搜索
精度设计与质量控制基础精度设计与质量控制基础郑州轻工业学院机电工程学院机械设计教研室§2.3位置公差和误差关联实际要素的位置相对基准所允许的变动全量，称为位置公差。位置公差带用来限制实际要素的理想要素变动的区域范围（理想要素的位置由基准确定）。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。根据位置公差项目的特征，位置公差分为定向、定位和跳动三大类。位置误差：关联实际要素的位置对基准确定的理想要素的位置所允许的变动量。根据误差的特征，位置误差分为定向、定位和跳动误差三大类。2020/6/243在位置公差中，基准是一项非常重要的指标，用来确定被测要素公差带方向或（和）位置的根据，但基准实际要素本身也有形状误差，因此，由基准实际要素建立基准时，应以该基准实际要素的理想要素为基准，理想要素的位置要符合最小条件。在位置公差中，基准是指基准要素，被测要素的方向或（和）位置由基准确定的。（一）基准的种类（1）单一基准由一个要素建立的基准。如一个平面、中心线或轴线等。（2）组合基准由二个或二个以上的要素建立的一个独立基准。如由两段轴线A、B建立的公共基准A—B。（3）三基面体系由三个相互垂直的平面构成一个基准体系。当单一基准或一个独立的公共基准不能对关联要素提供完整而准确定向或定位时，就有必要引入三基面体系。规定三个相互垂直的基准平面A、B、C构成一个基准体系——三基面体系。按功能要求，分别称第一、第二、第三基准面。2020/6/245（二）基准的选择图样上标注位置公差时，有一个正确选择基准的问题。在选择时，主要应根据设计要求，并兼顾基准统一原则和结构特征，一般可从下列几方面来考虑。（1）设计时，应根据实际要素的功能要求及要素的几何关系来选择基准。例如，对旋转轴，通常以与轴承配合的轴颈表面作为基准或以轴心线作为基准。（2）从装配关系考虑，应选择零件相互配合、相互接触的表面作为基准，以保证零件的正确装配。（3）从加工、测量的角度考虑，应选择在工、夹、量具中定位的相应表面作为基准，并考虑这些表面作基准时要便于设计工具、夹具和量具，还应尽量使测量基准与设计基准统一。（4）当被测要素的方向需采用多基准定位时，可选择组合基准或三基面体系，还应从确定被测要素的方向或位置去考虑基准要素的顺序。§2.3.1定向公差的公差带和误差值定向公差是关联实际要素对基准要素在规定方向上所允许的变动全量。特点：(1)定向公差带相对基准有确定的方向；(2)定向公差带的位置可以随实际要素浮动；(3)定向公差带具有综合控制被测要素的方向和形状的职能。定向公差包括平行度、垂直度和倾斜度三个特征项目。定向误差是关联实际要素对基准要素在规定方向上所允许的变动量。定向误差包括平行度、垂直度和倾斜度误差三项。一、平行度平行度是用于控制被测要素相对与基准要素的方向成0°的要求。（1）公差带定义★平面对平面的平行度；★线对平面的平行度；★平面对线的平行度；以上三种平行度的公差带是指距离为公差值t,且平行于基准平面（或直线）的两平行平面间的区域。★线对线的平行度①给定一个方向的平行度公差带是距离为公差值t且平行于基准线的两平行平面间的区域。注意：公差带的方向与指示箭头的方向相同。框格中标注的0.2的意义是：被测轴线必须位于距离为公差值0.2mm且在给定方向上平行于基准轴线的两平行平面间的区域。②给定二个方向的平行度公差带是正截面尺寸为公差值0.1×0.2mm，且平行于基准轴线的四棱柱内的区域。③任意方向的平行度公差带是直径为公差值φ0.1，且平行于基准轴线的圆柱面内的区域。(2)平行度误差值★面对面的平行度误差值的测量，如图所示，测量时以平板体现基准，指示表在整个被测表面上的最大、最小读数之差即为面对面的平行度误差值。★线对线的平行度误差值的测量，如图所示，测量时以心轴模拟被测孔轴线与基准轴线，测量两个相互垂直方向上的平行度误差f1，f2，则任意方向上的平行度误差f为：2212fff二、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°的要求。（1）公差带定义①给定一个方向的垂直度公差带是距离为公差值t且垂直于基准平面（或线、或轴线）的两平行平面（或直线）之间的区域。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0.01×0.02，且垂直于基准平面的四棱柱内的区域。③给定任意方向的垂直度公差带是直径为公差值t，且垂直于基准平面的圆柱面内的区域。注意：在公差框格中的公差值前加注φ。(2)垂直度误差值垂直度误差值就是按与基准垂直的理想要素方向，包容被测实际要素所构成的最小区域或直径来体现。三、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0°—90°之间的任意角度的要求。注意：图样上被测要素的理想方向由理论正确角度确定。（1）公差带定义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60°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60°的两平行平面之间的区域。②当给定为任意方向时（线对面）倾斜度公差带是以直径为公差值t且与基准平面成理论正确角度的圆柱面内的区域。φD的轴线必须位于直径为公差值0.05mm,且与A基准平面成450，平行于B基准平面的圆柱面内的区域。(2)倾斜度误差值倾斜度误差值是指与基准倾斜一定角度的理想要素方向，且包容被测实际要素所构成的最小区域或直径来体现。§2.3.2定位公差的公差带和误差值定位公差是关联实际被测要素对基准在位置上所允许的变动全量。定位公差带与其它形位公差带比较有以下特点：（1）定位公差带具有确定的位置，被测要素的理想要素相对于基准的尺寸为理论正确尺寸；（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。定向公差特征项目有：同轴度、对称度和位置度。2020/6/2426定位误差是实际被测要素对一具有确定位置的理想要素的变动量。理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定（对于同轴度和对称度，理论正确尺寸为零）。一、同轴度同轴度是用以控制被测轴线与基准轴线的同轴性要求。或者说，是用以控制被测轴线与基准轴线的重合的位置误差要求（1）公差带定义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。φd的轴线必须位于直径为公差值φ0.1mm，且与公共基准轴线A同轴的圆柱面内的区域。（2）同轴度误差值同轴度误差值是以基准轴线同轴的理想轴线（定位），作包容被测实际轴线且直径为最小的圆柱面的直径。二、对称度对称度是以控制被测实际要素与基准要素（中心平面或中心线、轴线）的共面（或共线）性要求。（1）公差带定义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。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。（2）对称度误差值对称度误差值是以与基准中心平面共面的理想平面为中心平面，包容被测实际中心面，且与基准中心平面对称配置的两平行平面之间的最小距离。三、位置度位置度是用以控制被测要素对基准的位置误差。（1）公差带定义①点的位置度球的球心的公差带也是一个球，以公差值t为直径的一个球。薄片中的某一点，公差带是以公差值t为直径的一个圆。②线的位置度★在给定方向上的位置度公差带是距离为公差值t且以线的理想位置为中心线对称配置的两平行直线之间的区域。★在给定两个相互垂直方向上的位置度公差带是为公差值t1×t2的四棱柱内的区域。★在任意方向的位置度公差带是一圆柱体。③孔组的位置度实际上，位置度常用来控制孔组的形位误差。★孔组就是根据零件功能对一些孔需按一定位置成组分布。如圆周均匀分布、等距或不等距的行列式分布等。这些孔的特点是，各孔之间的相互位置要求较高，如要求均匀分布、等距分布或按理论正确尺寸确定的理想位置分布。★几何图框是指确定一组理想要素（如理想轴线）之间和（或）它们与基准之间正确几何关系的图形。下图a）是个四孔组位置度公差，图b）几何图框说明了四孔理想轴线之间的几何关系，同时又由理想正确尺寸确定了四孔组相对基准的正确位置。这个四孔组位置度公差带就是以理想位置的各个轴线为轴，以公差值t为直径的四个圆柱面间的区域。这种定位方式的特点：孔组的几何图框在零件上的位置是固定的，孔组对基准的位置精度较高，组内各孔相互之间的位置精度要求由位置度公差来保证。§2.3.3跳动公差的公差带和最大跳动量跳动公差是关联实际要素绕基准轴线回转一周或连续回转是所允许的最大跳动量。最大跳动量就是指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。跳动公差分为圆跳动和全跳动。一、圆跳动圆跳动即在测量截面内被测要素在以其基准为轴线作无轴向移动回转一周，由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。圆跳动分为径向圆跳动、端面圆跳动和斜向圆跳动三种。①径向圆跳动径向圆跳动的测量方向与基准垂直，其公差带是垂直于基准轴线的任一测量平面内、半径差为公差值0.05且圆心在基准轴线上的两同心圆之间的区域。问题：圆度与径向圆跳动的区别与联系？②端面圆跳动端面圆跳动公差带是与基准同轴地任一半径位置的测量圆柱面上距离为t的两圆之间的区域（一圆柱面，高度为t值）。它是用于测量端面上任一测量直径处在轴向方向的跳动量。一般只用来确定环状零件的公差，因为它不能反映整个端面的形位误差。③斜向圆跳动圆锥面区域，如图所示斜向圆跳动公差带是在与基准主轴线同轴的任一测量圆锥面上，沿母线方向宽度为公差值t的，除特殊规定外，其测量方向是被测面的法线方向。二、全跳动全跳动控制的是整个被测要素相对于基准要素的跳动总量。全跳动公差是在被测要素绕基准轴线连续多周无轴向移动回转，同时指示表作平行于基准轴线的直线运动，由指示表在给定方向上测得的最大与最小读数之差。根据测量方向与基准轴线的相对位置，可分为径向全跳动和端面全跳动。（1）径向全跳动径向全跳动公差带是以基准轴线为轴线，半径差为公差值0.05的两个同轴圆柱面之间的区域。问题：径向全跳动和圆柱度的区别与联系？（2）端面全跳动端面全跳动公差带是与基准轴线垂直的，且距离为公差值0.05的两个平行平面之间的区域。问题：端面全跳动和端面对轴线的垂直度的区别与联系？跳动公差带的特点：（1）跳动公差带与基准轴线保持确定的关系，如径向圆跳动和径向全跳动公差带的中心（或轴线）均与基准轴线同轴；端面圆跳动公差带与基准轴线同轴，而端面全跳动公差带（两平行平面）则垂直与基准轴线。但是跳动公差带的具体位置（如径向圆跳动两同心圆的直径大小）随实际要素浮动。（2）跳动公差带可以综合控制被测要素的位置和形状，如端面全跳动既控制了端面对基准轴线垂直度，又控制了端面本身的平面度；径向全跳动既控制了实际轴线对基准轴线的同轴度，又控制了被测要素的圆柱度等。