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1、第五节第五节 形位精度的设计形位精度的设计1形状和位置公差及检测4E课件设计设计内容内容形位公差特征项目形位公差特征项目 公差原则公差原则 基准基准 公差值公差值 14项项独立原则和相关要求独立原则和相关要求 单基准、公共基准和基准体系单基准、公共基准和基准体系 未注公差值和注出公差值未注公差值和注出公差值2形状和位置公差及检测4E课件一、形位公差项目的选择一、形位公差项目的选择 项目选择总原则：项目选择总原则：在保证零件功能要求的前提下，在保证零件功能要求的前提下，应尽量使形位公差项目减少，检测方法简便，以获应尽量使形位公差项目减少，检测方法简便，以获得较好的经济效益。得较好的经济效益。(1
2、) 考虑零件的几何特征考虑零件的几何特征(2) 考虑零件的使用要求考虑零件的使用要求(3) 考虑形位公差的控制功能考虑形位公差的控制功能 (4) 考虑检测的方便性考虑检测的方便性 3形状和位置公差及检测4E课件u选择公差原则和公差要求时，应根据被测要素的选择公差原则和公差要求时，应根据被测要素的功能要求，各公差原则的应用场合、可行性和经济功能要求，各公差原则的应用场合、可行性和经济性等方面来考虑。性等方面来考虑。u独立原则独立原则：主要用于尺寸精度和形位精度要求都：主要用于尺寸精度和形位精度要求都较严，且需要分别满足要求；或尺寸精度与形位精较严，且需要分别满足要求；或尺寸精度与形位精度要求相差
3、较大；或用于保证运动精度、密封性等度要求相差较大；或用于保证运动精度、密封性等特殊要求，常提出与尺寸精度无关的形位公差要求；特殊要求，常提出与尺寸精度无关的形位公差要求；或用于未注形位公差要素。或用于未注形位公差要素。u包容要求包容要求：主要用于需严格保证：主要用于需严格保证配合性质配合性质的场合。的场合。u最大实体要求最大实体要求：主要用于中心要素，保证：主要用于中心要素，保证可装配可装配性性（无配合性质要求）的场合。（无配合性质要求）的场合。二、公差原则的选择二、公差原则的选择 4形状和位置公差及检测4E课件1.基准部位的选择基准部位的选择 选择基准部位时，主要应根据设计和使用要选择基准部
4、位时，主要应根据设计和使用要求，零件的结构特征，并兼顾基准统一等原则进行。求，零件的结构特征，并兼顾基准统一等原则进行。 2. 基准数量的确定基准数量的确定 一般来说，应根据公差项目的定向、定位几一般来说，应根据公差项目的定向、定位几何功能要求来确定基准的数量。何功能要求来确定基准的数量。 3. 基准顺序的安排基准顺序的安排 当选用两个或三个基准要素时，就要明确基当选用两个或三个基准要素时，就要明确基准要素的次序，并按顺序填入公差框格中。准要素的次序，并按顺序填入公差框格中。三、基准要素的选择三、基准要素的选择 5形状和位置公差及检测4E课件u轴类零件，常以两个轴承为支承运转应选这轴类零件，常
5、以两个轴承为支承运转应选这两处两处轴颈的公共轴线轴颈的公共轴线（组合基准）为基准。（组合基准）为基准。u套类零件多以其套类零件多以其内孔轴线径向定位内孔轴线径向定位装配或以其装配或以其端端面轴向定位面轴向定位，因此根据需要可选其轴线或端面作，因此根据需要可选其轴线或端面作为基准。为基准。 u应选较宽大的平面、较长的轴线作为基准，以使应选较宽大的平面、较长的轴线作为基准，以使定位稳定。定位稳定。u从加工检测方面考虑，应选择在加工、检测中方从加工检测方面考虑，应选择在加工、检测中方便装夹定位的要素为基准。便装夹定位的要素为基准。 4. 常见基准选择方法常见基准选择方法6形状和位置公差及检测4E课件
6、形位公差等级的选择总原则形位公差等级的选择总原则与尺寸公差选用原则与尺寸公差选用原则相同，即在满足零件使用要求的前提下，尽量选相同，即在满足零件使用要求的前提下，尽量选用低的公差等级。用低的公差等级。四、形位公差等级（值）的选择四、形位公差等级（值）的选择 1. 注出形位公差值的规定注出形位公差值的规定 2. 未注形位公差值的规定未注形位公差值的规定 3. 形位公差值的选用原则形位公差值的选用原则7形状和位置公差及检测4E课件1. 注出注出形位公差值的规定形位公差值的规定 （1）公差等级）公差等级 （2）主参数（主参数（ 如右图）如右图） 0、1、2、12 共共 13个个 等级；等级；圆度、圆
7、柱度：圆度、圆柱度： 1、2、12 共共 12 个个等级；等级；此后依次降低，此后依次降低，12 级级最低。最低。常用常用 4 8 级级。d ( D ) 、L、B。其中其中 0 级级精度最高，精度最高，其余其余L 如右图中如右图中,圆度为圆度为主主参数参数 d ,直线度为直线度为L。8形状和位置公差及检测4E课件（3）注出注出形位公差的数值形位公差的数值 （ 表表4.134.17）例如圆度、圆柱度的公差值例如圆度、圆柱度的公差值(表表4.14)。表4.149形状和位置公差及检测4E课件2. 未注未注形位公差值的规定形位公差值的规定 （1）未注未注形位公差的形位公差的公差等级公差等级未注未注形位
8、公差分形位公差分H、K、L 三级。三级。（2）未注未注形位公差的公差数值形位公差的公差数值（表（表6-56-8）其中其中H级最高，级最高，L级最低。级最低。例如直线度、平面度的未注公差值见例如直线度、平面度的未注公差值见表表4.9所示。所示。表4.910形状和位置公差及检测4E课件未注直线度、垂直度、对称度和圆跳动各规定了未注直线度、垂直度、对称度和圆跳动各规定了H、K、L三三个公差等级，在标题栏或技术要求中注出标准及等级代号。个公差等级，在标题栏或技术要求中注出标准及等级代号。如：如：“GB/T1184K”。 未注圆度公差值等于直径公差值，但不得大于径向跳动的未未注圆度公差值等于直径公差值，
9、但不得大于径向跳动的未注公差。注公差。 未注圆柱度公差不作规定，由构成圆柱度的圆度、直线度和未注圆柱度公差不作规定，由构成圆柱度的圆度、直线度和相应线的平行度的公差控制。相应线的平行度的公差控制。 未注平行度公差值等于尺寸公差值或直线度和平面度公差值未注平行度公差值等于尺寸公差值或直线度和平面度公差值中较大者。中较大者。 未注同轴度公差值未作规定，可与径向圆跳动公差等。未注同轴度公差值未作规定，可与径向圆跳动公差等。 未注线轮廓度、面轮廓度、倾斜度、位置度和全跳动的公差未注线轮廓度、面轮廓度、倾斜度、位置度和全跳动的公差值均由各要素的注出或未注出的尺寸或角度公差控制。值均由各要素的注出或未注出
10、的尺寸或角度公差控制。11形状和位置公差及检测4E课件（3）未注未注形位公差的图样标注形位公差的图样标注 在标题栏附近或技术要求中注出在标题栏附近或技术要求中注出标准号和公差标准号和公差等级等级。例如下图例如下图 的的 未注未注形位形位公公差的标注。差的标注。其其未注未注形位形位公差为公差为K K级。级。未未 注注 形形 位位 公公 差差GB/T1184K未未 注注 尺尺 寸寸 公公 差差GB/T1804fA12形状和位置公差及检测4E课件3. 形位公差值的选用原则形位公差值的选用原则（1）形位公差和尺寸公差的关系形位公差和尺寸公差的关系，如图所示如图所示对同一要素的形状公差小于方向公差对同一
11、要素的形状公差小于方向公差 （如（如平面度公差小于平行度公差平面度公差小于平行度公差）；）；对对同一基准的同一要素同一基准的同一要素的方向公差小于位置公差；的方向公差小于位置公差；圆跳动公差大于其它几何公差，小于全跳动公差。圆跳动公差大于其它几何公差，小于全跳动公差。（2） 有配合要求时形状公差与尺寸公差的关系有配合要求时形状公差与尺寸公差的关系T形状形状KT 尺寸在常用尺寸公差等级尺寸在常用尺寸公差等级IT5IT8的范围的范围内，通常取内，通常取K2565。13形状和位置公差及检测4E课件（3） 形状公差与表面粗糙度的关系形状公差与表面粗糙度的关系一般情况下，表面粗糙度的一般情况下，表面粗糙
12、度的Ra值约占形状公差值的值约占形状公差值的2025。（4）考虑零件的结构特点考虑零件的结构特点考虑到加工的难易程度和除主参数以外的其它因素考虑到加工的难易程度和除主参数以外的其它因素的影响，在满足零件功能的要求下，适当降低的影响，在满足零件功能的要求下，适当降低12级选用公差。级选用公差。（5） 凡有关标准已对形位公差作出规定的凡有关标准已对形位公差作出规定的如与滚动轴承相配的轴和壳体孔的圆柱度公差、机如与滚动轴承相配的轴和壳体孔的圆柱度公差、机床导轨的直线度公差、齿轮箱体孔的轴线的平行度床导轨的直线度公差、齿轮箱体孔的轴线的平行度公差等，都应按相应的标准确定。公差等，都应按相应的标准确定。
13、 14形状和位置公差及检测4E课件（6）对位置度的公差值按下式计算对位置度的公差值按下式计算 对对用用螺螺栓栓连连接接时时位位置置度度公公差差等等于于K KXmin（连连接件均为通孔）；接件均为通孔）； 对对螺螺钉钉连连接接时时位位置置度度公公差差等等于于K KXmin /2/2（连连接接件件中有一个零件为螺孔）。中有一个零件为螺孔）。计算值按表计算值按表4.17进行规范。进行规范。 表4.1715形状和位置公差及检测4E课件具体选用几何公差时应参考具体选用几何公差时应参考 表表4.18和表和表4.19。表4.1816形状和位置公差及检测4E课件几何公差的选用示例请参考几何公差的选用示例请参考
14、本书表本书表6-16-4。表4.1917形状和位置公差及检测4E课件公差公差等等级应 用用 举 例例5，6，7应用范用范围较广的公差等广的公差等级。用于形位精度要求。用于形位精度要求较高、尺寸公差等高、尺寸公差等级为IT8及高于及高于IT8的零件。的零件。5级常用于机床主常用于机床主轴轴颈，计量量仪器器的的测杆，汽杆，汽轮机主机主轴，柱塞油，柱塞油泵转子，高精度子，高精度滚动轴承外圈，一承外圈，一般精度般精度滚动轴承内圈；承内圈；6、7级用于内燃机曲用于内燃机曲轴、凸、凸轮轴轴颈、齿轮轴、水、水泵轴、汽、汽车后后轮输出出轴，电机机转子、印刷机子、印刷机传墨墨辊的的轴颈、键槽等槽等8，9常用于形
15、位精度要求一般、尺寸公差等常用于形位精度要求一般、尺寸公差等级为IT9至至IT11的零件。的零件。8级用于拖拉机用于拖拉机发动机分配机分配轴轴颈，与，与9级精度以下精度以下齿轮相配的相配的轴，水水泵叶叶轮，离心，离心泵体，棉花精梳机前后体，棉花精梳机前后滚子，子，键槽等；槽等；9级用于用于内燃机气缸套配合面，自行内燃机气缸套配合面，自行车中中轴等等表表6-4 同轴度、对称度和跳动公差常用等级的应用举例同轴度、对称度和跳动公差常用等级的应用举例18形状和位置公差及检测4E课件4形位公差精度设计形位公差精度设计(选用选用)举例举例如图所示如图所示是功率为是功率为5kw的一级圆柱齿轮减速器的输的一级
16、圆柱齿轮减速器的输出轴，该轴转速为出轴，该轴转速为83r/min，其结构特征、使用要，其结构特征、使用要求及各轴颈的尺寸精度均已确定。要求对其进行形求及各轴颈的尺寸精度均已确定。要求对其进行形位精度的设计。位精度的设计。（1）形位公差项目的选择形位公差项目的选择（2）基准的选择基准的选择（3）公差原则的选择公差原则的选择（4）形位精度等级及形位公差值的确定形位精度等级及形位公差值的确定19形状和位置公差及检测4E课件(1) 55k6圆柱面圆柱面 从检测的可能性和经济性分析，可用径向圆跳动公差从检测的可能性和经济性分析，可用径向圆跳动公差代替同轴度公差，参照表代替同轴度公差，参照表4-27确定公
17、差等级为确定公差等级为7级，查表级，查表4-22，其公差值为，其公差值为0.025mm。查表。查表4-25和表和表4-20确确定圆柱度公差等级为定圆柱度公差等级为6级，公差值为级，公差值为0.005mm。(2) 56r6、 45k6圆柱面圆柱面 均规定了对均规定了对2 55j6圆柱面公共轴线的径向圆跳动圆柱面公共轴线的径向圆跳动公差，公差等级仍取公差，公差等级仍取7级，公差值分别为级，公差值分别为0.025mm和和0.020mm。(3) 键槽键槽14N9和键槽和键槽16N9查表查表4-27，对称度公差数值，对称度公差数值均按均按8级给出，查表级给出，查表4-22，其公差值为，其公差值为0.02
18、mm。 (4) 轴肩轴肩 65公差等级公差等级取为取为6级，查表级，查表4-22，其公差值为，其公差值为0.015mm。 (5) 其他要素其他要素最终零件精度设计图示最终零件精度设计图示 20形状和位置公差及检测4E课件21形状和位置公差及检测4E课件22形状和位置公差及检测4E课件23形状和位置公差及检测4E课件考虑零件的几何形状特征选择：考虑零件的几何形状特征选择：u控制平面的形状误差应选择控制平面的形状误差应选择平面度平面度；u控制导轨导向面的形状误差应选择控制导轨导向面的形状误差应选择直线度直线度；u控制圆柱面的形状误差应选择控制圆柱面的形状误差应选择圆度圆度或或圆柱度圆柱度等。等。考
19、虑零件的功能要求选择：考虑零件的功能要求选择：u保证零件的工作精度；保证零件的工作精度；u保证联接强度和密封性；保证联接强度和密封性；u减少磨损，延长零件使用寿命；减少磨损，延长零件使用寿命；导轨24形状和位置公差及检测4E课件图图6-2顶尖轴的形位公差项目选择顶尖轴的形位公差项目选择25形状和位置公差及检测4E课件图图6-3 两种公差标注两种公差标注a 综合公差标注综合公差标注b 单项公差标注单项公差标注26形状和位置公差及检测4E课件27形状和位置公差及检测4E课件5265两处BABA其余12.51.251.251.251.25C2C2DBAC25512366245k6E2.02.055k
20、655k656r6EEE572139.50.02 CD3.23.2A-A0.025316N914N9B-B图图4-23 输出轴形位公差标注示例（没有形位精度）输出轴形位公差标注示例（没有形位精度）28形状和位置公差及检测4E课件52650.015A-B0.020A-B0.0250.0050.025两处A-BBABA其余12.51.251.251.251.25C2C2DBAC255123662A-B45k6E2.02.055k655k656r6EEE572139.50.02 CD3.23.2A-A0.025316N914N9B-B图图4-23 输出轴形位公差标注示例（有输出轴形位公差标注示例（有形位精度）形位精度）29形状和位置公差及检测4E课件思考题与习题n1、形位精度设计包括哪些内容？n2、形位公差项目选择时考虑哪些因素？n3、形位公差基准选择时考虑哪些因素？n4、公差原则选择时考虑哪些因素？n5、形位公差值选择时考虑哪些问题？30形状和位置公差及检测4E课件
