第10章形状和位置公差.ppt

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1、第10章 形状和位置公差及检测,第一节 概述第二节 形状公差与形状误差的检测第三节 位置公差和位置误差测量第四节 形位公差与尺寸公差的相关性要求第五节 形位公差的选用,第一节 概述,一、形位公差的含义及其影响 1、形位公差的含义：任何零件的加工过程中由于各种因素 的影响总会产生形状、位置方面的误差。2、形位误差的定义：零件的实际形状、位置对其理想形 状、位置的变动量。,3、形位误差的影响（1）影响配合的松紧程度，如圆度，轴线的直线度。（2）影响可装入性，如螺栓的位置度。（3）影响零件的其它功能。综上所述：形位误差的大小是衡量产品质量的一项重要指 标，为保证产品质量，实现互换性，应控制零件 的形

2、位误差，即规定公差。,二、零件的几何要素 几何要素的定义：代表零件几何形状特性的点、线、面。（1）中心要素：圆心、球心、中心线、轴线等。（2）轮廓要素：零件外形轮廓，圆柱面、球面、素线等（3）被测要素：给出形位公差要求的要素。（4）基准要素：用来确定被测要素方向、位置的要素。,三、形位公差项目符号1、形状公差：2、位置公差：定向公差：定位公差：跳动公差：,四、形位公差的标注 1、公差框格 0.02 A 第一格：公差项目；第二格：公差值；第三格：基准 2、指引线：将框格与被测要素联系起来。说明：被测要素为中心要素时，指引线箭图与尺寸 线对齐。2、基准符号 位置公差必须标注基准。基准代号的注法：基

3、准代号对准基准要素，无论基准 方向如何，基准代号中字母必须顺正方向写。说明：基准为中心要素时，基准符号与尺寸线对齐。,形位公差标注示例：,五、形位误差的检测原则 国标将实现中应用的检测方案归纳为以下五种检测原则：1、与理想要素比较原则，如：自准直仪测直线度，平台上测平面度。2、测量坐标值原则。如：测量孔轴线的位置度误差。3、测量特征参数原则。如：两点法及三点法测圆度误差。4、测量跳动误差原则。如：（径向、端面圆全）跳动误差的测量。5、控制实效边界原则。,小结 1、了解形位公差的概念。2、掌握被测要素和基准要素的内容。3、掌握形位公差的项目符号及标注方法。,第二节 形状公差与形状误差的检测,一、

4、形状误差和形状公差 1、形状误差：被测要素实际形状对其理想形状的变动量 2、形状公差：允许的最大形位公差。,二、形状误差及其评定 1、评定形状误差的准则：最小条件 评定形状误差时，理想要素的位置要符合最小条件，即：被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。,2、各项形状公差及其误差的测量 1）直线度：给定平面内直线，任意方向直线等。直线度误差的检测：介绍水平仪的测量原理。图解法求直线度误差：测点序号：0 1 2 3 4 5 6 7 8 水平仪读数：0+6+6 0-1.5-1.5+3+3+9 累积值：0+6+12+12+10.5+9+12+15+24,直线度误差：f=18-9=9m,先解释累积

5、值的得来：由于水平仪测量的是相临两点的 高度差，作图时需将各点的读数都转换成相对坐标圆点 的值。作图法求解必须以y方向作为评定误差的方向 通过计算求得直线度误差。,2）平面度：两平行平面之间的区域 平面度误差的测量：对角线法 按一定的布点方式测量 0-3 8 10 2 1 平面度误差f=10-(-3)=13m 8 0 0,3)圆度：圆度公差带：半径之差为公差值的两同心圆之间的区域。圆度误差的测量：近似法测量，光学分度头上测 量圆度误差。,4）圆柱度：圆柱度公差带：半径之差为公差值的两同轴线的圆面之间 的区域。,5）线轮廓度、面轮廓度 公差带简介：包络线的形成原理。说明：任意方向直线度在公差值前

6、需加“”宽大平面用平面度，窄长平面用直线度。圆柱度是一项综合公差。小结：1、形状公差不涉及基准。2、形状公差值是包含实际要素的最小区域的宽度或 直径来表示。,第三节 位置公差和位置误差测量,一、位置误差与基准 1、位置误差：被测要素实际位置对其理想位置的变动量 2、基准 1)基准要素：用来确定被测要素方向或位置的要素。2)基准的分类：单一基准：由一个要素充当基准 组合基准：公共基准 基准体系：三基面体系 模拟法体现基准：心轴模拟基准轴线,二、位置公差及其误差测量 位置公差分定向、定位、跳动三大类。1、定向公差：包括平行度、垂直度、倾斜度。a、平行度：平行度公差带有四种形式：面对线的平行度、线对

7、线的平行度、面对面的平行度。平行度误差的检测：用平板、平台、心轴v型块来模拟 基准平面、孔或轴的轴线。例如：轴线对轴线的平行度误差的测量：心轴模拟孔的轴线，调整I-I等高 读数f=M1-M2，任意方向要求时：f=,b、垂直度 垂直度公差带有四种形式：线对面的垂直度、线对线的垂直度。垂直度误差的检测：（实际测量方法较多，现举一例说明）线对线的垂直度的测量：转换成平行度误差的测量，用心轴 模拟基准轴线。f=,c、倾斜度 倾斜度公差带有三种形式：面对面的倾斜度、线对线的倾斜度、线对面的倾斜度。面对面的倾斜度标注示例：解释45度的含义。倾斜度误差的测量：转换成平行度误差的测量。方法：被测量件置与定角座

8、上，调整被测件使表面读数差 最小，则f=Mmax-Mmin定向公差小结：定向公差是一项综合公差，综合控制被测要素的定向误 差，形状误差。,2、定位公差 同轴度：应用台阶轴 同轴度公差带：直径为公差值t且与基准同轴线的小圆柱。检测：V形块模拟基准轴线，两指针调零。读数：对应点读数差 M1-M2 对称度：应用方格或键槽 对称度公差带：相对基准对称度分布的两平行平面。检测：被测零件放置在平板上，测被测表面到平板的距 离，取测量截面内对应点最大差值为误差值。,位置度：应用孔轴线的位置度。孔轴线的位置度公差带：以理想位置为轴线的小圆柱。测量：测量坐标原则。定位公差小结：定位公差是一项综合公差，可综合控制

9、被测要素的位 置误差、方向误差、形状误差。,3、跳动公差 a、圆跳动及测量方法 径向圆跳动：指示器径向固定，被测要素绕基准回转 一周时最大与最小读数差。端面圆跳动：指示器垂直端面固定，被测要素绕基准 回转一周，最大与最小读数差。,b、全跳动 径向全跳动：指示器沿径向放置，测量时指示器沿轴向 移动，被测要素绕基准回转所测的最大与最 小差值。端面全跳动：指示器垂直端面放置，测量时指示器由外端 向圆心移动，被测要素绕基准回转，最大与最小读数差即为误差值 测量时用导向套筒，中心顶尖，V形块模拟基准。,c、跳动公差的特性及应用 跳动公差是一项综合公差，测量方便，故广泛应用于 旋转类零件。各项跳动公差中被

10、测要素，均为轮廓要素，基准要素 均为中心要素。生产中有时用测量径向全跳动的方法测量同轴度。三、小结：1、掌握各项定位公差的含义。2、掌握跳动误差的测量方法。3、了解形位误差的检测原则。,第四节 形位公差与尺寸公差的相关性,一、基本概念1、作用尺寸：实际尺寸和形状误差综合后的尺寸。Dm da,2、最小、最大实体状态和实效状态 1）最大、最小实体状态 合格零件拥有材料最多的状态称最大实体状态。合格零件拥有材料最少的状态称最小实体状态。最大实体尺寸：dmax Dmin 最小实体尺寸：dmin Dmax 2）实效状态：最大实体尺寸与实效尺寸综合后的尺寸。孔：Dvs=Dmin-t形位 轴：dvs=dma

11、x+t形位,3、理想边界 定义：具有理想形状的极限边界 具体为：孔的理想边界为一具有理想形状的外表面（理想轴)轴的理想边界为一具有理想形状的内表面（理想孔）1）最大实体边界：尺寸为最大实体尺寸的理想边界。孔：具有Dmin 的理想轴；轴：具有dmax 理 想孔 2）实效边界 孔：具有 Dmin-t形位的理想孔 轴：具有 dmax+t形位理想轴,二、独立原则 尺寸公差与形位公差各自独立，测量 时 分别满足各自的公差要求。因独立原则时尺寸与形位误差检测较为方便，故应用 广泛。,三、包容原则 1、单一要素的包容原则 图样标注：尺寸公差后加 10 分析：最大实体边界：10 的孔且垂直于基准。实际尺寸合格

12、范围：9.810mm之间 实际轴径9.8mm时，轴线垂直度公差0.2mm 实际轴径10mm时，轴线垂直度公差0由以上分析总结：包容原则下形位公差包容在尺寸公差之内。,E,四、最大实体原则1、最大实体原则用于单一要素1）图样标注：10 0.12）分析：实效边界：尺寸为10.1 mm的理想孔 实际尺寸合格范围：9.810 mm。实际尺寸为9.8mm时，轴线直线度公差0.3 mm。实际尺寸为10 mm时，轴线直线度公差0.1 mm2、最大实体原则用于关联要素 被测要素与基准要素同时对同轴度进行补偿,M,五、三种公差原则小结,第五节 形位公差的选用,正确合理的选择形位公差，不仅直接反映产品量和寿命，而

13、且关系到零件的加工难易程度。一、形位公差项目的选择 1、零件的几何特征 如：圆柱零件：圆柱度、圆度 圆锥形零件：圆度、素线直线度 平面：平面度 阶梯轴：同轴度 槽：对称度,2、零件的使用要求 只有对使用性能有显著影响的项目才规定形位公差，如：车床、磨床主轴轴颈同轴度、圆柱度误差的影响零件的回转精度和工作精度，故规定相应精度。齿轮箱体两孔轴线不平行，影响正常啮合，降低承载能力，故规定平行度公差。3、测量方便 如：阶梯轴：可用径向 全跳动代替圆柱度，同轴度误差4、形位公差的控制功能 如：圆柱度公差可以控制圆度、素线的直线度误差。,二、形位公差值的确定 1、公差等级：1、2、3、.12。1级最高，1

14、2级最低，6、7级为基本级。总原则：在满足使用要求的前提下，选择最经济的公差值。2、选择方法：类比法 对照表3-33-19解释各项公差主参数的含义 了解各项公差的应用。,3、考虑的因素1）零件的结构特性 细长轴（孔）、跨距较大的轴（孔）、宽度较大的表面加工时易产生误差，较正常情况低12级。2）协调形位公差与尺寸公差的关系 同一要素：t形位t位置t尺寸3）形位公差与表面粗糙度的关系 中等尺寸，中等精度Rz=（0.20.3）t形位 高精度：小尺寸：Rz=（0.50.7）t形位,三、基准的选择依据：零件的功能要求，同时尽量使设计、加工、检验各工序的基准统一。例：图示零件：1）若以中间轴颈为支承，两端

15、安装传动件，以 中间为同轴度基准2）若以两端为支承，中间安装传动件，以两端 公共轴线为基准,形位公差择的总原则：在保证零件功能要求的前提下，应尽量使形位公差项目减少，检测方法简便，以获得较好的经济效益。1、考虑零件的几何特征 如：圆柱形零件会产生圆柱度误差，槽类零件会产生对称度误差。2、考虑零件的使用功能 如:气缸盖和缸体间要求密封，应规定平面度公差要求，机床导轨应规定直线度和平面度公差,为保证轴的运转精度，与滚动轴承相配合的轴颈应规定圆柱度公差，对其轴肩应规定端面跳动公差。3、考虑形位公差的控制功能 各项形位公差的控制功能不尽相同，选择时应尽量发挥能综合控制的公差项目的职能，以减少形位公差项

16、目。,一、形位公差项目的选择,10.3.2公差原则的选择,选用独立原则还是选用相关原则，主要考虑以下三方面：1、被测要素的功能要求；2、各公差原则的应用场合；3、经济性。,4、考虑检测的方便性 确定公差项目必须与检测条件相结合，考虑现有条件检测的可能性与经济性。当同样满足零件的使用要求时，应选用检测简便的项目。,10.3 形位公差的选择,1、根据零件的功能要求和要素间的几何关系，零件的结构特征选择基准，如：旋转的轴类零件，通常选择与轴承配合的轴颈为基准。2、根据装配关系，选择相互配合、相互接触的表面作为各自的基准，以保证装配要求，如：箱体类零件的安装面，盘类零件的端面等。3、从加工、检测角度考

17、虑，应选择在夹具中定位的相应要素为基准，以使工艺基准、测量基准、设计基准统一，消除基准不重合误差。,10.3.3基准要素的选择,10.3 形位公差的选择,形位公差等级的选择原则与尺寸公差选用原则相同，即在满足零件使用要求的前提下，尽量选用低的公差等级。选择方法有计算法和类比法，一般多用类比法。采用类比法时，注意以下几方面：1、形位公差和尺寸公差的关系 一般满足关系式：T形状T位置T尺寸2、有配合要求时形状公差与尺寸公差的关系T形状KT尺寸，在常用尺寸公差等级IT5IT8的范围内，通常取K2565，一般按与尺寸公差同级选取即可达到要求。,10.3.4形位公差等级(公差值)的选择,10.3 形位公

18、差的选择,3、考虑零件的结构特点刚性较差的零件，工艺性差，加工时易产生较大的形位误差，应根据实际情况选较大的形位公差值。4、形状公差与表面粗糙度的关系一般情况下，表面粗糙度的Ra值约占形状公差值的2025。5、凡有关标准已对形位公差作出规定的，如与滚动轴承相配的轴和壳体孔的圆柱度公差、机床导轨的直线度公差、齿轮箱体孔的轴线的平行度公差等，都应按相应的标准确定。,10.3 形位公差的选择,同轴度、对称度和跳动公差常用等级的应用举例:,10.3 形位公差的选择,10.3 形位公差的选择,10.3 形位公差的选择,10.3 形位公差的选择,10.3.5未注形位公差的规定 应用未注公差的总原则是：实际要素的功能允许形位公差等于或大于未注公差值，一般不需要单独注出，而采用未注公差。如果功能要求允许大于未注公差值，而这个较大的公差值会给工厂带来经济效益，则可将这个较大的公差值单独标注在要素上。精度要求较高时须标注形位公差。因此，未注公差值是一般机床或中等制造精度就能保证的形位精度，为了简化标注，不必在图样上注出的形位公差。,10.3 形位公差的选择,四、小结1、了解形位公差项目的选择2、了解形位公差值的选择3、了解基准的选择,