形位公差概述[1]

第三章形状和位置公差及检测主讲：张曼陕西科技大学机电工程学院第三章形状和位置公差及检测内容:形位误差和形位公差的基本概念，形位公差的标注及公差带的分析.重点:形位公差的标注，公差带四要素分析，公差原则.难点:形位公差带四要素分析，公差原则.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第一节概述第一节概述•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，它不仅影响零件的装配，还影响零件的配合性能如圆柱形零件的形状误差会使配合间隙不均匀，加快局部磨损，或者使配合过盈在各部位不一致，影响联结强度；冲模形状和位置误差，它不仅影响零件的装配，还影响零件的配合性能,会使配合间隙不均匀，加快磨损,降低模具使用寿命；锻模等的形状误差，更是直接影响工作精度和成型零件的几何精度；齿轮传动中，箱体轴承孔的轴线间的位置误差，会影响齿轮的正确啮合；键槽的位置误差会使键的装配困难和装配后的受力状况恶化等等。总之，零件的形位误差对机器或模具的工作精度、寿命等性能均有较大的影响。第一节概述为了满足零件的装配和使用要求，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，因此GB规定了形位公差，予以控制零件几何要素的形状和位置形位误差。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》。第一节概述一、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。第一节概述一、零件的要素1.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。第一节概述一、零件的要素2.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。第一节概述3.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。第一节概述一、零件的要素4.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。第一节概述一、零件的要素二、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项形位公差项目第二节形位公差带的标注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。一、形位公差的代号形位公差的代号第二节形位公差带的标注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二、被测要素的标注方法被测要素指有形位公差要求的要素。标注时，用带箭头的指引线将被测要素于框格的一端相连，并以以下方式标注：①当被测要素为线或表面时，将箭头置于该要素的轮廓线或其延长线上，但必须与尺寸线明显分开。第二节形位公差带的标注②当被测要素为轴线或对称平面时，指引线的箭头应直接指向该要素或与该要素的尺寸线对齐。当被测要素为圆锥体的轴线时，指引线箭头可与大端或小端的尺寸线对齐，也可在圆锥体内画出空白尺寸线与指引线箭头对齐。③多项形位公差合并标注④多个被测要素具有同一形位公差要求的标注三、基准要素的标注方法用于确定被测要素的方向和位置的要素叫基准要素。标注时，在基准要素处标上基准符号（－加粗约2b的短粗划），并与框格用细实线连接，连线必须与基准要素垂直。如下图（a）所示。当连线不便引到基准符号时，可用基准代号标注，如下图（b）所示。。第二节形位公差带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、基准要素的标注方法第二节形位公差带的标注三、基准要素的标注方法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。①当基准要素为线或表面时，基准符号应靠近该要素的轮廓线或其引出线上标注，但必须与尺寸线明显地分开，如下图所示。②当基准为轴线或对称平面时，基准符号应直接指向该要素或与该要素的尺寸线对齐，如下图所示。第二节形位公差带的标注三、基准要素的标注方法第二节形位公差带的标注四、形位公差的简化标注五、其他标注第二节形位公差带的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。六、形位公差标注示例图中标注的各项形位公差含义是：⑴的被测要素为Φ100的圆柱表面；形状公差项目为圆度；其公差值为0.004mm⑵的被测要素为Φ100的圆柱表面；位置公差项目为圆跳动；基准要素为Φ45孔的轴线；圆跳动公差值0.015mm。⑶的被测要素为右端面；位置公差项目为平行度；基准要素为左端面；平行度公差值为0.01mm。识读图中形位公差标注杆身Ø16的圆柱度公差为0.005M8×1的螺纹轴线对于Ø16轴线的同轴度公差是Ø0.1SØ750的球面对于Ø16轴线的圆跳动公差是0.003气门阀标注实例示例：根据文字叙述的要求，用代号在图中进行标注⑴φ40-mm圆柱面对2×φ25公共轴线的圆跳动公差为0.015mm；⑵2×φ25轴颈的圆度公差为0.01mm，⑶φ40左右端面对2×φ25公共轴线的端面圆跳动公差为0.02mm；⑷键槽10中心平面对φ40轴线的对称度公差为0.015mm，示例：改正下图标注中的错误（要求不改变各公差项目符号）小结：•形位公差的基本概念•形位公差的种类、项目及符号–1、被测要素主要看指引线箭头所指的部位–2、基准要素主要看基准符号所在部位；–3、要熟悉形位公差的项目符号。第三章形状公差主讲：张曼陕西科技大学机电工程学院第三节形状公差一、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。形状误差共有六种，直线度误差、平面度误差、圆度误差、圆柱度误差、线轮廓度和面轮廓度。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、各形状公差及其公差带形状公差带包括公差带的形状、方向、位置和大小四个因素。其形状随要素的几何特征及功能要求而定，形状公差不涉及基准，故公差带的方向可随实际要素的方向而变。公差带的大小由公差值确定。虽然零件的形状种类繁多，但构成零件几何形状的要素不外乎是直线、曲线、平面、曲面和回转体等几种。第三节形状公差第三节形位公差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。二、各形状公差及其公差带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2.1平面度公差带二、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5．线轮廓度5.1.线轮廓度公差带线轮廓度公差带是包络一系列直径为公差置t的圆的包络线之间的区域，诸圆圆心应位于理想轮廓线上如图b所示，而该轮廓的理想形状由图中标注的。二、形状公差各项目公差带是包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域。诸球的球心位于具有理论正确几何形状的面上。6．面轮廓度面轮廓度公差带被测轮廓面必须位于包络一系列球径为差值sφ0.02mm，且球心位于具有理论正确几何形状的面上的两包络面之间。二、轮廓度公差１．线轮廓度公差线轮廓度公差是被测实际要素对理想轮廓线所允许的变动全量。用来控制平面曲线（或曲面的截面轮廓）的形状或位置误差。二、轮廓度公差１．线轮廓度公差公差带形状为距离为公差值t、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间的区域，理想轮廓线由理论正确尺寸确定。1）线轮廓度公差未标注基准(属形状公差)确定被测要素的理想形状、理想方向或理想位置的尺寸。该尺寸不带公差，标注在方框中。在平行于正投影面的任一截面内，被测实际要素的实际轮廓线必须位于距离为0.04mm、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间区域内。理想轮廓线由R25、2×R10和22确定。公差带位置浮动。二、轮廓度公差１．线轮廓度公差公差带形状为距离为公差值t、对具有确定位置的理想轮廓线对称分布的两等距曲线间的区域。理想轮廓线的位置由理论正确尺寸和基准确定。2）线轮廓度公差标注基准(属位置公差)在平行于正投影面的任一截面内，被测实际要素的实际轮廓线必须位于距离为0.04mm、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间区域内。理想轮廓线由R30、R15和22确定，而其位置由基准A、B和理论正确尺寸12和25确定，公差带位置固定。二、轮廓度公差2．面轮廓度公差面轮廓度公差是被测实际要素对理想轮廓面所允许的变动全量。用来控制空间曲面的形状或位置误差。面轮廓度是一项综合公差，它既控制面轮廓度误差，又可控制曲面上任一截面轮廓的线轮廓度误差。二、轮廓度公差2．面轮廓度公差公差带形状为距离为公差值t、对理想轮廓面对称分布的两等距曲面间的区域。理想轮廓面由理论正确尺寸确定，而其位置是浮动的。1）面轮廓度公差未标注基准(属形状公差)被测实际要素的实际轮廓线必须位于距离为0.02mm、对理想轮廓面对称分