几何精度学_第4章_形状与位置精度

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1、,本章主要内容 一形位精度项目及形状公差带 二形位公差的图样表示 三形位公差及其公差带计算 四形位精度设计 重点要求 掌握形位精度项目及其符号、掌握形位公差的图样表示方法、掌握形位公差带的特点和功能并能正确标注、掌握形位精度的设计方法。,在进行机械零件的几何精度设计时，除了要规定尺寸精度和表面精度外，还必须规定形状和位置精度。因为零件在加工过程中，由于机床、刀具和加工工艺等因素的不完善会使被加工零件产生形状和位置误差。,4.1 概述,4.1.1 形位误差,形状误差,位置误差,4.1 概述,4.1 概述,通则符号 GB/T1182-1996 2008 几何公差标注 公差标注原则 GB/T4249

2、-1996 2009公差原则 GB/T16671-1996 2008最大、最小实体要求 公差数值 GB/T1184-1996 形位公差未注公差值 公差注法 GB/T13319-2003 位置度公差注法 GB/T16892-1997 非刚性零件注法 GB/T17773-1999 延伸公差带 GB/T17851-1999 2008基准和基准体系 GB/T17852-1999 轮廓的尺寸和公差注法 误差检测 GB/T1958-2004 检测规定 GB/T7235-2004 圆度误差评定 GB/T11336-2004 直线度误差检测 GB/T11337-2004 平面度误差检测 JB/T 7557 同

3、轴度误差检测 GB/T8069-1998 功能量规,4.1 概述,形位误差对机器的装配和使用都会产生很大的影响。图中涡轮蜗杆的轴线的垂直度误差将会导致涡轮蜗杆的齿面受力不均匀而加快磨损。因此，必须对形位误差予以控制 。,4.1 概述,按结构特征分： 轮廓要素、中心要素,按存在状态分： 实际要素、理想要素,分类,1、形位公差研究的对象,几何要素：构成零件几 何特征的点、线、面。,4.1 概述,4.1.2 形位公差,按所处地位分： 被测要素、基准要素,按功能关系分： 单一要素、关联要素,4.1 概述,2、形位公差的项目及符号,4.1 概述,共14项，分为形状公差和位置公差。,线,4.1 概述,3、

4、形位公差带,形状和位置公差是实际被测要素对理想被测要素的允许变动量，形位公差带就是被测要素允许变动的几何区域。,形位公差带具有形状、大小、方向和位置的特征，不同的形位公差要求会约束不同的特征。形位公差带特征完全相同的两项形位公差，即使项目名称不同，但其设计要求也是完全相同的。,公差带的形状：,4.1 概述,平面内直线,空间直线或平面,平面内的点,轴线,圆柱正截面的轮廓线,圆柱面,平面内曲线,曲面,空间一点,作用：体现被测要素的设计要求，也是加工和 检验的根据。,公差带的大小：,公差带的方位,取决于公差值,4.1 概述,0.08,4.1 概述,4、形位误差的评定,形位公差带是用来限制实际被测要素

5、变动的几何区域，实际被测要素的形位误差值只有处在该区域内才合格。确定实际被测要素的形位误差值就是确定最小包容区域的过程。 形位误差值就是最小包容区域的宽度或直径。最小包容区域是与形位公差带形状、方向、位置相同，包容实际被测要素且具有最小宽度或直径的区域。,4.1 概述,最小包容区域与形位公差带的形状、方向或位置是相同的。区别在于最小包容区的大小是形位误差，而公差带的大小是形位公差。可见形位公差带不仅体现了对被测要素的设计精度要求，也是评定形位误差的依据。,直线度误差 两平行直线（宽度最小f3），且方向和位置无要求。,平行度误差 两平行平面（宽度最小f/），且均与基准面平行。,4.2 形位公差的

6、图样表示,机械零件的设计过程中，当形位精度要求不高，一般的加工方法可以满足精度要求时，应采用未注形位公差(形位公差的一般公差)，无需在图样上注出；对于功能要求较高的几何要素，其形位公差应在图样上采用框格标注，特殊情况也可以在技术要求中使用文字说明。,如计数器壳体、齿轮轴等,采用形位公差框格表示法进行图样标注时，主要涉及三部分内容：框格、被测要素和基准要素。,4.2.1 形位公差框格和基准符号,框格(细实线),4.2 形位公差的图样表示,指引线应与框格垂直， 尽量少折弯（不一定是90）。框格应水平或垂直放置。,被测要素若为中心要素，箭头要对齐尺寸线；被测要素若为轮廓要素，箭头要错开尺寸线；公差带

7、形状为圆(柱)/球时，公差值前应加/S。,mm,基准符号,4.2 形位公差的图样表示,基准符号,4.2 形位公差的图样表示,基准符号要大写、水平写。E、F、I 、J 、L 、M 、O 、P 、R不得作为基准符号； 基准若为中心要素，基准符号对齐尺寸线； 基准若为轮廓要素，基准符号错开尺寸线； 框格内公共基准由横线隔开的两个大写字母表示；如果框格内是多基准，则按基准的优先次序从左到右分别置于各格内。,4.2 形位公差的图样表示,4.2 形位公差的图样表示,如果要求在形位公差带内进一步限制实际被测要素的形状，则应在形位公差值后面加注相应的符号，如教材67页表44（限制实际被测要素形状的符号）所示。

8、,NC,NC,4.2.2 被测要素的标注方法,指引线的箭头指在被测表面的轮廓线或其延长线上，但须与尺寸线明显错开，可在实际可见表面上引出一带点的参考线标注形位公差。,4.2 形位公差的图样表示,1、被测轮廓要素的标注,指引线应与框格垂直相连，指引线应尽量少折弯(不一定是90)。箭头的方向为公差带的宽度方向或直径方向，箭头的位置应根据被测要素的类型确定。,被测要素为中心要素（轴线、 中心平面、球心等）时，箭头应与该要素所对应轮廓要素的尺寸线对齐 。指引线的箭头可以代替一个尺寸线的箭头。,2 、被测中心要素的标注,4.2 形位公差的图样表示,箭头代替尺寸线,被测要素为圆锥中心线时，箭头一般对齐圆锥

9、大端尺寸线,4.2 形位公差的图样表示,3、被测要素为多个要素,由多个被测要素组成的公共轴线、公共平面等公共要素只能采用一个框格，并应在框格上方书写共线或共面字样 。,4.2 形位公差的图样表示,多个要素要求相同时，用一个框格即可。,4.2 形位公差的图样表示,省去指引线的标注,利用T型箭头线，采用字母表示被测要素，框格上方注明被测要素的个数和字母，框格放在醒目的位置 。,4.2 形位公差的图样表示,4.2 形位公差的图样表示,成组要素具有相同的公差要求（6个孔采用相同的公差带）,非90折弯,4、被测要素有多项公差要求,4.2 形位公差的图样表示,同一被测要素有多项公差要求时，可以将公差框格重

10、叠绘出，只用一条指引线指向被测要素（请注意图中不同形位公差其数值大小的关系）。,4.2.3 基准要素的标注方法,1、基准轮廓要素的标注方法,粗短线对准轮廓线或延长线上，并且与尺寸线明显错开 。,4.2 形位公差的图样表示,基准符号要大写、水平写。 E、F、I 、J 、L 、M 、O 、P 、R不得作为基准符号； 基准是确定被测要素的依据，因此基准应该具有较高的加工精度。分类：单一基准、公共（组合）基准、基准体系。,4.2 形位公差的图样表示,当受到视图限制，必须在实际可见表面上标注基准时，可在该面上画一黑点并由该点引出参考线，把基准符号住在参考线上 。,2、基准中心要素的标注方法,4.2 形位

11、公差的图样表示,这里基准是圆锥的中心线。基准符号的细实线必须与基准要素垂直，粗短线应与尺寸引出线平行。,粗短线可代替一个箭头,4.2 形位公差的图样表示,粗短线代替一个箭头,基准为球心,4.2 形位公差的图样表示,3、基准要素为对称要素,对于具有对称形状的零件（齿轮的齿面），实际上无法区分被测要素和基准要素时，应采用任选基准。此时用指示箭头代替基准代号中的粗短线。,4、基准体系的标注,4.2 形位公差的图样表示,按优先顺序从左到右标注（第一基准可以是最大的平面，这样好加工，也好测量）,基准体系：被测要素根据定向、定位要求所选择的多个基准以及基准之间的内在联系。,5、公共基准的标注,4.2 形位

12、公差的图样表示,公共基准：由两个要素组成一个基准使用，如公共轴心线、公共中心平面等。 标注方法：两个要素分别用不同字母表示，在一个框格内在两字母中间加一横线。,被测要素是中心要素还是轮廓要素？,形位公差标注中应注意的事项,被测要素标注时应注意： 指引线应与框格垂直，框格应水平或垂直放置； 被测要素若为中心要素，箭头要对齐尺寸线； 被测要素若为轮廓要素，箭头要错开尺寸线； 公差带形状为圆（柱）时，公差值前应加； 对形状公差，框格中没有基准。,基准要素标注时应注意： 基准若为中心要素，基准符号对齐尺寸线； 基准若为轮廓要素，基准符号错开尺寸线； 字母要大写、水平写，E F I J L M O P

13、R 不能作基准。,4.2 形位公差的图样表示,4.3.1 形状公差带,形状公差单一实际被测要素的形状对其理想要素允许的变动量（没有基准）。 公差带只有大小和形状，无方向和位置的限制，故称为浮动公差带。,形状公差共有四种：,直线度 平面度 圆度 圆柱度,4.3 形位公差及其公差带,1、直线度,直线度公差用于控制轮廓直线或轴线的形状误差。,直线度公差种类,平面直线,空间直线,给定平面内的直线度,给定一个方向的直线度 给定两个方向的直线度 任意方向上的直线度,4.3 形位公差及其公差带,由于直线可分为平面直线和空间直线，所以直线度公差带可以有几种不同的形状。,给定平面内直线度公差,上表面的任一素线（

14、理想铅垂面与上表面相交所得的轮廓线）在铅垂面内的直线度公差为0.01mm。即素线必须位于距离为公差值0.01mm的两平行直线之间。,0.01,其公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域。,4.3 形位公差及其公差带,给定一个方向的直线度,刀口尺（用来测量直线度或平面度误差，有时需要配合塞尺来使用）棱线在铅垂方向上的直线度公差为0.002mm。棱线必须位于铅垂方向（箭头的方向为公差带的宽度方向或直径方向）距离为公差值0.002mm的两平行平面内。 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。,0.002,4.3 形位公差及其公差带,给定互相垂直两个方向的直线度,当给定互相

15、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。二者合成为一个四棱柱。,三棱尺（用来测量直线度或平面度误差）棱线在铅垂方向上直线度公差为0.01mm，在水平方向上直线度公差为0.02mm。,4.3 形位公差及其公差带,任意方向上的直线度,公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域,0.04,d中心线的直线度公差为0.04mm,4.3 形位公差及其公差带,2、平面度：平面度公差是实际被测平面对理想平面的允许变动量。,公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。,0.08,零件上表面的平面度公差为0.08mm,4.3 形位公差及其公差带,0.03,3.圆度：

16、圆度公差是实际被测线对理想圆的允许变动量。,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的两同心圆之间的平面区域。所以公差值前面不能加。,圆柱面的圆度公差为0.02mm 圆锥面的圆度公差为0.03mm,4.3 形位公差及其公差带,注意箭头方向(考察的是截面),公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。所以公差值前面不能加。,d圆柱面的圆柱度公差为0.01mm,0.01,4.3 形位公差及其公差带,4、圆柱度：圆柱度公差是实际被测面对理想圆柱面的允许变动量（控制性能好，但也不好测）。,形状公差带的特点： 没有基准，公差带只有形状和大小的要求，而没有方位的要求，即方位可以浮动。,0.08,4.3 形位公差及其公差带,0.08,基准：用来确定被测要素方位的参考对象。,1. 单一基准,2.公共基准,4.3 形位公差及其公差带,3、基准体系,加工后的零件，实际基准都存在一定的形状误差，不宜直接使用实际基准要素作为基准，通常用形状足够精确的表面模拟体现