项目二零件形状公差与测量

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1、全国职业院校机电类专业通用教材 公差配合与技术测量 项 目 二 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 。 尺寸误差 几何形状误差 相互位置误差 表面粗糙度 加 工 误 差 零件在加工过程中，形状和位置误差（简称形位误差 ）是不可避免的。 如工件在机床上的定位误差、切削力、夹紧力等因素 都会造成各种形位误差 形位误差不仅会影响机械产品的质量（如工作精 度、联接强度、运动平稳性、密封性、耐磨性、噪 声和使用寿命等），还会影响零件的互换性。 为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的 经济性，设计时

2、必须合理控制零件的形位误差，即对零 件规定形状和位置公差（简称形位公差）。 任务一 用水平仪测量直线度误差 任务二 用百分表测量平面度误差 任务三 用百分表测量圆度及圆柱度误差 项目二 零件形状公差与测量 任务安排 ： 任务一 用水平仪测量直线度误差 1.熟悉常用的直线度测量器具和测量方法； 2.掌握形状公差和形状误差检测的相关概念； 3.了解水平仪等直线度测量仪器的构成及工作原理 4.能读懂形位公差的标注。 1.能正确使用框式水平仪或光学合像水平仪进行直线 度的测量； 2.会对直线度的测量后取得的记录进行数据处理。 知识 目标 能力 目标 一、 零件的几何要素 形位公差的研究对象就是构成零件

3、几何特征的点、 线、面，统称为几何要素，简称要素。 一、 零件的几何要素 按存在状态分 1）理想要素:具有几何学意义，没有任何误差的要素， 设计时在图样上表示的要素均为理想要素。 2)实际要素:零件在加工后实际存在，有误差的要素。通 常由测得要素来代替。 一、 零件的几何要素 按几何特征分 1）轮廓要素：构成零件轮廓的可直接触及的点、线、 面。 2）中心要素：不可触及的，轮廓要素对称中心所示的 点、线、面。 一、 零件的几何要素 按在形位公差中所处的地位分 1）被测要素：零件图中给出了形状或（和）位置公差要 求，即需要检测的要素。 2）基准要素：用以确定被测要素的方向或位置的要素， 简称基准。

4、 一、 零件的几何要素 按被测要素的功能关系分 1）单一要素：仅对其本身给出形状公差要求的要素。 2）关联要素：对其他要素有功能关系的要素，即规定位 置公差的要素。 二、形位公差的相关概念 为控制机器零件的形位误差，提高机器的精度和延长使用寿命，保证互换性 生产，标准相应规定了14项形位公差项目 1形位公差项目和符号 二、形位公差的相关概念 2形位公差的标注 按形位公差国家标准的规定，在图样上标注形位公差 时，应采用代号标注。 无法采用代号标注时，允许在技术条件中用文字加以 说明。 形位公差的代号包括：形位公差项目的符号、框格、 指引线、公差数值、基准符号以及其他有关符号。 二、形位公差的相关

5、概念 2形位公差的标注 公差框格 形位公差的框格有两格或多格组成。 第一格填写公差项目的符号； 第二格填写公差值及有关符号； 第三、四、五格填写代表基准的字母及有关符号 二、形位公差的相关概念 2形位公差的标注 框格指引线 标注时指引线可由公差框格的一端引出，并与框格端 线垂直，箭头指向被测要素，箭头的方向是公差带宽度方 向或直径方向。 二、形位公差的相关概念 2形位公差的标注 基准 基准代号的字母采用大写拉丁字母。 为避免混淆，标准规定不许采用E、I、J、M、O、P、 L、R、F等字母。 基准的顺序在公差框格中是固定的 。 二、形位公差的相关概念 2形位公差的标注 基准 无论基准符号在 图样

6、上的方向如何 ，圆圈内的字母要 水平书写。 二、形位公差的相关概念 2形位公差的标注 基准 二、形位公差的相关概念 其他标注 如果对被测要素任意局部范 围内的公差要求，应将该局部范 围的尺寸（长度、边长或直径） 标注在形位公差值的后面，用斜 线相隔。 二、形位公差的相关概念 其他标注 如仅对要素的某一部分提出 公差要求，则用粗点划线表示其 范围，并加注尺寸。 同理，如要求要素的某一部分 作为基准，该部分也应用粗点划 线表示并加注尺寸 二、形位公差的相关概念 形位公差带是限制实际被测要素变动的区域，其大小是 由形位公差值确定的。 只要被测实际要素被包含在公差带内，则被测要素合格 。 形位公差带控

7、制的是点（平面、空间）、线（素线、轴 线、曲线）、面（平面、曲面）、圆（平面、空间、整体 圆柱）等区域，所以它不仅有大小、还具有形状、方向、 位置共四个要素。 3形位公差带 二、形位公差的相关概念 形状 ：随实际被测要素的结构特征、所处的空间 以及要求控制方向的差异而有所不同。 3形位公差带 二、形位公差的相关概念 方向：理论上应与图样上形位公差框格指引线箭头 所指的方向垂直。 位置：有固定和浮动两种。 4.直线度公差带 三、水平仪 1. 框式水平仪 三、水平仪 2. 光学合像水平仪 操 作 训 练 一、被测零件：车床导 轨 二、测量器具：水平仪 三、直线度误差测量 水平仪测量：将水平仪放在机

8、床导轨上，先调整导轨 至水平，然后沿被测要素按节距进行连续测量。 直线度误差的评定方法 例： 用水平仪按6个相等跨距测量机床导轨的直线度误 差，各测点读数分别为：-5、-2、+l、-3、+ 6、-3（单位 m）。求：试换算成统一坐标值，并画出实际直线的 误差图形；试用最小区域法求出直线度误差值。 解：1. 选定h0=0，将各测点的读数依次累加，即得到各 点相应的统一坐标值hi，如表所列。 以测点的序号为横坐标值，以hi为纵坐标值，在坐 标纸上描点，并将相邻点用直线连接；所得折线即是实 际直线的误差曲线，如图所示。 直线度误差的评定方法 2.作误差曲线如图所示。过点（0，0）和（5，-3）作 一

9、条直线，再过点（4，-9）作它的平行线。最小区域的 确定条件为两平行线包容误差曲线，且三接触点为“高 一低一高”或“低一高一低”的情况。由图可见，此二 平行线间的区域符合条件，是最小区域，两平行线在y 方向的距离面即为直线度误差值。 回顾与总结 想一想 1.你使用的水平仪分度值是多少，单位是什么 ，和其他量具有什么区别？ 2.测量过程中出现过哪些问题？这些问题又是 如何解决的？ 3.如何根据绘制的导轨误差曲线图表求得导轨 的直线度误差？ 回顾与总结 你学会了吗？ 1.熟悉常用的直线度测量器具和测量方法； 2.掌握形状公差和误差检测的相关概念； 3.了解水平仪等直线度测量仪器的构成及工作 原理；

10、 4.能读懂形位公差的标注； 5.能正确使用框式水平仪或光学合像水平仪进 行直线度的测量； 6.会对直线度的测量后取得的记录进行数据处 理。 任务二 用百分表测量平面度误差 1.熟悉常用的平面度测量器具和测量方 法； 2.了解百分表等指示表类测量仪器的构 成及工作原理； 3.了解指示表类量仪的维护和保养方法 。 知 识 目 标 技 能 目 标 1.1.能正确使用百分表等仪器进行平面度的测能正确使用百分表等仪器进行平面度的测 量；量； 2.2.会对平面度的测量后取得的记录进行数据会对平面度的测量后取得的记录进行数据 处理。处理。 一、平面度公差的相关概念 平面度公差是被测实际要素对理想平面的允许

11、变动全 量，用来控制被测实际平面的形状误差。 平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面间的区 域。 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。 平面度误差测量 平面度测量仪器有平晶（a）、平板和带指示表的表 架（b）、水平仪、自准直仪和反射镜等。 二、指示表类量仪 1. 普通百分表外形结构图 二、指示表类量仪 2. 普通百分表内部结构图 二、指示表类量仪 3. 杠杆百分表、千分表 二、指示表类量仪 4. 内径百分表、千分表 二、指示表类量仪 5. 深度百分表 三、指示表类量仪的维护 使用时要仔细，提压测杆的次数不要过多，距 离不要过大，以免损坏机件，加剧测量头端部 以及齿

12、轮系等的磨损。 不允许测量表面粗糙或有明显凹凸的工作表面 ，这样会使精密量具的测杆发生歪扭和受到旁 侧压力，从而损坏测杆和其他机件。 应避免剧烈震动和碰撞，不要是测量头突然撞 击在被测表面上，以防测杆弯曲变形，更不能 敲打表的任何部位。 在遇到测量杆移动不灵活或发生阻滞时，不允 许用强力推压测量头，应送交维修人员检查修 理。 不应把精密量具放置在机床的滑动部位，如机 床导轨等处，以免使量具轧伤或摔 坏。 不要把精密量具放置在磁场附近，以免造成百 分表机件感受磁性，失去应用精度。 三、指示表类量仪的维护 防止水或油液渗入百分表内部，不应是量具与 切削液或冷却剂接触，以免机件腐蚀。 不要随便拆卸精

13、密量表或表体的后盖，以免灰 尘及油污进入机件，造成传动系统的故障或弄坏 机件。 在精密量表上不准涂抹任何油脂，否则会使测 量杆和套筒黏结，造成动作不灵活，而且油脂易 黏结尘土，从而损坏量表内部的精密机件。 三、指示表类量仪的维护 不使用时，应使测量杆处于自由状态，不应有任 何压力加在上面。 若发现百分表有锈蚀现象，应立即交量具修理站 检修。 精密量表不能与锉刀、凿子等工具堆放在一起， 以免擦伤、碰毛精密测量杆，或打碎玻璃表盖等 。 使用完毕后，必须用干净的布或软纸将精密量表 的各部分擦干净，然后装入专用的盒子内，使测 量杆处于自由状态，以免表内弹簧失效。 三、指示表类量仪的维护 操 作 训 练

14、 一、被测零件 操 作 训 练 二、测量仪器 百分表百分表架 操 作 训 练 二、测量仪器 划线平板可调支承 用百分表测量平面度误差 三、测量方法及步骤 将划线平板和待测工作台清理干净。 将可调支承安放到平板上，然后将待测工作 台放置在可调支承上，调节可调支承使待测 平面目测水平，如图所示。 用百分表测量平面度误差 3.取出百分表，将百分表校零，并轻轻用手指 推动测头观察测杆和指针动作是否灵敏。 4.将百分表安装到百分表架上，使百分表测量 杆与待测平面保持垂直。 5.通过百分表读数调整被测平面上最远的三个 测点，使其处于同一水平面内（即该三个点的 百分表读数一致） 6.根据待测平面的大小和形状

15、依次等距测量零 件上的若干个点，并记录读数值。 7. 找出最高的点读数Mmax和最低的点读数 Mmin8，计算平面度误差：f=Mmax-Mmin。 回顾与总结 你学会了吗？ 1. 熟悉常用的平面度测量器具和测量方法； 2. 了解百分表等指示表类测量仪器的构成及 工作原理； 3. 能根据需要选择合适的测量方法及设备； 4. 能正确使用百分表进行平面度的测量； 5. 会对平面度的测量后取得的记录进行数据 处理。 任务三 用百分表测量圆度及圆柱度误差 1.熟悉常用的圆度和圆柱度测量器具和测量方 法； 2.理解形位公差的检测原则； 3.掌握圆度及圆柱度的公差带形状及特点； 4.了解指示表类仪器使用和维

16、护的方法。 知 识 目 标 技 能 目 标 1.能熟练使用百分表和百分表架进行测量圆度 及圆柱度； 2.会对圆度及圆柱度测量数据进行处理及评 定。 一、圆度公差与圆柱度公差 1.圆度公差与公差带 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。 任务三 用百分表测量圆度及圆柱度误差 被测圆柱面任一正截面的轮廓必须位于半径差为 公差值0.02mm的两同心圆间区域内。 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。 2圆柱度公差与公差带 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。 被测圆柱面必须位于半径差为公差值0.05mm两同 轴圆柱面间的区域内。 圆柱度公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面间