机械设计名词之实效状态VC及合成状态RC

Posted 2021-07-02 颜廷国

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实效状态VC及合成状态RC

定义

1. 实效状态Virtual CONDITION - VC ：又称实际边界条件或虚拟状态，它是指由被测形体尺寸的MMC或LMC状态及在相应材料状态下的形位公差综合确定的一个固定的边界。

2. 合成状态Resultant Condition - RC：指由被测形体尺寸的MMC或LMC状态及在相应材料状态下的形位公差综合确定的一个最差边界条件。

这个定义是从ASME标准上翻译过来的，对我来说这两个定义都是一样的，都是由MMC或LMC及形位公差来确定的一个边界。

到底怎样去区分它们呢？我们就要从本质上去理解它们。首先顾名思义，实效状态（VC）就是满足实际效果的一个状态，也就是指能最小满足设计意图的一个边界。

 

我们知道，MMC时设计考虑的是满足零件的装配要求，因此它的VC就是指一个最不利于装配的边界，也就是说形成最小装配间隙的边界，所以说孔的VC是就是当孔最小的时候形成的边界，也就是它的IB，轴的VC就是当轴最大的时候形成的边界，也就是它的OB。

LMC时设计考虑的是保证零件的最小壁厚，因此它的VC是指形成最小壁厚的边界，故孔的VC是当孔最大的时候形成的边界，也就是它的OB，轴的VC是当轴最小的时候形成的边界，也就是它的IB。确定了VC，那么它的RC就是相对于VC的另一个边界。即如果VC是IB，那么RC就是OB，反之亦然。

下面的例子中我们使用了MMC修正符，因此设计意图是为了满足装配要求，所以孔的VC=IB=30，

RC=OB=31；轴的VC=OB=30，

RC=IB=29。

 

 

 

一、VC和RC的计算

我们已经学过IB和OB的计算，因此只要我们确定了VC、RC和IB、OB的关系，就能很容易计算了。

确定VC是IB还是OB的方法很简单，可分为以下三步：

第一步看它是孔类形体还是轴类形体，这是显而易见的；

第二步看形位公差是MMC还是LMC修正以确定设计意图，如果是MMC修正，那么设计意图就是满足最小装配间隙，如果是LMC修正，设计意图就是确保最小壁厚；

第三步是根据设计意图来确定孔和轴的VC应该是IB还是OB，如果是满足最小装配间隙，孔越小，轴越大，装配就越困难，因此孔的VC应该是它IB，而轴的VC应该是它的OB。如果设计意图是保证最小壁厚，则孔越大，轴越小，壁厚就越小，因此此时孔的VC应该是OB，而轴的VC应该是IB。

下面我们分别介绍孔和轴在各种材料状态时的VC、RC、IB及OB的计算：

a. 孔类零件在MMC时的实效状态及合成状态边界

使用MMC修正的设计意图是满足最小装配间隙，因此孔的VC应该是它的IB，而它的RC则是它的OB。

下图中，

VC = IB = MMC - GD&T – Bonus = φ30.1

- φ 0.1 – 0 = φ 30;

RC = OB = LMC + GD&T + Bonus = φ

30.5 + φ 0.1 + φ 0.4 = φ31.0。

 

 

b. 孔类零件在LMC时的实效状态及合成状态边界

使用LMC修正的设计意图是满足最小壁厚，因此孔的VC应该是它的OB，而它的RC则是它的IB。

下图中，

VC = OB = LMC + GD&T + Bonus = φ

30.5 + φ 0.1 + 0 = φ 30.6;

RC = OB = MMC - GD&T – Bonus = φ

30.1 - φ 0.1 - φ 0.4 = φ 29.6.。

 

 c. 孔类零件在RFS时的内部边界和外部边界

RFS时，设计意图是保证中心，此时没有VC或RC的概念，只有IB和OB。同时RFS时没有补偿公差，因此孔的IB、OB的公式如下：

下图中，

IB = MMC - GD&T = φ 30.1 - φ 0.1

= φ 30；

OB = LMC + GD&T = φ 30.5 + φ 0.1

= φ 30.6。

 

 

 d. 轴类零件在MMC时的实效状态及合成状态边界

同理，轴类零件在MMC时，VC、RC的计算公式如下：

VC = OB = MMC + GD&T + Bonus = φ

29.9 + φ 0.1 + 0 = 30

RC = IB = LMC - GD&T – Bonus = φ

29.5 - φ 0.1 - φ 0.4 = 29

 

 

 e. 轴类零件在LMC时的实效状态及合成状态边界

使用LMC修正的设计意图是满足最小壁厚，因此轴的VC应该是它的IB，而它的RC则是它的OB。

下图中，

VC = IB = LMC - GD&T – Bonus = φ

29.5 - φ 0.1 – 0 = φ 29.4;

RC = OB = MMC + GD&T + Bonus = φ

29.9 + φ 0.1 + φ 0.4 = φ 30.4.。 

 

 f. 轴类零件在RFS时的内部边界和外部边界

同样的，RFS时没有VC或RC的概念，并且没有补偿公差。因此它的

IB = LMC - GD&T = φ 29.5 - φ 0.1= φ 29.4

OB = MMC + GD&T = φ 29.9 + φ 0.1= φ 30

 

 通过上面例子，我们大家有没有注意到，所有VC的计算都是没有补偿公差的。这是因为VC是满足最小设计要求时的边界，只有当边界超越了我们的设计要求时才允许有补偿公差。而RC则是一个最大允许超越设计要求时边界，因此它允许得到最大的补偿公差。