第三章 形状和位置公差及检测

台州学院机械工程学院第三章形状和位置公差及检测本章主要内容：1、形状和位置公差的基本概念。2、形状和位置公差项目及形位公差带。3、公差原则——处理形位公差与尺寸公差关系的公差原则。4、形位公差的选择。5、形位公差的图样标注。6、形位误差检测原则与评定方法。台州学院机械工程学院经过加工的零件，除了会产生尺寸误差外，也会产生表面形状和位置误差。如图a所示小轴的弯曲、图b所示阶梯轴轴线不在同一水平位置的情况，如不加以控制，将会影响零件的质量。必须根据实际需要对零件加工提出相应的形状误差和位置误差的允许范围，即要在图纸上标出形位公差。第一节概述台州学院机械工程学院一、形位误差的产生及其对零件性能的影响1、误差（尺寸偏差、形状误差、位置误差）的产生原因：1）零件加工过程中存在几何误差（机床－夹具－刀具系统）2）工艺系统的受力变形、热变形、振动及刀具磨损的误差轴套加工后外圆的形状和位置误差台州学院机械工程学院2、形位误差对零件性能的影响1）影响零件的功能要求A.形状误差：在间隙配合中使间隙分布不均匀；使过盈配合各处过盈量不一致。B.位置误差：影响零件的自由装配性质和装配的位置精度。2）影响零件的互换性和使用寿命。故必须对形位误差予以限制，即对零件的几何要素规定必要的形状和位置公差。台州学院机械工程学院二、关于要素的概念要素：构成零件特征的点、线、面。台州学院机械工程学院三、要素的分类：1.按结构特征分：1)轮廓要素：组成轮廓的点、线、面2)中心要素：与轮廓要素对称的点、线、面抽象的，但存在2.按存在的状态分：1)实际要素：指零件上实际存在的要素，也就是加工后得到的要素。2)理想要素：指具有几何意义的要素。它是按设计要求由图纸上给定的点、线、面的一些状态。台州学院机械工程学院3.在形位公差中所处的地位分：1)被测要素：图样上给出形位公差要求的检测对象2)基准要素：确定被测要素方向和位置的要素，图纸上用基准符号标出台州学院机械工程学院4.按结构的性能分：1)单一要素：具有形状公差的要求2)关联要素：与其他要素具有功能关系的要素，位置公差台州学院机械工程学院形位公差的项目及符号台州学院机械工程学院国家标准规定：形位公差采用代号标注。形位公差代号包括：1）形位公差框格2）被测要素的指引线3）形位公差项目符号4）公差值及有关符号5）基准第二节形位公差的标注方法一、公差框格1．公差框格的标注(1)第一格形位公差特征的符号。(2)第二格形位公差数值和有关符号。(3)第三格和以后各格基准字母和有关符号。规定不得采用E、F、I、J、L、M、O、P和R等九个字母。台州学院机械工程学院二、被测要素的标注用带箭头的指引线将公差框格与被测要素相连，指引线的箭头指向被测要素，箭头的方向为公差带的宽度方向。台州学院机械工程学院（1）当被测要素为轮廓要素时，箭头指向要素的轮廓线或其延长线上，并应明显地与尺寸线错开(应与尺寸线至少错开4mm)。4mm被测要素的主要标注方法：台州学院机械工程学院（2）当被测要素为中心要素时，箭头应对准尺寸线，当箭头与尺寸线的箭头重叠时，可代替尺寸线箭头，指引线的箭头不允许直接指向中心线。台州学院机械工程学院(3)当被测要素为圆锥体的轴线时，指引线的箭头应与圆锥体直径尺寸线(大端或小端)对齐必要时也可在圆锥体内画出空白的尺寸线，并将指引线的箭头与该空白的尺寸线对齐；如圆锥体采用角度尺寸标注，则指引线的箭头应对着该角度的尺寸线。图4-14圆锥体轴线的标注台州学院机械工程学院三、基准要素的标注法ABC无论基准符号在图样上的方向如何，圆圈内的字母均应水平书写。基准要素的标注用基准符号表示。基准符号由带圆圈的大写字母和粗短线并用细实线连接表示。台州学院机械工程学院(1)当基准要素为轮廓线和表面时，基准符号应置于该要素的轮廓线或其引出线标注，并应明显地与尺寸线错开。台州学院机械工程学院(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；当基准符号与尺寸线的箭头重叠时，可代替尺寸线的一个箭头；台州学院机械工程学院四、简化标注法1、当同一个被测要素有多项形位公差要求，其标注方法又是一致时，可以将这些框格绘制在一起，并引用一根指引线。AA台州学院机械工程学院2、当多个被测要素有相同的形位公差(单项或多项)要求时，可以在从框格引出的指引线上绘制多个指示箭头，并分别与被测要素相连。台州学院机械工程学院第三节形状公差一、形状公差指单一实际要素的形状允许的变动全量。形状公差用形状公差带来表达。二、各种形状公差及其公差带尽管零件种类繁多，但构成零件几何形状的要素不外乎有：直线、曲线、平面、回转面和曲面。形状公差带项目有六项。形状公差带只对要素有形状要求，无方向、位置约束。台州学院机械工程学院1.直线度：其被测要素是直线要素。是控制零件上被测要素的不直程度。直线度公差是用于控制直线、轴线的形状误差。根据零件的功能要求直线度在给定平面内的直线度在给定方向内的直线度任意方向上的直线度两个方向上的直线度一个方向上的直线度台州学院机械工程学院1)在给定平面内的直线度其公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域。图示给定垂直面内的公差值为：0.02公差带位置：两平行直线包络实际线，位置随实际线的位置变动。台州学院机械工程学院图示给定垂直面内的公差值为：0.02，水平面内公差为：0.01公差带位置：两平行直线包络实际线，位置随实际线的位置变动。台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院2)在给定方向上的直线度①给定一个方向上的直线度公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。公差带位置：两平行平面包络实际直线，随实际直线位置“浮动”。台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院②当给定二个方向（相互垂直的）时，公差带：是正截面尺寸为公差值t1Xt2的四棱柱内的区域。公差带位置：四棱柱面包络实际直线，随实际直线位置“浮动”台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院公差带：是直径为公差值t的圆柱面内的区域。注意：任意方向的公差带在公差框格中的公差值前面要加Φ。3)在任意方向上的直线度台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院2、平面度平面度公差带：是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。公差带位置：两平行平面包络实际平面，随实际平面位置“浮动”。台州学院机械工程学院被测表面上任意100×100的范围，必须位于距离为公差值0.1的两平行平面内。台州学院机械工程学院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t的两同心圆之间的区域。公差带位置：两同心圆之间的区域包络实际圆，随实际的位置“浮动”。标注1标注2公差带台州学院机械工程学院4.圆柱度圆柱度公差带：是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。公差带位置：两同轴圆柱之间的区域包络实际圆柱面，随实际圆柱面位置“浮动”。台州学院机械工程学院5、线轮廓度线轮廓度公差带：是包络一系列直径为公差值t的同心圆的两包络线之间的区域，诸圆的圆心位于具有理论正确几何形状曲线上。而该轮廓理想形状由图中标注的理论正确尺寸确定。台州学院机械工程学院6、面轮廓度面轮廓度公差带：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，诸球的球心应位于理想轮廓面上。台州学院机械工程学院第四节位置公差位置公差：关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。位置公差带用来限制实际要素变动的区域。构成零件几何特征的实际要素必须在此区域内才合格。区域的大小由公差值决定。台州学院机械工程学院位置公差定向公差定位公差跳动公差平行度垂直度倾斜度同轴度对称度位置度圆跳动公差全跳动公差∠∥⊥台州学院机械工程学院一、定向公差关联被测要素对基准要素在规定方向上允许的变动量特点：定向公差相对于基准有确定的方向；定向公差具有综合控制被测要素的方向和形状的职能。分为：平行度、垂直度和倾斜度。台州学院机械工程学院1.平行度平行度是用于控制被测要素相对于基准要素的方向成0度的要求。1）给定一个方向的平行度公差带是距离为公差值t,且平行于基准平面（或直线）的两平行平面间的区域。台州学院机械工程学院一个方向，面对面台州学院机械工程学院一个方向，线对面台州学院机械工程学院一个方向，面对线台州学院机械工程学院一个方向，线对线台州学院机械工程学院2)给定二个方向的平行度公差带：是正截面尺寸为公差值t1Xt2mm，且平行于基准要素的四棱柱内的区域。公差带位置：四棱柱平行于基准，且包络实际轴线。台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院3）任意方向的平行度公差带：是直径为公差值t，且平行于基准轴线的圆柱面内的区域。公差带位置：圆柱面轴线与基准平行，且包络实际轴线。台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院2、垂直度垂直度是用于控制被测要素相对与基准要素的方向成90度的要求。1)给定一个方向的垂直度公差带：是距离为公差值t且垂直于要素的两平行平面（或直线）之间的区域。公差带位置：两平行平面（或直线）与基准平面（或线、轴线）垂直且包络实际平面（或线、轴线）。台州学院机械工程学院2)给定二个相互垂直方向的垂直度公差带：是正截面尺寸为公差值t1Xt2，且垂直于基准要素的四棱柱内的区域。公差带位置：四棱柱垂直于基准平面，包络实际轴线。台州学院机械工程学院3)给定任意方向的垂直度公差带：是直径为公差值t，且垂直于基准要素的圆柱面内的区域。公差带位置：圆柱面轴线与基准垂直，且包络实际被测轴线。台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院3、倾斜度倾斜度是用于控制被测要素相对与基准要素的方向成00——900之间的任意角度的要求。1）线对线的倾斜度倾斜度公差带是距离为公差值t且与基准线成理论正确角度的两平行平面之间的区域。ΦD的轴线相对与Φd基准轴线成600角的理想方向，则公差带是距离为公差值0.1mm且与基准线成理论正确角度600的两平行平面之间的区域。台州学院机械工程学院2)给定任意方向的倾斜度当给定任意方向时，倾斜度公差带是直径为公差值t，且与基准平面成理论正确角度的圆柱面内的区域。如图所示，øD孔轴线必须位于直径公差值0.05mm，且与A基准平面成45°角，平行于B基准平面的圆柱面内。台州学院机械工程学院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。台州学院机械工程学院关联实际要素对基准在位置上所允许的变动量。定位公差带具有确定的位置，相对于基准的尺寸为理论正确尺寸；定位公差带具有综合控制被测要素位置、方向和形状的功能。二、定位公差分为：位置度、同轴度和对称度。台州学院机械工程学院同轴度公差带是直径为公差值t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。如图所示。ød孔轴线必须位于直径为公差值0.1mm，且与基准轴线同轴的圆柱面内。同轴度用于控制轴类零件的。被测轴线对基准轴线的同轴度误差。1、同轴度台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院2、对称度对称度是用以控制被测要素与基准要素之间中心平面（或中心线、轴线）的共面（或共线）性要求。对称度公差带：是距离为公差值t，且相对基准中心平面对称配置的两平行平面之间的区域。公差带位置：槽的中心平面必须位于距离为公差值0.1mm，且相对基准中心平面对称配置的两平行平面之间。台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院3、位置度如图，孔轴线的位置度公差带是直径为公差值t，且轴线在理想位置的圆柱面内的区域。位置度用于控制被测要素（点、线、面）对基准的位置误差。位置度多用于控制孔的轴线在任意方向的位置误差。台州学院机械工程学院台州学院机械工程学院定位公差带的特点如下：1)定位公差相对于基准具有确定位置。其中，位置度公差带的位置由理论正确尺寸确定，同轴度和对称度的理论正确尺寸为零，图上可省略不注。2)定位公差带具有综合控制被测要素位置、方向和形状的功能。在满足使用要求的前提下，对被测要素给出定位公差