1、第一节形位公差的项目和标注方法零件在加工过程中不仅有尺寸误差,而且还会产生形状误差和位置误差。形状误差和位置误差合称为形位误差。形位误差会影响机器、仪表、刀具、量具等各种机械产品的工作精度、连接强度,以及运动平稳性、密封性、耐磨性和使用寿命等。一、零件的几何要素及其分类形状公差和位置公差简称形位公差,是表示对零件某个要素的几何形状和要素与要素之间的相互位置的要求。图4-1零件的几何要素1.按结构特征分组成(轮廓)要素:指构成零件轮廓的线或面各要素。2.按存在状态分提取(实际)要素:指零件实际存在的要素。3.按在形位公差中所处的地位分被测要素:指图样上给出形状或(和)位置公差要求的要素,是检测的
2、对象4.按被测要素的功能关系分单一要素:指仅对要素本身提出功能要求,而给出形状公差的要素。二、形位公差的项目及符号按国家标准规定,形位公差共十四个项目,分两大类,各个项目的名称及符号见表4-1。表4-1形状和位置公差的项目及符号三、形位公差的标注在技术图样上,形位公差应采用代号标注。图4-3公差框格填写图4-4基准符号1.被测要素或基准要素为组成要素时的标注当被测要素为组成要素时,指引线的箭头指向该组成要素或其引出线上,并与尺寸线明显错开,如图4-5所示。四、形位公差标注应注意的事项图4-5被测要素为组成要素时的标注示例图4-6基准要素为组成要素时的标注示例2.被测要素或基准要素为导出要素时的
3、标注当被测要素为导出要素时,指引线的箭头应与该尺寸线对齐。图4-7被测要素为导出要素时的标注示例图4-8基准要素为导出要素时的标注示例图4-9基准要素为公共基准轴线时的标注示例3.识别形位公差框格中与公差值有关的符号标注对公差值在一定范围内有附加要求时,采用图4-10所示的标注方法。图4-10公差值有附加说明时的标注示例图4-11用符号表示附加要求的标注示例4.正确掌握形位公差的特殊标注(1)同一被测要素有多项形位公差要求对同一被测要素有一项以上的形位公差要求,且标注方法一致时,可将框格并在一起,用同一指引线指向被测要素,如图4-12b所示。图4-12同一被测要素有多项形位公差要求时的标注示例
4、图4-13不同被测要素有相同形位公差要求时的标注示例图4-14附加文字说明5.全周符号当被测要素为整个视图上的轮廓线(面)时,应在指引线的转折处加注全周符号,如图4-15所示。图4-15全周符号第二节形位公差的基本概念一、形位误差与形位公差1.形状误差和形状公差形状误差是指被测提取要素对其拟合要素形状的变动量。2.位置误差和位置公差位置误差是指被测提取要素对其拟合要素位置的变动量,而拟合要素的位置由或相对于基准而确定的。二、形位公差的公差带形位公差带是用来限制被测提取要素变动的区域。1.公差带的形状公差带的形状由被测要素的几何特征和设计要求来确定的。2.公差带的大小公差带的大小是用于体现形位精
5、度的高低,是由图样上给定的形位公差值t确定的。3.公差带的方向和位置形位公差带的方向和位置有两种情况:固定和浮动。图4-16形位公差带的形状三、形位公差值形位公差的大小由形位公差等级并依据主参数的大小来确定。表4-2直线度、平面度公差值(单位:m)表4-2直线度、平面度公差值(单位:m)表4-3圆度、圆柱度公差值(单位:m)表4-4平行度、垂直度、倾斜度公差值(单位:m)表4-5同轴度、对称度、圆跳动和全跳动公差值(单位:m)表4-6位置度数系表第三节形状公差带的定义、标注与解读一、形状公差与公差带形状公差包括直线度、平面度、圆度、圆柱度等项目。1.直线度直线度是用以限制被测实际直线对理想直线
6、变动量的一项指标,被限制的直线有平面内的直线、回转体(圆柱或圆锥)上的母线、平面与平面的交线(空间直线)和轴线等。2.平面度平面度是限制被测提取平面对拟合平面变动量的一项指标,它同时可以控制被测平面上任一母线的直线度误差。3.圆度圆度是限制被测提取圆对拟合圆变动量的一项指标,是对具有圆柱面(包括圆锥面,球面)的零件,在任一正截面内的圆形轮廓的要求。4.圆柱度圆柱度是限制被测提取圆柱圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。二、轮廓度公差及公差带轮廓度公差分为线轮廓度和面轮廓度。表4-7形状公差标注、公差带定义及解读表4-7形状公差标注、公差带定义及解读表4-7形状公差标注、公差带定义及解读用于对零件
7、上的非圆曲线提出的形状精度要求。2.面轮廓度面轮廓度是限制实际曲面对其理想曲面变动量的一项指标,用于对零件上曲面提出形状精度要求。1.线轮廓度线轮廓度是限制实际平面曲线对其理想曲线变动量的一项指标,表4-8轮廓度的标注、公差带定义及解读表4-8轮廓度的标注、公差带定义及解读第四节位置公差带的定义、标注与解读一、定向公差与公差带定向公差包括平行度、垂直度和倾斜度三项,用于控制关联被测提取要素对基准要素在方向上的误差。图4-17同时给出定向公差和形状公差示例1.平行度平行度是限制被测提取要素对基准在平行方向上变动量的一项指标。2.垂直度垂直度是限制被测提取要素对基准在垂直方向上变动量的一项指标。3
8、.倾斜度倾斜度是限制被测提取要素对基准在倾斜方向上变动量的一项指标。表4-9定向公差标注、公差带定义及解读表4-9定向公差标注、公差带定义及解读表4-9定向公差标注、公差带定义及解读表4-9定向公差标注、公差带定义及解读表4-9定向公差标注、公差带定义及解读表4-9定向公差标注、公差带定义及解读二、定位公差与公差带定位公差包括同轴度、对称度和位置度三项,用于控制关联提取要素对基准在方位上的误差。1.同轴度同轴度是限制被测轴线偏离基准轴线的一项指标。对称度是限制被测导出要素相对于基准导出要素的位置偏离量的一项指标。3.位置度位置度是限制被测提取要素相对于其理想位置变动量的一项指标。2.对称度 表
9、4-10定位公差的标注、公差带定义及解读表4-10定位公差的标注、公差带定义及解读表4-10定位公差的标注、公差带定义及解读表4-10定位公差的标注、公差带定义及解读跳动公差包括圆跳动和全跳动两项。1.圆跳动圆跳动是限制被测提取要素绕基准轴线做无轴向移动旋转一周时,任一测量面内的指示器最大与最小读数之差,按跳动的检测方向与基准轴线之间的位置关系不同,分径向圆跳动、端面圆跳动和斜向圆跳动。三、跳动公差与公差带 全跳动是限制被测提取要素整个表面跳动的一项指标。表4-11跳动公差标注、公差带定义及解读2.全跳动 表4-11跳动公差标注、公差带定义及解读表4-11跳动公差标注、公差带定义及解读表4-1
10、1跳动公差标注、公差带定义及解读第五节公 差 原 则公差原则明确规定了尺寸公差与形位公差之间的关系。公差原则有独立原则和相关要求。独立原则是指图样上给定的尺寸公差与形位公差相互无关的公差原则。相关要求是图样上给定尺寸公差与形位公差有关的公差原则。一、有关公差原则的术语及定义 1.局部实际尺寸局部实际尺寸简称实际尺寸,是指在提取要素的任意正截面上,两对应点之间测得的距离,如图4-18中的A1、A2A5等均为局部实际尺寸。2.作用尺寸任何一批孔、轴在加工后,其尺寸误差和形位误差都不会相同,因此,在同一规格的零件中,每一个零件的作用尺寸是不相同的。图4-18实际尺寸图4-19单一要素的作用尺寸图4-
11、20关联要素的作用尺寸3.最大实体状态和最大实体尺寸最大实体状态:是指实际要素在尺寸公差范围内,允许拥有材料量最多的状态。4.最小实体状态和最小实体尺寸最小实体状态:是指实际要素在尺寸公差范围内,允许拥有材料量最少的状态。5.最大实体实效状态和最大实体实效尺寸最大实体实效状态:指被测要素的实际尺寸等于最大实体尺寸,且导出要素的形状或位置误差等于图样上给出的公差值时的综合极限状态。6.理想边界理想边界是设计时给定的具有理想形状的极限包容面。图4-21独立原则示例二、独立原则独立原则是指被测要素在图样上给出的尺寸公差与形位公差各自独立,应分别满足的公差原则。三、包容要求包容要求是要求被测提取要素处
12、处不得超越最大实体边界的一种公差原则。图4-22单一要素的包容要求示例1.单一要素的包容要求图4-23包容要求和独立原则同时应用示例2.关联要素的包容要求图4-24关联要素的包容要求示例四、最大实体要求最大实体要求是要求提取要素处处不得超越最大实体实效边界的一种公差原则。1.最大实体要求用于单一要素最大实体要求应用于轴线的直线度公差实例,如图4-25a所示。图4-25最大实体要求用于单一要素示例图4-26最大实体要求用于关联要素的示例(B最大实体实效边界)2.最大实体要求用于关联要素 一、形状误差的评定1.最小条件形状误差是被测提取要素的形状对其拟合要素的变动量。第六节形位误差的检测 图4-2
13、7最小条件和最小区域具体评定形状误差时,可用最小包容区(简称最小区域)的宽度或直径表示。图4-28用指示表测量直线度误差2.最小区域法以评定平面内的直线度误差为例,在平板上用指示表测量直线度误差,如图4-28所示。解根据表列数据,从起始点“0”开始逐点作图,测量序点相当于图中X轴的分段各点,指示表示值相当于图中Y坐标值。3.按最小区域法评定形状误差图4-29用最小区域法求直线度误差基准即理想的基准要素,在位置公差中,基准是确定被测要素的方向和位置的依据。1.基准的种类图样上标出的基准通常分以下三类:图4-30三基面体系二、基准 2.基准的建立评定位置误差的基准应是理想的基准要素,但基准要素本身
14、也存在形状误差。图4-31基准的建立3.基准的体现在实际检测中,常采用模拟法来体现基准。图4-32基准的体现位置误差的评定,涉及被测要素和基准。三、位置误差的评定 图4-33稳定和非稳定接触图4-34平行度误差测量四、形位误差的检测原则形位公差项目较多,再加上零件结构形式多样化,使形位误差检测方法有各种各样。1.与拟合要素比较的原则与拟合要素比较的原则是指测量时将被测提取要素与拟合要素作比较,通过比较获得数据,再对这些数据处理得到形位误差值。2.测量坐标的原则测量坐标的原则是通过测量被测要素的坐标值(如直角坐标值,极坐标值等),并经过数据处理获得形位误差值的原则。3.测量特征参数的原则测量特征
15、参数的原则是通过被测提取要素上具有代表性的参数(即特征参数)来表示形位误差值的原则。4.测量跳动的原则测量跳动的原则是指被测提取要素绕基准轴线回转过程中,沿给定方向测量对某参数点或线的变动量。5.控制实效边界的原则 第七节形位公差的应用综合训练例1试对图4-35所示曲轴的形位公差标注进行读解。图4-35例2减速箱输出轴形位公差标注,如图4-36a所示,请改正形位公差标注上(包括公差数值上)的错误。解改正后形位公差标注如图4-36b所示。图4-36例3如图4-37a所示零件,用4-37b所示的测量方法,指示器在各测量截面上最大读数和最小读数如下表所示。试求?d2的圆柱面对2-?d1公共轴线A-B的径向圆跳动和径向全跳动误差。(单位:m)图4-37解被测量零件绕基准轴线作无轴向移动回转,在回转一周中指示器的最大读数差值为该测量截面的径向圆跳动,按同样的方式测若干截面,取各截面的径向跳动的最大值为该零件的径向圆跳动误差。图4-38
