项目4形状和位置公差[164P][427MB]

出版社理工分社公差配合与量具使用1项目4形状和位置公差项目内容1)形位误差和公差与符号；2)形位误差和公差与公差带；3)形位公差标注。出版社理工分社公差配合与量具使用2项目目标1)了解形位公差的概念；2)掌握形位公差的项目内容和含义；3)能正确识读形位公差的标注。出版社理工分社公差配合与量具使用3课题1形位误差和公差与符号知识目标1)了解形位公差的含义；2)理解形位公差的项目内容和含义。技能目标1)会区分不同的形位公差的项目符号；2)能区分不同的几何要素。出版社理工分社公差配合与量具使用4实例引入零件在加工过程中不仅有尺寸误差，而且还会产生形状和位置误差(简称为形位误差)。形位误差对机械产品的制造、机械零部件的使用和工作性能的影响不容忽视。因此，为保证机械产品的质量和零件的互换性，必须对形位误差加以控制，规定合理的形状和位置公差(简称为形位公差)。出版社理工分社公差配合与量具使用5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，如图4.1和图4.2所示。图4.1车削形成的形状误差图4.2钻削形成的位置误差出版社理工分社公差配合与量具使用6一、形位误差与公差1.形位误差零件在加工过程中，由于机床精度、加工方法等多种原因，使零件加工表面、轴线对称中心平面等的实际形状和位置相对于设计所要求的理想形状和位置，不可避免地存在着误差，称它为形状和位置误差出版社理工分社公差配合与量具使用72.形位公差为保证机械产品的质量和零件的互换性，在零件设计过程中，根据零件的功能要求，结合制造经济性对零件的形位误差加以限制，而对零件的几何要素规定的形位误差允许的变动量，称为形状和位置公差。出版社理工分社公差配合与量具使用8如图4.3(a)所示为一阶梯轴图样，设计者对φd1表面的圆柱度、φd1轴线相对φd2左端面的垂直度规定了形位公差。图4.3出版社理工分社公差配合与量具使用9图4.3(b)所示为加工后的实际零件，φd1表面的圆柱度、φd1轴线相对φd2左端面的垂直度实际情况与理想情况存在着形位误差。出版社理工分社公差配合与量具使用10二、形位公差的分类形位公差研究的对象就是零件几何要素（构成零件几何特征的点、线、面等）本身的形状精度和相关要素之间的位置精度问题。为了便于研究形位公差和形位误差，可将零件的几何要素按不同的研究重点进行分类：出版社理工分社公差配合与量具使用111.按结构特征分类(1)轮廓要素是指构成零件外形的点、线、面各要素，如图4.4所示的球面、圆锥面、圆柱面、端平面，以及圆柱面与圆锥面的素线等。出版社理工分社公差配合与量具使用12(2)中心要素是指轮廓要素对中心所表示的点、线、面各要素，如图4.4所示的球心、轴线等。出版社理工分社公差配合与量具使用13图4.4出版社理工分社公差配合与量具使用142.按存在的状态分类(1)实际要素是指零件实际存在的要素。通常用测量得到的要素来代替实际要素。出版社理工分社公差配合与量具使用15(2)理想要素是指具有几何学意义的要素，它们不存在任何误差。机械图样上表示的要素均为理想要素。出版社理工分社公差配合与量具使用163.按所处的地位分类(1)被测要素是指在机械图样上给出形状或（和）位置公差要求的要素，是检测的对象。如图4.3(a)所示φd1表面及其轴线即为被测要素。出版社理工分社公差配合与量具使用17(2)基准要素是指用来确定被测要素方向或（和）位置的要素。如图4.3(a)所示的φd2左端面即为基准要素。出版社理工分社公差配合与量具使用184.按功能关系分类(1)单一要素是指仅对被测要素本身提出形状公差要求的要素。如图4.3(a)所示的φd1圆柱面，设计者给出了圆柱度公差要求，该形状公差要求与其他要素无相对位置要求，所以φd1圆柱面为单一要素。出版社理工分社公差配合与量具使用19(2)关联要素相对基准要素有方向或(和)位置功能要求和给出位置公差要求的被测要素。如图4.3(a)所示d1轴线相对于φd2左端面有垂直度的功能要求，所以φd1轴线为关联要素。出版社理工分社公差配合与量具使用20三、形位公差标准为了统一在零件的设计、加工和检测过程中对形位公差的认识和要求，中国于1980年正式公布了《形状和位置公差》国家标准：GB1182—1980《形状和位置公差代号及其注法》；GB1183—1980《形状和位置公差术语及定义》；GB1184—1980《形状和位置公差未注公差的规定》；GB1958—1980《形状和位置公差检测规定》；GB4249—1984《公差原则》。出版社理工分社公差配合与量具使用21为了控制形位误差，国家参照国际标准，重新修订了形位公差标准。形位公差标准主要由以下标准组成：GB/T1182—1996《形状和位置公差通则、定义、符号和图样标注方法》；GB/T1184—1996《形状和位置公差未注公差值》；GB/T13319—2003《产品几何量技术规范(GPS)几何公差位置度公差注法》；GB/T1958—2004《产品几何量技术规范(GPS)形状和位置公差检测规定》；GB/T4249—1996《公差原则》。出版社理工分社公差配合与量具使用22下面着重介绍形位公差的基础内容，如几何要素、形位公差的标注与选用、形位误差及其评定、形位公差的公差带，以及公差原则——处理形位公差与尺寸公差的关系等。出版社理工分社公差配合与量具使用23课题2形位误差和公差与公差带知识目标1)了解形状误差的含义；2)掌握形位公差的分类；3)了解位置公差的含义；4)掌握位置公差的分类。技能目标1）会区分不同的形位公差的项目符号；2）能解释形位公差的项目符号的含义。出版社理工分社公差配合与量具使用24实例引入形位公差在图纸上的标注非常常见，知道其含义吗？出版社理工分社公差配合与量具使用25一、形状误差和形状公差1.形状误差形状误差是指被测实际要素对其理想要素的变动量。理想要素的位置应符合最小条件。形状误差是在零件加工过程中产生的，因此被测实际要素总是存在一定的形状误差。出版社理工分社公差配合与量具使用26(1)最小条件指实际被测要素相对于理想要素的最大变动量为最小。此时，对实际被测要素评定的误差值为最小。由于符合最小条件的理想要素是唯一的，因此按此评定的形状误差值也将是唯一的，如图4.5所示。出版社理工分社公差配合与量具使用27图4.5出版社理工分社公差配合与量具使用28(2)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4种：直线度误差、平面度误差、圆度误差和圆柱度误差。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。出版社理工分社公差配合与量具使用292.形状公差各项目(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。出版社理工分社公差配合与量具使用301）直线度分类4.6所示。图4.6出版社理工分社公差配合与量具使用31在给定方向上的直线度，如图4.7所示。图4.7出版社理工分社公差配合与量具使用32任意方向上的直线度，如图4.8所示。图4.8出版社理工分社公差配合与量具使用332)直线度误差测量直线度误差的测量仪器有刀口尺、水平仪、自准直仪等。刀口尺：与被测要素直接接触，从漏光缝的大小判断直线度误差。空隙较大时可用塞尺测量，如图4.9所示。水平仪测量：将水平仪放在桥板上，先调整被测零件，使被测要素大致处于水平位置，然后沿被测要素按节距移动桥板进行连续测量。出版社理工分社公差配合与量具使用34图4.9出版社理工分社公差配合与量具使用35(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。1)平面度公差带平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面间的区域，如图4.10所示。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。出版社理工分社公差配合与量具使用36图4.10出版社理工分社公差配合与量具使用372)平面度误差测量平面度测量仪器有平晶(图4.11(a))、平板和带指示表的表架(图4.11(b))、水平仪、自准直仪和反射镜等。图4.11出版社理工分社公差配合与量具使用38(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。1)圆度公差带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，如图4.12所示。出版社理工分社公差配合与量具使用39图4.12出版社理工分社公差配合与量具使用402)圆度误差测量用转轴式圆度仪测量的工作原理见图4.13所示。测量时将被测零件安置在量仪工作台上，调整其轴线与量仪回转轴线同轴。记录被测零件在回转一周内截面各点的半径差，绘制出极坐标图，最后评定出圆度误差。出版社理工分社公差配合与量具使用41图4.13出版社理工分社公差配合与量具使用42(4)圆柱度1)圆柱度公差带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。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。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，如图4.14所示。出版社理工分社公差配合与量具使用43图4.14出版社理工分社公差配合与量具使用442)圆柱度误差测量圆柱度误差的测量，可在圆度测量基础上，测头沿被测圆柱表面作轴向运动测得。出版社理工分社公差配合与量具使用45二、位置误差和位置公差位置误差是指关联实际被测要素对其理想要素的变动量。位置公差是指关联实际被测要素的位置对基准所允许的变动全量，是为了限制位置误差而设置的。标准规定位置误差有3大类：出版社理工分社公差配合与量具使用461.定向误差（1）定向误差即被测实际要素对具有确定方向的理想要素的变动量，理想要素的方向由基准确定。定向误差值用定向最小包容区域（简称定向最小区域）的宽度f或直径φf表示，如图4.15所示。出版社理工分社公差配合与量具使用47图4.15出版社理工分社公差配合与量具使用48（2）定向公差定向公差用来控制面对面、面对线、线对面和线对线的平行度误差。包括：平行度、垂直度、倾斜度。被测要素分为：直线和平面。被测和基准之间关系：线对线、线对面、面对线、面对面。公差带的特点：①相对于基准有确定的方向。②具有综合控制被测要素的方向和形状的能力。出版社理工分社公差配合与量具使用49（3)定向误差项目①平行度公差平行度公差是限制被测实际要素对基准在平行方向上变动量的一项指标，即用来控制零件上被测要素（平面或直线）相对于基准要素（下面或直线）的方向偏离0°的程度。出版社理工分社公差配合与量具使用50a.面对面面对面的平行度公差带为距离为公差值t且平行于基准的两平行平面间的区域，如图4.16所示。图4.16出版社理工分社公差配合与量具使用51b.线对面线对面的平行度公差带为距离为公差值t且平行于基准的两平行平面间的区域，如图4.17所示。图4.17出版社理工分社公差配合与量具使用52c.面对线面对线的平行度公差带为距离为公差值t且平行于基准的两平行平面间的区域，如图4.18所示。图4.18出版社理工分社公差配合与量具使用53d.线对线图4.19出版社理工分社公差配合与量具使用54e.平行度误差测量测量的仪器有平板和带指示表的表架、水平仪、自准直仪、三坐标测量机等。图4.20出版社理工分社公差配合与量具使用55②垂直度公差垂直度公差是限制被测实际要素对基准在垂直方向上变动量的一项指标，即用来控制零件上被测要素（平面或直线）相对于基准要素（平面或直线）的方向偏离90°的程度。出版社理工分社公差配合与量具使用56图4.21出版社理工分社公差配合与量具使用57③倾斜度公差倾斜度公差用来控制面对线、线对线、面对面和