培训--几何公差与测量

几何公差与测量*公差与配合*形位公差*形位误差检测原则及评定方法*直线度误差的测量*平面度误差测量*圆度，圆柱度，轮廓度测量*位置误差的测量*表面粗糙度基础知识一：公差与配合---1互换性：不同时间，不同地点制造的相同规格型号的零件，在装配维修时可以互相替换使用的性能。公差与配合同互换性之间的关系：实践证明，只有使几何参数保证在一定的变动范围内，就能满足互换性的要求互换性一：公差与配合---2几何参数的配合，多指轴与孔的配合。*最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸：最大实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态，在此状态下的尺寸，称为最大实体尺寸，它是孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸的统称。*最小实体状态（LMC）和最小实体尺寸：最小实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最少时的状态，在此状态下的尺寸，称为最小实体尺寸，它是孔德最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸的统称。*作用尺寸：在配合面的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸，称为孔的作用尺寸，与实际轴外接的最小理想控的尺寸，称为轴的作用尺寸。（如下图）尺寸术语定义一：公差与配合---3尺寸偏差：某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差上偏差：最大极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称上偏差（孔的上偏差用ES表示，轴的上偏差用es表示）小偏差：最小极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。（孔的下偏差用EI表示，轴的下偏差用ei表示）实际偏差：实际尺减去其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。偏差从数值看：偏差可为：正值；负值；零。偏差术语定义一:公差与配合---4配合：基本尺寸相同，互相结合的孔和轴公差之间的关系。间隙配合：具有间隙（包括间隙为0）的配合。此时孔的公差带在轴的公差带之上）（经常拆卸或相对运动的部件一般用间隙配合。）过盈配合：具有过盈（包括过盈为0）的配合。此时孔的公差带在轴的公差带之下。（不经常拆卸或不需要相对运动的部件一般用过盈配合。过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合。（此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠）配合制度---基轴制：是基本偏差为一定的轴的公差带，与不同的基本偏差的孔的公差形成的各种配合的一种制度。配合制度---基孔制：是基本偏差为一定的孔的公差带，与不同的基本偏差的轴的公差形成的各种配合的一种制度。配合术语定义二：形位公差---1定义：根据零件的功能要求和结构特征，用以限制零件实际要素的形状和位置误差的允许变动全量统称为形位公差。作用：可以保证零件加工正确，即能满足功能要求，实现互换性，又避免单纯压缩尺寸公差的方法提高加工尺寸精度，保证机械功能要求，有效地降低成本，提高生产效率，使加工经济合理。形位公差二：形位公差---2形位公差分类：1：形状公差：形状公差是对单一要素的要求，是指单一实际要素的形状所允许的变动全量。具体包括：直线度；平面度；圆度；圆柱度；线轮廓度和面轮廓度。2：位置公差：位置公差是对关联要素的要求，是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。具体包括：定向公差；定位公差；跳动公差。形位公差分类二：形位公差---3形位公差符号定义：所谓形位误差检测就是利用计量仪器或量具，采用正确的测量方法，测出际零件的形位误差值，用以评定零件加工的形状和位置精度，并判断是否符符合计图纸要求的过程。作用：形位误差检测不仅可以判断零件是否合格，还可以通过误差存在的状况，分析误差产生的原因，以便采取改进措施，提高加工精度，所以形位误差检测是保证产品质量，改进加工工艺的重要手段。规定：1：测量形位误差时，零件的表面粗糙度，划痕，擦伤及塌边等其它外观缺陷，应排除在外。2：评定形位误差时，用测得的要素作为实际要素。3：测量形位误差的标准条件是：标准温度为20摄氏度，标准测量力为零。4：即先测量总误差（注：指测量总不确定度或扩张不确定度）允许站给定公差值的10%~30%。三：形位误差检测原则及评定方法---1形位误差及其检测规定三：形位误差检测原则及评定方法---2形位误差检测原则-1第五检测原则：控制实效边界原则第四检测原则：测量跳动原则第三检测原则：测量特征参数原则第二检测原则：测量坐标值原则第一检测原则：与理想要素比较原则形位误差检测原则第一检测原则---与理想要素比较原则：这一原则就是将被测实际要素与其理想要素比较，测得其误差的检测方法。例如：理想直线可用一束光，拉紧的弦线，平尺表面的素线等来体现；理想圆可用高精度主轴的回转运动轨迹来体现。第二检测原则---测量坐标值原则：这一原则是用坐标测量机或可实现坐标测量的仪器或装置，测量被测要素的实际坐标值，并经过数据处理，获得形位误差值。所谓坐标值，可指直角坐标值，极坐标值，圆柱面坐标值。例如：万能工具显微镜，三坐标测量机（CMM）第三检测原则---测量特征参数原则：这个原则是指测量被测实际要素上具有特征的参数，来评定形位误差值。所谓特征参数，是指被测要素上能直接反映形位误差的具有代表性的参数。例如：平面度误差小的平面，常安其最大直线度误差来评定平面度；圆度的误差一般反映在直径的变动上，因此常以直径作为圆度的特征参数，测量圆柱（锥）同一正截面的直径变动量，以各测得的直径最大差值之半作为圆度误差值。三：形位误差检测原则及评定方法---2形位误差检测原则-2第四检测原则---测量跳动原则：这一原则主要用于跳动侧量，指被测实际要素绕基准轴线回转过程中，沿给定方向测量其对某参考点（线）的变动量的方法。(这里的变动量是指示器最大最小读书之差。）例如：圆度仪；对刀仪；第五检测原则---控制实效边界原则：这个原则是采用最大实体原则场合，用综合量具检验，用以控制被测实际要素是否超过图样上给定的实效边界。所谓实效边界是指被测要素的尺寸，形状或位置公差给定后，它们综合作用形成一种极限状态，这种状态所确定的具有理想形态的边界。实效边界所具有的尺寸称为实效尺寸。例如：综合量具,它是模拟被测检在装配极限（实效边界）情况下的相配偶件，其基本尺寸是由被测要素的实效边界确定的。三：形位误差检测原则及评定方法---2形位误差检测原则-3在评定实际要素的形状误差时，为使评定结果有唯一性，必须对其理想要素的位置有一个明确的唯一的限定，这就是用所谓符合最小条件来实现。最小条件：所谓最新条件的位置符合最小条件是指被测实际要素对其理想要素的最大偏移量为最小。此时，理想要素相对被测实际要素的位置是唯一确定的。形状误差评定：所谓形状误差评定是指根据测量的道德被测要素实际形状的一系列数值，按一定的判别准则和方法进行处理，求其被测要素的误差值。三：形位误差检测原则及评定方法---3形状误差及其评定位置误差是指关联实际要素对基准而言的，而基准是依据基准实际要素确定的，因此，基准对位置误差检测评定十分重要。但基准实际要素都是存在形状误差，那么怎样根据基准实际要素来确定基准呢？实际上，根据基准实际要素，按照最小条件确定其理想要素作为基准，也就是说以基准实际要素的理想要素作为基准，而理想要素的位置应符合最小条件。三：形位误差检测原则及评定方法---4位置误差及其评定位置误差定向误差定位误差跳动误差平行度误差垂直度误差倾斜度误差位置度误差同轴度误差对称度误差圆跳动误差全跳动误差基准是确定要素之间的方向或位置关系的依据，是测量形位误差的前提。基准要素按几何特征可以分为：点基准（以球心或圆心等点的要素作为基准）；线基准（以指定的线或轴线（中心线）等线为基准；面基准（以指定的表面或中心面等面的要素作为基准）。基准按组成形式可分为：单一基准；组合基准要素。在建立基准体系的过程中，首先建立的基准称为第一基准，其次称为第二基准，再次称为第三基准。三基面体系的各个平面本身无顺序关系，但根据实际要素建立三基面体系时，由于实际要素都存在形位误差，按不同的先后顺序建立基准时会产生不同的结果，由此，可知在建立三基面体系的过程中，基面有顺序之分。在图纸上，基准顺序用基准代号字母以从左至右的顺序注写在公差框格内表示。如下图：三：形位误差检测原则及评定方法---5基准的建立众所周知，所谓基准应为理想要素，但实际基准要素都存在误差，而不“理想”。则测量时，需要基准体现方法，来代替理想基准要素。所谓基准体现方法，是根据基准建立原则，在一定条件下，采用近似方法来体系基准。体现方法有以下几种：1:模拟法：采用足够精确形状的表面来体现基准平面，基准轴线，基准点的方法称模拟法。实际要素与模拟基准接触时，可能形成稳定接触，也可形成非稳定接触。所谓稳定接触是指基准要素与模拟要素之间自然形成符合最小条件的相对位置关系，如下图a。所谓非稳定接触，是指可能有多种位置状态，此种情况测量时应做出调整，使基准实际要素与模拟基准之间尽可能达到符合最小条件的相互位置关系，如下图b。（当基准实际要素的形状误差对测量结果的影响可忽略不计时，可不考虑非稳定接触的影响。）三：形位误差检测原则及评定方法---6基准的体现-12：直接法：当基准实际要素具有足够的形状精度时，可直接作为基准。（我们比较常用）3：分析法：对基准实际要素进行测量后，根据测得数据用图样或计算方法确定基准的位置。4：目标法：所谓基准目标是指在零件的基准要素上，指定某些点，线或局部平面，用以构成基准体系的各个基准平面，这些被指定的点，线，面称为基准目标。5：三基面体系的体现方法：体现三基面体系时必须注意图纸上基准的顺序。采用模拟法体现时，模拟的各个基准平面与基准实际要素之间的关系应符合三基面体系建立的规则。在体现三基面体系时，先使模拟第一基准平面与零件的第一实际基准表面至少有三点接触，并可调整至符合最小条件位置，其次，使模拟第二基准平面与第二实际基准表面至少有两点接触。最后使模拟第三基准平面与第三实际基准表面至少有一点接触。注：当对测量结论发生争议时，用分析测量精度方法进行仲裁。当由于采用不同方法评定性位误差值而引起争议时，对于定向，定位误差分别以定向最小区域定位最小区域的宽度（或直径）所表示的误差值作为仲裁依据。（当图纸上已给定了检测方案，则按该方案进行测量）。三：形位误差检测原则及评定方法---6基准的体现-2直线度是机械制造业常见参数之一。有直线度要求的零件结构形式也非常多，如圆柱（锥轮廓的素线，各种平面的素线，以及各种回转零件的轴线等。测量直线度的误差计量器具也很多，如千分尺，测微表，刀口尺，平尺，准直仪，干涉仪等。用不同的检测器具，检测不同的结构形式零件直线度误差，构成若干具体检测方法，按测量原理分为：直接测量法，间接测量法，其它测量法。直接测量法：即通过测量可直接获得北侧直线各点的坐标纸或直接评定直线度误差值的测量方法。四：直线度误差的测量---1直接测量法直线测量法光隙法：所谓光隙法是将被测直线和测量基准线间形成的光隙与标准光隙相比较，直接评定直线度误差值的测量方法。（适用磨削或研磨加工尺寸较小的平面及短圆柱，圆锥的直线度误差测量）间隙法：所谓间隙法就是用量块（或塞尺）测量被测直线和测量基线之间的间隙，直接评定直线度误差值的测量方法。（适用于低精度零件的直线度误差测量。指示法：所谓指示法是指用带指示器的测量装置测出被测直线相对测量基线的偏离量，进而评定直线度误差的方法。（通常这种方法都用平板或平尺模拟理想直线。指示器装在测量架上，沿平板或平尺移动测量架测量）干涉法：所谓干涉法是指利用光波原理，根据干涉条纹的形状或干涉带条数来评定直线度误差值的方法。光轴法：所谓光轴法是指以几何光轴作为测量基线（理想直线），测出被测直线相对改基线的偏移量，进行评定直线度误差值的方法。（这种方法通常以准直望远镜一类仪器光轴模拟理想直线，适用于大，中型平面和孔，轴的轴线直线度误差测量。钢丝法：所谓钢丝法就是以张紧的优质钢丝作为测量基线，测出被测直线相对测量基线的偏离量，进行评定直线度误差的方法。间接测量方法：即测量不能直接获得测得直线各点坐标值，而需经过数据处理获得各点坐标值的测量方法。有以下几种：一：水平仪法：所谓水平仪法是指将固定有水平仪的桥板放置在被测直线上，然后等距跨首尾衔接地沿被测直线拖动桥板，测出被测直线各相邻两点连线相对水平面（或垂