《何为几何公差》PPT课件.ppt

1,何谓几何公差,11.10.14：野口,2,目录,加工人员的技能和想法 3 计测 13 datum的设定20 形状公差 35 定向公差 44 位置公差 51 形位公差 60 几何公差的相互关系 71,3,通过加工现场作业，累积了诀窍的人比从数据或别人 处获得知识的人，会有质的差别的。 但是，设计人员有将这边的设计意图正确地、易懂地 传递给加工担当人员的义务。 因此就需要学会最低限度的加工知识。另外，有幸的 是米亚基有机械加工的现场，所以不明白时可以及时 确认。,不知加工方法时能否在图纸 上加几何公差？,4,加工的种类（1）,用车床切削加工,可切削圆筒、圆筒槽。 可端面切削、打孔、扩孔、螺牙加工。,5,加工种类（2）,夹头是为转动母材固定用的。 夹头有3爪和4爪。 爪夹头的特征是 用一个调节螺丝可同时锁紧3爪，因此材料的安装较为简便。 虽然可简单的找中心，但反之却无法达到车床性能以上的精度。 爪夹头的特征是（米亚基没有） 需要用4个调节螺丝来锁紧。与爪相比，锁紧力较强。 找中心较困难，需要一定的技能和调试时间，但精度较高。 也可装夹方材。,6,加工种类（3）,可进行平面切削。 可进行挖槽或侧面加工、打孔。,用铣床切削加工,7,加工方法（1）,例如有下面的图纸，若自己是加工人员的话，会如何来加工呢？,8,加工方法（2）,此处的重点是要将零件取下后再装夹。再装夹时会出现同轴或位置歪斜的情况。,通常的想法估计是如下的步骤。 先将母材装夹好，切削成图右侧的形状。 将零件倒转过来装夹。 按图左侧进行孔加工。,夹头,夹头,夹头,9,加工方法（3）,重新审视图纸,左侧有加了公差的孔 （） 右侧有加了公差的轴 （）,为何要加嵌合公差呢？ 可以想见应该是有什么部品会插入两端。 且由于是在两端，所以可以知道同轴是必要的。,10,加工方法（4）,但是，图纸上虽然有尺寸公差的指示，但是并没有指出是同轴，因此 用最初的加工方法是没有问题的。 然而有经验的加工人员的话，当然会想到“同轴度的必要性”，然后 为了保证同轴而采用下面的不从夹头上拆下的步骤从图纸左侧开始加 工。,11,即使相同图纸，由于加工人员的想法不同加工步骤也不同。 什么都不思考地加工，或者了解零件的功能后思考加工步 骤后加工，零件的几何特性（形状和位置的偏差）会有所 不同。 并且会出现的加工工艺不同的偏差再加上即使是超一流技 术的加工人员用昂贵的作业设备加工也会出现的偏差。和 尺寸的偏差相同的，“形状”也会和理论性状稍有走样。 加工人员无论多么努力想尽量加工出正确的直线、圆或者 平面，也是无法完美地做出几何学上正确的形状的。,12,普及化所引起的问题,现今为止在日本制作没有问题，虽然在海外使用的是相同的图纸，却会出现与样品不同的“无法组装”“精度达不到”的问题。 日本国内没有不良，而海外却发生不良的原因之一我们认为是加工人员的考虑面和技能的区别。 而能够正确地引导考虑面和技能的是设计人员所画的图纸。 在考虑了设计人员的意图，要求功能、测量方法后，需要规定几何特性可以偏差到什么程度。 即所谓几何公差是为了处理此些问题而设计的，对对象物的形状和位置的偏差（称为几何偏差）给予明确的定义，规定的关于几何偏差的容许值（几何公差）的标示及图示方法。,13,测量,在画图纸方面，测量的知识也是需要的。 有问题时，若连用什么样的测量仪器，进行什么样的测量都不知道的话，是无法解决问题的。 要求掌握最低限度的测量仪器的种类和使用方法等的知识。,14,测量用具（1）,卡尺：测量外侧、内侧的用具,千分尺：测量外形的用具,15,测量用具（2）,高度规：用游标和基座上的主尺刻度测量距离,杠杆百分表：将探头的移动量用表盘读取,16,测量用具（3）,3次元测量仪：将探测仪和测量对象相接触，通过定好其空间坐 标来测量尺寸。,17,面粗糙度测试仪：用前端的触针描画测量对象表面来进行表面粗糙度和峰谷等的测量。,测量用具（4）,18,测量的不确定性,即使测量相同的部位，每次的测量值会出现变化。不确定性出现的要因是 测量对象物的峰谷、表面粗糙度、伤痕、基准面的形态等 仪器差别、温湿度、照明等的热环境、灰尘、振动、电源噪音等 测量熟练度、测量感、测量评价的知识等 使用的是何种测量仪器，如何测量，测量了几次等 【问题】描画下图所示的零件图，尝试测量加工后的尺寸。 然而，零件由于加工发热和工具磨损等的影响，出来的东西面会出现峰 谷、角度上会稍微偏离90。 测量走形的零件的横向宽度“300.02”的尺寸时，AF的哪个测量值 是对的呢？,19,测量的不确定性,实际上因为要测量的是“2点间的距离”的尺寸，不得不说无论那个测量结果都是正确的。 弄不清楚由于加工偏差引起变形的产品的水平、垂直的基准。由于无论是悬在空中用卡尺或千分尺测量2点间的距离，或在平台上测量都是可以的，能量出在公差范围内的值，也能量出零件不良的值。 测量的不确定性这个一直以来的问题，根据测量人的理解，测量结果也会有很大的差异。 于是，就需要连测量方法都有指示的几何公差图纸。正确指示的图纸，可使尺寸理解唯一性，不论是谁测量都可以使用同基准同样的测量方法。但是，还会有测量的不确定性。 用几何公差的图纸制作的零件放在平台上用高度规或者杠杆百分表等来测量。,20,检查方法示例（1）,真直度 图示和检查方法示例,21,检查方法示例（2）,真圆度 图示和检查方法示例,用型块和百分表的检查方法示例,22,检查方法示例（3）,真直度真圆度 图示和检查方法示例,用型块和百分表的检查方法示例,23,检查方法示例（4）,真直度真圆度 图示和检查方法示例,用型块和百分表的检查方法示例,24,检查方法示例（5）,真直度直角度 master,25,检查方法示例（6）,真圆度测试仪,26,检查方法示例（7）,真圆度测试仪,27,基准的设定,“基准（datum）：指示相关形状的几何公差时，为了规制其公差范围而设定的理论的正确的几何学标准”（JIS B0022） 即，加工或测量尺寸时，表示“以此面或者线为基准来加工、测量”的基准。 “设计”“加工”“测量”的共通情报为“图纸”，作为此共通标准进行基准设定是理想的。图纸中datum被视为为了表示基准的记号。,28,29,对于应为基准的面（或线和点），在图纸上作如下的datum记号。 不论基准记号的方向如何，字母必须配合视图的方向。（剖线和箭视法中也共通，除了和尺寸线并记表示的嵌合记号、公差记号和螺丝种类、表示其等级的字母等，作为为了深入理解图纸用的记号所使用的字母必须配合视图方向。）,基准记号的表示方法（1）,30,基准记号的表示方法（2）,为了严密的表达设计构想，必须注意基准（datum）指示位置。,指示轴线或中心平面时 指示母线时,31,基准记号的表示方法（3）,指示轴线或中心平面时 指示母线时,32,也可以将2个不同的基准视为1个共通的基准。此种情况，1个基准2个文字用（横杠）连接。,共通基准（1）,33,根据JIS的改订，除了将锥形的轴线视为基准的情况，今后不 允许出现如下将基准记号直接标在中心线上的标法。,共通基准（2）,原因是因为左侧的大直径轴线和右侧的小直径轴线不一定相同，因此需如 图那样指定每个形状的基准。,34,共通基准（3）,根据JIS的修订，今后不允许使用的旧图示方法。,以后,35,共通基准（4）,基准形状和公差记入框不允许直接连起来。,36,Datum的优先顺序（1）,datum并非仅用datum记号表示，指示公差记入框也有相关指示。,公差记入框是指为了记入几何公差的要求事项，分割成2个或以上水平排列 的长方形框。 左起第3个以后的分区中，将datum由左向右按照优先度顺序高到低记入。,公差记入框,37,Datum的优先顺序（2）,以datumA为第一优先的情况和以datumB为第一优先的情况的不同。,38,定向限制和基准,在测量之时，要将产品完全限制的话，一般需要使用3个基准来定向限制。 将通过互相垂直的3个基准平面来限制的基准系称为“三平面基准系统”。,39,定向限制和基准,作为基准形体指示平面的情况，面积越大，表面的峰谷差异，理想的形 状偏差也会增大。将表面整体作为基准形体指示的话在加工或检查时可能 会出现很大的误差。为了防止此类事情，应该指示“基准目标”，设定必 须的最低限基准。下面指示了基准目标的记入框、记号及图示、检查方法。,40,几何公差的分类,41,几何公差的图示方法,将几何公差按从左到右的顺序记入长方形的框（称为公差记入框）中。 必须以看图方向（水平方向）为基准来布局。 箭头的引出线基本上是水平从公差记入框处引出后直角折弯，但是若表示 的形体为斜面或从正面看孔的图形中，与尺寸引出线重叠引出时，不是直 角也可以。,42,所谓形状公差（1）,形状公差是指与所谓的“平面”“正圆”的绝对形状或图纸指定形状相比 较的特性。因为是与绝对性状的对比特性，因此若是指示了形状公差的情 况就不需要datum。 形状公差里有以下6种几何公差。 直角度（Straightness） 真圆度（Roundness） 线轮廓（Profile of a line） 平面度（Flatness） 圆筒度（Cylindricity） 圆的轮廓度（Profile of a surface） 6种形状公差可分为“二维领域”或“三维领域”2组。,43,所谓形状公差（2）,也不需要记住6种形状公差的原理，也可以说只要理解了2种原理，然后都 是其活用的情况。,44,所谓形状公差（3）,正直度 针对形体需要平直状态时所指示的。 特别是细长轴或方柱等，更有可能会由于加工发热而发生扭曲变形。 如图所示，圆轴的中心轴线若在弯曲不到直径0.1mm的圆柱间的话，我们判 断其为合格。因为在圆轴的中心轴线是对象部位，用表示全方位的直径范 围指示几何公差值的示例。,圆轴的中心轴线,45,所谓形状公差（3）,真圆度 针对形体需要做成真圆时所指示的。 因为通常圆柱是车床加工的，圆形不会有大的走形。 我们认为使用一般的生产机械的频率较低。 如图所示，对于几何公差箭头所指的面，在任意位置直角方向切成的圆片 切口棱线若在0.1mm宽的2圆中间的话，我们判断其合格。因为圆轴的母线 为对象部位，因此几何公差上不加。,真圆度的指示示例和范围,46,所谓形状公差（4）,线轮廓度 针对有图案面（设计面）、局面等形体，形状想要按照数据来做时所 指示的。 图示为平行于图纸投影面的各剖面上，设置中心在半径100mm的理论上 准确的几何学形状（圆弧状轮廓线）上，0.2的圆在要绘的两条包线 之间。实际的轮廓线必须在此公差范围内。,线轮廓度的示例和范围,47,所谓形状公差（5）,面轮廓度 针对有图案面（设计面）等局面等的形体，形状想要按照数据做时所指 示的。 图例为在几何公差的箭头指着的整个面若在指定的0.05mm宽的曲线间的 话就判定为合格品。由于曲面为对象部位，所以几何公差值上不加。,线/面轮廓度就形状和形态、位置也可多多使用。 以曲线或曲面为对象，可不与基准相关联来限制形状，也可与基准相关 联来限制形态和位置。,面轮廓度的示例和范围,48,所谓形状公差（6）,平面度 要很平整时所指示的。 平面面积多等情况时，由于加工起热而产生的弯曲可能性会增大。用于功 能上不允许弯曲变形的情况。 图例为针对几何公差箭头指着的面，左右面作为单独的面若在0.1mm宽的 平行2品面间的话判定为合格品。由于平整的表面为对象部位，所以几何 公差上不加。,平面度的示例和范围 虽然右面的图片用1个平面来表示，但要左右独立来评价平面度。,49,所谓形状公差（7）,平面度CZ 若要限制分开的形体同时处于并行的2平面间时，需要在公差值的后面加 “CZ”。CZ是指共通领域（Common Zone）的意思。 多个面要安装在同一面上时，需要CZ的标记。 平面度NC 若要限制平面的弯曲方向时，要在公差记入框下方加“不可中间凸起” （或者加“NC”。NC是指不可中间凸起（Not Convex）的意思。）,标记 标记,50,所谓形状公差（8）,圆筒度 形体要做成正圆且笔直时所指示的。 用于功能上无变形正圆的圆筒形状不允许走形的情况。图例为几何公差 箭头指着的整个面范围若是处于0.1mm宽无变形的2圆中间的话，判定为 合格品。 若是在指定的曲线间的话判定为合格品。在圆轴上，母线为对象部位， 因此几何公差值上不加。,圆筒度的示例和范围,51,所谓定向公差（1）,定向公差是指 定向公差可分为下面5种。 平行度（Parallelism） 垂直度（Perpendicularity） 倾斜度（Augularity） 线轮廓度（Profile of a line） 圆轮廓度（Profile of a surface） 限制角度的定向公差，单位为“mm”。,定向公差的分类,52,所谓定向公差（2）,平行度是指 形体要平行于基准时所指示的。 图示为将块底面作为基准，最上面整体若在平行于基准平面的0.03mm间隔 的平行2平面间的话，判断为合格品。,平行度的示例和范围（面指示的情况） 右侧区域所画的图片是平行于基准面的平行平面。,53,所谓定向公差（3）,平行度 图例为将块底面作为基准，孔的中心值处于平行于基准的直径0.02的圆柱 的中间的话，判定为合格品。 下面和孔的中心线有写高度的尺寸公差，为了遵循独立原则，与高度偏差 无关，只要满足平行度就可。,平行度的示例和范围（轴线指示的情况） 右面区域所画的图片为平行于基准的圆筒。,54,所谓定向公差（4）,直角度的示例和范围（面指示的情况） 右侧区域所画的图片为垂直基准的平行2平面。,垂直度是指 针对形体要垂直基准时所指示的。 图例为将块左面作为基准，最上面整体若在垂直于基准平面0.03mm间隔的平 行2平面之间的话，判断为合格品。,55,所谓定向公差（5）,直角度的示例和范围（轴线指示的情况） 右侧区域所画的图片为垂直基准的圆筒。,直角度 图例为将右侧面图中块的右面作为基准，孔的中心线位于垂直于基准的直 径0.02mm的圆柱中间的话判断为合格品。,56,所谓定向公差（6）,倾斜度的示例和范围（面指示的情况） 右侧区域所画的图片为倾斜于基准50度的平行2平面。,倾斜度 针对形体想要倾斜于基准指定角度时所指示的。 图例为以块底边为基准，右侧的斜面整体若在基准平面的理论的正确的50 倾斜的0.03mm间隔的平行2平面之间的话判断为合格品。,57,所谓定向公差（7）,倾斜度的示例和范围（轴线指示的情况） 右侧区域所画的图片为倾斜于基准50度的平行2平面。,图例为以块底边为基准，孔的中心线若在倾斜于基准理论的正确的60的 0.02mm间隔的平行2平面的中间的话判断为合格。右面上面与倾斜孔的中 心轴的距离上有写公差，为了遵循独立原则，与距离无关，只要满足倾斜 于基准A面度数的话就可以。,58,所谓位置公差（1）,位置公差是指 位置公差可分为下面6种。 同轴度（Coaxiality）同心度（Concentricity） 对称度（Symmetry） 位置度（Position） 线轮廓度（Profile of a line） 圆轮廓度（Profile of a surface）,位置公差的分类,59,所谓位置公差（2）,同轴度和同心度的区别 有某种程度长的轴部品会使用“同轴度”这个词，而平垫片那样的圆盘状 零件是使用“同心度”这个词的。同轴和同心的叫法并不表示切换的长 度，因为图纸上标识的符号是相同的，即使凭感觉称呼不同，也没有什么 问题。,目前为止基本上没有发生问题是？ 可以说位置度只要形状不走形的话，尺寸公差基本上可以代用。即使设计 人员没有指示同轴度和对称度，由于加工者可推测出其部品的结构，从尺 寸公差判断，做出不走形的高精度零件，并感到“偏离中心后，若之后投 诉过来就麻烦了”。多亏日本的制造业技能高超。,60,所谓位置公差（3）,要描绘在下图所示的圆柱的同轴上开孔的管状零件图。设计者若有100人， 估计99人会画成如图那样的图纸。,此时若发现了对于外形，若出现了内径同轴偏离的情况该怎么办呢？,61,所谓位置公差（4）,肯定会想到在图纸上写上“外形和内径同轴”的注记。可是，此注记就意 味着“不允许偏离同轴”。加工人员可以注意着尽量同轴的加工，但是偏 离量却无法严密地做到0。另外，也会成为无法在检查中判断其为良品、不 良品的图纸。,设计了同样的圆轴中央上打通孔的零件。,62,所谓位置公差（5）,此零件也是意图将孔开在圆筒轴的中央，即左右对称的位置上，无法用尺寸 线表示。在圆弧的顶点上用钻头无歪斜的钻孔加工可以说是非常困难的加 工。,必须将同轴形状和对称形状加入设计形状中。尽管如此，若设计人员无法 表示出想要同轴、想要对称的意思的话，图纸就无法体现出意志。,63,所谓位置公差（6）,同轴度的示例和范围（面指示的情况） 右侧领域所示的图片为与基准轴线同轴的圆柱范围。,同轴度 形体要与基准轴同轴时所指示的。 图例为将台阶轴的小径侧的中心轴作为基准，大直径侧的中心轴若处于和基 准轴同轴的直径0.03mm的圆筒内的话，就判断为合格品。,64,所谓位置公差（7）,对称度的示例和范围（面指示的情况） 右侧领域所示的图片为对于基准平面，将几何公差各均分为一半的平 行2平面的范围。,对称度 形体的轴线和中心平面想要与基准平面同一平面时所指示的。 图例为将穿过圆筒中心轴的面作为基准平面，缺口的中心平面若在基准平面 为中心后均分（0.04）的0.08mm间隔的平行2平面的中间的话，判断为合 格品。,65,所谓位置公差（8）,位置度的示例和范围（轴线指示的情况） 右侧领域所示的图片为以基准A、B、C为基准，用理论尺寸表示的3处 各个的位置为中心的圆筒范围的一个。,位置度 将基准作为测量基准，形体要处在尺寸所指示的位置时所指示的，将指示 位置的尺寸作为理论尺寸，用四方框圈起。与标识组合使用。 图例为将框的某1面作为基准A，与其垂直的2面分别设定为基准B、基准C， 定好基准。,66,所谓位置公差（9）,从公差记录框的基准顺序按“基准A”“基准B”“基准C”的顺序 压放在平台或固定治具上，表示测量时零件不动。,3个孔的中心轴若在以理论尺寸所示的无歪斜的位置为中心的直径0.08mm 的各个圆筒区域间的话，判断为合格品。 没有公差的偏差概念，以数值所示的无歪斜的位置为中心，代替尺寸公 差，仅哪些位置偏离的话也可应该用几何公差指定。,67,所谓形位公差（1）,形位公差是指 形位公差分为下面2种。 圆跳动（Circular run-out） 圆跳动是指限制在旋转着的外表面的任意位置上可放置的零件。即，和 真圆度相同的假设对称部的圆片状态，仅评价其棱线。 全跳动（Total run-out） 全跳动为追溯旋转着的外表面全体，限制整体范围。,68,所谓形位公差（2）,同轴度和形位公差误认为相同的情况很多，其区别决定了此为2种几何公差。,同轴度限制了与基准轴线，对称部的中心轴线为同轴。形位公差限制的是 以基准轴线为中心旋转着时的对象部的外表面的跳动幅度。,即，同轴度限制的领域为“静止的圆筒领域”，全跳动公差限制的领域为 “旋转着的2个圆筒的间隙”，领域是完全不同的。,69,所谓形位公差（3）,通常的切削加工是不可能的，假设加工圆筒外围为椭圆的时候，作为椭 圆，中心轴和基准轴若是相同的话，则认为“同轴度0mm” 。可是， 若将此零件用形位公差来指示的话，则为椭圆的长径和短径的差（半径方 向0.1mm）来评判。,同轴度和形位公差的范围区别,70,所谓形位公差（4）,那么，同轴度和形位公差要如何在图纸上区别指示才好呢？ 例如，将轴承的上面作为导辊使用时，轴承的上面为产品的功能面。将此功 能仅着眼于台阶顶针，插入板金，铆合加工的直径为顶针定位的基准，轴承 插入的直径为功能基准，要求同轴。,要求同轴度的结构,71,所谓形位公差（5）,使用几何公差表示台阶顶针时，以板金高度方向的定位基准左侧的直径作 为基准A，在插入轴承高度方向定位的轴承的直径上加上同轴度。,使用同轴度指示的示例 右侧领域所示的图片为与基准轴线同轴的圆轴范围。,72,所谓形位公差（6）,形位公差是指示旋转着的动的零件的。 下图为传送管理着平行并排着的滚轴的旋转间隙的零件的结构物，将轴的 两侧用各自配置在箱体内的2个轴承架住时，此2个轴承的共通轴线则成了 产品基准的基准轴，滚轴表面为功能面，要限制偏差。,两端架住旋转轴的组装状态,73,所谓形位公差（7）,使用几何公差表示滚轴时，为了表现共通轴线，将一方定为基准A、另一方 定为基准B。若不使用其他的几何特性的话，无论哪个是基准A哪个是基准B 都可以。为了表示参照着基准A和基准B的共通轴线，用“A-B”来表示。,使用形位公差指示的情况 右侧领域所示的图片表示以基准轴线为中心旋转，对象部表面圆筒方 向晃动的领域。,74,所谓形位公差（8）,圆跳动 是仅评价任意位置上的摆动偏差。即摆动领域从某一方来看的话，特征 犹如二维那样的区域。 图例为以台阶轴的左右小径侧的中心轴为共同基准使其旋转时，大径侧的 任意位置的圆筒表面若在与基准轴同轴的宽度0.05mm的2圆之间的话，判断 为合格品。,圆跳动示例和范围（圆筒方向的情况） 右侧领域所示的图片为以基准轴线为中心旋转，与基准同轴的2圆间 的范围。,75,所谓形位公差（9）,圆跳动 图例为以台阶轴的小径侧的中心轴为基准使其旋转时，大径侧的任意位置 的圆筒端面若在与基准轴垂直的宽度0.05mm2面间的话，判断为合格品。,圆跳动的示例和范围（垂直圆通面的端面的情况） 右侧领域所示的图片为以基准轴线为中心旋转时，在垂直于基准的任意位 置的2面间的范围。,76,所谓形位公差（10）,全跳动 全跳动是评价指示面全体的摆动偏差的。即摆动领域的特征是三维区域。 图例为以台阶轴的左右小径侧的中心轴为共通基准使其旋转时，大径侧的 圆筒表面整体若在与基准轴同轴的宽度0.05mm的2圆筒间的话，判断为合格 品。,全跳动示例和范围（圆筒方向的情况） 右侧领域所示的图片为以基准轴线为中心旋转时，与基准同轴的2圆筒间 的范围。,77,所谓形位公差（11）,全跳动 图例为以台阶轴的小径侧为基准使其旋转时，大径侧的圆筒端面整体若在 与基准轴垂直的宽度0.05mm的2面间的话，判断为合格品。,全跳动的示例和范围（垂直圆筒面的端面的情况） 右侧领域所示的图片为以基准轴线为中心旋转时，垂直于基准的端面整体 的2面间的范围。,确认了以上2种形位公差，旋转方向的圆筒外表面或与旋转垂直的圆筒端面方向的任一都可使用。,78,几何公差的相互关系（1）,尺寸公差和几何公差的关系 尺寸公差是在控制大小时指示的，而控制形状（弯曲或峰谷、位置偏位）时 是指示几何公差的。说到为什么需要几何公差，原因是有时尺寸和尺寸公差 无论如何都无法表述形状。,尺寸测量终归是2点间的测量，只要满足2点间的直径尺寸就是合格的， 却无法检出弯曲或形状走形。,79,几何公差的相互关系（2）,几何公差能够指示弯曲和同轴偏离可允许的范围。尺寸公差和几何公差互相不关联，有其独立的原则。虽有些狡辩，但将独立原则理解为图示那样也是可以的。,80,几何公差的相互关系（3）,包络条件 只要没有指示，JIS上要遵循独立原则，反之所谓“包络的条件”可以是 “尺寸公差和几何公差一起考虑。 包络条件一般在长度尺寸后面加记号 E。 此E取自“Envelope（信封）”的打头字母，若理解为“包络条件即使在 指示的零件上出现弯曲和峰