1、第2篇 互换性与测量技术 尺寸公差与配合尺寸公差与配合第第5章章几何公差 第第6章章表面粗糙度 第第7章章第6章 几何公差几何公差概述6.1几何公差的定义、标注和解释6.2能力训练与拓展6.3几何公差的测定方法 思考题机械零件机械零件在加工过程中，不论加工设备和方法如何精密在加工过程中，不论加工设备和方法如何精密、可靠，都、可靠，都不可避免地会出现误差不可避免地会出现误差，除了，除了尺寸方面的误尺寸方面的误差差外，还会存在各种外，还会存在各种形状和位置方面的误差形状和位置方面的误差。零件的几何误差对其使用性能的影响主要有以下几个方零件的几何误差对其使用性能的影响主要有以下几个方面。面。6.1.
2、1 6.1.1 几何公差的特征符号几何公差的特征符号6.1.2 6.1.2 几何公差的分类几何公差的分类（1 1）影响零件的功能要求。）影响零件的功能要求。例如，发动机例如，发动机气缸圆度、圆柱度超差，轻则影响发动机气缸圆度、圆柱度超差，轻则影响发动机的动力性、经济性和尾气排放指标，重则的动力性、经济性和尾气排放指标，重则使活塞裙部与气缸体咬合，从而发动机拉使活塞裙部与气缸体咬合，从而发动机拉缸，甚至不能正常工作；缸，甚至不能正常工作；（2 2）影响零件的配合性质。）影响零件的配合性质。当结合的孔、当结合的孔、轴几何精度超差，间隙配合则会使间隙分轴几何精度超差，间隙配合则会使间隙分配不均匀，从
3、而加剧孔与轴的磨损，影响配不均匀，从而加剧孔与轴的磨损，影响零件的使用寿命；过渡配合则会降低配合零件的使用寿命；过渡配合则会降低配合精度；过盈配合则会使过盈量在整个结合精度；过盈配合则会使过盈量在整个结合面上分布不均匀，影响连接强度。面上分布不均匀，影响连接强度。（3 3）影响零件的互换性。）影响零件的互换性。例如，汽车离合例如，汽车离合器轴承套存在几何精度超差，会发生新购器轴承套存在几何精度超差，会发生新购进的离合器轴承不能自由装配更换，就算进的离合器轴承不能自由装配更换，就算能装上，在离合器接合和分离时也会发出能装上，在离合器接合和分离时也会发出响声，从而会影响离合器运行稳定性和使响声，从
4、而会影响离合器运行稳定性和使用寿命。用寿命。零件的形状和几何误差对零件的形状和几何误差对精密、高速、重载、精密、高速、重载、高温、高压高温、高压机械设备零部件的使用性能影响机械设备零部件的使用性能影响更更为严重。为严重。扫码认识“影响运动平稳性的误差”扫码认识“影响传递运动准确性的误差分析”（3 3）影响零件的互换性。）影响零件的互换性。例如，汽车离合例如，汽车离合器轴承套存在几何精度超差，会发生新购器轴承套存在几何精度超差，会发生新购进的离合器轴承不能自由装配更换，就算进的离合器轴承不能自由装配更换，就算能装上，在离合器接合和分离时也会发出能装上，在离合器接合和分离时也会发出响声，从而会影响
5、离合器运行稳定性和使响声，从而会影响离合器运行稳定性和使用寿命。用寿命。几何公差是用于限制实际要素的形状或位置误几何公差是用于限制实际要素的形状或位置误差的，是实际要素的允许变动量，包括形状、差的，是实际要素的允许变动量，包括形状、方向、位置和跳动公差。国家标准规定的几何方向、位置和跳动公差。国家标准规定的几何公差特征符号有公差特征符号有4 4种，每一个几何特征都有规定种，每一个几何特征都有规定的专门的符号，其名称和符号如表的专门的符号，其名称和符号如表6-16-1所示。所示。表6-1几何公差的特征符号（摘自GB/T 11822008）几何要素（简称要素）是指构成零件几何特征的点、线、面，是几
6、何要素（简称要素）是指构成零件几何特征的点、线、面，是几何公差的研究对象。几何要素可从下面几个角度进行分类。几何公差的研究对象。几何要素可从下面几个角度进行分类。1 1按结构特征分类按结构特征分类（1 1）组成要素。）组成要素。即构成零件外形为人们直接感觉到的点、线、面即构成零件外形为人们直接感觉到的点、线、面，如图，如图6-16-1所示的所示的a a、b b、c c、e e、d d等。等。图6-1 轮廓要素和中心要素 几何要素（简称要素）是指构成零件几何特征的点、线、面，是几何要素（简称要素）是指构成零件几何特征的点、线、面，是几何公差的研究对象。几何要素可从下面几个角度进行分类。几何公差的
7、研究对象。几何要素可从下面几个角度进行分类。1 1按结构特征分类按结构特征分类（2 2）导出要素。）导出要素。由一个或几个轮廓要素对称中心所得到的点、线由一个或几个轮廓要素对称中心所得到的点、线、面。其特点是它不能为人们直接感觉到，而是通过相应的轮廓、面。其特点是它不能为人们直接感觉到，而是通过相应的轮廓要素才能体现出来，如零件上的中心面、中心线、中心点等，如要素才能体现出来，如零件上的中心面、中心线、中心点等，如图图6-16-1所示的所示的g g、h h、f f等。等。图6-1 轮廓要素和中心要素 几何要素（简称要素）是指构成零件几何特征的点、线、面，是几何要素（简称要素）是指构成零件几何特
8、征的点、线、面，是几何公差的研究对象。几何要素可从下面几个角度进行分类。几何公差的研究对象。几何要素可从下面几个角度进行分类。2 2按存在状态分类按存在状态分类（1 1）实际要素。）实际要素。即零件上实际存在的要素即零件上实际存在的要素。（2 2）公称要素。）公称要素。设计图样上给出的理论正确要素。设计图样上给出的理论正确要素。（3 3）提取要素。）提取要素。通常用测量得到的要素来近似代替。通常用测量得到的要素来近似代替。（4 4）拟合要素。）拟合要素。按规定方法，针对零件实际表面，通过按规定方法，针对零件实际表面，通过无限多个的目的点提取获得的要素。无限多个的目的点提取获得的要素。3 3按所
9、处部位分类按所处部位分类 （1 1）被测要素。）被测要素。如图如图6-26-2（a a）中）中 16H716H7孔的轴线、图孔的轴线、图6-26-2（b b）中的上平面。）中的上平面。（2 2）基准要素。）基准要素。基准要素在图样上都标有基准符号或基基准要素在图样上都标有基准符号或基准代号，如图准代号，如图6-26-2（a a）所示）所示 30h630h6的轴线、图的轴线、图6-26-2（b b）所）所示的下平面。示的下平面。图6-2 基准要素和被测要素4 4按功能关系分类按功能关系分类 单一要素。指仅对被测要素本身给出形状公差的要素。单一要素。指仅对被测要素本身给出形状公差的要素。关联要素。
10、关联要素。即与零件基准要素有功能要求的要素。如图即与零件基准要素有功能要求的要素。如图6-26-2（a a）所示）所示 16H716H7孔的轴线，相对于孔的轴线，相对于 30h630h6圆柱面轴线有同轴度公差要圆柱面轴线有同轴度公差要求，此时求，此时 16H716H7的轴线属关联要素。同理，图的轴线属关联要素。同理，图6-26-2（b b）所示上平面）所示上平面相对于下平面有平行度要求，故上平面属关联要素。相对于下平面有平行度要求，故上平面属关联要素。图6-2 基准要素和被测要素6.2.1 6.2.1 形状公差带的定义、标注和解释形状公差带的定义、标注和解释6.2.2 6.2.2 轮廓度公差带
11、的定义、标注和解释轮廓度公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.4 6.2.4 位置度公差带的定义、标注和解释位置度公差带的定义、标注和解释6.2.5 6.2.5 跳动公差带的定义、标注和解释跳动公差带的定义、标注和解释6.2.1 6.2.1 形状公差带的定义、标注和解释形状公差带的定义、标注和解释6.2.1 6.2.1 形状公差带的定义、标注和解释形状公差带的定义、标注和解释6.2.1 6.2.1 形状公差带的定义、标注和解释形状公差带的定义、标注和解释6.2.1 6.2.1 形状公差带的定义、标注和解释形状公差带的定义
12、、标注和解释6.2.1 6.2.1 形状公差带的定义、标注和解释形状公差带的定义、标注和解释6.2.2 6.2.2 轮廓度公差带的定义、标注和解释轮廓度公差带的定义、标注和解释6.2.2 6.2.2 轮廓度公差带的定义、标注和解释轮廓度公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释方向公差的平行度、垂直度和倾斜度的被测提取要素方向公差的平行度、垂直度和倾斜度的被测提取要素和拟合要素有直线和平面之分，因此这三项公差带和拟合要素有直线和平面之分，因此这三项公差带均均有线对线、线对面、面对线和面对面四种情况。有线对线、线对面、面对线和面对面四
13、种情况。6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差
14、带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.3 6.2.3 方向公差带的定义、标注和解释方向公差带的定义、标注和解释6.2.4 6.2.4 位置公差带的定义、标注和解释位置公差带的定义、标注和解释6.2.4 6.2.4 位置公差带的定义、标注和解释位置公差带的定义、标
15、注和解释6.2.4 6.2.4 位置公差带的定义、标注和解释位置公差带的定义、标注和解释6.2.4 6.2.4 位置公差带的定义、标注和解释位置公差带的定义、标注和解释6.2.4 6.2.4 位置公差带的定义、标注和解释位置公差带的定义、标注和解释6.2.4 6.2.4 位置公差带的定义、标注和解释位置公差带的定义、标注和解释6.2.4 6.2.4 位置公差带的定义、标注和解释位置公差带的定义、标注和解释6.2.5 6.2.5 跳动公差带的定义、标注和解释跳动公差带的定义、标注和解释6.2.5 6.2.5 跳动公差带的定义、标注和解释跳动公差带的定义、标注和解释6.2.5 6.2.5 跳动公差
16、带的定义、标注和解释跳动公差带的定义、标注和解释6.2.5 6.2.5 跳动公差带的定义、标注和解释跳动公差带的定义、标注和解释6.2.5 6.2.5 跳动公差带的定义、标注和解释跳动公差带的定义、标注和解释6.2.5 6.2.5 跳动公差带的定义、标注和解释跳动公差带的定义、标注和解释6.3.1 6.3.1 形状公差的测定方法形状公差的测定方法6.3.2 6.3.2 方向公差的测定方法方向公差的测定方法6.3.3 6.3.3 位置公差的测定方法位置公差的测定方法6.3.4 6.3.4 跳动公差的测定方法跳动公差的测定方法发动机气缸测量是检测气缸磨损的重要手段，也是汽车发动机气缸测量是检测气缸
17、磨损的重要手段，也是汽车维修测量作业的难点。维修测量作业的难点。1量缸步骤和读数方法量缸步骤和读数方法量缸表由百分表（千分表）和测量附件组成，它是一种量缸表由百分表（千分表）和测量附件组成，它是一种比较性测量仪表，使用时要首先给它比较性测量仪表，使用时要首先给它“标定标定”。就像日常。就像日常生活中用我们的臂展能够测量某一空间的长度，是因为生活中用我们的臂展能够测量某一空间的长度，是因为我们自己很清楚自己臂展的具体长度。量缸表在实际测我们自己很清楚自己臂展的具体长度。量缸表在实际测量时，测得的是被测缸径与这一标定位置增大或减小一量时，测得的是被测缸径与这一标定位置增大或减小一定的量，而这一变化
18、量可以从百分表（千分表）的读数定的量，而这一变化量可以从百分表（千分表）的读数B上反映出来。上反映出来。量缸的步骤如下：量缸的步骤如下：（1）由于量缸表一种比较性测量仪表，它所能够）由于量缸表一种比较性测量仪表，它所能够比较的范围为比较的范围为1mm以内，所以首先用游标卡尺测以内，所以首先用游标卡尺测量气缸没有磨损部位的直径量气缸没有磨损部位的直径 A，精确到小数点后，精确到小数点后一位。一位。（2）调整外径千分尺到）调整外径千分尺到 A，并固定，作为量缸表，并固定，作为量缸表的标定尺寸。再用夹具固定千分尺尺身；的标定尺寸。再用夹具固定千分尺尺身；（3）根据气缸直径）根据气缸直径 A，选择量缸
19、表的加长杆安装，选择量缸表的加长杆安装，暂不拧紧。，暂不拧紧。注意：加长杆的选择是要保证量缸表标定时，活动测头最好处于其变化范围的中间位置附近。以便无论实际缸径大于或小于A时都能进行测量。量缸的步骤如下：量缸的步骤如下：（4）用调整好的外径千分尺来标定，此时量缸表大指针调整到“0”，小指针位于某一定的位置。并记下小指针的大致位置M，如图6-45所示。注意：注意：此后在测量完成之前就不能再调整量缸表。此后在测量完成之前就不能再调整量缸表。（5）将量缸表活动测头一端倾斜一定角度，放进气）将量缸表活动测头一端倾斜一定角度，放进气缸中，然后用手压住量缸表主体，慢慢移动量缸表直缸中，然后用手压住量缸表主
20、体，慢慢移动量缸表直管，尽量使其与气缸轴线重合。管，尽量使其与气缸轴线重合。（6）沿气缸壁上下移动活动测头，寻找最小位置并）沿气缸壁上下移动活动测头，寻找最小位置并记下此时大指针旋转方向及位置记下此时大指针旋转方向及位置B和小指针的位置和小指针的位置C。量缸量缸表的读数方法表的读数方法：可以简单地总结出十六字口诀：可以简单地总结出十六字口诀：“小小逆加，小大顺小小逆加，小大顺减，不变取小，逆加顺减减，不变取小，逆加顺减”。即：。即：“小小逆加小小逆加”“”“小小”指针指针C C“小小”于于M M，“逆逆”时针时针读大指针所指数值读大指针所指数值B B，然后与标定值，然后与标定值A A“相加相加
21、”，即：，即：实际缸径实际缸径=A A+B B。“小大顺减小大顺减”“”“小小”指针指针C C“大大”于于M M，“顺顺”时针时针读大指针所指数值读大指针所指数值B B，然后与标定值，然后与标定值A A“相减相减”，即：，即：实际缸径实际缸径=A AB B。量缸量缸表的读数方法表的读数方法：可以简单地总结出十六字口诀：可以简单地总结出十六字口诀：“小小逆加，小大顺小小逆加，小大顺减，不变取小，逆加顺减减，不变取小，逆加顺减”。即：。即：“不变取小，逆加顺减不变取小，逆加顺减”小指针变化太小，看似小指针变化太小，看似“不变不变”，说明实际尺寸相对标定值，说明实际尺寸相对标定值 A A的变化很的变
22、化很“小小”。则对大指针。则对大指针“逆时针逆时针”或或“顺时针顺时针”读，哪一个值读，哪一个值小取哪个值，即小取哪个值，即“取小取小”。若该值是。若该值是“逆逆”时针读的时针读的，则与标定值，则与标定值A A“相加相加”，即：实际缸径，即：实际缸径=A A+B B。若该。若该值是值是“顺顺”时针读的，则与标定值时针读的，则与标定值A A“相减相减”，即：，即：实际缸径实际缸径=A AB B。量缸量缸表的读数方法表的读数方法：总之，测量时，比较小指针标定位置总之，测量时，比较小指针标定位置M M和当前位置和当前位置C C；读取每个大指针数据后应随手记下读取每个大指针数据后应随手记下“顺顺-B
23、B”（C C M M时）数据，以备测量完成后集中时）数据，以备测量完成后集中进行计算。进行计算。量缸量缸的位置的位置图6-46 量缸的位置示意图3 3结果处理结果处理测量完成之后，计算气缸的最大磨损量、圆度、圆柱测量完成之后，计算气缸的最大磨损量、圆度、圆柱度。度。气缸的最大磨损量是气缸最大磨损处直径与未磨损处气缸的最大磨损量是气缸最大磨损处直径与未磨损处直径之差；气缸各截面的圆度为各测量截面的最大与直径之差；气缸各截面的圆度为各测量截面的最大与最小直径之差的一半，气缸的圆度取三个截面圆度中最小直径之差的一半，气缸的圆度取三个截面圆度中的最大值；气缸的圆柱度为所有有效测量结果中最大的最大值；气
24、缸的圆柱度为所有有效测量结果中最大与最小直径之差的一半。与最小直径之差的一半。6-1 几何公差有哪些项目？它们的符号各是什么？几何公差有哪些项目？它们的符号各是什么？6-2 画出几何公差的代号和基准代号。并说明各组成部分的含义。画出几何公差的代号和基准代号。并说明各组成部分的含义。6-3 什么是零件的几何要素？零件的几何要素是如何分类的？什么是零件的几何要素？零件的几何要素是如何分类的？6-4 什么是形状误差和形状公差？什么是形状误差和形状公差？6-5 什么是形位公差带？形位公差带和尺寸公差带有哪些主要区别？什么是形位公差带？形位公差带和尺寸公差带有哪些主要区别？6-6 直线度公差有哪几种情况
25、？各自的公差带形状如何？直线度公差有哪几种情况？各自的公差带形状如何？6-7 试将下列技术要求标注在图试将下列技术要求标注在图6-47上。上。（1）平面度公差为）平面度公差为0.01mm；（2）端面对左端面的平行度公差为）端面对左端面的平行度公差为0.03mm；（3）70H7孔的轴线对左端面的垂直度公差为孔的轴线对左端面的垂直度公差为0.02mm；（4）210h7对对 70H7轴线的同轴度公差为轴线的同轴度公差为 0.02mm；（5）4 20H8的轴线对左端面（第一基准）和的轴线对左端面（第一基准）和 70H7孔的轴线的位置度的公孔的轴线的位置度的公差值差值0.015mm。图6-476-8 形
26、位公差标注如图形位公差标注如图6-48所示，按要求填入表所示，按要求填入表6-9中。中。图6-48表表6-9 6-9 改正图改正图6-49中各项形位公差标注上的错误（不得改变形位公差项目）。中各项形位公差标注上的错误（不得改变形位公差项目）。图6-496-10 将下列技术要求标注在图将下列技术要求标注在图6-50上。上。（1）左端面的平面度公差为）左端面的平面度公差为0.01mm，右端面对左端面的平行度公差为，右端面对左端面的平行度公差为0.04mm。（2）70H7孔的轴线对左端面的垂直度公差为孔的轴线对左端面的垂直度公差为0.02mm。（3）210h7轴线对轴线对70H7孔轴线的同轴度公差为孔轴线的同轴度公差为 0.03mm。（4）4 20H8孔的轴线对左端面（第一基准）和孔的轴线对左端面（第一基准）和 70H7孔轴线的位置度公差孔轴线的位置度公差为为 0.15mm。图6-50
