第三章形状和位置公差及检测

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1、第三章 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 形状公差第四节 位置公差第五节 公差原则第六节 形位公差的选择第七节 形位公差检测原则第一节 概述零件在加工过程中，由于机床-夹具-刀具系统存在几何 误差，以及加工中出现受力变形、热变形、振动和磨损等 的影响，使被加工零件的几何要素不可避免地产生误差。这些误差包括尺寸偏差、形状误差(包括宏观几何形状 误差、波度和表面粗糙度)及位置误差。形位误差对零件使用性能的影响轴颈的圆度误差会降低轴的旋转精度。导轨的直线度误差影响运动部件的运动精度。齿轮副轴线平行度误差使齿轮工作齿面接触不均匀。零件的形位误差对机器或仪器的工作精度、联结强

2、度 、密封性、运动平稳性、噪音、耐磨性及寿命等性能均有 较大影响。对精密、高速、重载、高温、高压下工作的机器或仪 器的影响更为突出。因此，必须对零件的形位误差予以限制。形位公差共14项形位公差有关术语构成零件几何特征的点、线、面称为要素。球面圆锥面平面圆柱面顶点素线中心线球心1. 轮廓要素与中心要素(1)轮廓要素：指构成零件外形的点、线、面。(2)中心要素：指构成零件轮廓的对称中心的点、线、 面，如圆柱面的轴线，两平行平面的中心平面等。2. 理想要素与实际要素 (1)理想要素：按设计要求，由图纸上给定的点、线、 面的理想状态。(2)实际要素：指零件上实际存在的要素，即加工后得 到的要素。通常由

3、测得的要素来代替。由于存在测量误差 ，故测得要素并非该要素的真实状况。3. 单一要素与关联要素 (1)单一要素：仅对其本身给出形状公差的要素。(2)关联要素：指对其他要素有位置要求的要素，即规 定位置公差的要素。第二节 形位公差的标注在技术图样中，形位公差一般采用代号(公差框格)标注 。当无法用代号标注时，也允许在技术要求中用文字说明 。一、公差框格公差框格按需要分为两格(形状公差)或多格(位置公差) 。公差框格一般水平绘制，必要时也允许垂直绘制。框格从左至右依次标注：公差项目符号，公差值和相 关符号，基准代号及相关符号。当公差带为圆形或圆柱形时，在公差值前加“”，如为 球形，则加“S” 。若

4、公差值只允许为正(负)时，则在公差 值后加“（+）”或“（)”。二、被测要素表示法(1) 轮廓要素：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 指向回转体的轴线。(2) 中心要素：箭头应对准尺寸线。指向线的箭头也可 兼作尺寸箭头。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。(1) 轮廓要素：基准符号应靠近基准的轮廓线(面)，也 可靠近其延长线上，但必须与尺寸线错开。(2) 中心要素：基准符号应对准尺寸线。(3) 两要素组成的公共基准时，由横线隔开的两大写字 母表示，且标在框格第3格内。基准

5、为三个要素，用大写字母按优先次序标在框格第3 格至第5格内。四、简化标注法1. 在同一要素上有多项公差要求，可将多个公差项目 的框格叠放在一起，用同一指引线引向被测要素，如（a） 。2. 在成组要素上有同一项公差要求，可只标注一个要 素，并在公差框格上方标明要素的数量，如(b)。3. 在多个同类要素上有同一项公差要求，可只用一个 公差框格，并在一条指引线上引出多个带箭头的指引线指 向各要素上。当指引线不便于指向各要素时，可按图(b)所示方法标 注，并在公差框格上方标明要素的数量。第三节 形状公差零件几何形状的要素只有直线、曲线、平面、曲面和 回转体等几种。形状公差是指单一实际要素的形状所允许的

6、变动全量 。形状公差不涉及基准。形状公差共有6项。直线度(1)在给定平面内：公差带是距离为公差值t的两平行直 线间的区域。导轨导向面的直线度公差为0. 01 mm，任一水平面与导 向面相截形成的实际轮廓线，只允许落在该水平面上距离 为公差值0. 01 mm的两平行直线之间。导轨支承面直线度公 差值后注有(+)，表示支承面实际轮廓线只许中间外凸。(2)在给定方向上给定一个方向：公差带是距离为公差值t的两平行平 面之间的区域。给定两个方向：公差带是正截面尺寸为公差值t1t2四 棱柱内的区域。(3)在任意方向上：公差带是直径为公差值的圆柱面内 的区域。形位公差值前加注“”。平面度 ：公差带是距离为公

7、差值的两平行平面间的区域。 若无附加说明，表示被测范围为指引线箭头所指的整体轮 廓要素或中心要素，如图（h）。若在公差值前加注尺寸范 围，则表示所注公差值是在给定范围内的要求，如图（i） 。圆度：公差带是垂直于轴线的任一正截面上半径差为公差 值t的两同心圆间的区域。圆柱度：公差带是半径差为公差值的两同轴圆柱面之间的 区域。对于圆柱体，标圆柱度可代替圆度，对于截面为圆 ，轴线不是直线，只能标圆度。线轮廓度：公差带是包络一系列直径为公差值t的圆的两包 络线之间的区域。诸圆的圆心应位于理想轮廓线上，而该 轮廓的理想形状由图中标注的理论尺寸确定。有位置要求的线轮廓度，这种轮廓度公差既控制实际 轮廓线的

8、形状误差，又控制其位置误差。面轮廓度：公差带是包络一系列直径为公差值t的球的两包 络面之间的区域。诸球球心应位于理想轮廓面上。面轮廓度对基准也可有位置要求，其含义与线轮廓度 相同。第四节 位置公差构成零件的几何要素中，有的要素对其他要素(基准)有 方位要求，如机床主轴后轴颈对前轴颈有同轴度要求。为了限制关联要素对基准的方位误差，应按零件的功 能要求，规定必要的位置公差。根据关联要素对基准的功能要求，位置公差分为定向 公差、定位公差和跳动公差三类。一、定向公差这类公差包括平行度、垂直度及倾斜度三种。被测要 素有直线和平面，基准要素也有直线和平面，故被测要素 相对于基准要素的方向公差可分为线对线、

9、线对面、面对 线和面对面四种情况。根据被测要素的功能要求及几何特征，定向公差又可 分为给定一个方向、给定两个方向和任意方向三种。 平行度(1)在给定方向上给定一个方向：公差带是距离为公差值t，且平行于 基准要素的两平行平面之间的区域。给定两个方向：公差带是正截面尺寸为公差值t1t2 ，且平行于基准要素的四棱柱内的区域。(2)在任意方向上公差带是直径为公差值t，且平行于基准要素的圆柱面 内的区域。位置公差值前加注“”垂直度(1)在给定方向上给定一个方向：公差带是距离为公差值t，且垂直于 基准要素的两平行平面之间的区域。给定两个方向：公差带是正截面为公差值t1t2，且垂 直于基准要素的四棱柱内的区

10、域。(2)在任意方向上公差带是直径为公差值t，且垂直于基准要素的圆柱面 内的区域。位置公差值前加注“”倾斜度(1)在给定方向上公差带是距离为公差值t，且与基准要素成理论正确角 度的两平行平面(或直线)之间的区域。(2)在任意方向上公差带是直径为公差值t，且与基准平面成理论正确角 度的圆柱面内的区域。位置公差值前加注“”二、定位公差同轴度：公差带是直径为公差值t，且与基准轴线同轴的圆 柱面内的区域。对称度：公差带是距离为公差值t，且相对于基准中心平面( 或中心线、轴线)对称配置的两平行平面(或直线)之间的区 域。位置度(1)用理论正确尺寸定位当采用任意方向上位置度公差时，其公差带是以轴线 的理想

11、位置为轴线，直径为公差值t的圆柱面内的区域。这种定位方式的特点是孔组的几何图框在零件上的位 置是固定的，孔组对基准的位置精度要求高，组内各孔相 互之间的位置精度要求由位置度公差保证(2)用尺寸公差定位A，B，C三孔轴线受尺寸公差带控制。A孔实际轴线必 须在2L12 L2长方形公差带内，B孔实际轴线在Y方向 上，必须在L2公差带内，C孔实际轴线在X方向上，必须 在L1公差带内。四孔轴线还受位置度公差带控制，故A ， B ， C三孔 实际轴线必须位于两公差重叠部分，D孔实际轴线落在位置 度公差带内方为合格。(3)复合位置度上框格为孔组定位公差，表示孔组对基准的位置精度 要求；下框格为组内各孔轴线位

12、置度公差，表示内各孔轴 线的位置精度要求。为了保证在螺孔的自由装配，对螺孔位置度采用“延伸 公差带”。延伸公差带就是根据零件的功能要求及装配互换 性，把位置度公差带延伸到被测要素的界限之外(通常是延 伸到相配光孔之内)。延伸公差带的延伸部分用双点划线画出，并在图样中 注出其相应尺寸。在延伸部分的尺寸数值前和公差框格的 公差值后分别加注符号P 加圈。三、跳动公差跳动公差是以特定的检测方式为依据而设定的公差项 目。它的检测简单实用又具有一定的综合控制功能，能将 某些形位误差综合反映在检测结果中，因而在生产中得到 广泛的应用。跳动公差分为圆跳动与全跳动两类。圆跳动又分为径向圆跳动、端面圆跳动与斜向圆

13、跳动 三项；全跳动分为径向全跳动和端面全跳动。圆跳动(1)径向圆跳动公差带是在垂直于基准轴线的任一测量平面内，半径 差为公差值t，且圆心在基准轴线上的两同心圆之间的区域 。被测圆柱面 d绕公共基准轴线A-B旋转一周时，在任 一测量平面内，指示表示值最大差不得大于其公差值0. 05mm。(2）端面圆跳动公差带是在与基准轴线同轴的任一直径位置上的测量 圆柱面上，沿母线方向宽度为公差值t的圆柱面区域。指示表与被测端面接触，被测端面绕基准轴线A旋转 一周时，在任一测量圆柱面内，指示表示值最大差不得超 过其公差值0.05mm。被测零件轴向应受到约束。(3)斜向圆跳动公差带是在与基准轴线同轴的任一测量圆锥

14、面上，沿 母线方向宽度为公差值t的圆锥面区域。除特殊规定外，其测量方向是被测面的法线方向。全跳动(1)径向全跳动公差带是半径差为公差值t，且与基准轴线同轴的两圆 柱面之间的区域。径向全跳动误差是被测表面绕基准轴线做无轴向移动 的连续回转，同时指示表做平行于基准轴线的直线移动， 在整个测量过程中，指示表的最大读数差。因此，径向全 跳动是被测圆柱面的圆柱度误差和同轴度误差的综合反映 。(2)端面全跳动公差带是距离为公差值t，且与基准轴线垂直的两平行 平面之间的区域。端面全跳动误差是被测表面绕基准做无轴向移动的连 续回转，同时指示表做垂直于基准轴线的直线移动，在整 个测量过程中指示表的最大读数差。端

15、面全跳动的公差带与端面对轴线的垂直度公差带是 相同的，因而两者控制形位误差的效果也是一样的。210h770H74-20H80.01A0.02 A0.03 BB0.04A试将下列技术要求标注在右图中 (1)左端面的平面度为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孔对左端面和70H7的轴线的位置度公差0.15mm。0.15 A B如图所示销轴的三种形位公差标注，它们的公差带有 何不同？图(a)为给定方向上素线的直线度，其公差带为宽度等 于公差值0.

16、02mm的两平行平面间的区域。图(b)为轴线在任意方向的直线度，其公差带为直径等 于公差值0.02mm的圆柱体内的区域。图(c)为给定方向上被测素线对基准素线的平行度，其 公差带为宽度等于公差值0.02mm且平行于基准A的两平行 平面间的区域。(a)(b)(c)200106h640P7将下列技术要求标注在图上 （1）100h6圆柱表面的圆度公差为0.005mm。 （2）100h6轴线对40P7孔轴线的同轴度公差为0.015 。 （3）40P孔的圆柱度公差为0.005mm。 （4）左端的凸台平面对40P7孔轴线的垂直度公差为0.01 mm。 （5）右凸台端面对左凸台端面的平行度公差为0.02mm。0.0050.015 C0.0050.01C0.02A练习：说明下图中各标注的含义并分析各标注的公差带。填空： 1. 圆柱度和径向全跳动公差带相同点是，不同点是 。2. 在形状公差中，当被测要素是一空间直线，若给定一个 方向时，其公差带是之间的区域。若给