GB Z 24636.5-2010 产品几何技术规范(GPS)统计公差 第5部分:装配批(孔、轴配合)的统计质量指标.pdf
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1、ICS 17.040.10 J 04 道国中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z 24636.5-2010 产品几何技术规范(GPS)统计公差第5部分:装配批(孔、轴配合)的统计质量指标Geometrical product specificationsC GPS) -Statistical tolerance Part 5: Statistical quality indices of an assembly lot Chole/shaft fits) 2011-01-10发布数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2011-10-01实施发布GB/Z
2、24636.5-2010 目次前言.1 1 范围-2 规范性引用文件-3 术语和定义.4 装配批(孔、轴配合)的统计质量指标与两个(孔、轴)配合尺寸的统计参数的关系35 配合质量指标的统计公差值.4 6 保证配合质量指标的孔、轴统计公差设计.4 附录A(资料性附录)面向配合质量目标的统计公差设计及应用示例6附录B(资料性附录)面向配合质量目标的统计公差设计常用数值表14附录c(资料性附录)在GPS矩阵模型中的位置. 42 目U吕GB/Z 24636(产品几何技术规范(GPS)统计公差分为如下五部分:-一一第1部分:术语、定义和基本概念;一一第2部分z统计公差值及其图样标注;一一第3部分:零件批
3、(过程)的统计质量指标;第4部分:基于给定置信水平的统计公差设计;一一-第5部分:装配批(孔、轴配合)的统计质量指标。本部分为GB/Z24636的第5部分。本部分的附录A、附录B和附录C为资料性附录。本部分由全国产品几何技术规范标准化技术委员会提出并归口。GB/Z 24636.5-2010 本部分起草单位:山东理工大学、浙江亚太机电股份有限公司、中机生产力促进中心、中原工学院、郑州大学。本部分主要起草人:张宇、施瑞康、熊炮、赵则祥、张琳娜、黄国兴。I GB/Z 24636.5-2010 1 范围产品几何技术规范(GPS)统计公差第5部分:装配批(孔、轴配合)的统计质量指标GB/Z 24636的
4、本部分规定了装配批(孔、轴配合)的统计质量指标,给出配合质量指标及其相关分析方法和保证配合质量的统计公差设计方法。本部分适用于具有双侧规范限并应用统计过程控制的孔、轴配合尺寸。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/Z24636的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分。然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。GB/T 1800. 1-2009 产品几何技术规范(GPS)极限与配合第1部分:公差、偏差和配合的基础(lSO286-1: 198
5、8 , MOD) GB/Z 20308 产品几何技术规范(GPS)总体规划(GB/Z20308一2006, ISO/TR 14638: 1995 , MOD) GB/Z 24636. 1 产品几何技术规范(GPS)统计公差第1部分:术语、定义和基本概念GB/Z 24636. 3-2009 产品几何技术规范(GPS)统计公差第3部分:零件批(过程)的统计质量指标GB/Z 24636. 4-2009 产品几何技术规范(GPS)统计公差第4部分:基于给定置信水平的统计公差设计3 术语和定义GB/Z 24636. 1确立的以及下列术语和定义适用于GB/Z24636的本部分。3. 1 配合能力指数3.
6、1. 1 配合能力fit capability 配合能力是配合后间隙或过盈的分布相对于配合公差的度量,配合能力为配合后间隙或过盈的六倍标准差,表示为何。注:句是配合后间隙或过盈的标准差,Of= .ji;平苔,H和s分别为孔和轴配合尺寸的标准差。3. 1.2 配合能力指数(FCp)fit capability index 配合公差T1和配合能力6f的比值,其表达式为:式中:FC = _Tr = USL1一LSLr一一-p 6af 6f Tr一孔、轴配合公差,TH和Ts分别是孔公差和轴公差,T1=TH+Ts ; USL1 孔、轴配合的间隙或过盈的上规范限;LSLr-一一孔、轴配合的间隙或过盈的下规
7、范限。. ( 1 ) 1 GB/Z 24636.5-2010 GB/T 1800.1-2009,定义3.14.4J注:FCp并不反映孔、轴配合尺寸分布相对各自公差带中心的偏移对装配质量的影响,它仅反映形成孔、轴配合尺寸的最终工序满足配合精度要求的潜在能力,而对配合尺寸的最重要的影响因素是孔、轴尺寸的分布特性。3. 1.3 配合偏移参数Ckr)fit shift parameter 配合后间隙或过盈的均值f相对于配合目标值Mf的偏移和配合公差半值之比,其表达式为:是一片-M_f_A_C.H-.s) f一CUSLf一LSLf)/2- Tc/ 2 - Tf C 2 ) 式中:f一一配合后间隙或过盈的
8、均值;Mf一一装配尺寸的配合目标值1.f -配合后间隙或过盈的均值对配合目标值的偏移,.f=阳-Mf=.H-.S;.H一一孔的均值对其目标值的偏移;.s 轴的均值对其目标值的偏移。注:H=阳-MH向是孔的均值,MH是孔的目标值;s=s-Ms,向是轴的均值,Ms是轴的目标值。3. 1.4 配合能力指数CFCpk)fit capability index 配合特性的均值到双侧规范限的距离分别和配合能力的半值之比的最小值,表达式为:rUSLf-f.l.,事LSLfFCpk二min一一一斗i,二L一一一_:.lf 3f J C 3 ) 等效公式为:FCpk =FCp(l -1 kf 1) ,0I kf
9、 I1. C 4 ) 式中:TT只L-/.l一丁fl一孔、轴配合的间隙或过盈的上规范限的配合能力指数;H一-LSLELT二一孔、轴配合的间隙或过盈的下规范限的配合能力指数。JUf 3.1.5 配合能力指数CFCprQ)fit capability index 配合公差和特定的统计量6Tf的比值,表达式为:FC_ = !f = USLf - LSLr 一-pm I6a+Cf -Mf)2 凡-m C 5 ) 式中:f一一配合特性CI可隙或过盈)对其目标值偏差的平方的数学期望的正平方根。8f一一装配尺寸分布的标准偏移量,高=巳坐。Uf 注:FC阳指数综合反映了孔、轴工序的波动和对配合目标值的偏移两方
10、面因素对装配质量的影响,可作为衡量装配尺寸对中性的指标。3.2 孔、轴配合的质量指标quality indices of hole/shaft fit 3.2. 1 孔、轴配合中间区率(优等率)CPc) Superior degree percentage of hole/shaft fit Cor percentage of clearances or interferences in defined middle zone of fit tolerance ) 装配批的间隙或过盈在配合中间区(优等区)内的数量和该装配批的数量之比,以百分率表示。配2 GB/Z 24636.5-2010 合中
11、间区率(优等率)Pc按以下两种情况计算:a) 配合中间区率(优等率)为配合公差带中心的二分之一区域Pc(M:l: Td6) = FCp (1 - 3k) 一-FCp(1十3k)Jx 100% . ( 6 ) b) 配合中间区率(优等率)为配合公差带中心的二分之一区域Pc(此1士Td4)= 1. 5FCp(1 2k) 一-1.5FCp(1十2k)Jx 100% ( 7 ) 注:为简化应用,促进配合质量的提高,优先推荐采用Pc【o(M士T!l6)指标。3.2.2 配合平均质量损失率(PqIW)fraction of average fit quality 1055 装配批的间隙或过盈偏离目标间隙或
12、目标过盈而对社会和用户造成的平均质量损失,以百分率表示,其表达式为:ql(f) = 1一1寸+kI1 x 100% L飞3FCp) .-, J 4 装配批(孔、轴配合)的统计质量指标与两个(孔、轴)配合尺寸的统计参数的关系4. 1 概述. ( 8 ) 装配批(孔、轴配合)的统计质量指标与两个(孔、轴)配合尺寸的统计参数的关系是面向配合质量指标的统计公差设计的基础,也是根据两个(孔、轴)配合尺寸的统计参数预测装配批(孔、轴配合)的统计质量指标的主要依据。统计质量指标与两个(孔、轴)配合尺寸的统计公差的关系是统计参数的关系在特定条件下(孔、轴配合尺寸的统计参数均达到统计公差的界限值时)的体现。4.
13、2 配合能力指数FCp与两个配合尺寸的过程能力指数的关系T TH + Ts 1 FCp=一一=一一一一一二+ ( 9 ) 6 6 / 1 . f 1 2 /1. f r 代JCLm t飞rCp(SlJ甘c;t飞C川lJ式中zr一一孔、轴公差的比值,r=T H/Ts 0 4.3 配合偏移参数kr与两个配合尺寸的偏移参数ku和ks的关系,1 2(,1H -,1s) rkH - ks . ( 10 ) - Td2 - T H + Ts - 1 + r 注:孔、轴公差比r=l时,也=0.5(kH-ks);孔、轴公差比r=1.6时,kf句O.615kH -0. 385ks 0 4.4 配合中间区率(优等
14、率)Pc与两个配合尺寸的过程能力指数及偏移参数的关系配合中间区率(优等率)P C(f)可由两个配合尺寸的过程能力指数及偏移参数进行预测,即:r r 1 + 1 1 Irk一九门|P(M:l:Td6)=倒川1, f 1 2 I 1 , f r 2 1 X 11-3( 午ll一l llV百;王飞rCp二)甘可JlUZ/、-二-r-rI J J h土二J1 2h飞土二+1(C;), II巾刘11叫年牛巳出二兰兰均主坠纠叶呈斗I/-_-_-+I-_-.-I 1-_-+1一一一1II I 飞i r I II L l付C(Hl飞rCp/甘C(Sl飞Cp(HlJJ J -、-,. .J J 4.5 配合平均
15、质量损失率PqlW与两个配合尺寸的过程能力指数及偏移参数的关系配合平均质量损失率Pq!可由两个配合尺寸的过程能力指数及偏移参数进行预测,即:I/rku -k什r 1 + 1 11- 1 Pq!( =严子子主主)+ 131 I 1 . f 1 、:2I I 1 , f r 2 1 1 X 100 %( 12 ) l .l -r r I l l;J己;:1飞E豆)呼百;二飞己-;)JJ J 4.6 配合能力指数FCpk与两个配合尺寸的过程能力指数及偏移参数的关系配合能力指数FCpk可由两个配合尺寸的过程能力指数及偏移参数表示,即:3 GB/Z 24636.5-2010 Cp(1 -lkf I忡忡1
16、比)+hd1一|节1). (川5 配合质量指标的统计公差值5. 1 配合中间区率(优等率)分级配合中间区率(优等率)PC(口的统计公差值采用百分比表示,一般取小数点后一位或二位。可参照GBjZ 24636. 3-2009的表4过程中间区率(优等率)的标准化分级数值。常用统计公差数值范围在60%95% .参见附录B中的表B.905.2 配合平均质量损失率分组配合平均质量损失率Pq1(口的统计公差值采用百分比表示。一般取小数点后一位或二位。可参照GBjZ 24636. 3一2009的表5过程平均质量损失率Pq1的标准化分级数值。常用统计公差数值范围在3%12% .参见附录B中的表B.1005.3
17、配合能力指数分级配合能力指数分级常用统计公差数值范围在1.333. 0 0 6 保证配合质量指标的孔、轴统计公差设计6. 1 利用配合能力指数FCp与两个配合尺寸过程能力指数的关系设定统计公差6. 1. 1 孔、轴配合尺寸的统计公差的均等设定配合能力指数统计公差FC;与两个配合尺寸过程能力指数的统计公差之间有如下关系:( 14 ) FC: = 1 十二二二=兰r EjE;+(右;)Ejiy(古f注1:适用于孔、轴零件批均待加工的情形。注2:为简化问题,将孔、轴的过程能力指数的统计公差设定相等,即C;(H)二C;,但)=C;。川一币注3:当孔、轴公差比r=l时,FCJ=CJLKL叫;、11+1当
18、孔、轴公差比r=1.6时,FC;=C;甚L臼1.378C;。;1十1.6 6. 1.2 根据配合质量要求和孔、轴配合尺寸中的孔或轴零件批的统计参数,设定待加工轴或孔的过程能力指数的统计公差适用于孔、轴配合尺寸中的孔或轴零件批加工完毕并获得其受控状态下的统计参数,只对待加工轴或孔的过程能力指数设定统计公差。已知Cp(Hl= 1. 20 ,r= 1. 6.若设定FC;为1.70.代入公式(14).则轴的配合尺寸的过程能力指数统计公差C;(Sl=1. 32 为方便应用,附录B中的表B.1和表B.2分别给出r=1.0和r=1.6时的Cp、Cp(Sl和FCp的对应数值表。6.2 利用配合偏移参数与孔、轴
19、配合尺寸偏移参数的关系设定孔、轴配合的统计公差在统计公差设计中,令孔、轴偏移参数的统计公差陆、k;相等,即KE=扩,孔、轴偏移参数在其绝对值均达到统计公差时将有两种情况:1) kH和ks的方向相反且其绝对值均达到统计公差k* .即:孔、轴公差比r=l时,可=0.5(kfi -k; ) =0. 5(扩一(-k*)=扩;孔、轴公差比r=1.6时.kt句0.615kfi一O.385k; =0. 615k婪一O.385(-k汀=k*0 2) kH和ks的方向相同且其绝对值均达到统计公差扩,即:4 GB/Z 24636.5-2010 孔、轴公差比r=l时.kt=0. 5(kli -ks )=0. 5(扩
20、-k)=O;孔、轴公差比r=l.6时kt臼0.615kli一O.385ks =0. 615k一0.385k份=0.23扩。在规定孔、轴配合尺寸偏移参数的统计公差时,并不知h和ks的方向,不可能假设两种情况分别给定孔、轴配合尺寸偏移参数的统计公差,而只能按照最不利的第1)种情况建立孔、轴偏移参数和配合偏移参数的统计公差之间的关系。因此,孔、轴偏移参数的统计公差应等于配合偏移参数的统计公差,即不论孔、轴公差是否相等.kli=ks =kt都成立。这样才能保证任何情况下,只要孔、轴偏移参数满足统计公差要求,配合偏移参数也不会超出其预期范围。配合能力指数、偏移参数与孔、轴配合尺寸的过程能力指数、偏移参数
21、的统计公差之间的关系归纳为表10表1配合能力指数、偏移参数与孔、轴配合尺寸过程能力指数、偏移参数的统计公差之间的关系(挝、问相等)孔、轴公差比配合能力指数配合偏移参数FC; =1. 414C; kt = 1. 6 FC; = 1. 378C; kt = 5 G/Z 24636.5-2010 附录A(资料性附录)面向配合质量目标的统计公差设计及应用示例A.1 配合质量指标的选择从使用功能看,配合质量最明显地表现在装配尺寸对中性指标上。将配合中间区率(优等率)和配合平均质量损失率作为配合的质量指标均是理想的选择。此外,配合能力指数FCp、FCpk和FCpm也可以用于配合质量评价。由于配合质量指标一
22、般难以直接检测,所以配合质量指标是通过对孔、轴配合尺寸的质量目标和统计公差的合理设计间接保证的。如果两个相配合的孔、轴零件批在质量设计阶段明确规定配合中间区率(优等率)和配合平均质量损失率的目标值和统计公差,利用上述配合质量指标与两个配合尺寸的过程能力指数及偏移参数的关系,可以通过设定孔、轴配合尺寸的质量目标和统计公差予以保证。A.2 配合质量指标的目标值和统计公差选择配合中间区率(优等率)和配合平均质量损失率的目标值统计公差应基于两个相配合的孔、轴零件批的过程能力指数合理选定。若配合孔、轴零件批的过程能力指数未知,应通过过程能力调查和分析进行估计。配合能力指数FCpk来源于广泛采用的过程能力
23、指数Cpk对于熟悉该指数的技术人员和质量工程师,采用该指数或许更易于接受。配合能力指数FCpm来掠于近年来开始被工业界接受的过程能力指数Cpm鉴于其和配合平均质量损失率Pql(f)数值有一一对应的关系(参见GB/Z24636. 3-2009的附录A.1. 2) ,选用时可以根据需要确定其中一个指标即可。上述各配合质量指标和配合能力指数的目标值设定应当是通过对相配合的孔、轴零件批的统计过程控制可以实现的目标。相配合的孔、轴零件批的过程能力指数及偏移参数的统计公差应是设定时的重要依据。可参考本部分附录B。A.3 根据孔、轴配合尺寸的过程能力指数及偏移参数的统计公差保证和预测配合质量当形成孔、轴配合
24、尺寸制造工序的统计公差设定相等,即C;86%,满足配合质量要求。以上孔、轴配合尺寸的质量目标和统计公差均是按照理论值公式,如果采用来自有限采样数据的估计值,还应按照本标准第4部分估算。10 7) 统计公差的图样标注在装配图的标注:M6 35 ;5 ST: P c1. 74 1. 76 1. 78 1. 8 1. 82 1. 84 1. 86 l. 88 1. 9 1. 92 1. 94 1.96 1. 98 2 2.02 2.04 2.06 2.08 2.1 2.12 2.14 1. 5 2.15 2.15 2.16 2.16 2.17 2.17 2.18 2.18 2.19 2.19 2.1
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