定。 可见,对于一个具体的产品零件来说,正确合理地 确定形位公差,不仅可以确保其具有良好的性能,还会 影响到具体的加工工艺方案。 ( 2 )考虑分
4、析零件的工艺性对零件的工艺性进行 考虑分析,主要从下述两方面来考虑:一是从产品零件 制造的可行性来考虑,即按所给定的形位公差值 , 相应 加工方法能否确保其得到有效控制;二是从产品零件制 造的经济性来考虑,即所给定的形位公差值,在采取的 相应加工方法中是否较为经济。任何产品零件在满足其 使用功能的情况下,都要求成本越低越好,即要求产品 零件有一个良好的性价比。 而形位公差的等级,在很大程度上影响或决定着产 品零件的加工方法和加工精度。这种加工方法和加工精 度的差异,对该产品零件的加工成本有时影响是非常大 的。因此,这就要求给定形位公差时,不仅要保证产品 零件的性能,还必须考虑其工艺性。 3 形
5、位公差的给定及验证方法 明确了形位公差的应用 目的和给定原则,便可以参 考下面几点,给出具体的形位公差。 ( 1 )参考借鉴法形位公差的给定,通常多采用参 考借鉴法。许多产品零件 ( 尤其是机械零件)的设计, 是在原先产品的基础上不断改进更新的结果,有一定的 继承性,也有许多是参考其他相关类似产品零件设计的, 因此,形位公差便可参考借鉴原有的合理部分给定。 还有些典型零件,比如液压元器件、紧固件和模夹 具中许多零件的形位公差,经过长期的生产实践,已经 得到验证 ,并被制定为标准,纳入设计手册和专业标 准,因而,对这类产品零件或类似零件的形位公差,更 是可以直接参考借鉴。 ( 2 )检验验证法对
6、于一些无法采用参考借鉴法来 参磊 工冷 加 工 2 0 0 9 年 第1 0 期 www m e t a1 wor ki ng T 95 0 co m 给定的形位公差,可采用检验验证法。采用此法时,可 按形位公差的确定原则,依次从产品零件的性能、零件 的工艺性等方面来考虑给定。 对于一些重复生产的产品零件,在首件或前几件生 产完毕后,应检测验证该形位公差是否符合设计要求, 并尽可能地对其进行装配或进行试验,从使用的角度来 验证该形位公差给定的是否合理,以便对给定的形位公 差进行分析评估、改进完善直至最终确定。即使对于没 有重复性的单件产品零件,也应尽量按上述要求进行, 以便为今后确定类似零件的
7、形位公差积累经验。 ( 3 )C A D验证法随着 C A D的普及应用,尤其是 P r o E 、U G、C A T I A等三维软件的推广应用,使得产品 零件的设计更加方便直观。 其实 C A D不仅可进行结构、形状、尺寸等方面的 设计 ,还可对一些产品零件的形位公差设计进行验证。 将一些有形位公差要求的零件 , 对其相关要素,按设计 给定的形位公差极限状况,做出图样或模块,然后模拟 装配、 运动等状态,对所设计的形位公差进行验证。 应用三维软件对一些产品零件做这种形位公差的设 计验证时,可非常直观地看出其装配、运转过程中的间 隙、干涉等方面的状况。 P r o E还推出了一款专门用于公差
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