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1、互换性与技术测量,同济大学浙江学院 沈家栋,第三章-几何公差及检测,学 习 指 导,本章学习目的是掌握形位公差和形位误差的基本概念，为合理选择形位公差打下基础。学习要求是掌握形位公差带的特征（形状、大小、方向和位置）以及形位公差在图样上的标注；掌握形位公差的选用原则；掌握公差原则（独立原则、相关要求）的特点和应用；了解形位误差的检测原则。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,本章内容,第3章 形状和位置公差及检测第一节 概述第二节 形位公差的标注第三节 几何公差带第四节 公差原则第五节 形位公差的选择第六节 形位误差检测原则,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.1
2、概述,任何零件在加工过程中，由于机床夹具刀具系统存在几何误差，加工过程中出现切削力变形、热变形、振动、磨损等影响。从而使被加工件产生误差，这些误差有尺寸偏差、形状误差及位置误差。加工后的零件不仅有尺寸误差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置，与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，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（几何误差）。尺寸误差用尺寸公差加以控制。而形位误差必须用形状和位置公差加以控制，简称形位公差。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.1 概述,形状误差又分宏观几何形状误差，微观几何形状误差和波度三种
3、，一般以形位公差波形中波距10mm以上称宏观形状误差，主要指工件的直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度6项。微观形状误差又称表面粗糙度，其波距1mm，位于中间状态=110mm的形状误差称波度。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,轴套,3.1 概述,形位误差对零件使用性能的影响如下：1）影响零件的功能要求2）影响零件的配合性质3）影响零件的互换性现行国家标准主要有：GB/T 11822008 形状和位置公差 通则、定义、 符号和图样表示法GB/T 11841996 形状和位置公差 未注公差值GB 19582004 形状和位置公差 检测规定 GB/T 42492009公差
4、原则GB/T 166712009形状和位置公差 最大实体要求、 最小实体要求和可逆要求GB 133192003 产品几何量技术规范（GPS）,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.3形位公差的项目及其符号 表3-1,有/无基准要求,4.1 概述,符号的含义,3.1 概述,形位公差的研究对象：几何要素 构成零件几何特征的点、线、面统称为几何要素(简称要素),第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3-2,3.1 概述,理想要素与实际要素（按存在的状态分类）(1)理想要素：具有几何意义的要素。由设计给出。(2)实际要素: 零件上实际存在的要素，即加工后得 到的要素。由测量确定
5、。轮廓要素与中心要素（按结构特征分类）(1)轮廓要素：组成轮廓的点、线、面。(2)中心要素：与轮廓要素有对称关系的点、线、面。被测要素与基准要素（按检测关系分类）(1)被测要素：给出了形状或(和)位置公差的要素， 即需要研究和测量的要素。(2)基准要素：用来确定被测要素方向或(和)位置的 要素。理想的基准要素称为基准。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.1 概述,单一要素和关联要素（按功能要求分类）(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：对其它要素有功能关系的要素。即规 定位置公差的要素。形位公差的特征和符号：,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技
6、术测量,3.1 概述,形位公差是指实际被测要素对图样上给定的理想形状、理想位置的允许变动量。分为形状公差和位置公差，形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量；位置公差是指关联实际要素的位置对基准在方向上允许的变动全量。研究形位公差的一个重要问题是如何限制实际要素的变动范围。由于实际要素在空间占据一定形状、位置和大小，必须用具有一定形状、大小、方向和位置的各种空间或平面区域来限制它。用于限制实际要素形状和位置变动的区域，叫做形位公差带。它与尺寸公差带的概念一致，但形位公差带可以是空间区域，也可以是平面区域。只要实际被测要素能全部落在给定的公差带内，就表明实际被测要素合格。,第3章 形状和位
7、置公差及检测,互换性与技术测量,3.1 概述,形位公差带是用来限制被测实际要素变动的区域，它是形位误差的最大允许值。构成形位公差带的四个要素是形位公差带的形状、方向、位置和大小。（1）形位公差带的形状取决于被测要素的理想形状、 给定的形位公差项目以及标注形式；（2）形位公差带的大小用形位公差带的宽度或直径 表示，由给定的形位公差值决定；（3）形位公差带的方向则由给定的形位公差项目和 标注形式确定。形位公差带主要形式如下图所示。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,形位公差带主要形状（图例）,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,形位公差带主要形状,3.2 形位公差的标注,
8、形位公差应按国家标准GBT1182规定的标注方法，在图样上按要求进行正确的标注。（一） 公差框格 被测要素的形位公差采用框格的形式标注，该框格具有带箭头的指引线。从框格的左边起，第一格填写形位公差特征项目的符号，第二格填写形位公差值和相关符号，第三格及往后填写基准代号及相关符号。被测要素为单一要素时（形状公差），框格只有两格，只标注前两项内容。公差框格一般水平绘制，必要时也允许垂直绘制。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,原则上指引线应从公差框格两端的中间位置引出。但也允许一些简单画法。,3.2 形位公差的标注,（一） 公差框格 形位公差值的三种标注方法：当被测要素为轮廓要素或中
9、心平面，或者被测要素的检测方向一定时，标注”t”，如平面度、圆度、圆柱度、圆跳动和全跳动公差值的标注。当被测要素为轴线或圆心等中心要素且检测方向为径向任意角度时，公差带形状为圆柱或圆形，标注”t”，如同轴度公差值的标注。被测要素为球心且检测方向为径向任意角度时，公差带为球形，标注”St”，如球心位置度公差值的标注。其他视具体情况而定。若形位公差值只允许为正（负）时，则在公差值后加符号”+”（”-”）。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.2 形位公差的标注图例,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.2 形位公差的标注,（二）被测要素表示法 被测要素用带箭头的指引线
10、与框格连接。当被测要素为轮廓要素时，箭头指向要素的轮廓线或其延长线上，但必须与尺寸线错开。对圆度公差，其指引线箭头应垂直指向回转体的素线。当被测要素为中心要素时，箭头应对准尺寸线。指向线的箭头也可兼作一尺寸箭头。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.2 形位公差的标注,（三）基准要素的标注法 基准要素的标注用基准符号表示。基准符号由带圆圈的大写字母和粗短线并用细实线连接表示基准字母用英文大写字母表示。为不引起误解，国标规定基准字母禁用E、I、J、M、O、P、L、R、F 9个字母。同时基准字母一般不允许与图样中任何向视图的字母相同。基准符号以带小圆的大写字母用连线(细实线)与粗的
11、短横线相连。粗的短横线的长度一般等于小圆的直径。连线应画在粗的短横线中间，长度一般等于小圆的直径。小圆的直径为2倍字高。基准要素为中心要素时，基准符号的连线与尺寸线对齐 。基准要素为轮廓要素时，基准符号的连线与尺寸线应明显错开，粗的短横线应靠近基准要素的轮廓线或它的延长线上。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.2 形位公差的标注,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,方框为ISO标准的基准代号,3.2 形位公差的标注,（四）简化标注法在同一要素上有多项公差要求在成组要素上有同一项公差要求在多个同类要素上有同一项公差要求,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量
12、,符号,(+),(-),( ),( ),解释说明,标注示例,0.05,0.05,A,( ),( ),A,0.01(+),0.01(-),若被测要素有误差,则只允许中间部分向材料外凸起。,若被测要素有误差,则只允许中间部分向材料内凹下。,若被测要素有误差,则只允许按符号方向（小端）逐渐减少。,若被测要素有误差,则只允许按符号方向（小端）逐渐减少。,重要提示： 1.指引线指向被测要素时，要注意区分轮廓要素和中心要素。 2.基准符号用带方格的大写字母以细实线与涂黑或空白的三角形相连；基准要素也要注意区分轮廓要素和中心要素。,举例（标注改错）,改正错误后结果,例题,试将下列技术要求标注在右图中 （1）
13、左端面的平面度0.01mm，右端面对左端面的平行度为0.04mm。 （2）70H7的孔的轴线对左端面的垂直度公差为0.02mm。 （3）210h7对70H7的同轴度为0.03mm。 （4）4- 20H8孔对左端面（第一基准）和70H7的轴线的位置度公差为0.15mm。,210h7,70H7,4- 20H8,3.3 几何公差带,形状公差指单一实际要素的形状所允许的变动全量。形状公差被测要素为直线、平面、圆和圆柱面。形状公差项目有6项：直线度、 平面度、 圆度、 圆柱度、 线轮廓度、面轮廓度。形状公差带是限制单一实际被测要素变动的区域，零件实际要素在该区域内为合格。形状公差带随要素的几何特征及功能
14、要求而定。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。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.3.1 形状公差概述,一、直线度-其被测要素是直线要素，用于控制直线、轴线的形状误差。根据零件功能要求，直线度可分为在给定平面内、在给定方向上和任意方向上三种情况。,第3章 形状和位置公差及检测,互换性与技术测量,3.3.2 各项形状公差及其公差带,在给定平面内的直线度在给定方向内的直线度 任意方向上的直线度,3.3 几何公差带,1.直线度( )1）在给定平面内的直线度,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，被测表面上任一素
15、线必须位于平行于图样所示投影面内，且距离为公差值0.02mm的两平行直线之间。,1.直线度( ) 2）在给定方向内的直线度,当给定一个方向时，公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域；被测圆柱面的任一素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。 当给定互相垂直的两个方向时，公差带是两对给定方向上距离分别为公差值t1和t2的两平行平面之间的区域。,0.02,1.直线度( ) 2）在给定方向内的直线度,如图是两个方向的示例，棱线必须位于水平方向距离为公差值0.02mm，垂直方向距离为公差值0.1mm的两对平行平面之内。,1.直线度( ) 3）任意方向上的直线度,其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0.04mm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。,
