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1ASMEY14.52009之最新阐释2009-07-312012-03-06Author:BillTandlerTranslator:JasonYuanMultiMetrics&SmartGD&TColsonCasterGuangzhouLimited1.简介2009年3月，ASME发行了最新版本---Y14.5标准，自从它1994年首次面世以来，此标准贡献良多。为了帮助广大潜在用户决定是否有必要使用它，我们想对其最重要的新编内容进行阐明。首先，为了确保以下内容便于理解，我们将从GD&T的整体定义开始说起；接着我们要讨论一下，为什么新标准是很有益趣的；最后，在深入讨论细节前，我们还提供了这篇评估内容的简短概述。什么是GD&T?GD&T是一种符号语言，是需要经过研究、定义、最终加码到机加工零件每个要素功能的符号，以指定允许的偏差来保证零件的可操作性，可装配性，可制造性，以及可检验性。CAD被用于表达零件的几何特性，而GD&T被用于表达零件的功能性要求。我们为什么需要新版标准？因为这些标准代表了那个发行时代的人们对这一课题的最佳理解。大多数情况下，我们一直边走边学，从1994年开始，我们学到了很多GD&T的知识。在Y14.52009版本中的许多变化代表了行之有效的进步和进一步的阐释。这些变化将会使设计者更加充分可靠的表达机加工零件的预期功能。特别是对于尺寸链叠加分析，制造目的的流畅沟通，增强三坐标测量软件，都会带来莫大益处。然而，我们也怀疑，新标准中并不是所有需要注意的地方都能被完美解决，有一些不尽人意之处也需要被记录。最重要变化之概述:在2009版标准中，最重要的变化表现为三个方面。为了充分理解这片概述的诸多内容，最好有一本2009版的新标准在手，以便于研究下面阐释中谈到的图例，限于篇幅，这里不再复制标准原文。2.新旧概念定义2a.实体要求补偿因子2b.几何公差值补偿因子详述2c.实体边界补偿因子详述2d.基准要素模拟2e.基准2f.实际配合包容3.新的优良工具3a.基准(要素模拟)平移因子:►3b.约束度修正因子:[u,v,w,x,y,z]3c.明确的基准要素模拟大小和位置补偿因子:[BSC]/[Ø15]3d.可移动的基准目标(模拟)符号3e.复合要素控制框–增加了层叠数量3f.基准参考框轴线标识符:X[A,B,C],Y[A,B,C]andZ[A,B,C]3g.不对等分布的轮廓度补偿因子:(U)3h.不均匀的补偿因子:[NON-UNIFORM]3i.全包括要求:(())3j.连续特征要求:CF3k.独立要求(I)3l.真实要求:TRUE4.遗憾之处24a.RFSandRMB补偿因子符号(S)的取消4b.未能清理或淘汰同心度及对称度工具4c.未能清理圆角控制工具4d.未能澄清“基准要素偏移”的概念4e.不完整的标题索引4f.对“几何公差值”[公差带大小]补偿因子(L)实用功能的不完全阐述4g.需要淘汰术语“极限状态”和改良术语“实效状态”4h.对于理论尺寸的不精确定义4i.需要终止术语“True”的使用2.新的和改良的术语,定义及效果2a.实体要求补偿因子-(S),(M)和(L)符号介绍:概念的澄清，并将修正因子分成两类:“几何公差值”和“实体边界”因子,但同时淘汰了清晰定义的因子(S).索引位置:§2.8pp.29and§4.11.3–4.11.8pp.59-63.符号作用:将之应用到几何公差和相对应的基准要素，能清楚地区分这些因子的使用和效果。评定等级:有效性[高]为了重点阐明他们之间的不同效果，2009版标准把实体要求补偿因子(S)[不再定义],(M)和(L)分成如下所述的两类:1)与公差值相关的“几何公差值”补偿因子,和2)与基准要素相关的“实体边界”补偿因子。遗憾的是，2009版标准禁用了符号(S)的使用。至于细节,参见章节4.a).“几何公差值”补偿因子：这些因子与在要素控制框中的公差值相关联，固定或允许在公差带尺寸中有一定增加。它们在要素控制框中作如下解读：RFS=“与要素尺寸无相关”–默认因子[无符号]MMC=“最大实体要求”–符号(M)LMC=“最小实体要求”–符号(L)参见本文章节2.b，进一步阐明它们的功用。“实体边界”补偿因子：这些因子在要素控制框中与参考基准要素相关，在基准参考体系建立过程中，决定基准要素模拟的稳固或移动效果。它们在要素控制框中作如下解读：RMB=“实体边界无相关模拟”–默认因子[无符号]MMB=“实效最大实体边界模拟”–符号(M)LMB=“实效最小实体边界模拟”–符号(L)参见本文章节2.b，进一步阐明它们的功用。详述尽管2009版新标准对于个别补偿因子的术语变化取得了实质性的提高，最终能够用这些因子来区分不同的使用范围，但最终，我们仍旧推荐按如下方式重新命名，这样能与它们的使用功能建立彻底紧密的关联：31)当前：“几何公差值”补偿因子推荐：“公差带大小”补偿因子2)当前：“实体边界”补偿因子推荐：“公差带移动”补偿因子要素控制框的本质意义是为了定义公差带的形状和大小，以及与被定位和定向的公差带相关的坐标体系。新命名的“几何公差值”补偿因子的作用，是为了详细说明公差带是否需要随不同因子而调整，如出现RFS时，公差带的大小被固定，而出现MMC或LMC时，公差带可以随意扩张。所以，它们实际上是表示“公差带大小”的补偿因子，为什么不能这样叫呢？新命名的“实体边界”补偿因子的作用是为了限定基准参考体系允许的移动，而该参考体系通过明确指定基准要素模拟的方式，与特定的基准要素有关。但是RMB补偿因子“稳固”了与指定基准要素有关的基准参考体系，MMB补偿因子“移动”了基准参考体系，LMB补偿因子“松动”了与指定基准要素相关的基准参考体系。由于公差带被理论尺寸附在基准参考体系中，“实体边界”补偿因子的作用是稳固或移动公差带，以及和零件的基准要素相关的基准参考体系。加注这类因子，或是使零件配合互有盈余，或不利于装配。因此，这些因子实际上是表示“公差带移动”补偿因子，为什么不能这样叫呢？2b.“几何公差值”补偿因子详述符号介绍：计算“补偿”公差值的方法.索引位置：§2.8.1到§2.8.5pp.29-31.符号作用：进一步阐明在“几何公差值”在补偿因子(M)和(L)的影响下，决定公差带有效边界的过程。评定等级：有效性[高]在“几何公差值”补偿因子(M)和(L)的影响下，决定公差带有效边界的方法在以下段落说明详述特别是当补偿因子(M)出现时，最大实体要求的尺寸要素，和它未受限制的、在空间上的实际配合尺寸，这二者之间绝对差值扩展了指定的公差；当补偿因子(L)出现时,最小实体要求的尺寸要素，和它未受限制的、在材料上的实际配合尺寸，这二者之间绝对差值扩展了指定的公差。2c.“实体边界”补偿因子详述符号介绍:适用性扩展和便于说明索引位置:§4.11.3p.59到§4.16p.74.Figs.4-29到4-32pp.71-74符号作用:就平面和非包容的基准要素来说，改良了基准要素参考体系的建立过程评定等级:有效性[高]除了常见的尺寸要素，2009版标准还制定了RMB[无符号]、MMB(M)和LMB(L)，“实体边界”补偿因子适用于受限位置的、平面的和非包容的、转动限制的基准要素，因此，结束了所有以前标准的版本中存在的显著“黑洞”。它允许设计者用以前从未有的方式来清楚的区分目标功能。至于详细内容，参见Y14.52009第71-74页的图表4-29到4-32。42d.基准要素模拟器术语介绍:概念升级，旧版为“正确几何对应形体”索引位置:§1.3.17p.3+§4.5&4.6p.53+§4.11到4.17pp.59-75.术语作用:进一步澄清基准要素参考体系建立的过程.评定等级:有效性[高]为了定义基准要素参考体系建立的过程，2009版标准用术语“基准要素模拟”代替了“正确几何对应形体”，新术语分为对应于基准要素的“理论正确”和“实际基本正确”两种模式，这个概念的更新，极大增强了对基准参考体系建立过程的深入理解。详述特别是，一个基准要素模拟形体或者是理论正确的，或者是实际“基本”正确的，这样一种描述能被清楚地理解：从模拟形体中提取对应的基准，在模拟形体中，首先要建立基准参考体系，通过基准要素和模拟形体的结合，把基准参考体系转移到实际零件中。这些概念，再加上“实体边界”补偿因子这样的新术语，显著提高了对提取要素和基准参考体系建立过程的理解。2e.基准术语描述:概念澄清索引位置:Fig.4-3p.50和§4.11pp.59-65.术语作用:提高用户对这些概念的理解，以便更好地在设计、制造和测量领域中贯彻应用。评定等级:有效性[高]2009版标准重点阐释了基准的概念，首次说明了基准是从基准要素模拟形体提取，而不是提取于基准要素。一个基准可以是以上展示的六种图例之一，准确来说，什么样的模拟形体就决定什么样的基准类型。新标准更进一步说明当作为第一基准时，每一种基准类型所限制的自由度。–参见Fig.4-3p.50。详述遗憾的是，新标准并没有说明从基准要素模拟中提取要素这样简单通用的规则，也就是说，“基准是一系列单个数学参考点，和/或轴线，和/或平面的最小集合，这些充分的描述了基准要素模拟的定位和定向特征。”因而，有六种可能的基准类型，1)一个单点，2)一条单线，3)一个单面,，4)一个在一条线上的点，5)一条在面上的线，和6)点在线上，线在面内。尽管失掉了一些重要的图例，这些还是清楚地显示在图Fig.4-3p.50中。2f.实际配合包容（AME）术语描述:概念澄清.索引位置:§1.3.25和§1.3.26pp.4-5.术语作用:能够提高使用者对这些概念的理解，以便更好地在设计、制造和测量领域中贯彻应用。评定等级:有效性[高]52009版标准中进一步阐释了“实际配合包容”的概念，尽管一些术语显得晦涩难懂，但还是对于制造和检验过程控制有重要帮助。实际上，对于实体要素来说，“实际配合包容”这个概念在表达“空间上”或“材料上”包容是非常有效的，在三种不同条件下，它包含或不包含要素表面所有的点：1)未限制的，2)限制方向，或3)限制位置。参考了以上列举的三种情况，术语理解困难源于两个词的使用“不相关的”和“相关的”并随着“最小实体”的使用而难度增加。三种表达“空间上”概念的案例由以下图表说明：实际配合包容实际配合包容这个概念主要有两种应用：1)当出现“几何公差值”因子(M)和(L)时，它是计算公差带大小补偿的基础。2)在包容规则的作用下，它是决定要素的“实际配合尺寸”的基础，而这个要素受到尺寸控制。3.新的几何公差控制工具基准参考体系的建立3a.基准(要素模拟)平移因子:►.符号描述:一种建立新基准参考体系的工具索引位置:§3.3.26p.44&§4.11.10p.63,Fig.4-19p.64&Fig.4-32p.74.符号作用:能提高设计者的能力，以便准确适当的表达与零件配合有关的功能设计目的评定等级:有效性[高]“平移”因子是一种可以添加到要素控制框中的基准要素符号，它表明在基准参考体系约束过程中，相关的基准要素模拟（以及和它有关的基准）应能朝向或背离主基准轴，或一个局部建立的基准参考体系的起点方向自由平移。而“平移”因子的出现，允许设计者能明确地区分“同步”基准要素和“对齐”基准要素之间的功能，也就是一个通过它的定位（同步）来约束旋转自由度的要素，和一个通过它的定向（对齐）来约束自由度的要素，它们之间是有区别的。参见2009版标准中，第74页的图例Fig.4-32，在图（a）中没有平移因子，这使得基准要素B成为一个“同步”基准要素，换句话说，该基准要素的定向对于转动来说没有约束效果。而图（b）中出现了平移因子的符号，这就使得基准要素B变成一个“对齐”基准要素，换言之，该基准要素的定向限定了基准参考体系中剩余轴的对齐。注意：在图Fig.4-32中，右边的两个图例都意在表现一个真实的零件，而遗憾的是，两个轴孔都没有绘成“弯弯曲曲的”，所以看起来显得不真实，但还是能理解其含义。更令人遗憾的是，如果图（b）中的零件与图（