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1、第三章 形状和位置公差,3.1 形位公差概述,形位公差的研究对象形位公差的特征项目及其符号形位公差的标注方法形位公差带,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
2、零件的互换性和制造的经济性，设计时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）。,形位公差的新国家标准 ：GBT 11821996形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法；GBT 11841996形状和位置公差未注公差值；GBT 42491996公差原则；GBT166711996形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求GB195880形状和位置公差检测规定。,3.1.1 形位公差的研究对象,形位公差的研究对象就是构成零件几何特征的点、线、面，统称为几何要素，简称要素。,1.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
3、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。,零件的要素,2.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。,零件的要素,3. 按所处的地位分 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。,零件的要素,4.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：对基准要素有功能关系(方向和位置）要求的要素，即规定位置公差的要素。,零件的要素,3.1.
4、2 形位公差的特征项目及其符号,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。,形位公差的符号,3.1.3 形位公差的标注方法,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。,形位公差带的标注,一、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第三格和以后各格 基准字母和有关符号。规定不
5、得采用E、F、I、J、L、M、O、P和R等九个字母。,如要求在公差带内进一步限定被测要素的形状，则应在公差值后面加注符号。,一、公差框格,形位公差带的标注,二、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。,形位公差带的标注,三、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。,形位公差带的标注,无论基准符号在图样上的方向如何，圆圈内的字母要水平书写。,形位公差带的标注,形位公差标注的简化,多项形位公差合并标注,多个被测要素具有同一形位公差要求的标注,四、被测要素
6、的标注方法,被测要素指有形位公差要求的要素。 标注时，用带箭头的指引线将被测要素于框格的一端相连，并以以下方式标注：,形位公差带的标注,1、 当被测要素为轮廓要素时，将箭头置于该要素的轮廓线或其延长线上，但必须与尺寸线明显分开。,四、被测要素的标注方法,2、 当被测要素为中心要素时，指引线的箭头应直接指向该要素或与该要素相应的轮廓要素的尺寸线对齐。,四、被测要素的标注方法,3、当被测要素为圆锥面的轴线时，指引线箭头应与该锥面的任一直径尺寸线对齐。在不致引起误解时，也可与锥体大径（或小径）的尺寸线对齐。 如圆锥体采用角度尺寸标注，则指引线的箭头应对着该角度的尺寸线。,圆锥体轴线的标注,四、被测要
7、素的标注方法,4、当多个被测要素有相同的形位公差(单项或多项)要求时，可以在从框格引出的指引线上绘制多个指示箭头，并分别与被测要素相连； 用同一公差带控制几个共面或共线被测要素时，应在公差框格上注明“共面”或“共线”。,多要素同要求的简化标注,多处要素用同一公差带时的标注,四、被测要素的标注方法,5、 当同一个被测要素有多项形位公差要求，其标注方法又是一致时，可以将这些框格绘制在一起，并引用一根指引线。,同一要素多项要求的简化标注,四、被测要素的标注方法,6、如果对被测要素任意局部范围内有公差要求，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。,四、被测要素的标注
8、方法,7、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,四、被测要素的标注方法,8、当被测要素为视图上的整个外轮廓线（面）时，应采用全周符号。,四、被测要素的标注方法,螺纹,齿轮、花键,四、被测要素的标注方法,9、当被测要素为螺纹、齿轮、花键的轴线时，应在形位公差框格下方标注说明性要求。,五、基准要素的标注方法,用于确定被测要素的方向和位置的要素叫基准要素。 标注时，在基准要素处标上基准符号（加粗约2b的短粗划），并与框格用细实线连接，连线必须与基准要素垂直。,形位公差带的标注,1、当基准要素为轮廓
9、线和表面时，基准符号应置于该要素的轮廓线或其引出线标注，并应明显地与尺寸线错开。基准符号标注在轮廓的引出线上时，可以放置在引出线的任一侧，但基准符号的短线不能直接与公差框格相连。,轮廓基准要素的标注,五、基准要素的标注方法,2、 当基准要素是轴线或中心平面或由带尺寸的要素确定的点时，基准符号的连线应与该要素的尺寸线对齐；当基准符号与尺寸线的箭头重叠时，可代替尺寸线的一个箭头；,中心基准要素的标注,五、基准要素的标注方法,3、当基准要素为中心孔或圆锥体的轴线时，则按图所示方法标注。,中心孔和圆锥体轴线为基准要素的标注,五、基准要素的标注方法,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
10、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。,3.1.4 形位公差带,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。,3.1.4 形位公差带,大小：表示了形位精度要求的高低。有两种情况即公差带区域的宽度（距离）t或直径t（St）。,3.1.4 形位公差带,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。,3.1.4 形位公差带,在评定形位误差时，形状公差带和位置公差带的
11、放置方向直接影响到误差评定的确性。,位置：有固定和浮动两种。,3.1.4 形位公差带,浮动（无基准的公差带） 固定（有基准的公差带）,3.2 形状公差,形状公差概念： 构成机械零件形状的单一实际几何要素所允许的变动量称为形状公差。,3.2 形状公差,被测要素：为直线、平面、圆和圆柱面。 形状公差带的特点：不涉及基准，它的方向和位置均是浮动的，只能控制被测要素形状误差的大小。即其公差带只有大小和形状，无方向和位置的限制。,形状公差的项目： 形状公差包括： 直线度 平面度 圆度 圆柱度,形状公差,形状公差的项目,1. 直线度公差 实际被测直线对理想直线的允许变动量。 被限制的直线可以是平面内的线、
12、直线回转体（圆柱和圆锥）上的素线、空间的线（平面与平面的交线）和轴线等。,形状公差的项目,1. 直线度公差 根据零件的功能要求不同，可分为： 给定平面内直线度 给定方向上直线度 任意方向上的直线度要求,1. 直线度公差,1）在给定平面内的直线度公差带 其公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域如图所示，表面上任一素线必须位于轴向平面内，且距离为公差值0.02mm的两平行直线之间,1. 直线度公差,2）在给定方向上的直线度公差带 给定方向上直线度的公差带距离为公差值t的两平行平面之间的区域如图：棱线必须位于箭头所指方向距离为公差值0.02mm的两平行平面内,1. 直线度公差,2）在给定一个方
13、向上的直线度公差带,1. 直线度公差,3）在任意方向上的直线度公差带任意方向上的直线度的公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域。如图所示，d圆柱体的轴线必须位于直径为公差值0.01mm的圆柱体，标准规定，形位公差值前加注“”，表示其公差带为一圆柱体。,2. 平面度公差,平面度公差是实际被测要素对理想平面的允许变动量，用于平面的形状精度要求。,平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。 如图所示，表面必须位于距离为公差值0.1mm的两平行平面内。,2. 平面度公差,3. 圆度公差,圆度公差是实际被测要素对理想圆的允许变动量。 圆度用于对回转体表面（圆柱、圆锥和曲线回转体）任一正截面的圆
14、轮廓提出形状精度要求。,圆度公差带是垂直于轴线的同一正截面上半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。 如图所示，在垂直于轴线的任一正截面上，实际轮廓线必须位于半径差为公差值0.02mm的两同心圆内。,3. 圆度公差,4. 圆柱度公差,实际被测要素对理想圆柱的允许变动量. 圆柱度公差综合控制圆柱形状精度。可同时控制圆度、素线的直线度、以及两条素线的平行度。,4. 圆柱度公差,圆柱度公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。 如图所示，实际圆柱表面必须位于半径差为公差值0.05mm的两同轴圆柱面之间。,例题讲解,对下图中标注的形位公差作出解释，并指明公差带的形状大小。,答案,图示标注表示的含
15、义是：直径为20的圆柱面的圆柱度公差为0.03mm该公差带的形状为：两同轴圆柱面之间的区别该公差带的大小为：两圆柱半径之差0.03mm,答案,图示标注表示的含义是：直径为20的圆柱的右端面的平面度公差为0.1mm该公差带的形状为：两平行面面之间的区域。该公差带的大小为：两平行面面之间的距离为0.1mm 。,形状或位置公差的项目： 形状或位置公差包括： 线轮廓度公差 面轮廓度公差,形状或位置公差,线轮廓度和面轮廓度有两种情况：无基准要求 公差带有大小和形状而且位置 是浮动的有基准要求 公差带有大小和形状但是位置 是固定的,形状或位置公差,无基准要求 理想轮廓线（面）用尺寸并加注公差来控制，这时理想轮廓线（面）的位置是不定的（形状公差）。有基准要求 理想轮廓线（面）用理论正确尺寸并加注基准来控制，这时理想轮廓线（面）的位置是唯一的，不能移动。（位置公差）,
