第三讲形位公差.

第三讲形位公差主讲：陈明录2010.3襄阳市机电工程学校经过机械加工后的零件，由于机床夹具、刀具及工艺操作水平等因素的影响，零件的尺寸和形状及表面质量均不能做到完全理想而会出现加工误差。尺寸误差几何形状误差相互位置误差表面粗糙度加工误差零件在加工过程中，形状和位置误差（简称形位误差）是不可避免的。如工件在机床上的定位误差、切削力、夹紧力等因素都会造成各种形位误差形位误差不仅会影响机械产品的质量（如工作精度、联接强度、运动平稳性、密封性、耐磨性、噪声和使用寿命等），还会影响零件的互换性。为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定形状和位置公差（简称形位公差）。形位公差的新国家标准：GB／T1182－1996《形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法》；GB／T1184－1996《形状和位置公差未注公差值》；GB／T4249－1996《公差原则》；GB／T16671－1996《形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》GB1958－80《形状和位置公差检测规定》。一、零件的要素形位公差的研究对象就是构成零件几何特征的点、线、面，统称为几何要素，简称要素。一、零件的要素按存在状态分1）理想要素:具有几何学意义，没有任何误差的要素，设计时在图样上表示的要素均为理想要素。2)实际要素:零件在加工后实际存在，有误差的要素。通常由测得要素来代替。一、零件的要素按几何特征分1）轮廓要素：构成零件轮廓的可直接触及的点、线、面。2）中心要素：不可触及的，轮廓要素对称中心所示的点、线、面。一、零件的要素按在形位公差中所处的地位分1）被测要素：零件图中给出了形状或（和）位置公差要求，即需要检测的要素。2）基准要素：用以确定被测要素的方向或位置的要素，简称基准。一、零件的要素按被测要素的功能关系分1）单一要素：仅对其本身给出形状公差要求的要素。2）关联要素：对其他要素有功能关系的要素，即规定位置公差的要素。二、形位公差项目及符号为控制机器零件的形位误差，提高机器的精度和延长使用寿命，保证互换性生产，标准相应规定了14项形位公差项目三、形位公差带的标注３．形位公差的标注按形位公差国家标准的规定，在图样上标注形位公差时，应采用代号标注。无法采用代号标注时，允许在技术条件中用文字加以说明。形位公差的代号包括：形位公差项目的符号、框格、指引线、公差数值、基准符号以及其他有关符号。三、形位公差带的标注３．形位公差的标注公差框格形位公差的框格有两格或多格组成。第一格填写公差项目的符号；第二格填写公差值及有关符号；第三、四、五格填写代表基准的字母及有关符号三、形位公差带的标注３．形位公差的标注框格指引线标注时指引线可由公差框格的一端引出，并与框格端线垂直，箭头指向被测要素，箭头的方向是公差带宽度方向或直径方向。三、形位公差带的标注３．形位公差的标注基准基准代号的字母采用大写拉丁字母。为避免混淆，标准规定不许采用E、I、J、M、O、P、L、R、F等字母。基准的顺序在公差框格中是固定的。三、形位公差带的标注３．形位公差的标注基准无论基准符号在图样上的方向如何，圆圈内的字母要水平书写。三、形位公差带的标注３．形位公差的标注基准三、形位公差带的标注４．形位公差标注的简化三、形位公差带的标注５．其他标注如果对被测要素任意局部范围内的公差要求，应将该局部范围的尺寸（长度、边长或直径）标注在形位公差值的后面，用斜线相隔。三、形位公差带的标注５．其他标注如仅对要素的某一部分提出公差要求，则用粗点划线表示其范围，并加注尺寸。同理，如要求要素的某一部分作为基准，该部分也应用粗点划线表示并加注尺寸三、形位公差带的标注５．其他标注当被测要素为视图上的整个外轮廓线（面）时，应采用全周符号。三、形位公差带的标注５．其他标注如要求在公差带内进一步限定被测要素的形状，则应在公差值后面加注符号。四、形位公差带形位公差带是限制实际被测要素变动的区域，其大小是由形位公差值确定的。只要被测实际要素被包含在公差带内，则被测要素合格。形位公差带控制的是点（平面、空间）、线（素线、轴线、曲线）、面（平面、曲面）、圆（平面、空间、整体圆柱）等区域，所以它不仅有大小、还具有形状、方向、位置共四个要素。四、形位公差带１．形状：随实际被测要素的结构特征、所处的空间以及要求控制方向的差异而有所不同。四、形位公差带２．大小：表示了形位精度要求的高低。有两种情况即公差带区域的宽度（距离）t或直径φt（Sφt）。四、形位公差带３．方向：理论上应与图样上形位公差框格指引线箭头所指的方向垂直。四、形位公差带４．位置：有固定和浮动两种。形状误差和位置公差一、形状误差的评定形状误差是实际被测要素对其理想要素的变动量（f）。一、形状误差的评定１．最小条件指实际被测要素相对于理想要素的最大变动量为最小。此时，对实际被测要素评定的误差值为最小。由于符合最小条件的理想要素是唯一的，所以按此评定的形状误差值也将是唯一的。一、形状误差的评定２．形状误差与公差形状误差是指单一实际被测要素的形状对其理想要素的变动量。形状公差是指单一实际被测要素的形状所允许的变动全量，是为限制形状误差而设置的。形状误差共有四种，直线度误差、平面度误差、圆度误差和圆柱度误差。判断零件形状误差的合格条件为形状误差值小于等于其相应的形状公差值，即：f≤t或φf≤φt。二、形状公差各项目１．直线度直线度公差是被测实际要素对其理想直线的允许变动全量。用来控制圆柱体的素线、轴线、平面与平面的交线误差。二、形状公差各项目１．直线度1.1直线度分类在给定平面上的直线度二、形状公差各项目１．直线度1.1直线度分类在给定方向上的直线度二、形状公差各项目１．直线度1.1直线度分类任意方向上的直线度二、形状公差各项目１．直线度1.2直线度误差测量直线度误差的测量仪器有刀口尺、水平仪、自准直仪等刀口尺：与被测要素直接接触，从漏光缝的大小判断直线度误差。空隙较大时可用塞尺测量。水平仪测量：将水平仪放在桥板上，先调整被测零件，使被测要素大致处于水平位置，然后沿被测要素按节距移动桥板进行连续测量。二、形状公差各项目１．直线度1.2直线度误差的评定方法图解法和计算法(示例4-1）例4-1例4-1用水平仪按6个相等跨距测量机床导轨的直线度误差，各测点读数分别为：-5、-2、+l、-3、+6、-3（单位μm）。求：⑴试换算成统一坐标值，并画出实际直线的误差图形；⑵试用最小区域法求出直线度误差值。解：1.选定h0=0，将各测点的读数依次累加，即得到各点相应的统一坐标值hi，如表所列。以测点的序号为横坐标值，以hi为纵坐标值，在坐标纸上描点，并将相邻点用直线连接；所得折线即是实际直线的误差曲线，如图所示。二、形状公差各项目2.作误差曲线如图所示。过点（0，0）和（5，-3）作一条直线，再过点（4，-9）作它的平行线。最小区域的确定条件为两平行线包容误差曲线，且三接触点为“高一低一高”或“低一高一低”的情况。由图可见，此二平行线间的区域符合条件，是最小区域，两平行线在y方向的距离面即为直线度误差值。二、形状公差各项目2．平面度平面度公差是被测实际要素对理想平面的允许变动全量，用来控制被测实际平面的形状误差。二、形状公差各项目2．平面度2.1平面度公差带实际平面必须位于间距为公差值0.1mm的两平行平面间区域内。平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面间的区域。二、形状公差各项目2．平面度2.2平面度误差测量平面度测量仪器有平晶（a）、平板和带指示表的表架（b）、水平仪、自准直仪和反射镜等。二、形状公差各项目3．圆度圆度公差是被测实际要素对理想圆的允许变动全量。用来控制回转体表面（如圆柱面、圆锥面、球面等）正截面轮廓的形状误差。二、形状公差各项目3．圆度3.1圆度公差带被测圆柱面任一正截面的轮廓必须位于半径差为公差值0.02mm的两同心圆间区域内。圆度公差带是在同一正截面上半径差为公差值t的两同心圆间的区域。二、形状公差各项目3．圆度3.2园度误差测量圆度误差测量仪器有圆度仪、光学分度头、三坐标测量机或带计算机的测量显微镜、V形块和带指示表的表架、千分尺及投影仪等。用转轴式圆度仪测量的工作原理见图4-20。测量时将被测零件安置在量仪工作台上，调整其轴线与量仪回转轴线同轴。记录被测零件在回转一周内截面各点的半径差，绘制出极坐标图，最后评定出圆度误差。二、形状公差各项目4．圆柱度圆柱度公差是被测实际要素对理想圆柱所允许的变动全量。用来控制被测实际圆柱面的形状误差。二、形状公差各项目4．圆柱度4.1圆柱度公差带被测圆柱面必须位于半径差为公差值0.05mm两同轴圆柱面间的区域内。圆柱度公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面间的区域。圆柱度公差可以对圆柱表面的纵、横截面的各种形状误差进行综合控制，如正截面的圆度、素线的直线度、过轴线纵向截面上两条素线的平行度误差等。二、形状公差各项目4．圆柱度4.2园柱度误差测量圆柱度误差的测量，可在圆度测量基础上，测头沿被测圆柱表面作轴向运动测得。位置公差一、位置误差与公差位置误差是指关联实际被测要素对其理想要素的变动量。位置公差是指关联实际被测要素的位置对基准所允许的变动全量。是为了限制位置误差而设置的。二、定向公差定向误差实际被测要素对具有确定方向的理想要素的变动量，该理想要素的方向由基准及理论正确角度确定。定向误差值用定向最小包容区域（简称定向最小区域）的宽度f或直径φf表示。定向最小区域是与公差带形状相同，具有确定的方向，并满足最小条件的区域。二、定向公差定向公差定向公差用来控制面对面、面对线、线对面和线对线的平行度误差。包括：∥⊥∠被测要素分为：直线和平面被测和基准之间关系：线对线、线对面、面对线、面对面公差带的特点：a相对于基准有确定的方向。b具有综合控制被测要素的方向和形状的能力。二、定向公差１．平行度公差1.1面对面面对面的平行度公差带为距离为公差值t、且平行于基准的两平行平面间的区域。二、定向公差１．平行度公差1.2线对面线对面的平行度公差带为距离为公差值t、且平行于基准的两平行平面间的区域。二、定向公差１．平行度公差1.3面对线面对线的平行度公差带为距离为公差值t、且平行于基准的两平行平面间的区域。二、定向公差１．平行度公差1.4线对线二、定向公差１．平行度公差1.5平行度误差测量测量的仪器有平板和带指示表的表架、水平仪、自准直仪、三坐标测量机等。二、定向公差2．垂直度公差二、定向公差2．垂直度公差垂直度误差测量二、定向公差2．垂直度公差垂直度误差测量二、定向公差3．倾斜度公差倾斜度公差用来控制面对线、线对线、面对面和线对面的倾斜度误差，只是将理论正确角度从0°或90°变为0°～90°的任意角。图样标注时应将角度值用理论正确角度标出。二、定向公差定向公差带特点：1.定向公差用来控制被测要素相对于基准保持一定的方向（夹角为0°、90°或任意理论正确角度）。2.定向公差带具有综合控制定向误差和形状误差的能力。因此，在保证功能要求的前提下，对同一被测要素给出定向公差后，不需再给出形状公差，除非对它的形状精度提出进一步要求。三、定位公差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。理想要素的位置由基准及理论正确尺寸确定。定位误差用定位最小包容区域（简称定位最小区域）的宽度f或直径φf表示。定位最小区域是与公差带形状相同，具有确定的位置，并满足最小条件的区域。三、定位公差定位公差定位公差为关联实际被测要素对具有确定位置的理想要素所允许的变动全量。用来控制点、线或面的定位误差。理想要素的位置由基准及理论正确尺寸（角度）确定。公差带相对于基准有确定位置。三、定位公差１．同轴度1.1同轴度公差圆柱面（圆锥面）的轴线可能发生平移、倾斜、弯曲，或同时发生，同轴度是控制轴线间的同轴程度。同轴度公差带为直径为φt、且轴线与基准轴线重合的圆柱面内的区域。三、定位公差１．同轴度1.2同轴度误差测量同轴度测量仪器有圆度仪、三坐标测量机、V形块和带指示表的表架等。三、定位公差2．对称度2.1对称度公差用