包容要求和最大实体要求

1包容要求和最大实体要求2014年7月形位公差专题宣讲2今天我们把产品图样设计标注中常见的包容要求和最大实体要求问题讲一下，希望能对工作有所帮助。一、包容要求和最大实体要求初识我们在技术图样上经常看到标注的尺寸极限偏差或公差带代号之后有一个“”，如图１所示；也经常看到几何公差框格中的形位公差值后有一个“”，如图２所示：图1图2φ50h7（）E0－0.02534再如图３，４×φ7孔的位置度公差φ0.2后有，基准代号Ａ后面以及基准本身的垂直度公差φ0.02后也有。图３这些、是什么意呢？我们说：加注了表示被测要素遵守包容要求；加注了表示被测要素（或和）基准要素遵守最大实体要求。＋0.10那么，什么是包容要求？什么是最大实体要求？二者各适用于什么场合？又各应如何检测？这对初涉者来说，有些费解。今天我们就把这两种要求介绍一下。（在介绍这两个要求前，先介绍几个概念术语，以便于对这两个要求的理解。）二、涉及的概念术语1、局部实际尺寸：在实际要素的任意正截面上，两对应点之间测得的距离，见图4a）、b)中的A1、A2、A3。a)b)图４562、作用尺寸实际要素都存在着形状或位置误差，因此不能仅从局部实际尺寸来判断要素之间的配合状态。实际上，在配合中起作用的是局部实际尺寸与形状误差综合形成的哪个尺寸。这个尺寸我们称之为作用尺寸。①单一要素的作用尺寸孔——在给定长度上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸，见图4a)中的B。轴——在给定长度上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸，见图4b)中的B。②关联要素的作用尺寸孔——在给定长度上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸，该理想轴必须与基准保持图样上给定的几何关系（见图5中的尺寸B）图５7②关联要素的作用尺寸轴——在给定长度上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸，该理想孔必须与基准保持图样上给定的几何关系（见图6中的尺寸B）图６3、最大实体状态：实际要素在尺寸公差范围内拥有材料量为最多时的状态。4、最大实体尺寸：实际要素在最大实体状态下的尺寸。对孔为最小极限尺寸；对轴为最大极限尺寸。5、最大实体边界：尺寸为最大实体尺寸的理想包容面。问一下：孔的最大实体尺寸是什么？轴的最大实体尺寸是什么？并复述之86、最大实体实效状态实际要素处于最大实体状态，且其形位置误差达到了图样上给定的形位公差值时所形成的综合极限状态。7、最大实体实效尺寸最大实体实效状态下的作用尺寸，也即最大实体实效边界的尺寸。（见下图7中的尺寸B）对孔——为最小极限尺寸－减形位公差值；对轴——为最大实体尺寸＋加形位公差值。8、最大实体实效边界尺寸为最大实体实效尺寸的理想包容面。图７为单一轴的最大实体实效状态，其边界、边界尺寸见右半图。图７9图8为一关联轴的最大实体实效状态，其边界、边界尺寸见右半图。图８（在熟识了上述概念术语后，我们再介绍包容要求和最大实体要求，先说第一个：包容要求）三、包容要求1、含义所谓包容要求就是要求“被测要素不得超越其最大实体边界，局部实际尺寸不得超越最小实体尺寸”的一种公差要求。对于关联要素（即有基准的要素或成组要素）遵守包容要求者，其最大实体边界应与基准或整体保持图样上给定的几何关系。2、图样标注：单一要素遵守包容要求时，应在其尺寸极限偏差或公差带代号之后加注符号“”。（注：E——是英文“包容要求enveloperequirement”的第一个字母（读音：′envələupri′kwaiəment)关联要素遵守包容要求时，应在其形位公差框格中用“0”的形式进行标注。也即在形位公差框格中标注个零形位公差值，再在“0”后标注上“”103、标注读解看下面图９，这是一个单一要素——单一轴遵守包容要求的标注。图９标注中，尺寸极限偏差后注有，意味着该轴要遵守包容要求，也即意味着实际轴处处不得超越由最大实体尺寸φ50所形成的最大实体边界——也即轴的作用尺寸不得大于最大实体边界尺寸（轴的最大极限尺寸:φ50）；局部实际尺寸处处不得小于最小实体尺寸（轴的最小极限尺寸:φ49.975）。在这样的要求下:当实际轴各处局部实际尺寸都达到最大实体尺寸φ50时，则轴必须笔直——一点弯曲、不圆等形状误差也不能有——否则就超越了最大实体边界。当实际轴的尺寸小于φ50至49.975时，轴允许存在弯曲、不圆等形状误差，但误差值不得大于尺寸公差（φ0.025）。此时，演示一教具11φ50h7（）E0－0.025在这样的要求下，允许存在的形状误差可呈以下各种形式（图10）：图10即无论实际轴呈什么形状，其作用尺寸不得大于φ50（即不得超越最大实体边界），局部实际尺寸不得小于最小实体尺寸（轴的最小极限尺寸φ49.975）。对此，可总结这么个规律，可能对理解记忆包容要求有所帮助——即：当要素遵守包容要求时，其尺寸误差与形状误差共同使用一个尺寸公差，你占的多了，我占的就得少，你都占去了，我就一点也不能有。你看是不是这么个理？是！12鼓形弯形任意形笔直形再看下面图11，这是一个单一孔遵守包容要求的标注。图11该标注意味着该孔遵守包容要求，即实际孔处处不得超越（不得小于）由最大实体尺寸（孔的最小极限尺寸φ50）所确定的最大实体边界；局部实际尺寸处处不得超越（不得大于）最小实体尺寸（孔的最大极限尺寸φ50.025）。参见下图12图1213Φ50E＋0.0250最大实体边界（孔的最小极限尺寸）Φ50孔的作用尺寸不得小于φ50，各局部尺寸应在φ50～50.025之间再看下面图13，这是一个关联要素遵守包容要求的示例。（孔在遵守包容要求的同时，还要求与基准面Ａ保持垂直关系，故为关联要素）图13这里形位公差框格中标注的了“φ0”，意味着这是关联要素要求遵守包容要求，标注了垂直符号“”意味着该孔要与基准面Ａ保持垂直。也就是说：实际孔处处不得超越由最大实体尺寸φ25所确定的最大实体边界（该边界与基准平面Ａ要保持垂直），局部实际尺寸处处不得超越最小实体尺寸（孔的最大极限尺寸φ25.021）也即：当被测要素处处为最大实体尺寸时，就一点形状误差也不能有，且需与基准面A垂直，否则就会超越最大实体边界。14当被测要素偏离最大实体状态（局部实际尺寸在大于φ25至φ20.021）时，允许存在形状误差和与基准之间的垂直度误差，最大允许误差值允许达到尺寸公差值0.021。见图14图14也即：尺寸误差、形状误差和对基准的形位误差共同使用一个尺寸公差，你占的多了，我占的就得少，你都占去了，我就一点也不能有。1516这里有必要解释一下为什么关联要素遵守包容要求不同于单一要素遵守包容要求的在尺寸公差后用“”表示，而是在形位公差框格里用“0”表示？这是因为所谓关联要求——即是形位公差要求，故要标注在形位公差框格里，又因关联要素遵守包容要求类似于最大实体要求（二者的区别仅仅是：最大实体要求是外加给定的形位公差值大于零，而关联要素的包容要求其外加给定的形位公差值为零），故关联要素遵守包容要求用最大实体要求的符号“”（前面加“0”）表示。其实：关联要素遵守包容要求，就是零形位公差的最大实体要求。至此我们应该明白二者的辩证关系：关联要素遵守包容要求是包容要求和最大实体要求的一种特例或说是介于二者之间的一个东西：从包容要求的角度看，关联要素的包容要求是有基准的包容要求；从最大实体要求的角度看，关联要素的包容要求是零形位公差的关联最大实体要求。联系到下面最大实体要求的内容，你会对此更加理解。（下面讲第二个要求：最大实体要求）17四、最大实体要求1、含义所谓最大实体要求就是：所给定的公差值是在被测要素处于最大实体状态下给定的，被测要素应遵守——即不得超越其最大实体实效边界，局部实际尺寸不得超越最大实体尺寸和最小实体尺寸，当被测要素实际尺寸偏离最大实体尺寸时，允许形位误差获得尺寸公差的补偿而超出给定的形位公差值。2、图样标注遵守最大实体要求的要素应在形位公差框格中的形位公差值后加注“”（注：M——是英文“最大材料要求——这里译作最大实体要求）maximummaterialrequirement”的第一个字母（读音：′mæksiməmmə′tiəriəlri′kwaiəment)183、标注读解3.1单一要素采用最大实体要求，见图15读解：①公差框格中，轴线直线度公差φ0.1后加注了，表明这里应用了最大实体要求，即直线度公差φ0.1是在轴处于最大实体状态下给定的，其控制边界是由φ20＋φ0.1＝φ20.1构成的最大实体实效边界。图15②轴各处实际尺寸必须在φ20～φ19.8之间。③当轴处于最大实体状态时，允许轴线弯曲φ0.1。当轴偏离最大实体状态——即轴变细（小于φ20至φ19.8）时，轴线直线度误差允许超出φ0.1。最大允许值＝直线度公差（φ0.1）＋尺寸公差（0.2）＝φ0.3。193.2关联要素采用最大实体要求下图16a)是一关联要素遵守最大实体要求的例子。该例中被测孔相对于基准面A要求垂直，且垂直度公差值后加注有，这意味着被测要素应用了最大实体要求，因与基准有形位关系要求，故称为关联要素。对此的读解是：a)b)图1620①孔的实际尺寸必须在φ50～φ50.13之间；②实际孔处处不得超越最大实体实效边界（边界尺寸＝孔的最小极限尺寸－形位公差值＝φ50－φ0.08＝φ49.92）；③该边界与基准面A要保持图样上给定的几何关系——这里是要保持垂直。换句话说，被测孔相对于基准平面A的垂直度公差是在孔处于最大实体状态下给定的，当孔偏离最大实体状态（孔尺寸大于φ50至φ50.13）时，允许垂直度误差大于给定值φ0.08，最大允许值可达到：垂直度公差＋尺寸公差＝φ0.08＋0.13＝φ0.21。（以上两例子只是被测要素应用了最大实体要求，下面介绍一个较复杂的：最大实体要求同时应用于被测要素和基准要素）21图163.3最大实体要求同时应用于被测要素和基准要素下图17a)是一最大实体要求同时应用于被测要素和基准要素的例子。该图中被测要素φ12的同轴公差φ0.04和基准代号A后都标有，这意味着这个φ0.04是在被测轴和基准轴都处于最大实体状态下给定的，当被测轴和(或基准轴)偏离最大实体状态时，同轴度误差允许增大。0－0.03图172223当基准轴也偏离最大实体状态，同轴度误差可以获得更大的补偿，极限状态下可允许超出Φ0.12（φ0.07＋Φ0.05），如图17d)此时，同轴度误差的超出量与零件长度，轴线歪斜方向及程度有关，具体值不必去追究，反正只要实际轮廓不超出我的控制边界，各自的局部实际尺寸不超出各自的尺寸公差就行。图17d)再举一盘盖类零件上螺栓通孔应用最大实体要求的例子（见图18）图18该例中，4个φ8H9孔的位置度公差φ0.2后标注有，基准栏中标有A基准和B基准，A基准后也有一个。此标注意味着这是一个关联要素遵守最大实体要求的情形。对其的读解为：1）4个被测孔的位置度公差是在被测孔和基准轴均处于最大实体状态（被测孔直径为最小值φ8，基准轴直径为最大值φ60）下给定的，此时被测孔的控制边界为最大实体实效边界（直径为φ8－φ0.2＝φ7.8），基准轴的控制边界为最大实体边界（直径为φ60）24图182）当被测孔和基准轴A均处于最大实体状态（孔最小，轴最大）时，4个被测孔各自的位置误差允许值为φ0.2；当孔偏离最大实体状态（孔大于φ8至φ8.036）时，孔的位置误差允许增大到：孔位置度公差φ0.2＋孔尺寸公差0.036＝φ0.236；当基准轴也偏离最大实体状态（轴小于φ60至φ59.97）时，4个孔对基准轴A的位置允许整体错移，错移量＝基准轴的尺寸公差＝φ0.03。对4个单个孔而言，此时其相对于基准的位置误差允许达到：被测孔位置度公差φ0.2＋被测孔尺寸公差0.036＋基准轴尺寸公差0.030＝φ0.266。3）被测孔的控制边界和基准轴的控制边界均应垂直于基准平面Ｂ。25对这样的要求，生产中一般需用功能量规去模拟被测要素和基准要素的控制边界，以检验实际零件是否超越了控制边界。该零件适配功能量规的形式如图19所示26图19功能量规检验时只要工件和量规能互相插进去，并且工件的基准面Ｂ和量规的基准面Ｂ能密切贴合，就说明实际孔没超越控制边界