位置度公差及其计算方法

位置度公差及其计算一、位置度公差注法的原理•在几何精度设计中，确定中心距是一个重要的方面。•坐标尺寸注法存在着以下缺点：•1.加工时产生累积误差；•2.用两点法测量各个中心距不能保证坐标方向。•位置度公差注法建立在由理论正确尺寸和几何图框给出的理想位置上。见图6-1到6-5。二、位置度公差的标注•单个要素在零件上的定位要求，可以根据基准体系和理论正确尺寸确定的理想位置标注位置度公差来实现。•要素组在零件上的定位，要考虑该要素组的两种位置关系和两种设计要求。•1.孔组位置度公差标注应包含的两项主要内容孔组的两种位置关系•（1）孔组内各孔的位置关系。是指几何图框上各孔理想位置之间的关系，各孔之间保持定的坐标位置关系和几何关系。（各孔位置度公差）•（2）孔组对零件上其他要素的位置关系。是指孔组或孔组内各孔在零件上的定位要求。（孔组位置度公差）二、位置度公差的标注孔组的两种设计要求•（1）第一种设计要求。装配时不仅要求被连接的两个零件上对应孔组内各孔的位置分别对准，而且要求这两个零件上的某些其他要素也应分别对准。（对孔组和各孔的位置变动量都应规定较严格的位置度公差。）•（2）第二种设计要求。装配时仅要求被连接的两个零件上对应孔组内各孔的位置分别对准，而不要求这两个零件上的某些其他要素也分别对准。（对各孔的位置变动量应规定较严格的位置度公差，而对孔组位置度公差或定位尺寸公差则应规定的较松。）•孔组位置度公差与各孔位置度公差的关系：前者一定要不小于后者。二、位置度公差的标注•2.孔组位置度公差的基本标注方法满足第一种设计要求的位置度公差注法•（1）矩形布置孔组。图6-6。二、位置度公差的标注•（2）圆周布置孔组。图6-5。二、位置度公差的标注•2.孔组位置度公差的基本标注方法满足第二种设计要求的位置度公差注法•（1）矩形布置孔组。•①复合位置度公差注法：指将孔组的两种位置度公差分别用两个公差框格注出。图6-7。孔组位置度公差各孔位置度公差二、位置度公差的标注•②位置度公差与定位尺寸公差组合注法：图6-4和6-8。四个孔的实际轴线必须位于Φt1位置度公差带内，且I、II、III孔的实际轴线还必须位于相应的定位尺寸公差带内，才能满足设计要求。二、位置度公差的标注•孔组应平行于一个侧面的注法，见图6-9。二、位置度公差的标注•（2）圆周布置孔组。•①基准孔尺寸公差与被测孔位置度公差的关系采用最大实体要求：图6-10。•②不规定孔组在零件上的确定位置：图6-11、6-12。•图6-11所示的爪形扳手上的四销组内四个销只要求能够分别插入螺纹堵盖上的四孔组内四个孔中，可以施力，但不要求它们的端面贴合。因此，不要求四个销的轴线垂直于扳手端面，也不要求四个销的几何图框的轴线与扳手外圆柱面或内孔的轴线同轴线。•图6-12所示的滤油网盖上四孔组内四个孔的轴线应垂直于基准端面A，因为装配时该端面与箱体上相应的端面贴合。但不要求四个孔的几何图框的轴线与滤油网盖外圆柱面或内孔的轴线重合。③复合位置度公差注法：图6-13。•四个孔的实际轴线应同时位于孔组位置度公差带和各孔位置度公差带内，即四个孔的实际轴线应位于两个公差带的重叠部分，但各孔位置度公差带中心不必位于孔组位置度公差带内，则满足设计要求。三、位置度公差的计算•1.孔组内各孔位置度公差的计算•孔组内各孔的位置度公差带计算公式由紧固件与被连接零件的连接方式决定。•通孔连接方式：用螺栓、销钉等紧固件穿过两个或几个被连接零件上的通孔；•螺孔连接方式：把双头螺柱、螺钉等紧固件拧入一个被连接零件的螺孔中，且穿过其余的被连接零件上的通孔。•（1）通孔连接方式的位置度公差计算（图6-14）t=DM-dM=Xmin•上式中，紧固件采用包容要求•一般情况，各零件上通孔直径的基本尺寸和极限偏差都相同，其轴线的位置度公差值也相同，且采用最大实体要求，通孔的形状误差由最大实体实效边界控制。三、位置度公差的计算•（2）螺孔连接方式的位置度公差计算（图6-15）•一般情况下，螺孔（包括过盈配合销钉孔）和通孔的位置度公差值相同，而通孔的位置度公差采用最大实体要求，螺孔的位置度公差不采用最大实体要求，而采用独立原则。t=（DM-dM）/2=0.5Xmin•上式中，紧固件采用包容要求三、位置度公差的计算•2.孔组位置度公差的计算•（1）矩形零件（基准要素为平面要素）•满足第一种设计要求：只需计算各孔位置度公差值t1，不必计算孔组位置度公差值t2，因为它们相等。（图6-6）•满足第二种设计要求：（图6-7和图6-4）•t2=δl-Tδl为孔的轴线至零件有关侧面的距离的允许变动量，T为通孔直径的尺寸公差值•定位尺寸公差值：T1=T2=δl•（2）圆盘形零件（基准要素为轴线）•满足第一种设计要求：（图6-5）•孔组位置度公差带与各孔位置度公差带重合，几何图框轴线对基准轴线的允许变动量δl等于各孔位置度公差值t1与该孔直径的尺寸公差值T之和。•δl=t1+T•满足第二种设计要求：（图6-10）•图6-10（a），各被测孔的轴线对基准轴线的允许变动量：δl=t1+T+T1t1和T——被测孔的位置度公差值和尺寸公差值；T1——基准孔的尺寸公差值•图6-10（b），各被测孔的轴线对基准轴线的允许变动量：δl=t1+T+T1+t3t1和T——被测孔的位置度公差值和尺寸公差值；T1和t3——基准孔的尺寸公差值和垂直度公差值三、位置度公差的计算•装配时，如果设计要求各个被连接零件上孔组内各孔分别对准，但不要求这些零件的外圆柱面或内孔的基准轴线彼此重合，则可采用图6-11、图6-12或6-13所示注法。δl=t1+T+tpTp——销组或孔组几何图框轴线对外圆柱面或内孔轴线的一般同轴度公差值t2=δl–T-T1T——被测孔的尺寸公差值T1——基准孔的尺寸公差值四、位置度公差标准数值的选择方法•1.按GB/T1184-1996选择位置度公差标准数值四、位置度公差标准数值的选择方法•2.按GB/T1800.3-1998选择位置度公差标准数值（表6-2）•利用a(A)、b(B)、c(C)、d(D)、e(E)、f(F)、g(G)的基本偏差的数值作为通孔与紧固件之间的标准最小间隙。五、采用延伸公差带的位置度公差•1.问题的提出（图6-16、6-17）•对于通孔连接方式，都能保证装配互换；•对于螺孔连接方式，螺钉与通孔的装配会发生干涉，因此，不能保证装配互换。五、采用延伸公差带的位置度公差•2.延伸公差带的概念•针对图6-17所示的干涉情况，可以用以下四种方法解决装配互换问题。•1）另加垂直度公差要求（图6-18）•会增加生产成本，不是一种理想的方法。•2）增大通孔的直径尺寸（图6-19）•这种方法在一定条件下可行（比值l1/l2较小）可行，但比值较大时不一定适用。五、采用延伸公差带的位置度公差•3）缩小螺孔的位置度公差•缩小螺孔的位置度公差对制造不利，不宜采用。•4）采用延伸公差带•把螺孔位置度公差带从螺孔本身长度范围内移到螺钉杆部与通孔发生干涉的部位，即移到包含着通孔全长范围内的螺孔轴线延伸部分，这就是所谓的延伸公差带。图6-20。五、采用延伸公差带的位置度公差•3.延伸公差带的位置度公差注法•只适用于零件图，不适用于部件图和装配图。•图6-21。•图6-22•图6-23。五、采用延伸公差带的位置度公差•4.位置度公差值的计算示例•某气动装置的顶盖（图6-24）和底座（6-25）零件的设计要求如下：（1）用两个M4螺钉分别穿过顶盖的两个通孔（带沉孔的通孔）拧入底座的两个M4螺孔，使顶盖和底座零件紧固；（2）顶盖和底座的通气孔应保证气柱通路直径不小于4mm；（3）顶盖和底座的槽应保证通路直径不小于15mm；（4）顶盖和底座的侧面B和C虽不必对齐，但顶盖的通孔轴线和底座的螺孔轴线分别至侧面B和C的距离L的变动量应不大于1mm。试确定：上述三项要求的位置度公差值t1、t2和t3；第四项要求的尺寸极限偏差；底座螺孔轴线的延伸公差带的长度P。0.204.20.204.20.207.8R/2LT六、位置度公差的一些应用•1.点的位置度公差（6-26）六、位置度公差的一些应用•2.面的位置度公差（6-27）六、位置度公差的一些应用•3.非圆形孔组的位置度公差（6-28）六、位置度公差的一些应用•4.圆周布置键槽组或键齿组的位置度公差（6-29）