什麼是最小實體要求?GD&T的最小實體原則解說

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上回跟大家介紹最大實體原則,如果不知道什麼是最大實體原則的話,可以看看底下的參考資料1。而既然有最大實體原則,也免不了有最小實體原則(Least Material Requirement),那麼最小實體要求代表什麼意思呢?一起來看看吧!

應用於公差的最小實體要求

相較最大實體要求以M符表示,最小實體要求以L符來表示,如圖1所示。如果不考慮L符的話,該位置度標註表示孔洞特徵以基準A與基準B的偏差需落在直徑0.05mm的圓以內。添加L符則代表位置度需要依據最小實體原則來考慮孔洞尺寸公差,尺寸公差與位置度互有關聯。

考量最小實體要求的位置度標註
圖1 考量最小實體要求的位置度標註

我們知道最大實體要求以零件保留最多材料的情況作為基準,在此基準下的標註公差為原始標註值。最小實體要求與最大實體要求恰好相反,以零件保留最少材料的情況為基準,在此基準下的標註公差為原始標註值

以圖1例子來看,零件保留最少材料的情況對應孔徑30.1mm,故以孔徑30.1mm作為基準的位置度公差為0.05mm,孔徑29.9mm的位置度需加上整個公差帶範圍,位置度公差為0.25mm,位置度隨著孔洞公差的變化關係可參考圖2。

位置度公差與孔洞尺寸的變化關係
圖2 位置度公差與孔洞尺寸的變化關係

相較最大實體要求放鬆零件間的公差配合關係,最小實體要求則會使得零件間的公差配合變得更為嚴苛,在設計上需要特別考量加工與組裝能力是否能達到標準。對於單一軸件而言,最小實體要求能確保用以維持軸件強度的最小截面積,對於孔洞特徵則能確保孔洞的有效壁厚[3]。

應用於基準的最小實體要求

那麼應用於基準的最小實體要求又是怎麼回事呢?我們來看看圖3,圖3為中空管件的同軸度標註範例,若不考慮最小實體條件,該同軸度標註表示孔洞軸線需落在軸線A為基準的圓柱面內,且圓柱面直徑0mm。

若考量公差框內的最小實體原則,表示以保留材料最少的情況作為基準,即孔徑40mm作為基準的同軸度為0,孔徑39mm的時候則添加整個公差帶範圍,同軸度為1mm。

應用於基準的最小實體原則標註範例
圖3 最小實體原則標註範例[4]
如果考慮基準框內的最小實體要求,代表基準A遵照最小實體原則,以材料保留最少的情況來設置直徑50mm的基準模擬體。當基準A對應至最大材料狀況(軸徑51mm),此時與基準模擬體之間的偏差落在直徑1mm的圓以內。

從前面討論可知只考慮公差框的最小實體條件時,孔徑39mm對應的同軸度為1mm。如果再加上考量基準的最小實體要求,同軸度1mm需加上與基準模擬體之間的偏差量1mm,最大容許總編差量2mm,而單邊偏差量1mm,如圖4所示。

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圖4 不同材料條件下的同軸度偏差: (a)最小材料狀況 (b)最大材料狀況

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本次與各位說明GD&T的最小實體原則,後續也還會與各位介紹有關GD&T的相關內容。如果對這類內容感興趣的話,別忘了追蹤科技雞湯Facebook,持續關注最新消息!

參考資料

  1. 什麼是最大實體要求?GD&T的最大實體原則解說,科技雞湯
  2. Mechanical Tolerance Stackup and Analysis,Bryan R. Fischer,2011
  3. 從”0″開始學習幾何公差 – 最小實體要求,KEYENCE
  4. Geometrical Dimensioning and Tolerancing for Design, Manufacturing and Inspection,Georg Henzold,2006

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