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第四章形状和位置精度设计及检测许昌学院电气信息工程学院本章内容一．形位精度项目及形状公差带二．形位公差的图样表示三．形位公差及其公差带四．形位精度设计重点要求掌握形位精度项目及其符号；掌握形位公差的图样表示方法；掌握形位公差带的特点和功能并能正确标注；掌握形位精度的设计方法。第一节概述零件在加工过程中由于受各种因素（如机床、夹具、刀具和工件所组成的工艺系统本身存在各种误差，以及加工过程中存在受力变形、振动、磨损等各种干扰），致使加工后的实际形状和相互位置，与理想几何体的规定形状和线面相互位置存在差异，这种形状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，简称形位误差。其对产品的寿命和使用性能有很大的影响。形位公差是控制行位误差的：行位行位ft1、行位误差的产生影响零件的功能要求例如机床导轨表面的直线度、平面度不好，将影响机床刀架的运动精度影响零件的配合性质例如圆柱结合的间隙配合，圆柱表面的形状误差会使间隙大小分布不均，当配合件有相互转动时，磨损加快，降低零件的工作寿命和运动精度影响零件的自由装配例如轴承盖上各螺钉孔的位置不正确，在用螺栓往基座上紧固时，就有可能影响其自由装配2、行位误差对零件使用性能的影响为保证减速器的性能，齿轮轴上装轴承的支承轴颈有圆柱度要求，两个支承轴颈之间应保证同轴度要求，箱体上同一轴线的两个支承孔之间有同轴度要求，两组支承孔之间有平行度要求。齿轮减速器轴套加工后外圆的形状和位置误差轴套的外圆可能产生以下误差：外圆在垂直于轴线的正截面上不圆（即圆度误差）外圆柱面上任一素线（是外圆柱面与圆柱轴向截面的交线）不直（即直线度误差）外圆柱面的轴心线与孔的轴心线不重合（即同轴度误差）为了保证互换性，我国已经把形位公差标准化，颁布了下列国标：GB/T1182-2008《产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注》。GB/T1184-1996《形状和位置公差未注公差值》。GB/T4249-2009《产品几何技术规范(GPS)公差原则》。GB/T16671-2009《几何技术规范（GPS）几何公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》。GB/T13319-2003《产品几何量技术规范(GPS)几何公差位置度公差注法》。形位误差越大，零件的几何参数的精度越低，其质量也越低。为了保证零件的互换性和使用要求，需对零件规定形位公差，用以限制形位误差。任何机械零件都是由点、线、面组合而成的，形位公差的研究对象是构成零件几何特征的点、线、面。这些点、线、面统称为几何要素。形位公差就是研究这些要素在形状及其相互间方向或位置方面的精度问题。一、形位公差的研究对象1、按结构特征分类（1）组成要素（轮廓要素）构成零件轮廓的点、线、面。（2）导出要素（中心要素）轮廓要素的中心点、线、面。特点是不能为人们直接感觉到，而是通过相应的轮廓要素才能体现出来。如零件上的中心点、中心线、中心面等。几何要素的分类2、按存在的状态分类（1）实际要素零件上实际存在的要素，可以通过测量反映出来的要素代替。（2）理想要素是具有几何意义的要素；是按设计要求，由图样给定的点、线、面的理想形态；它不存在任何误差，是绝对正确的几何要素。理想要素是作为评定实际要素的依据，在生产中是不可能得到的。3、按检测关系（所处部位）分类（1）被测要素是图样中给出了形状和位置公差要求的要素，是测量对象。（2）基准要素用来确定被测要素的方向和位置的要素。基准要素在图样上标有基准符号或基准代号。4、按功能关系分类（1）单一要素指仅对本身提出形状公差要求的被测要素。（2）关联要素即与零件基准要素有方向或位置功能要求的被测要素。二、形位公差的项目及其符号（重点掌握）表4-1形位公差特征项目和符号（共14项）形状误差一般是对单一要素而言的，仅考虑被测要素本身的形状的误差。形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动量；位置误差是对关联要素而言的，关联要素对基准有方位要求。位置公差是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动量。形位公差是被测实际要素的允许变动全量。形位公差的公差带是空间线或面之间的区域，比尺寸公差带即数轴上两点之间的区域要复杂。形状误差和形状公差位置误差和位置公差第二节形位公差的标注形位公差的图样表示机械零件的设计过程中，当形位精度要求不高，一般制造精度可以满足要求时，应采用未注形位公差(形位公差的一般公差)，无需在图样上注出；对于功能要求较高的几何要素，其形位公差应在图样上采用框格标注，特殊情况也可以在技术要求中使用文字说明或列表注明。采用形位公差框格表示法进行图样标注时，主要标注三部分内容：框格、被测要素和基准要素。框格-由2格或多格组成的矩形方框形位公差的图样表示国家标准规定，形位公差要求在矩形方框中给出，该方框由二格或多格组成。框格中内容从左到右按顺寻填写，框格内容包括：公差特征符号、公差值、基准及指引线等组成。一、公差框格与基准的标注1、公差特征符号根据零件的工作性能要求，由设计者从表4-1中选用。3、基准公差值用线性值，以mm为单位表示。如果公差带是圆形或圆柱形的，则在公差值前面加注，如果是球形的，则在公差值前面加注S。2、公差值相对于被测要素的基准，由基准字母表示（第3-5格）。为不致引起误解，字母E、I、J、M、O、P、L、R、F不采用。基准分为单基准、公共基准、多基准①单一基准要素用大写拉丁字母表示。1）基准符号在公差框格中的标注②由两个要素组成的公共基准，用由横线隔开的两个大写拉丁字母表示。③由两个或两个以上要素组成的基准体系，表示基准的大写字母应按基准的优先次序从左至右分别置于各格中。tA-B2）基准符号在基准要素和图样上的标注①用带小圆的大写字母以细实线与粗的短横线相连，表示基准的字母应注在公差框格内。A②当基准要素是轮廓线或表面时，在要素的外轮廓线上或在它的延长线上（与尺寸线明显地错开）标注基准符号；基准符号还可置于用圆点指向实际表面的参考线上。③当基准要素是轴线或中心平面或由带尺寸的要素确定的点时，则基准符号中的线与尺寸线一致。如果尺寸线处安排不下两个箭头，则另一箭头可用短横线代替。④任选基准的标注方法如图4、指引线指引线用细实线表示。指引线一端与公差框格相连，可从框格左端或右端引出。指引线引出时必须垂直于公差框格，另一端带有箭头。公差带宽度方向就是指引线给定的方向。或者指引线垂直于被测要素。另有规定，则必须注明角度（含90o）。对于圆度，公差带的宽度是形成两同心圆的半径方向。用带箭头的指引线将框格与被测要素相连，按以下方法标注：二、被测要素在图样上的标注1）当被测要素为轮廓要素时时，将指引线箭头应指在轮廓线或轮廓线的延长线上，但必须与尺寸线明显分开。4mm2）当指向实际表面时，箭头可置于带点的参考线上，该点指在实际表面上。3）当被测要素为中心要素时，则指引线箭头必须与尺寸线的延长线重合。4）当同一要素有多项公差特征项目要求时，可将一个框格放在另一个框格的下方。5）当一个以上的要素有相同公差项目要求时，如6个要素，应在框格上方标明，如“6X”、“6槽”。6）如果在公差带内进一步限定被测要素的形状时，则应在公差值后面加注符号，见下表。7）对几个表面有同一数值的公差带要求，其表示方法如下图。8）用同一公差带控制几个被测要素时，应在公差框格上注明“共面”或“共线”。9）局部限制的规定①如对同一要素的公差值在全部被测要素内的某一部分有进一步限制时，该限制部分（长度或面积）的公差值要求应放在公差值的后面，用斜线相隔。这种限制要求可以直接放在表示全部被测要素公差要求的框格下面。②如仅要求要素某一部分的公差值，则用粗点划线表示其范围，并加注尺寸，如图所示。③如仅要求要素的某一部分作为基准，则该部分应用粗点划线表示并加注尺寸，如图所示。10）理论正确尺寸的标注。对于要素的位置度、轮廓度和倾斜度，其尺寸由不带公差的理论正确位置、轮廓或角度确定，这种尺寸称“理论正确尺寸”。理论正确尺寸应围以框格，零件实际尺寸仅是由在公差框格中位置度、轮廓度或倾斜度公差来限定，如图所示。11）最大（小）实体要求用符号（）表示，此符号置于给出的公差值或基准字母的后面，或同时置于两者后面。12）特殊表示法。a、全周符号的标注：形位公差特征项目适用于横截面内的整个外轮廓线或整个外轮廓面时，应采用全周符号。b、螺纹、齿轮和花键c、自由状态条件（非刚性零件，橡胶、塑料等）13）基准目标。当需要在基准要素上指定某些点、线或局部平面来体现个基准平面时，应标注基准目标。按下列方法标注在图样上。①当基准目标为点时，用“×”表示；②当基准目标为线时，用细实线表示，并在棱边上加“×”；③当基准目标为局部表面时，用双点画线绘出该局部表面的图形并画上与水平成45o的细实线（剖面线）；④基准目标代号在图样中的标注如图所示；0.010.04AØ0.02AØ0.03BØ0.15AB（1）左端面的平面度为0.01mm，右端面对左端面的平行度为0.04mm（2）Ø70H7的孔的轴线对左端面的垂直度公差为0.02mm（3）Ø210h7对Ø70H7的同轴度为0.03mm（4）4-Ø20H8孔对左端面（第一基准）和Ø70H7的轴线的位置度公差为0.15mm试将下列形位公差技术要求标注在图中：第三节形位公差形位公差是实际被测要素对理想被测要素的允许变动量，分为形状公差、形状或位置公差和位置公差。形位公差带是指用图示法表示的限制被测要素允许变动的几何区域。形位公差带体现了被测要素的设计要求，也是加工、检验的根据。形位公差带特征完全相同的两项形位公差，即使项目名称不同，但其设计要求则是完全相同的。形位公差带形状公差带公差带只有大小和形状，无方向和位置的限制，故称为浮动公差带形状公差共有四种：直线度平面度圆度圆柱度形状公差是单一要素的形状对其理想要素允许的变动量。形状公差带是单一实际被测要素允许变动的区域。1、直线度直线度公差用于控制轮廓直线和轴线的形状误差。直线度公差是实际线对理想直线所允许的最大变动量。也就是在图样上所给定的，用以限制实际线加工误差所允许的变动范围。直线度公差种类平面直线空间直线给定平面内的直线度给定一个方向的直线度给定两个方向的直线度任意方向上的直线度给定平面内直线度公差上表面的素线在铅垂面内的直线度公差为0.01mm。即素线必须位于测量平面内，且距离为公差值0.01mm的两平行直线之间。其公差带是距离为公差值0.01的两平行直线之间的区域。0.01公差带是距离为公差值t的两平行直线间的区域。给定一个方向的直线度当给定一个方向时，公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。棱线在铅垂方向上的直线度公差为0.02mm。棱线必须位于铅垂方向（箭头所指方向）距离为公差值0.02mm的两平行平面内。给定互相垂直两个方向的直线度当给定互相垂直的两个方向时，公差带是两对给定方向上距离分别为公差值t1和t2的两平行平面之间的区域。0.010.02棱线在铅垂方向上直线度公差为0.01，在水平方向上直线度公差为0.02。任意方向上的直线度公差带是直径为公差值φ0.04的圆柱面内的区域0.04φd中心线的直线度公差为0.04mm任意方向上的直线度在公差值前加注“φ”，公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域。2、平面度公差带是距离为公差值0.08的两平行平面之间的区域零件上表面的平面度公差为0.08mm公差带是距离为公差值t的两平行平面之间所限定的区域。3.圆度圆度公差带是垂直于轴线的任一正截面上半径差为公差值0.03的两同心圆之间的区域。圆柱面的圆度公差为0.02mm圆锥面的圆度公差为0.03mm注意箭头方向公差带是同一正截面上，半径差为公差值t的两个同心圆之间的区域。4、圆柱度公差带是半径差为公差值0.01的两同轴圆柱面之间的区域。Φd圆柱面的圆柱度公差为0.01mm0.01公差值前勿加Φ公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。轮廓度包括:线轮廓度——被测要素为曲线面轮廓度——被测要素为曲面二、形状或位置公差（轮廓度公差带）无基准要求有基准要求无基准要求时，理想