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关于凸轮评定公差标准问题的探讨

NEWS.C-CNC.COM 2008-8-21 来源：阅读：次

编者按:在建立了形位公差标准之后，凸轮公差的评定究竟应采用什么公差标准，在认识上是不统一的，有的认为即使有了形位公差概念之后，仍应采用尺寸公差，有的认为应采用轮廓度公差。本文作者则认为应采用跳动公差概念的控制方法，希望本文论点能引起同行的响应。

图1 凸轮升程误差包容区域宽度∆

图2 采用尺寸公差评定凸轮的公差带和误差带位置关系，(公差带和误差带均是径向的，公差带位置固定)

图3 采用线轮廓度评定凸轮的概念

图4 采用线轮廓度评定凸轮的公差带和误差带位置关系，(公差带是法向的，误差带是径向的，公差带位置浮动)

图5 采用径向跳动评定凸轮的概念

凸轮的检测，一般不直接测量凸轮的形状误差，而是根据凸轮机构的功能要求测量综合反映凸轮机构工作质量的从动件的位移误差——凸轮升程误差来间接地评定凸轮的形状误差。

通常在凸轮的设计图纸上不标注检测基准，对于未标明检测基准的凸轮，其实际形状相对于理想形状的位置即凸轮的检测位置，应按“最小条件”要求确定，即如图1所示，应使包容实际凸轮的一对理想凸轮(虚线所示)之间的区域为最小。

参照国家标准GB/T1182-1996，凸轮升程公差带的形状和大小，取决于被测凸轮的理想几何形状和凸轮机构的功能要求，并依此评定凸轮的升程误差:在建立形位公差标准之前，凸轮采用尺寸公差评定、在建立形位公差标准之后，采用线轮廓度公差评定。可是线轮廓度公差控制的是凸轮的法向变化量，而凸轮测量的是径向变化量。所谓法向是指凸轮被测点与其曲率中心连线的方向，径向是指凸轮被测点与基圆中心连线的方向。所以两者的评定值和测量值是不相一致的，无法直接比较。

1 对尺寸公差评定凸轮的认识

凸轮按尺寸公差评定，控制的仅仅是凸轮的升程变化量，尽管控制方法符合凸轮测量实际，测量方便，评定直观简单，但根据GB/T4249-1996，尺寸公差并不控制凸轮的形状误差，所以还应给出凸轮的形状公差要求。

凸轮检测属形位误差的检测范畴，而采用尺寸公差控制，公差带的位置是固定的，不随凸轮实际形状的理想位置浮动(图2)。按照GB/T16671-1966要求，在建立了形位公差标准之后，仍用尺寸公差控制凸轮升程误差的方法是不恰当的。

2 对轮廓度公差评定凸轮的看法

线轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值的圆的两包络线之间的区域，诸圆的圆心应位于理想轮廓上。对凸轮而论，其理想轮廓是指以凸轮升程理论正确尺寸所描述的轮廓(图3) 。

从图3看出，线轮廓度公差带所控制的区域，是凸轮的法向变化量(图3a)，而凸轮的测量值是径向变化量(图3b)。采用线轮廓度公差控制凸轮的升程误差，尽管公差带的位置可随凸轮的实际形状浮动(图4) ，但评定时须将凸轮测量的径向值换算为法向值，才能和公差值相比较，故测量和评定效率不高，所以是否采用线轮廓度公差评定凸轮，值得商榷。

3 推荐采用跳动公差评定凸轮

径向跳动公差带是在垂直于基准轴线上任一测量平面内半径的公差值，且圆心在基准轴线上的两个同心圆之间的区域。对凸轮而言，正符合凸轮的测量方法。测量时，以凸轮的基圆中心轴线为基准轴线，我们可以这样来理解凸轮升程误差的取值:假设凸轮轮廓上每一升程测量点都是基圆的同心圆(图5) ，圆的半径是被测点的升程和基圆半径之和，即r_i=h_i+r_o，当把凸轮升程变化量看作是基圆同心圆的径向跳动误差时，那么，凸轮轮廓无数个升程测量点的同心圆中，径向跳动量的最大值与最小值之差，就是凸轮升程误差的最大变动量。

根据跳动公差可以控制全部要素或部分要素，则可按凸轮的功能要求，对凸轮的基圆段、升程段、降程段、缓冲段，分别给予不同的公差要求。

采用径向跳动公差控制凸轮的升程误差，可以弥补尺寸公差和线轮廓度公差控制方法的不足:径向跳动公差控制的是凸轮的径向变化值，与凸轮测量也是径向变化值相一致，且如图6所示，公差带的位置随凸轮的实际形状浮动，当凸轮实际偏差具有确定值时，公差带也具有确定的位置，即公差带的位置由凸轮的实际偏差确定。

图6 采用径向跳动评定凸轮的公差带和误差带位置关系，(公差带和误差带均是径向的，公差带位置浮动)

采用径向跳动公差评定凸轮时，测量和公差都是径向值便于比较、测量，评定简便、直观。