精度设计与质量控制基础 第2章 形状和位置精度及互换性5

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§2.5形位公差的选择零部件的形位误差对机器的正常使用有很大影响，因此，合理、正确地选择形位公差对保证机器的功能要求，提高经济效益是十分重要的。在图样上是否给出形位公差要求，可按下述原则规定：凡形位公差要求用一般机床能保证的，不必注出，其公差值要求应按GB/T1184—1196《形状和位置公差未注公差值》执行；凡形位公差有特殊要求的（高于或低于GB/T1184—1196规定的公差级别），则应按标准规定注出形位公差。2020/4/293§2.5形位公差的选择形位精度设计按一下步骤进行：1、形位公差项目的选择2、公差原则的选择3、公差值的确定4、合理进行标注一、形位公差项目的选择（1）应该充分发挥综合控制公差项目的职能，这样可减少图样上给出的形位公差项目及相应的形位误差检测项目。在形位公差的14个项目中，有单项控制的公差项目，如圆度、直线度等，也有综合控制的公差项目，如圆柱度、位置公差的各个项目。2020/4/295一、形位公差项目的选择（2）在满足功能要求的前提下，应该选用测量简便的项目。例如：同轴度公差经常可以用径向圆跳动公差或径向全跳动公差代替，这样使得测量方便。不过要注意，径向跳动是由同轴度误差和圆柱面形状误差综合的结果，故当同轴度由径向跳动代替时，给出的跳动公差值应略大于同轴度公差值，否则就会要求过严。2020/4/296一、形位公差项目的选择（3）选择公差项目时应注意问题A、首先应对零件的重要部位进行认真分析，确定哪些部位（要素）应该有形位精度要求，从而选定公差项目。B、如同一要素需要提出几个形位公差项目要求时，应注意某些项目的综合性。C、选择形位公差项目时还要考虑检测条件，结合现有条件确定公差项目。D、选择形位公差项目时还要参照有关专业标准的规定。2020/4/297二、公差原则的选择选择公差原则时，应根据被测要素的功能要求，充分发挥出公差的职能和采取该种公差原则的可行性、经济性。（一）独立原则的选择（1）尺寸精度与形位精度需要分别满足要求。例如：齿轮箱体孔的尺寸精度与两孔轴线的平行度；滚动轴承内、外圈滚道的尺寸精度与形状精度。二、公差原则的选择（2）尺寸精度与形位精度无联系。例如：发动机连杆上的尺寸精度与孔轴线间的位置精度。（3）尺寸精度与形位精度要求相差较大。例如：通油孔的尺寸精度有一定要求，而形位精度无要求。（4）保证运动精度。例如：导轨的形状精度要求严格，尺寸精度要求次要。（5）保证密封性。例如：汽缸垫的形状精度要求严格，而尺寸精度要求次要。（6）凡未注尺寸公差与未注形位公差都采用独立原则。例如：退刀槽倒角、圆角等非功能要素。一般来说，对于非配合件而形位公差要求较严的要素；以及虽然有配合要求但配合性质要求不严的孔和轴，均采用独立原则。（二）包容要求的选择包容要求主要应用于有配合要求，且其极限间隙和过盈必须严格得到保证的场合。由于遵守包容要求的孔和轴检验要求严格（用泰勒原则检验），所以要慎重选用，对于虽有配合的孔和轴，但无需要严格保证其配合性质时，不必强求应用包容原则。2020/4/2911（三）最大实体要求的选择选用最大实体要求能够在装配互换的前提下，最大限度地提高零件的合格率及降低生产成本。最大实体要求适用于轴线、中心平面等中心要素，而且多用于这些中心要素相对于基准的定向、定位误差，以及其基准要素。应用于满足可装配性，但无严格配合要求的场合，采用最大实体要求，可最大限度提高零件制造的经济性。(四)最小实体要求的选择最小实体要求主要用于需要保证零件强度和最小壁厚等场合。应用于满足临界值的设计，以控制最小壁厚，保证最低强度。(五)可逆要求的选择可逆要求与最大（最小）实体要求联用，能充分利用公差带，扩大了被测要素实际尺寸的范围，提高了效益。在不影响使用性能的前提下可以选用。三、形位公差值的选择总的原则是：在满足零件功能要求的前提下，选取最经济的公差值。(一)公差值的选择原则（1）根据零件的功能要求，考虑加工的经济性和零件的结构、刚性，按国家标准来选。（2）按零件功能要求，兼顾工艺和检测，按类比法确定形位公差值。2020/4/2914（3）要协调好尺寸公差、位置公差、形状公差和表面粗糙度的关系。一般说来，T尺寸＞T位置＞T形状＞Ra(表面粗糙度)。同一要素给出的形状公差应小于位置公差值；圆柱形零件的形状公差值（轴线的直线度除外）应小于其尺寸公差值。（4）对于难加工的零件，在零件功能要求下，适当降低1～2级选用。孔相对于轴；长径比较大的轴和孔；距离较大的轴和孔；宽度较大（大于1/2长度）的零件表面；线对线和线对面的相对于面对面的平行度、垂直度公差。国家标准规定：在技术图样中形位公差采用代号标注，当无法采用代号标注时，允许在技术要求中用文字说明。形位公差代号包括：形位公差框格和被测要素的指引线，形位公差项目符号，形位公差值和其它有符号。◆公差框格◆指引线◆基准◆公差值及有关符号四、形位公差的标注方法（1）公差框格公差框格用细实线绘制，一般来说应是水平绘制，公差框格分成两格或多格。左起第一格标注形位公差项目符号，第二格标注形位公差值及有关符号，第三格之后各格标注基准代号和有关符号。（2）指引线指引线是连接公差框格与指示箭头或基准符号的连线。带指示箭头的指引线与框格的一端相连，箭头指向被测要素，其方向就是公差带的宽度或直径方向，指点表示公差带的位置。1）当被测要素是轮廓要素时，指引线应指在该轮廓线或引出线上，并且明显地与尺寸线错开。2）当被测要素是中心要素时，指引线箭头应与该要素的尺寸线对齐，表示公差带在对称中心处。3）当被测要素为单一要素的中心要素或各要素的公共中心要素时，指引线的箭头可以直接指在中心要素上。但此种标注方法只是在形体简单且需要标注时箭头指向中心要素。（不致发生误解时采用。）Ø0.0054）当同一被测要素具有多项形位公差要求而且各项要求的公差带方向一致时，可将多个形位公差框格摞在一起合用一条指引线，但公差带的方向不一致时，决不能合用一条指引线。原则上指引线应从公差框格两端的中间位置引出。但也允许一些简单画法。形位公差的标注以公差框格的形式标注（两格或多格）φ0.05A公差特征符号公差值基准指引线(从表2-2中选)(以mm为单位)(由基准字母表示)(指向被测要素)注意:①公差值如果公差带为圆形或圆柱形，公差值前加注φ，如果是球形，加注Ｓφ。②基准单一基准用大写表示；公共基准由横线隔开的两个大写字母表示；如果是多基准，则按基准的优先次序从左到右分别置于各格。③指引线用细实线表示。从框格的左端或右端垂直引出，指向被测要素。指引线的方向必须是公差带的宽度方向。2020/4/29262020/4/29272020/4/29282020/4/29292020/4/2930（3）基准基准有两种表示方法★用基准符号的指引线将基准要素与公差框格另一端相连。但基准符号的连线必须与基准要素垂直。★用基准代号标注，基准代号包括基准符号(短粗线)、圆圈、连线和大写的拉丁字母组成。注意:(1)为了防止混淆，基准代号字母不得采用E、I、J、M、O、P、R、L等字母。(2)不论基准代号字母在图样中的方向如何，一律水平书写。有时为了表示清楚，基准代号也可以标注在尺寸线或公差框格的下方。除此以外，还要注意以下几点：■当基准要素是轮廓要素时，基准符号应明显地与尺寸线错开。当基准要素是中心要素时，基准符号应与尺寸线对齐。当基准要素为单个要素的中心要素或各要素的公共中心要素时，基准符号可以直接靠近中心要素，但这种标记只是在不发生误解时使用。■当基准为组合基准要素时，则应在公差框格中的基准代号之间用横线相连。■任选基准可以用两种方法表示。■当基准采用三基面体系中的二个或三个基准时，应在公差框格中按功能要求的顺序由重要到次要从左至右依此填写。★为了简化标注方法，可在公差框格上方或下方附加文字说明。属于被测要素数量的说明写在公差框格上方，属于解释性说明的应写在公差框格下方。★如需给出被测要素某一长度（或范围）的公差值时。若不仅给出被测要素某一长度（或范围）的公差值，还需给出被测全长范围内的公差值。★对形位公差有附加要求时，应在相应的公差数值后面加注有关符号。（4）公差值及有关符号0.05100:0.02100：0.02举例（公差原则）如图所示，被测要素采用的公差原则是,最大实体尺寸是mm，最小实体尺寸是mm，最大实体实效尺寸是mm。垂直度公差给定值是mm,垂直度公差最大补偿值是________mm。设孔的横截面形状正确，当孔实际尺寸处处都为φ60mm时，垂直度误差允许值是mm，当孔实际尺寸处处都为φ60．010mm时，垂直度误差允许值是mm。最大实体原则φ60.019φ60Φ59.95φ0.05φ0.019φ0.05φ0.06形位公差举例试将下列技术要求标注在右图中（1）左端面的平面度为0.01mm，右端面对左端面的平行度为0.04mm。（2）ø70H7的孔的轴线对左端面的垂直度公差为0.02mm。（3）ø210h7对ø70H7的同轴度为0.03mm。（4）4-ø20H8孔对左端面（第一基准）和ø70H7的轴线的位置度公差为0.15mm。ø210h70.010.04AAø0.02Aø0.03BB∥ø0.15AB标注φ30K7和φ50M7采用包容原则。底面F的平面度公差为0.02mm；φ30K7孔和φ50M7孔的内端面对它们的公共轴线的圆跳动公差为0.04mm。φ30K7孔和φ50M7孔对它们的公共轴线的同轴度公差为0.03mm。6-φ11H10对φ50M7孔的轴线和F面的位置度公差为0.05mm，基准要素的尺寸和被测要素的位置度公差应用最大实体要求。EE0.020.04ABA-Bø0.03A-B◎ø0.05BMMFF举例（标注改错）改正错误后结果2020/4/29392020/4/29402020/4/2941填空圆柱度和径向全跳动公差带相同点是＿＿，不同点是＿＿。在形状公差中，当被测要素是一空间直线，若给定一个方向时，其公差带是＿＿之间的区域。若给定任意方向时，其公差带是＿＿区域。圆度的公差带形状是＿＿，圆柱度的公差带形状是＿＿。当给定一个方向时，对称度的公差带形状是＿＿。由于＿＿包括了圆柱度误差和同轴度误差，当＿＿不大于给定的圆柱度公差值时，可以肯定圆柱度误差不会超差。当零件端面制成＿＿时，端面圆跳动可能为零。但却存在垂直度误差。径向圆跳动公差带与圆度公差带在形状方面＿＿，但前者公差带圆心的位置是＿＿而后者公差带圆心的位置是＿＿。