(第4章 形状和位置公差)机械精度设计与检测

机械精度设计与检测中南大学出版社第四章形位精度设计与检测一、形位公差的项目及公差带形状本章主要内容二、形位公差的标注三、公差原则四、形位公差的选择及应用重点要求掌握形位公差的项目及符号；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选择及标注。第四章形位精度设计与检测§4.1概述§4.2形位公差的标注§4.3形位公差及其公差带§4.4公差原则§4.5形位公差的选择§4.6形位公差的测量与评定一、形位误差及其产生的原因形位误差:零件的实际形状和相互位置，与理想几何体规定的形状以及点、线、面相互位置间存在的差异，统称为形位误差。产生的原因:加工零件的机床、夹具、刀具及工件系统等；加工过程中受力变形、振动、磨损等各种因素的干扰；导致产生或大或小的形状误差和位置误差。§4.1概述§4.1概述形位误差对机器的装配和使用都会产生很大的影响。因此，必须对形位误差予以控制。§4.1概述中心要素是指回转体的中心或对称面的中平分面轮廓要素是指与空间直接接触的要素①按结构特征分：轮廓要素、中心要素②按存在状态分：实际要素、理想要素几何要素分类1、要素:形位公差研究的对象几何要素：构成零件几何特征的点、线、面。二、基本术语实际要素是指加工完成后所形成的要素理想要素是指具有几何意义的要素基准要素是指为确定被测要素的理想方向或位置的要素§4.1概述③按所处地位分：被测要素、基准要素④按功能关系分：单一要素、关联要素被测要素是指图样上所标出的要素单一要素是指形状公差关联要素是指位置公差§4.1概述2、形状公差及项目符号形状公差：单一实际要素的形状所允许的变动全量。形状公差直线度平面度圆度圆柱度线轮廓度面轮廓度§4.1概述3、位置公差：关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。定向公差平行度垂直度倾斜度线轮廓度面轮廓度线轮廓度面轮廓度位置公差同心度（用于中心点）对称度位置度同轴度（用于轴线）跳动公差圆跳动全跳动§4.1概述§4.1概述5、形位公差带形状和位置公差是实际被测要素对理想被测要素的允许变动量，形位公差带就是被测要素允许变动的几何区域。形位公差带具有形状、大小、方向和位置的特征。★公差带的形状：被测要素的形状设计要求取决于§4.1概述点的公差带形状线的公差带形状平面点空间点平面内直线空间一个方向限制的直线空间任意方向限制的直线圆任意曲线面的公差带形状平面圆柱面任意曲面§4.1概述作用：体现被测要素的设计要求，也是加工和检测的根据。★公差带的大小：★公差带的方位：无方位的公差带有方向的公差带有位置的公差带取决于公差值机械零件的设计过程中形位精度要求不高: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；功能要求较高: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。如计数器壳体、齿轮轴等形位公差框格表示法,主要标注三部分内容：框格、被测要素和基准要素。§4.2形位公差的图样表示（标注）一、形位公差框格和基准符号1、框格⊥φ0.05A⊥φ0.05A正确错误！⊥φ0.05A§4.2形位公差的图样表示（标注）§4.2形位公差的图样表示（标注）二、被测要素的标注方法注意：当被测要素为轮廓要素时，箭头必须明显地与尺寸线错开。1、被测轮廓要素的标注§4.2形位公差的图样表示（标注）注意：被测要素为中心要素（轴线、中心平面、球心等）时，箭头应与该要素所对应轮廓要素的尺寸线对齐。2、被测中心要素的标注§4.2形位公差的图样表示（标注）箭头代替尺寸线箭头对齐圆锥大端尺寸线§4.2形位公差的图样表示（标注）3、被测要素为多个要素多个要素要求相同时，用一个框格即可。公共轴线、公共中心平面等公共被测要素，应在框格上方书写共线或共面字样。0.01CZ0.1CZA§4.2形位公差的图样表示（标注）§4.2形位公差的图样表示（标注）4、被测要素有多项公差要求§4.2形位公差的图样表示（标注）（一）、基准1、定义：具有正确形状的理想要素，在实际运用时，则由基准实际要素来确定。2、基准的建立：①基准是用来确定被测要素的方向与位置的。以基准实际要素的理想基准要素作为基准，且理想要素的位置应符合最小条件。§4.2形位公差的图样表示（标注）三、基准及基准要素的标注方法②当基准为中心要素时，以最小包容区域的中心要素作为理想基准要素（如图4－7）。§4.2形位公差的图样表示（标注）③由两条或以上实际轴线建立公共基准轴线时，以这些实际轴线所共有的理想轴线作为公共基准轴线。（图4-10）§4.2形位公差的图样表示（标注）④当基准为轮廓要素时，以最小包容区域体外边界作为基准要素。（图4－8）；§4.2形位公差的图样表示（标注）⑤为确立被测要素的空间位置，可以建立标准体系。（图4-12）§4.2形位公差的图样表示（标注）3、基准符号AAAA§4.2形位公差的图样表示（标注）注意：大写字母必须水平方向书写。用角标满足多个要求。字母E、F、I、J、L、M、O、P、R不能作为基准代号。（二）、基准要素的标注方法1、基准轮廓要素的标注方法粗短线对准轮廓线或延长线上，并且与尺寸线明显错开§4.2形位公差的图样表示（标注）§4.2形位公差的图样表示（标注）2、基准中心要素的标注方法基准符号的细实线必须与该尺寸线对齐§4.2形位公差的图样表示（标注）§4.2形位公差的图样表示（标注）3、基准体系的标注§4.2形位公差的图样表示（标注）4、公共基准的标注§4.2形位公差的图样表示（标注）四、其他标注方法1、延伸公差带是指将被测要素的公差带延伸到工件实体之外，以保证相配件与该零件配合时能顺利装入。§4.2形位公差的图样表示（标注）§4.2形位公差的图样表示（标注）2.全周符号的标注如果轮廓度特征适用横截面的整周轮廓或由该轮廓所示的整周表面时，应采用全周符号表示。§4.2形位公差的图样表示（标注）3.螺纹、齿轮和花键轴线的标注否则应加说明，例如用“MD”表示大径，用“LD”表示小径。以螺纹轴线为被测要素或基准要素时，默认为螺纹中径。图4.13（a）大径轴线的标注图4.13（a）小径轴线的标注以齿轮、花键轴线为被测要素或基准要素时，需说明所指的要素，例如用“PD”表示节径，用“MD”表示大径，用“LD”表示小径。§4.2形位公差的图样表示（标注）4.限定性规定的标注图4.13（a）§4.2形位公差的图样表示（标注）6.最大实体要求、最小实体要求和可逆要求5.自由状态的标注§4.2形位公差的图样表示（标注）②最小实体要求用规范的附加符号表示。L图4.22（a）图4.22（b）图4.22（c）③可逆要求用规范的附加符号表示。R7、复合位置度§4.2形位公差的图样表示（标注）本节结束形状误差值就是最小包容区域的宽度或直径。最小包容区域是与形状公差带形状、方向、位置相同、包容实际被测要素且具有最小宽度或直径的区域。即必须遵循最小条件。§4.3形位公差及其公差带一、形状公差及其公差带的特点（一）形状误差及其评测形状公差——单一要素的形状对其理想要素允许的变动量。Ⅰ最小区域h1Ⅱf被测实际要素Ⅲf图4-17(a)轮廓要素的最小条件h2h3h1h2h3（1）最小条件原则：指被测实际要素对于理想要素的最大变动量为最小，有唯一性。对于轮廓要素：符合最小条件的理想要素是处于实体之外与被测实际要素相接触；§4.3形位公差及其公差带图4-17(b)中心要素的最小条件被测实际要素L1d1L2d22d最小区域12dd对于中心要素：符合最小条件的理想要素是穿过实际中心要素。§4.3形位公差及其公差带（二）、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：§4.3形位公差及其公差带直线度平面度圆度圆柱度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种类（4种）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§4.3形位公差及其公差带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§4.3形位公差及其公差带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§4.3形位公差及其公差带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§4.3形位公差及其公差带形状公差带的特点：没有基准，公差带只有形状和大小的要求，而没有方位的要求，即方位可以浮动。10100.§4.3形位公差及其公差带二、评定基准基准是用来确定被测要素方位的参考对象，通常有三类。1.单一基准2.公共基准基准的种类§4.3形位公差及其公差带3、基准体系——由两个或三个基准共同确定被测要素的方位。§4.3形位公差及其公差带加工后的零件，实际基准都存在一定的形状误差，不宜直接使用实际基准要素作为基准，通常用形状足够精确的表面模拟体现.以轮廓平面为基准用平板模拟基准基准的体现§4.3形位公差及其公差带模拟以内孔轴线为基准用心轴模拟体现以外圆轴线为基准用V形块模拟体现§4.3形位公差及其公差带三、轮廓度公差带轮廓度包括:线轮廓度——被测要素为曲线面轮廓度——被测要素为曲面轮廓度的功能:控制被测要素形状——无基准(线轮廓/面轮廓)控制被测要素位置——有基准(线轮廓/面轮廓)§4.3形位公差及其公差带0.040.041、线轮廓度§4.3形位公差及其公差带2、面轮廓度§4.3形位公差及其公差带0.010.02四、位置误差及其公差带的特点定向误差：被测实际要素对具有确定方向的理想要素的变动量，该理想要素的方向有基准确定。§4.3形位公差及其公差带（一）、位置误差的评测定位误差：被测实际要素对具有确定位置的理想要素的变动量，该理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定。定向误差用定向最小包容区域(简称定向最小区域)的宽度或直径表示。图4-18定向最小包容区域§4.3形位公差及其公差带定位误差用定位最小包容区域(简称定位最小区域)的宽度或直径表示。理论正确尺寸:确定被测要素理想的形状、方向、位置的尺寸，无公差，标注在方框内。图4-19定位最小包容区域§4.3形位公差及其公差带（二）、定向公差带项目：平行度、垂直度和倾斜度。根据被测要素与基准要素的形状可分为：面对面、面对线、线对面、线对线§4.3形位公差及其公差带1、平行度功能：用于控制被测要素与基准要素成0°夹角。有5种情况：1)面对面的平行度§4.3形位公差及其公差带2)面对线的平行度3)线对面的平行度4)线对线在任意方向上的平行度5)线对线在两垂直方向上的平行度功能：用于控制被测要素与基准要素成90度夹角2、垂直度1）面对线的垂直度§4.3形位公差及其公差带2）线对线的垂直度3）线对面的垂直度有3种情况：3、倾斜度功能：控制被测要素与基准要素成0－90度夹角1）面对面的倾斜度§4.3形位公差及其公差带2）面对线的倾斜度3）线对面的倾斜度有3种情况：4、定向公差的特点（1）、公差带相对基准有确定方向0.01φ0.01§4.3形位公差及其公差带（2）定向公差既控制被测要素的方向，同时也控制被测要素的形状误差。同一要素的形状公差必须小于定向公差§4.3形位公差及其公差带（三）、定位公差带项目：同轴度、对称度、位置度。§4.3形位公差及其公差带功能：控制被测轴线对基准轴线的重合程度。1、同轴度含义：Φd1轴线对Φd2轴线的同轴度公差为0.04mm。公差带图§4.3形位公差及其公差带点的同心度公差带图§4.3形位公差及其公差带2、对称度功能：控制被测中心对基准中心的共线或共面程度。有3种情况：1）面对线的对称度§4.3形位公差及其公差带2）面对面的对称度3）线对面的对称度3、位置度功能：控制被测要素相对其理想要素的位置误差。位置度可用于点、线、面。有4种情况：1）点的位置度§4.3形位公差及其公差带2）线的位置度3）复合位置度4）