形状误差的检测.

形状误差检测3.1零件的几何要素及其分类1.按存在状态分为理想要素和实际要素2.按结构特征分为轮廓要素和中心要素3.按所处地位分为被测要素和基准要素4.按功能关系分为单一要素和关联要素资讯3.2形位公差的特征项目及符号3.3形位公差的标注1.公差框格的标注（1）在矩形方框中给出，方框由二格或多格组成。框格中的内容按从左到右或者从下到上的顺序填写，框格中内容由公差特征符号、公差值、基准（形状公差不标注基准）及指引线等组成。（2）公差值用线性值，如公差带是圆形或圆柱形的则在公差值前加注Ф;如是球形的则加注“SФ，当一个以上要素作为被测要素，如6个要素，应在框格上方标明。（3）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下表中的特殊符号。(4)如对同一要素有一个以上的公差特征项目要求时，为方便起见可将一个框格放在另一个框格的下面。2.指引线与被测要素的标注规定用带箭头的指引线将框格与被测要素相连，指引线可从框格的任一端引出，引出段必须垂直于框格；引向被测要素时允许弯折，但不得多于两次。当被测要素是轮廓线或表面时，将箭头置于要素的轮廓线或轮廓线的延长线上(但必须与尺寸线明显地分开)，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。如下图所示。当公差涉及轴线、中心平面或由带尺寸要素确定的点时，则带箭头的指引线应与尺寸线的延长线重合，如下图所示。对几个表面有同一数值的公差带要求，可按下图方法进行标注。3.基准的标注相对于被测要素的基准，采用带圆圈的大写英文字母表示基准符号（字母E、I、J、M、O、P、L、R、F不采用），圆圈用细实线与粗的短横线相连，表示基准的字母也应注在相应的公差框格内。基准的几种标注方法见下图：3.4形位公差带形位公差带具有形状、大小、方向、位置四个要素：1.形位公差带的形状公差带的形状是指限制被测要素变动的包容区域的理想形状，它是由被测要素的理想形状和给定的公差特征项目所确定的，常见的形位公差带的形状如图：2.形位公差带的大小指理想包容区域的宽度或者直径。3.形位公差带的方向指形位误差的检测方向。对于定向、定位公差带而言公差带的方向就是公差框格指引线箭头所指示的方向；形状公差的公差带方向还与被测要素的实际状态有关。在右图中直线度公差带和平行度公差带，指引线的方向都是一样的，但是公差带的方向却不一定相同。4.形位公差带的位置形位公差带的位置是指形位公差带相对于被测要素的位置，分为固定和浮动两种。当公差带会随着被测要素的形状、方向、位置的变化而变化，则说公差带的位置是浮动的；反之如果公差带不会随着被测要素的形状、方向、位置的变化而变化则说公差带的位置是固定的。资讯3.5形状公差形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量。形状公差带是限制单一实际被测要素的形状变动的一个区域。形状公差有直线度、平面度、圆度、圆柱度4个项目3.5.1直线度•直线度公差用于限制平面内或空间直线的形状误差，根据零件的功能要求可以分为给定平面内、给定方向和任意方向三种直线度公差。•（1）给定平面内的直线度公差•公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域（2）给定方向的直线度公差公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域（3）任意方向的直线度公差应在公差值前加注Φ，公差带是直径为t的圆柱面内的区域。3.5.2平面度平面度公差用于限制被测实际平面的形状误差。公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。如图所示，要求被测表面必须位于距离为公差值0.08的两平行平面之间，否则零件的平面度不合格。平面度公差既可以限制被测表面的平面度误差，还可以同时限制被测表面的直线度误差。显然图中上表面的直线度误差不应该超过0.08。资讯直线度、平面度公差的主参数和公差值直线度、平面度公差值（摘自GB/T1184－1996附录B）3.5.3圆度公差•1、定义：圆度是限制回转体的正截面或过球心的任意截面轮廓园形状误差的一项指标。2、公差带是半径差为公差值0.03mm的两同心园之间区域。0.03f＝0.033.5.4圆柱度公差•圆柱度公差是用来限制实际被测圆柱面的形状变动的公差项目，其公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。要求被测圆柱面必须位于半径差为公差值0.1的两同轴圆柱面之间。国家标准对圆度和圆柱度精度等级都划分为13个等级，公差的主参数和公差值如下：圆度、圆柱度主参数d（D）图例3.6形状误差评定1.最小条件与最小包容区域形状误差是指被测提取（实际）要素对其拟合（理想）要素的变动量，拟合（理想）要素的位置应符合最小条件。即被测提取要素对其拟合要素的最大变动量为最小。最小包容区域是指包容被测提取要素且具有最小宽度或直径的两拟合要素之间的区域，简称最小区域。2.直线度最小区域判别准则（1）给定平面内由两平行直线包容提取要素时，成高低相间三点接触，表示被测提取要素已为最小区域所包容。（2）在给定方向上由两平行平面包容提取线时，沿主方向(长度方向)上成高、低相间三点接触(可按投影进行判别)，表示被测提取要素已为最小区域所包容。3.7用水平仪测直线度误差3.7.1框式水平仪的结构如图所示框式水平仪的结构图，水平仪的主体2是用铸铁制成的框架式结构，四个外面都是工作面，并且相互垂直构成四个直角，在基座(底)工作面和一个侧工作面上各开出一条V形槽，即构成V形测量面。1-隔热护板；2-主体(基座)；3-横向水准器(副水准器)；4-纵向水准器(主水准器)；5-盖板；6-“0”位调整窗口。3.7.2框式水平仪的工作原理水平仪的水准器是一个封闭的无色、透明弧形玻璃管，内部装有酒精或乙醚或其他流动性和挥发性好的液体，但管内的液体没有装满，管内留有一部分空间，管内的气体呈气泡形状。由于重力的作用，气泡永远停留在玻璃管内的最高处。当水平仪的基座工作面放在绝对的水平面位置时，气泡停留在玻璃管内的中央位置，如下图所示。当水平仪的基座工作面放在不是绝对的水平面位置时，气泡就偏移玻璃管的中央位置而移动，停留在玻璃管内的最高位置，如图(b)所示。因此，可以根据气泡移动的距离大小，从玻璃管外壁上的刻度读出水平仪基座工作面相对于水平面的倾角大小，或基座工作面两端高低的差值。3.7.3框式水平仪的分度值指水平仪气泡移动一个分度，工作面所需要倾斜的角度，分度值单位以mm／m表示。也可以理解为在1m长度上所产生的高度差。(mm／m)式中i为水平仪的分度值(mm／m)，L为底边(m)，取L＝lm；h为倾斜高(mm)。按分度值不同，水平仪分为三组：组别主水准泡分度值（mm／m）副水准泡分度值（mm／m）I0.020.5～1.5II0.03～0.050.5～1.5III0.06～0.150.5～1.5Lhi3.7.4测量方法与步骤（1）选择合适的水平仪要根据被测量面的直线度、平面度和平行度等参数的公差要求选择水平仪。设被测量面的直线度等参数的公差为t，所用水平仪的分度值为i，则可根据下述原则选取水平仪：低精度表面(9级～12级)，取i＝(1/10～1/5)t；中等精度表面(5级～8级)，取i＝(1/5～1/3)t；高精度表面(1级～4级)，取i＝(1/3～1/2)t。(2)检查水平仪首先检查水平仪是否在检定周期内。其次检查其外观质量。要求水平仪工作面上不应有砂眼、气孔、裂纹、划伤、碰痕、锈蚀等缺陷；水准气泡清洁、透明，刻线清晰、均匀、无脱色现象；气泡移动平稳，无目力可见的跳动和停滞现象。经过这些检查均合格才能使用。（3）熟悉读数方法读数值正负的确定：一般是根据主水准气泡的移动方向和水平仪的移动方向来确定水平仪读数值的正负的，原则是，若气泡的移动方向与水平仪的移动方向一致，如图(a)所示，则读数值为正(+)，表示被测量范围向上倾斜；反之，若两者的移动方向相反，如图(b)所示)，则读数值为负(-)，表示被测量范围向下倾斜。读数方法的选择：数格法和平均值法数格法——以基准线为准，数主水准气泡任一端(一直以此端)离开基准线的格数作为水平仪的读数值。此方法简便，一般测量都喜欢用这种读数方法。平均值法——取主水准气泡两端离开基准线格数之和的算术平均值，作为水平仪的读数。此方法可消除由于温度差对读数结果的影响。在做长时间的测量时，如果温度前后变化较大，应该用平均值法。读数中应注意：应从水平仪的上面与气泡垂直的方向观察气泡的位置，这样可以减少视差。读数时，还要避免人从口中和鼻孔中呼出的热气传到弧形玻璃管上。因为气泡对温度反应很敏感。图解法求直线度误差示例步骤1：在坐标纸上建立坐标系，以横坐标x轴代表各测点的被测长度，纵坐标y轴代表各测点的累积值。选择合适的放大比例，使图上被测线起点和终点的连线与x轴夹角不大于35°，以保证作图的评定精度。步骤2：按读数值在坐标纸上描点，各点的x坐标按照比例和节距值确定，y坐标按照累加值确定。y坐标如下表。序号01234567读数值（格）02-1320-12累积值（格）02146657步骤3：作误差折线图，依次连接各坐标点得到误差折线图。步骤4：评定直线度误差值①两端点连线法②最小区域法步骤5：最后将格数转换成线值，得到直线度误差值。测直线度误差的其它计量器具•电子水平仪原理——在自然水平位置时，没有点信号输出，读数值为零，当倾斜时，就会产生电信号，经过处理后显示为示值。特点——读数和调整都很方便、还可以与计算机直接连接便于数据的处理。电子水平仪的零位——1.相对零位：基准零位于自然水平面不一致。因为测量直线度和平面度无须把基准零位调至绝对水平零位，所以相对水平零位的使用给实际工作中带来了极大的方便。2.绝对水平零位(自然水平零位)：基准零位相对于自然水平面倾斜的误差为“0”，这时若工作面上电子水平仪显示“0000”则工作面处于绝对水平位置。调整的方法：在图中第一个位置，调整水平仪到相对零位，并准确画出水平仪的位置；然后将水平仪原地调转180°后测得a2值，将水平仪的值调整为a2／2；再将水平仪调转180°至原位置，这时水平仪的读数应为a2／2，但符号要反号。若不相等，继续按照此方法调整。光学自准直仪原理：光线由光源5发出，形成平行光束将自准仪中的十字分划板4的“十”字投射在反射镜6上，经反射后，成象在目镜分划板2上。若反射镜与平行光束互相垂直，则平行光束沿原路返回，反射回来的十字分划板的影像（亮十字影像）与目镜分划板2的指示线相重合。如果反射镜产生倾斜角α，则反射光轴与入射光轴成2α角，使亮十字影像相对于目镜分划板2的指示线产生相应的偏移量△，偏移的格数由读数鼓轮1读出。鼓轮1上有等分100格的圆周刻度，1格对应α为1″，即0.005mm/m3.8平面度误差的检测3.8.1平面度最小区域判别法由两平行平面包容提取表面时，至少有三点或四点与之接触，有下列形式之一者为最小区域。三角形准则：三个高点与一个低点(或相反)，低点的投影应落在三个高点连成的三角形内。如图所示。资讯交叉准则：两个高点与两个低点，两高点连线和两低点连线在空间呈交叉状态。如图所示。直线准则：两个高点与一个低点(或相反)，低点的投影位于两高点的连线上。如图所示。3.8.2指示表法测平面度误差用平板工作面作为测量基面，布点，用指示表逐点测量，按一定的方法评定出平面度误差值。原则上应采用最小区域法，但是在实际检测中经常采用近似的评定方法。方法一——调整被测实际表面上相距最远的三点距平板等高，取各测量点中的最大读数值与最小读数值之差，作为被测的平面度误差值，此法称为三点法。方法二——是将实际表面一个对角方向上的两个最远点调至相对于平板等高，再将另外一个对角方向上的两个最远点也调至相对于平板等高，然后在被测表面上均匀画线布点逐点进行测量，取各测点中的最大读数值与最小读数值之差，即作为被测表面的平面度误差值，此法称为对角线法。测量的具体步骤如下：1.清洗工件、支座、平台2.安装磁力表座、百分表、支座、平台、工件；3.调整百分表位置，使测杆垂直于测量平台，且测头与被测工件被测要素接触并压下0.5～1mm左右（即百分表大指针转过半圈至一圈左右）；4.调整支座升降，使工件被测要素最远端