第二章机械零件几何精度(形位公差)

形位公差：形位公差是被测实际要素相对于其理想要素允许的最大变动量，形位公差是用以限制形位误差。第四节形状与位置精度由于加工误差的影响，机械零件的几何要素不仅有尺寸误差，还会产生形状误差和位置误差。※形位误差：零件的实际形状、位置对其理想形状、位置的变动量。零件的形位误差同样将影响零件、机械的精度以及零件间配合的性质。形状和位置误差越大，其形状和位置精度越低；反之，则越高。※几何要素：代表零件几何形状特性的点、线、面。一、形位公差的研究对象形位公差的研究对象就是零件的几何要素几何要素可作如下分类：是指零件上实际存在的要素。通常用测得的要素代替。由于测量误差的存在，故测得的要素并不是实际要素的真实状况。１.按存在状态理想要素实际要素指具有几何学意义的要素，即设计时在图样上给定的要素，它不存在任何误差。在检测中，理想要素是评定实际要素形位误差的依据，但在实际生产中不可能得到。它是指轮廓要素的对称中心所表示的点、线、面。如图所示的球心、轴线等。中心要素不能被人们所感知，可以通过相应的轮廓要素模拟而体现。２.按结构特征分轮廓要素中心要素指构成零件外形的、能直接被人们所感觉到的点、线、面。如图所示的锥顶、球面、圆锥面、端平面、圆柱面、圆柱和圆锥的素线。指用来确定被测要素方向或（和）位置的要素，如图所示的圆柱ød的轴线为基准要素３.按在形状和位置公差中所的地位分被测要素基准要素指图样上给出形状或（和）位置公差要求的要素，是检测的对象单一要素关联要素指仅对其自身给出了形位公差要求的要素。如图所示，ød的圆柱面仅给出了圆柱度公差要求，与其它要素无相对位置关系，故为单一要素。指与零件上其它要素有功能关系的要素，即在图样上给出了位置公差要求的要素。如图所示，øD圆柱的轴线相对于ød圆柱的轴线有同轴功能要求，故为被测关联要素由三个互相垂直的基准平面构成的基准体系基准要素单一基准三面基准体系由两个或两个以上的要素建立的一个独立基准组合基准由一个要素建立的基准单一基准0.05A-BAB组合基准90°90°A90°BC三基面体系二、形位公差的项目、公差带1．形位公差的特征项目及符号国家标准GB/T1182规定形位公差特征项目有14种，分为形状公差、形状或位置公差、位置公差三大类。各形位公差特征项目及符号如表所示2．形位公差带形位公差带是用来限制被测实际要素变动的区域，是一个几何图形。当被测实际要素在给定的形位公差带内，则被测要素的形状和（或）位置合格，反之，则不合格。因此形位公差带体现了对被测要素的设计要求，也是加工与检验的依据。形位公差带的要素形状方向大小体现了形位精度要求高低，由设计给定的形位公差数值确定，用以表示形位公差带的宽度或直径大小形位公差带的形状如图所示指组成公差带的几何要素的延伸方向，通常与图样上公差代号的指引线箭头方向垂直。浮动位置固定指当图样上基准位置一经固定，其公差带位置不再变动。如位置公差带中的同轴度、对称度。指形位公差带的位置随实际尺寸的变动而变动。形状公差带位置均为浮动，如直线度、平面度等。三、形位公差的标注1.形位公差代号包括框格、指引线、公差特征项目的符号、公差数值、表示基准的字母和其它附加符号组成，如图所示。（１）形位公差框格：由两格或多格组成的矩形框格，用细实线绘制。形位公差框格应水平地或垂直地绘制。第一格：公差项目第二格：填写形位公差数值及附加符号，若形位公差数值为形位公差带的直径，则在公差数值前加注“ø”或“Sø”，必要时需在形位公差数值后面加注表示限定被测要素形状的其它符号，附加符号如表所示第三格及以后各格：填写基准符号的字母和附加符号。单一基准用一个字母表示；组合基准用由细短横线隔开的两个字母表示，并填写在一个框格内；三面基准体系应按其先后顺序分别自左到右（或自下到上）填写在不同框格内，以分别表示第Ⅰ基准、第Ⅱ基准、第Ⅲ基准。2．被测要素的标注方法（１）当被测要素为轮廓要素时，指引线的箭头置于该要素的轮廓线或其延长线上，但应与尺寸线明显错开。如图（a）、(b)所示。（２）当被测要素为中心要素时，指引线的箭头应与该要素的尺寸线对齐，如图(c)所示（2）指引线：将框格与被测要素联系起来，指引线原则上从框格一端的中间位置引出，其箭头应垂直指向被测要素。被测要素为轮廓要素的标注（３）当同一被测要素有一个以上的公差特征项目要求并且测量方向相同时，可将公差框格放在一起，只用同一指引线指向被测要素，如图（a）所示（４）当对被测要素任一部分有进一步形位公差限制时，应将该部分的尺寸标注在形位公差值的后面，并用斜线分开。如图（b）所示。（５）当不同被测要素有相同的形位公差要求时，可共用一个框格，从框格引出的指引线上绘制出多个指示箭头，分别指向各被测要素。如图（d）所示。3．基准要素的标注方法（１）基准符号基准符号由粗的短横线、圆圈、连线（细实线）和基准字母组成，如图（a）所示。圆圈内填写基准字母，无论基准符号在图样中的方向如何，基准字母都应水平填写。为了避免混淆，基准字母不能采用E、I、J、M、O、P、L、R、F，当字母不够用时，可以加注脚标，如A1，A2…B1，B2。（２）当基准要素为中心要素时，基准符号的连线应与该要素的尺寸线对齐，并且基准符号应放置在其尺寸线异侧，如图（b）所示（３）当基准要素为轮廓要素时，基准符号的连线应靠近该要素的轮廓线或其延长线，但应与尺寸线明显错开，如图（c）所示4．理论正确尺寸的标注理论正确尺寸：指确定要素的理论正确位置、轮廓或角度的尺寸。它仅表达设计时对被测要素的理想要求，所以不规定公差，为了与具有一般公差的线性尺寸相区别，标准规定将其标注在矩形框格内，如图所示。四、形状公差及公差带形状公差：单一实际被测要素的形状对其理想形状所允许的变动量。形状公差带是限制单一实际被测要素所允许变动的区域。形状公差带的特点：不涉及基准，它的方向和位置均是浮动的，只能控制被测要素形状误差的大小。被测要素：为直线、平面、圆和圆柱面，包括直线度、平面度、圆度和圆柱度四个项目。（1）在给定平面内公差带定义：距离为公差值t的两平行直线之间的区域。1．直线度直线度定义：限制被测实际直线对理想直线变动量的一项指标。t示例：标注示例（动态演示）（2）在给定方向上公差带定义：其公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。示例：棱线必须位于箭头所指方向距离为公差值0.02mm的两平行平面内。公差带标注示例（3）在任意方向上公差带定义：任意方向上的直线度在公差值前加注“”，公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域。示例：被测圆柱体d的轴线必须位于直径为公差值００１mm的圆柱面内。φt公差带标注示例（动态演示）2．平面度平面度定义：限制实际表面对其理想平面变动量的一项指标公差带定义：平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。示例：图a：被测表面必须位于距离为公差值0.03mm的两平行平面内。并且只允许中间向材料内凹。图b：被测表面上任意100×100mm的范围，必须位于距离为公差值0.1mm的两平行平面内。t公差带ba3．圆度圆度公差定义：圆度公差用于限制实际圆对其理想圆变动量的一项指标。公差带定义：在同一正截面上，半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。示例：在垂直于轴线的任一正截面上，该圆必须位于半径差为公差值0.02mm的两同心圆之间。公差带标注1标注24．圆柱度圆柱度定义：用限制实际圆柱表面对其理想圆柱面变动量的一项指标。公差带定义：被测圆柱面必须位于半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间。示例：被测圆柱表面必须位于半径差为公差值0.02mm的两同轴圆柱面之间。t公差带标注圆柱度公差能对圆柱面所有横截面和纵截面上的轮廓误差进行综合控制，如圆度公差、素线的直线度公差等。五、形状或位置公差形状或位置公差包括线轮廓度公差和面轮廓度公差两个项目。若无基准要求时，它们为形状公差；有基准要求时，它们为位置公差。1．线轮廓度线轮廓度定义：限制实际平面曲线对其理想曲线变动量的一项指标。线轮廓度公差带定义：是包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域，诸圆圆心应位于理想轮廓线上。示例：表示在平行于图样所示投影面的任一截面上，实际轮廓线必须位于包络一系列直径为公差值0.04mm，且圆心在理论轮廓线上的圆的两包络线之间。公差带标注2．面轮廓度面轮廓度定义：面轮廓度是限制实际曲面轮廓形状对其理想曲面变动量的一项指标。公差带定义：是包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域，且球心在理想轮廓面上。0.04示例：表示在平行于图样所示投影面的任一截面上，实际轮廓线必须位于包络一系列直径为公差值0.04mm，且圆心在理论轮廓线上的圆的两包络线之间。公差带六、位置公差及公差带位置公差：是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。位置公差带：是限制关联实际要素变动的区域，被测实际要素位于此区域内为合格，区域的大小由公差值决定。根据被测要素和基准要素之间的几何关系和要求，位置公差可分为：定向、定位和跳动公差三类。（一）定向公差与公差带定向公差：是指关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。定向公差包括平行度、垂直度和倾斜度三项。1.平行度平行度定义：用于限制被测实际要素对基准要素在平行方向上变动量的一项指标。公差带的定义：当给定一个方向时，其公差带是距离为公差值t且平行于基准线（或面）、并位于给定方向上的两平行平面之间的区域示例：被测孔的轴线必须位于距离为公差值0.0５mm、且在给定的垂直方向上平行于基准平面A的两平行平面之间。At公差带标注示例（动态演示）示例：测圆柱的轴线必须位于直径为公差值0.0５mm、且垂直于基准平面A的圆柱面内。2．垂直度垂直度定义：用于限制被测实际要素对基准要素在垂直方向上变动量的一项指标。公差带的定义：当给定任意方向时，其公差带是直径为公差值t且垂直于基准面（线）的圆柱面内的区域，此时应在公差值前加注ø。t公差带标注示例（动态演示）0.02AAt3.倾斜度倾斜度定义：限制被测实际要素对基准要素在倾斜方向上变动量的一项指标。公差带定义：当给定一个方向时，其公差带是距离为公差值t且与基准线（或面）成理论正确角度、并位于给定方向上的两平行平面之间的区域。示例：被测孔的轴线必须位于距离为公差值0.02mm、且在图示给定方向与基准轴线A成理论正确角度的两平行平面之间。公差带标注示例定向公差具有如下特点：（1）定向公差带相对基准有确定的方向，而其位置往往是浮动的。（2）定向公差带具有综合控制被测要素的方向和形状的功能。因此在保证功能要求的前提下，规定了定向公差的要素，一般不再规定形状公差，只有需要对该要素的形状有进一步要求时，则可同时给出形状公差，但其公差数值应小于定向公差值。（二）定位公差与公差带定位公差：是关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。定位位置公差包括：同轴度、对称度和位置度三个项目。同轴度公差带：是直径为公差值t的圆柱面内的区域，该圆柱面的轴线与基准轴线同轴。1．同轴度同轴度定义：限制被测轴线偏离基准轴线的一项指标。示例：被测圆柱面ød１的轴线必须位于以基准轴线为轴线、直径为公差值0.１mm的圆柱面内。基准轴线公差带标注（动态演示）2．对称度对称度定义：限制被测中心要素偏离基准中心要素的一项指标。基准平面tt/2公差带标注（动态演示）公差带定义：是距离为公差值t且相对基准的中心线（或平面）对称配置的两平行平面（或直线）之间的区域。示例：被测中心面必须位于距离为公差值0.１mm、且相对于基准中心面对称配置的两平行平面内。点的位置度公差：如公差值前加注ø，其公差带是以公差值t为直径的圆内区域，圆公差带的中心点的位置由相对于基准的理论正确尺寸确定；如公差值前加注Sø，其公差带是以公差值t为直径的球内区域，球公差带的中心点的位置由相对于基准的理论正确尺寸确定。3．位置度位置度定义：限制被测点、线、面的实际位置对其理想位置变动量的一项指标。示例：该球的球心必须位于以公差值0.0８mm为直径的球内，该球的球心位于相对基准A和B所确定的理想位置上公差带标注例（动态演示）i定位公差带的特点如下：1)定位公差