圆锥测量

第7章圆锥的公差与测量复习上次课内容：1、尺寸链基础知识2、尺寸链的建立与分析3、尺寸链的计算方法第7章圆锥的公差与测量第7章圆锥的公差与测量7.1概述7.2圆锥配合7.3圆周角测量第7章圆锥的公差与测量重点内容：圆锥的相关参数的定义、圆锥结合的特点，配合的形成方式。难点内容：圆锥配合形式的控制第7章圆锥的公差与测量（1）内、外两圆锥体的配合，可以自动定心，容易保证内、外圆锥体的轴线具有较高的同轴度，而且能快速装拆。7.1概述7.1.1有关圆锥的术语及定义1．圆锥配合的特点圆锥是由圆锥表面和一定尺寸所限定的几何体，如图7-1所示。圆锥配合是机械设备中常用的典型结构。圆锥配合的特点如下。图7-1圆锥体第7章圆锥的公差与测量（2）圆锥配合的间隙和过盈，可随内、外圆锥体的轴向相互位置不同而得到调整，而且能补偿零件的磨损，延长配合的使用寿命。（3）圆锥体的配合具有较好地自锁性和密封性。（4）内、外圆锥体的配合比较复杂，影响互换性的参数比较多，加工和检验也相对麻烦。圆锥标准:GB/T157—2001《产品几何量技术规范（GPS）圆锥的锥度和角度系列》、GB/T11334—2005《产品几何量技术规范（GPS）圆锥公差》、GB/T15754—1995《技术制图圆锥的尺寸和公差标注》等国家标准。第7章圆锥的公差与测量2．有关圆锥的术语及定义圆锥分内圆锥和外圆锥两种，其主要几何参数有圆锥表面、圆锥直径、圆锥长度、圆锥角和锥度，如图7-2所示。（1）圆锥表面。指与轴线成一定角度，且一端相交于轴线的一条线段-母线，并围绕着该轴线旋转形成的表面(图7-1)。（2）圆锥直径。指与圆锥轴线垂直的截面内的直径。有内、外圆锥的最大直径Di、De，内、外圆锥最小直径di、de。图7-2圆锥的主要几何参数第7章圆锥的公差与测量2．有关圆锥的术语及定义圆锥分内圆锥和外圆锥两种，其主要几何参数有圆锥表面、圆锥直径、圆锥长度、圆锥角和锥度，如图7-2所示。图7-2圆锥的主要几何参数（3）圆锥长度L。指最大圆锥直径截面与最小圆锥直径截面之间的轴向距离。内、外圆锥长度分别用Li、Le来表示。圆锥配合长度指内、外圆锥配合面的轴向距离，用符号Lp表示。（4）圆锥角（锥角）α。指在通过圆锥轴线的截面内，两条素线间的夹角。（5）锥度C。指两个垂直圆锥轴线截面的圆锥直径D和d之差与其两截面间的轴向距离L之比（见图7-2），即DdCL第7章圆锥的公差与测量锥度C与圆锥角α的关系为:锥度一般用比例或分式表示，例如C=1∶20或1/20。一般用途圆锥的锥度与锥角系列见表7-1。为便于圆锥件的设计、生产和控制，表中给出了圆锥角或锥度的推算值，其有效位数可按需要确定。为保证产品的互换性，减少生产中所需的定值工具、量具规格，在选用时应当优先选用第一系列。特殊用途圆锥的锥度与锥角系列见表7-2，它仅适用于某些特殊行业，在机床、工具制造中，广泛使用莫氏锥度。常用的莫氏锥度共有7种，从0号至6号，使用时，只有相同号的莫氏内、外锥才能配合。121:222tancotaaC第7章圆锥的公差与测量第7章圆锥的公差与测量第7章圆锥的公差与测量第7章圆锥的公差与测量第7章圆锥的公差与测量第7章圆锥的公差与测量第7章圆锥的公差与测量（1）公称圆锥。是指设计给定的理想形状的圆锥。它可用以下两种形式确定。①用一个公称圆锥直径（最大圆锥直径D、最小圆锥直径d、给定截面圆锥直径dx）﹑公称圆锥长度L、公称圆锥角α或公称锥度C来表示公称圆锥，如图7-3所示。②用两个公称圆锥直径和公称圆锥长度L来表示公称圆锥。7.1.2有关圆锥公差的术语及定义1．圆锥公差的基本参数图7-3公称圆锥第7章圆锥的公差与测量（2）实际圆锥。指实际存在且可通过测量得到的圆锥。在实际圆锥上的任一直径称为实际圆锥直径da，如图7-4（a）所示。在实际圆锥的任一轴向截面内，包容其素线且距离为最小的两对平行直线之间的夹角，称为实际圆锥角αa，如图7-4（b）所示。在不同轴向截面内的实际圆锥角不一定相同。图7-4实际圆锥第7章圆锥的公差与测量1．圆锥公差标注方法圆锥的公差标注，应根据圆锥的功能要求和工艺特点选择公差项目。在图样上标注相配合的内、外圆锥的尺寸和公差时，内、外圆锥必须具有相同的公称圆锥角（公称锥度），标注直径公差的圆锥直径必须具有相同的基本尺寸。圆锥公差标注可有3种方法。7.1.3圆锥的公差标注第7章圆锥的公差与测量图7-11面轮廓度法标注（1）面轮廓度法。通常给定如下条件：给定圆锥角；给定锥度；给定圆锥轴向位置；与基准线有关等条件，如图7-11所示。第7章圆锥的公差与测量（2）基本锥度法。基本锥度法通常适用于有配合要求的结构型内、外圆锥。图7-12基本锥度法标注实际圆锥处处不得超越这两个包容面。因此，该公差带可控制圆锥直径的大小和圆锥角的大小，也可控制圆锥表面的形状。基本锥度法是表示圆锥要素尺寸与其几何特征具有相互从属关系的一种公差带的标注方法，即由两同轴圆锥面（圆锥要素的最大实体尺寸和最小实体尺寸）形成两个具有理想形状的包容面公差带。第7章圆锥的公差与测量（3）公差锥度法。公差锥度法仅适用于对某给定截面圆锥直径有较高要求的圆锥和密封及非配合圆锥。公差锥度法直接给定有关圆锥要素的公差，即同时给出圆锥直径公差和圆锥角公差的标注方法。此时，给定截面圆锥直径公差仅控制该截面圆锥直径偏差，不再控制圆锥角偏差，TD和TA各自分别给定，分别满足要求，故按独立原则解释。若有需要，可附加给出有关形位公差要求作进一步控制。第7章圆锥的公差与测量图7-13基本锥度法标注标注如图7-13所示，该圆锥的最大直径应由D+TD/2和D－TD/2确定；锥角应在24º30﹑25º30﹑之间变化；圆锥素线直线度要求为t。以上要求应独立考虑。第7章圆锥的公差与测量2．圆锥表面粗糙度标注圆锥的表面粗糙度数值可参见表7-6选取。7.1.4未注公差角度的极限偏差图样上标注的角度和通常不须标注的角度，若未给出公差，则加工与检测时须按GB/T1840—2000未注公差角度的极限偏差规定的要求执行（见表7-7）。第7章圆锥的公差与测量国家标准将未注公差角度的极限偏差分为3个等级，即中等级m、粗糙级c、最粗级v，并规定以角度的短边长度作主参数；对于锥度，当α较小时，可取公称长度L当作边长；当α较大时，则取圆锥的素线长度。第7章圆锥的公差与测量1．圆锥配合的形式圆锥配合的特点是通过改变内圆锥与外圆锥的轴向相对位置，可改变间隙的大小，以达到配合的目的。即使是很紧密的配合，在轴向力的作用下，拆卸也是很方便的。圆锥配合有两种形式。7.2圆锥配合（1）结构型圆锥配合。结构型圆锥配合是指由内、外圆锥的结构，或由内、外圆锥基准平面之间的尺寸（简称基面距）确定装配后的最终轴向位置，从而得到的配合。第7章圆锥的公差与测量图7-6结构形成圆锥的间隙配合图7-6所示的是依靠外圆锥的轴肩与内圆锥端面的接触，使两者的轴向位置确定而得到的间隙配合。第7章圆锥的公差与测量图7-7所示的是通过基面距a(外圆锥基准平面与内圆锥基准平面之间的轴向距离)来确定两者的轴向位置而获得的过盈配合。由于结构型圆锥配合的内、外圆锥轴向相对位置是固定的，因而它们的性质就取决于内、外圆锥的直径公差带。其极限间隙或极限过盈及配合公差的计算与光滑圆柱配合相同。图7-7基面距形成圆锥的过盈配合第7章圆锥的公差与测量（2）位移型圆锥配合。位移型圆锥配合是指通过规定内、外圆锥的轴向相对位移或产生位移的轴向力的大小，来确定内、外圆锥的轴向位置，以获得预定的配合。图7-8所示的圆锥配合，由实际初始位置Pa（内、外圆锥不受轴向力的情况下相接触的位置）开始，内圆锥作一定的轴向位移Ea，达到终止位置Pf，即可获得预定的配合。图7-8轴向位移形成圆锥的间隙配合第7章圆锥的公差与测量对于位移型圆锥配合，其直径方向的配合公差仍由间隙或过盈的变动量所决定，但间隙或过盈量的大小，主要取决于位移量Ea，这是它与结构型圆锥配合的本质区别。图7-9施加装配力形成圆锥的过盈配合图7-9所示的圆锥配合，则是由初始位置Pa开始，对内圆锥施加一定的装配轴向力F，使内圆锥产生轴向位移至终止位置Pf，即可获得预定的配合。该方法只能获得过盈配合。第7章圆锥的公差与测量2．圆锥配合的种类圆锥配合的种类有过渡（紧密）配合、间隙配合和过盈配合。（1）过渡（紧密）配合。这类配合具有良好的密封性，可以防止漏气和漏水，例如，在内燃机中气阀与气阀座的配合。为了使配合圆锥面接触紧密，在加工时，内、外圆锥应成对研磨，因此这类配合的圆锥一般都无互换性。（2）间隙配合。此类配合具有间隙，而且在装配和使用过程中，可借助内圆锥与外圆锥的轴向移动来调整间隙的大小。例如，车床主轴圆锥轴颈与圆锥轴承衬套的配合。（3）过盈配合。这种配合具有过盈，用于传递扭矩。例如，钻头、铰刀、铣刀的锥柄与机床主轴锥孔的配合。此配合具有自锁性好、装拆方便等优点。第7章圆锥的公差与测量（1）角度量块。在角度测量中，角度量块是基准量具，它用来检定或校正各种角度量仪，也可以用来测量精密零件的角度。成套的角度量块由36块或94块组成，测量范围为10°～350°。角度量块的结构形式有Ⅰ型和Ⅱ型两种，Ⅰ型为三角形量块，有一个工作角α；Ⅱ型为四边形量块，有四个工作角α、β、γ、δ，如图7-15所示。角度量块具有研合性，可单独使用,也可组合使用。为保证量块紧密贴合，组合时靠专用附件夹注，与被测对象比较时，用光隙法估定角度偏差。7.3圆周角测量1．相对测量法相对测量法又称比较测量法。它是将角度量具与被测角度比较，用光隙法或涂色检验的方法，估计被测锥度及角度的测量。其常用的量具有角度量块、直角尺、角度或锥度样板及圆锥量规等。第7章圆锥的公差与测量图7-15角度量块的结构形式第7章圆锥的公差与测量（2）直角尺。直角尺的公称角度为90°，它用于检验直角偏差、划垂直线、目测光隙以及用塞尺来确定垂直度误差的大小。直角尺的结构形式如图7-19所示。直角尺的精度按外工作角α和内工作角β，在检验长度H上对90º的垂直图7-15直角尺的结构形式第7章圆锥的公差与测量（3）圆锥量规。圆锥量规用于检验成批生产的内、外圆锥的锥度和基面距偏差，分为圆锥塞规和套规，有莫氏和公制两种，结构形式如图7-16所示。图7-16圆锥量规的结构形式第7章圆锥的公差与测量圆锥量规可以检验零件的锥度及基面距误差。检验时，先检验锥度，检验锥度常用涂层法，在量规表面沿着素线方向涂上3～4条均布的红丹线，与零件研合转动1/3～1/2转，取出量规，根据接触面的位置和大小判断锥角误差；然后用圆锥量规检验零件的基面距误差，在量规的大端或小端处有距离为m的两条刻线或台阶，m为零件圆锥的基面距公差。测量时，被测圆锥的端面只要介于两条刻线之间，即为合格。第7章圆锥的公差与测量2．直接测量法直接测量法是用测量角度的量具和量仪直接测量，被测的锥度或角度的数值可在量具和量仪上直接读出。常用量具和量仪有万能游标角度尺和光学分度头等。图7-17万能游标角度尺1．主尺2．基尺3．制动器4．扇形板5．直角尺6．直尺7．卡块万能游标角度尺。万能游标角度尺是机械加工中常用的度量角度的量具，测量范围为0°～320°。结构如图7-21所示，万能游标角度尺是根据游标读数原理制造的。读数值为2′和5′，其示值误差分别不大于±2′和±5′。第7章圆锥的公差与测量以读数值为2′为例：主尺朝中心方向均匀刻有120条刻线，每两条刻线的夹角为1°，游标上在29°范围内朝中心方向均匀刻有30条刻线，则每条刻线的夹角为29°/30×60′=58′，因此，尺座刻度与游标刻度的夹角之差为60′－29°/30×60′=2′，即游标角度尺的读数值为2′。调整基尺、角尺、直尺的组合，可测量0°～320°范围内的任意角度。第7章圆锥的公差与测量（1）正弦规。正弦规是锥度测量中常用的计量器具，其结构形式如图7-22所示。正弦规按工作台面宽度分宽型和窄型两种，两圆柱中心距离L为100mm和200mm两种。适用于测量圆锥角小于30°的锥度。3