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1、第章形状和位置精度设计,.概述,形状和位置公差是衡量产品质量和保证产品互换性要求的一项重要指标。 为了保证互换性，我国已经把形位公差标准化，颁布了下列国标： 1. GB/T1182 1996 形状和位置公差、通则、定义、符号和图样标注 2. GB/T1184 1996 形状和位置公差未注公差值 3. GB/T16671 1996 形状和位置公差 最大实体要求 最小实体要求和可逆要求 4. GB/T4249 1996 公差原则 5. GB133191991位置度公差 6. GB/T19582004形状和位置公差 检测规定,4.1.1 零件的形位误差对其使用性能的影响,1、形状和位置误差的产生 图
2、样上给出的零件都是没有误差的理想几何体，但是，由于在加工中机床、夹具、刀具和工件所组成的工艺系统本身存在各种误差，以及加工过程中出现受力变形、振动、磨损等各种干扰，致使加工后的零件的实际形状和相互位置，与理想几何体的规定形状和线、面相互位置存在差异，这种形状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差。,2、形位误差对零件使用性能的影响 影响零件的功能要求 例如，机床导轨表面的直线度、平面度不好，将影响机床刀架的运动精度。模具工作表面的形状误差，将直接影响被加工零件的几何精度。 影响零件的配合性质 例如，对于圆柱结合的间隙配合，圆柱表面的形状误差会使间隙大小分布不均，当配
3、合件发生相对转动时，磨损加快，降低零件的工作寿命和运动精度。对于过盈配合，则影响连接强度。 影响零件的自由装配性 例如，轴承盖上各螺钉孔的位置不正确，在用螺栓往机座上紧固时，就有可能影响其自由装配。 总之，零件的形位误差对其工作性能的影响不容忽视，它是衡量机器、仪器产品质量的重要指标。,4.1.2 形位公差的研究对象几何要素,几何要素（简称要素）是构成零件几何特征的点、线、面的统称。 如下图所示，点要素有圆锥顶点 5 和球心 8 ；线要素有素线 6 和轴线 7 ；面要素有球面 1 、圆锥面 2 、环状平面 3 和圆柱面 4 。,几何要素的分类,几何要素可以按不同的特征分为以下几类： 1、按存在
4、状态，分为理想要素和实际要素理想要素具有几何学意义的要素称为理想要素。理想要素也就是没有任何误差的纯几何的点、线、面。机械图样所表示的要素均为理想要素。实际要素零件上实际存在的要素称为实际要素。因为不可避免地存在加工误差，所以实际要素总是偏离其理想要素，测量时，由测得要素代替实际要素。由于测量误差总是客观存在的，因此它并非是该实际要素的真实状态。,几何要素的分类（续）,2、按所处地位，分为被测要素和基准要素被测要素给出了形状或位置公差要求的要素称为被测要素。被测要素也就是需要研究和测量的要素。基准要素用来确定被测要素的理想方向和位置的要素称为基准要素。理想的基准要素称为基准。基准分为基准点、基
5、准线和基准平面三种。,几何要素的分类（续）,3、按功能要求，分为单一要素和关联要素单一要素仅对要素本身提出形状公差要求的要素。单一要素只是对本身有要求的点、线或面，而与其他要素没有功能关系。在下图中d1圆柱表面就是单一要素。关联要素 对其他要素有功能要求而给出位置公差的要素。凡是具有位置公差要求，或者作为基准要素使用的要素都是关联要素。下图中d1轴线、两个d2的公共轴线A-B都是关联要素。,几何要素的分类（续）,4、按结构特征，分为轮廓要素和中心要素轮廓要素构成零件内、外表面外形的点、线或面称为轮廓要素。下图中的d1圆柱表面就是属于轮廓要素。中心要素对称要素的中心点、线、面或轴线等称为中心要素
6、。它是随着轮廓要素的存在而存在的。下图中d1圆柱中心轴线、两个d2的公共轴线A-B均为中心要素。,练习,几何要素a理想要素、基准要素、关联要素、轮廓要素几何要素b理想要素、被测要素、关联要素、中心要素,4.1.3 形状公差的特征项目及符号,国家标准规定的形状公差的特征项目分为形状公差和位置公差两大类，共 14 个，它们的名称和符号如下表所示。,形位公差标注要求及附加符号,4.2 形位公差在图样上的表示方法,4.2.1 形位公差框格和基准代号 形位公差应按国家标准GBT 1182-1996规定的标注方法，在图样上按要求进行正确的标注。 对被测要素提出特定的形位公差要求时，采用矩形方框的形式给公差
7、要求。这种方框由两格或多格（最多五格）组成。,1 、形状公差框格 形状公差框格共有两格，用带箭头的指引线将框格与被测要素相连。框格中的内容，从左到右第一格填写公差特征项目符号，第二格填写用以毫米为单位表示的公差值和有关符号（如，s等）。,指引线,指引线的箭头指向被测要素。指引线可以从框格的任意一端引出，但不能两边同时引出，靠近框格的那一段指引线一定要垂直于框格的一条边。指引线允许弯折，但不得多于两次。指引线箭头的方向应是公差带的宽度方向或直径方向。,公差框格,公差框格一般水平放置，也允许将框格垂直放置。如右图所示。 被测要素为单一要素采用两格框格标注。被测要素为关联要素的框格有三格、四格和五格
8、等几种形式。从第三格起填写基准的字母。,形状公差框格（续）,如果要求在公差带内进一步限定被测要素的形状时，则应在公差值后加注符号，如下表：,2.位置公差框格,位置公差框格有三格、四格和五格，用带箭头的指引线将框格与被测要素相连。框格中的内容，从左到右第一格、第二格填写方法与形状公差框格相同，从第三格起填写被测要素的基准所使用的字母和有关符号。 必须指出：基准的顺序是固定的，总是第三格填写第一基准，第四格和第五格分别填写第二和第三基准，与字母在字母表中的顺序无关。,3. 基准代号,基准代号由带小圆圈的大写英文字母用细实线与粗的短横线相连，这个粗的短横线称为基准符号，其长度一般等于小圆圈的直径。基
9、准字母用英文大写字母表示。为了避免混淆和误解，国家标准GBT11821996规定基准字母禁用下列9个字母：E、 F、 I、J、 L 、M、O、P、R。基准字母一般不许与图样中任何向视图的字母相同。 注意：在任何情况下，基准字母都应水平书写。,4.2.2 被测要素的标注方法,用带箭头的指引线将公差框格与被测要素相连，指引线的箭头指向被测要素。 1.被测要素为轮廓要素 当被测要素为轮廓要素时，指引线的箭头应与尺寸线明显错开(大于3mm)，置于要素的轮廓线或轮廓线的延长线上。,被测要素为轮廓要素,2.被测要素为中心要素 当被测要素为中心要素时，指引线的箭头应与尺寸线对齐。,被测要素为中心要素,3.几
10、个被测要素的公差要求相同,几个被测要素有相同的公差要求时，在该框格的一端引出一条指引线，并由该指引线分别向几个同类要素引出连线及箭头（如下左图）；或者在公差框格的上方写明同类要素的数量和代表该同类要素的字母，并绘制几个冠以该字母的形尾的箭头，分别与这几个同类要素相连（如下右图）。,4.用同一公差带控制几个被测要素,对于公共轴线、公共中心平面和公共平面等由几个同类要素组成的被测要素，应采用一个公差框格标注，这时应在公差框格的上方书写“共线”或“共面”字样，在该框格的一端引出一条指引线，并由该指引线分别向几个同类要素引出连线及箭头，如下图所示。,5.同一被测要素有几项形位公差要求,同一被测要素有几
11、项形位公差要求时，可以将这几项要求的公差框格重叠画出，只用一条指引线引向被测要素，如右图所示。,6.被测要素为局部表面,当被测要素为视图上局部表面时，指引线的箭头可置于带点的参考线上，该点指在实际表面上。如上图。 如果仅要求要素某一部分有形位公差要求，则用粗点画线表示其范围，并加注尺寸。如中图。 对被测要素任何局部范围内的公差要求，应将该局部范围的尺寸（长度或直径）标注在形位公差后面，并用斜线隔开。如下图。,被测要素为局部表面,被测要素的局部限制,公差限制值的标注,作业：P177 第1题, 4.2.3 基准要素的标注方法,对基准要素应标注基准符号。 1. 基准要素为轮廓要素 当基准要素为轮廓要
12、素时，应把基准符号的粗短横线靠近该要素的轮廓线上或它的延长线上，并且与尺寸线明显错开，如下图（a）、（ b ）。,2. 基准要素为中心要素,当基准要素为中心要素（轴线和中心平面等）时，基准符号的细实线应与该尺寸线对齐，如下左图所示；如果尺寸线处安排不下两个箭头，则保留尺寸线的一个箭头，其另一个箭头用基准符号的粗短横线代替，如下右图所示。,3.基准要素为圆锥轴线,当基准要素为圆锥轴线时，基准符号的细实线应与圆锥直径的尺寸线对齐，如下左图所示；若圆锥采用角度标注，则基准符号的粗短横线应正对该角度的尺寸线，如下图所示。,4.公共基准的标注,对于由两个同类要素构成而作为一个基准使用的公共基准轴线、公共
13、基准中心平面等公共基准，应对这两个同类要素分别标注基准符号（采用两个不同的基准字母），并且在被测要素位置公差框格第三格或其以后某格中填写用短横线隔开的这两个字母，如下图：,5.任选基准的标注,当被测要素与基准要素允许对调而标注任选基准（或称互为基准）时，只要将原来的基准符号的粗短横线改为箭头即可，如右图所示。,6.局部表面作基准,局部表面作基准，可以按下图方式标注：左图表示以粗点画线表示局部表面作基准，右图表示以视图上圆点所在的表面作基准。,7、基准目标,当需要在基准上指定某些点、线或局部表面用来体现基准平面时，标注基准目标。 当基准目标为点时，用“”表示；（下图a） 当基准目标为线时，用双点
14、画线表示，并在棱边上加“” ；（下图b） 当基准目标为局部表面时，用双点画线绘出该局部表面的图形，并画上与水平成45的细实线。（下图c）,4.2.4 特殊表示方法,1.全周符号 当线轮廓度和面轮廓度公差适用于横截面内的整个外轮廓线或整个外轮廓面时，应采用全周符号。如下图：,2.螺纹、齿轮和花键标注,一般情况下，螺纹轴线作为被测要素或基准要素时，均为中径轴线，若采用大径轴线，则用“MD”表示，采用小径轴线时，用“LD”表示。 由齿轮和花键轴线作为被测要素或基准要素时，节径轴线用“PD”表示，大径轴线用“MD”表示，小径轴线用“LD”表示。,3.理论正确尺寸的表示,理论正确尺寸确定被测要素的理想形
15、状、方向、位置的理想尺寸。理想要素需由基准和理论正确尺寸确定。 对于要素的位置度、轮廓度和倾斜度，其尺寸由理论正确尺寸确定 。 理论正确尺寸应围以框格，如下图所示。,4.延伸公差带,延伸公差带的含义是将被测要素的公差带延伸到工件实体之外，控制工件外部的公差带，以保证相配零件与该零件配合时能顺利装入。延伸公差带用符号 表示，并注出其延伸的范围。,5.自由状态条件的表示,对于非刚性零件常需给出自由状态下的形位公差带，有时可同时给出约束条件下和自由状态条件下的形位公差要求。自由状态用 表示，按规定标注在形位公差值的后面。,6.最大实体要求、最小实体要求和可逆要求 的表示方法,最大实体要求用符号 表示；最小实体要求用符号 表示； 和 置于公差值或基准字母后面，或同时置于两者后面；可逆要求用符号 表示，置于公差值后的 或 的后面。,
