當一個零件的表面形狀需要約束時,如果表面是平面,可以用平面度管控;如果是圓周面,可以用圓度和圓柱度來管控,那麼對於不規則的表面,如何進行約束?

輪廓度的出現,就可以實現對不規則表面形狀的約束,通過輪廓度是否帶基準,來選擇表面只約束形狀還是形狀和位置一起約束。當輪廓度不帶基準時,輪廓度只約束表面的形狀,並不約束表面的位置,如需對錶面位置約束,只需在輪廓度後加基準即可。

輪廓度分為線輪廓度和面輪廓度。線輪廓度是指在指定長度上輪廓線的公差位於兩條等距的輪廓線之間,兩輪廓線的距離為線輪廓度公差值,控制的是一個線要素,因此公差帶是一個二維公差帶。面輪廓度是指在指定範圍內輪廓面的公差位於兩個等距的輪廓面之間,兩輪廓面的距離為面輪廓度公差值,控制的是一個空間面要素,因此公差帶是一個三維公差帶。輪廓度的測量需要先定義控制輪廓的線或面的公稱尺寸,簡單來說,可以理解為輪廓線或面上的每個點都有一個坐標值,當輪廓度不帶基準時,需要保證每個點的相對坐標值在輪廓度公差值之內;當輪廓度帶基準時,需要保證每個點在基準建立坐標系的絕對坐標值在輪廓度公差值之內。輪廓度的符號如下:

左邊輪廓度表示線輪廓在ABC基準框架下,線輪廓位於兩條平行且等距的輪廓線之內,兩輪廓線距離為0.2,這個0.2同時約束了線輪廓的位置和形狀;右邊輪廓度表示面輪廓在ABC基準框架下,面輪廓位於兩個平行且等距的輪廓面之內,兩輪廓面距離為0.3,這個0.3同時約束了面輪廓的位置和形狀。

圖示是一個線輪廓度的例子,表示在ABC基準框架下,被測輪廓線位於兩條平行且等距的輪廓線之內,兩輪廓線距離為0.4,兩輪廓線以理論輪廓線為中心,對稱分布在理論輪廓線兩側,即單邊的輪廓度公差均為0.2,輪廓度公差帶如下圖:

相當於以理論輪廓線位置為圓心,輪廓度公差值0.4為直徑,在理論輪廓線上做無數多的圓,這些圓共同構成了輪廓度公差的邊界。

輪廓度如沒有特別標註,默認公差是均等分布,即輪廓度公差一分為二,上下公差各佔一半。當對輪廓表面有特殊要求,要求不均等分布時,可以使用公差修飾符對輪廓度公差進行不均等分布,在ISO和ASME 中都有關於輪廓度公差不均等分布的符號,但兩者不同,含義也有差別,下面來分別介紹。

在ASME即美標中,輪廓度公差不均等分布的符號是U圈,同時在U圈後面要加上不均等分布的公差值,如下圖:

表示在ABC基準框架下,被測輪廓線位於兩條平行且等距的輪廓線之內,兩輪廓線距離為0.4,輪廓度公差為不均等分布公差帶,U圈後面的0.1表示在材料外部的公差為0.1,則對應材料內部的公差為0.4-0.1=0.3,具體公差帶分布如下圖:

圖中理論輪廓線先向材料外部偏移0.1,作為材料外公差值邊界,即上公差,材料內公差邊界根據總輪廓度公差計算得到0.3,即下公差為0.3。需要注意的是,U圈後面的數字只能為非負數,需要和後面介紹的ISO標準有所區別。

在ISO中,輪廓度公差不均等分布的符號是UZ,在UZ後面跟上中括弧[],中括弧內為理論輪廓線偏移數值,如下圖:

表示在ABC基準框架下,被測輪廓線位於兩條平行且等距的輪廓線之內,兩輪廓線距離為0.4,輪廓度公差為不均等分布公差帶,中括弧內的數值為理論輪廓線偏移的數值0.1,表示理論輪廓線向材料外偏移0.1,以偏移後的理論輪廓線位置為中心,在兩側均勻等分0.4的公差帶,得到輪廓度的不均等公差分布,具體公差帶如下圖:

圖中理論輪廓線先向材料外部偏移0.1,得到新的理論輪廓線位置(藍色線),以新的理論輪廓線為中心,均分0.4輪廓度公差,相當於在新的理論輪廓線為圓心位置,以總輪廓度公差值0.4為直徑,做無數多圓,這些圓共同構成了輪廓度公差的邊界。UZ後面中括弧中的數字可以為正,也可以為負,數值為正,表示理論輪廓線向材料外偏移;數值為負表示理論輪廓線向材料內偏移。

對於輪廓度測量值的計算,在ASME和ISO中,也是存在差異的。在ASME中,測量值的計算跟最大值和最小值的分布有關。當最大值和最小值分布在理論輪廓的同側時,ASME測量值取最大值和最小值中絕對值數值較大的值作為輪廓度的測量值;當最大值和最小值分布在理論輪廓的兩側時,ASME取最大值和最小值絕對值之和作為輪廓度的測量值。

在ISO中,直接以最大值的絕對值的兩倍,作為輪廓度的測量值。

圖中是一個零件的實際輪廓,最大值+0.15,最小值-0.1,對於這個零件輪廓度的測量值:

ASME ▏+0.15▏+▏-0.1▏=0.25

ISO ▏+0.15▏*2=0.3

需要注意的是輪廓度的測量值為非負數,即最小為0,當結果為0時,表示這個輪廓完美,和理論輪廓完全重合。對於最大值最小值卻可以有正負數,此時的正負表示實際輪廓相對於理論輪廓在材料內外的關係,正表示實際輪廓在材料外,負表示實際輪廓在材料內。

對於輪廓度的標註,一般除了輪廓度公差外,還需要標註輪廓度的約束區域。約束區域的標註有多種方法,下面介紹一些常用的方法。

上圖表示輪廓度約束區域為點E到點F之間,在輪廓表面直接標註點E和點F的具體位置。

上圖表示輪廓度約束區域為點E到點F之間,在輪廓表面用兩段雙點劃線表示點E到點F的區域。

上圖在輪廓度引線上加了圓圈,表示這個輪廓度是全周輪廓度,對包括引出點所在面以及整個輪廓所有表面的輪廓度都進行約束。此外,對於輪廓全周進行約束的輪廓度還可以在公差框下面標註「ALL OVER」或」ALL AROUND」來表示。


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