形状和位置公差PPT课件.ppt

第七章形状和位置公差 1 第一节形状公差和误差 一 概述 一 加工误差 尺寸误差 形状误差 位置误差 在尺寸误差符合尺寸公差要求的条件下 形状和位置误差仍会影响零件的装配 从而影响机器的正常工作 2 例 孔和轴组成间隙配合 假设孔尺寸合格且具有理想形状 轴加工后实际尺寸和形状如图7 1所示 尺寸虽合格却形不成间隙配合 原因是轴存在着较大的形状误差 图7 1轴孔尺寸公差与轴的形状误差 3 形状误差 轴线不直 平面不平 轴或孔的横截面不圆等 位置误差 不平行 不垂直 不同轴等 由于零件形位误差的存在 将对机器的精度 结合强度 密封性 工作平稳性 使用寿命等产生不良影响 因此 对一些重要零件有必要给定形位公差 以限制形位误差 4 二 零件的几何要素构成零件几何特征的点 线 面 形位公差的限制对象是零件的几何要素 三 几何要素分类 1 理想要素 具有几何意义的要素 直线绝对直 平面绝对平等 2 实际要素 零件上实际存在的要素 实际要素总是有加工误差的 其状态只能由测量要素代替 所以只是真实情况的近似 按存在状态分类 5 按在形位公差中所处的地位分类 1 被测要素 在图样上给出形状公差和位置公差要求成为检测对象的要素 如图 对平面给出了平面度公差0 06 箭头所指平面为被测要素 1 单一要素仅对其本身给出形状公差要求的要素 6 2 关联要素 对其它要素有功能关系的要素 即规定位置公差要素 如图 要求被测平面对基准A 底平面 平行度公差0 05 被测的平面与底面关联 称为关联要素 平行度属于位置公差 7 2 基准要素 用来确定被测要素方向或位置的要素 理想基准要素简称基准 例 A平面是确定顶平面 被测要素 方向和位置的要素 A平面称为顶平面的基准要素 按几何特征分类 1 轮廓要素 指零件表面上的线 面 例 上述平面 8 2 中心要素构成零件轮廓的对称中心的点 线 面 例 零件的轴线 球心 圆心 两平行平面的对称中心平面等 四 形位公差符号及代号 1 形位公差项目的符号 形状公差6项 位置公差8项 形位公差项目符号表7 1 9 2 形位公差代号 1 国标规定 形位公差应采用代号标注 无法用代号标注时 允许在技术要求中用文字说明 2 形位公差代号的组成 10 3 基准代号的组成 避免误解基准字母为不得使用E I J M O P 3 形位公差的标注 一般采用框格代号标注 框格由两格或多格组成 框格可水平绘制 也可垂直绘制 水平绘制的框格从左到右按以下顺序填写 11 第1格形位公差项目符号 第2格形位公差数值及有关符号 第3格及以后各格基准代号及有关符号 1 被测要素的标注 用带箭头的指引线与被测要素相联 被测要素是轮廓要素时 箭头指向被测要素的轮廓线上或其延长线上 箭头的指引线应与该要素的尺寸线明显错开 12 被测要素为中心要素时 指示箭头与尺寸线对齐 2 基准要素的标注 基准要素是轮廓要素时 基准符号应置于轮廓线或其引出线上 应与尺寸线明显错开 13 基准要素是中心要素时基准符号应与尺寸线对齐 14 二 形状误差和公差 一 形状误差被测实际要素对其理想要素的变动量 被测实际要素与理想要素完全重合 形状误差为零 15 被测实际要素对其理想要素产生了偏离 表明产生了误差 二 形状公差 单一实际被测要素的形状允许的变动量 例 圆产生了形状误差 如其允许变动量为t 则该圆若能被包含在半径差为t的两个理想同心圆之间则为合格 形位公差带 用以限制实际要素变动范围的区域 16 加工误差存在 使实际要素与其理想要素不一致 故给出区域 实际要素在该区域内变动为合格 反之为不合格 形位公差的公差带 概念上和尺寸公差一致 均起到限制误差变动范围的作用 但尺寸公差带仅有位置和大小即可确定 而形位公差带还有形状和方向的要求 17 形状公差包括直线度 平面度 圆度 圆柱度 线轮廓度及面轮廓度六个项目 1 直线度限制实际线对理想直线变动量的一项指标 直线度误差就是指实际直线对理想直线的变动量 表7 2直线度公差带的定义及示例 2 平面度限制实际面对理想平面变动量的一项指标 平面度误差就是实际被测平面对理想平面变动量 18 平面度公差带的定义及示例见表7 2 3 圆度圆度公差是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标 圆度公差带的定义及示例见续表7 2 圆度误差是实际圆对理想圆变动量 4 圆柱度 圆柱度公差是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标 圆柱度公差带定义示例见续表7 2 圆柱度误差是实际圆柱面对理想圆柱面的变动量 19 圆柱度公差同时控制了圆柱体横剖面和轴剖面内各项形状误差 诸如圆度 素线直线度 轴线直线度误差等 因此圆柱度是圆柱面各项形状误差的综合控制指标 5 轮廓度 1 线轮廓度 限制实际曲线对理想曲线变动量的一项指标 线轮廓度公差带的定义和示例见续表7 2 20 2 面轮廓度限制实际曲面对理想曲面变动量的一项指标 轮廓误差是指实际被测轮廓对其理想轮廓的变动量 面轮廓度公差带的定义示例见续表7 2 21 小结 第一节形状公差和误差 一 概述 一 零件的几何要素分类 按存在状态分类 理想要素 实际要素 按在形位公差中的地位分类 被测要素 基准要素 被测要素 单一要素 关联要素 按几何特征分类 轮廓要素 中心要素 22 二 形位公差符号及代号 1 形位公差项目的符号 形状公差6项 位置公差8项 2 形位公差代号 1 形位公差代号的组成 2 基准代号的组成 3 形位公差的标注 1 被测要素的标注 2 基准要素的标注 23 二 形状误差和公差 1 形状公差 单一实际被测要素的形状允许的变动量 2 直线度 平面度 圆度 圆柱度 线轮廓度 面轮廓度公差带定义和标注示例 重点 形状公差带的定义和标注 24 作业P182 习题 7 6 2 课堂练习7 1 25 第二节位置公差和误差 位置公差 关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量 位置公差 定向公差 定位公差 跳动公差 26 位置公差的检测对象是关联要素 所以都有基准要素 一 定向公差和误差 定向公差 平行度 垂直度 倾斜度 理想被测要素的方向由基准和理论正确角度确定 定向公差 关联实际被测要素对具有确定方向的理想被测要素的允许变动量 27 平行度公差带定义和示例见表7 3 一 平行度 限制实际被测要素对与基准平行方向上的变动量的指标 二 垂直度 限制实际被测要素对与基准垂直方向上的变动量的指标 垂直度公差带定义和示例见表7 3 三 倾斜度 限制实际被测要素对于基准在给定角度方向上变动量的指标 28 被测要素与基准的倾斜角度用理论正确角度表示 二 定位公差和误差定位公差 关联实际被测要素对具有确定位置的理想要素的允许变动量 定位公差 理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定 位置度 同轴度 对称度 29 定位误差是关联实际被测要素对具有确定位置的理想要素的变动量 一 同轴度 限制被测轴线偏离基准轴线的指标 二 对称度 限制被测中心要素相对与基准中心要素的位置偏离量的指标 示例见表7 4 三 位置度 限制被测要素相对理想位置变动量的指标 30 三 跳动公差 跳动公差 被测要素绕基准轴线回转过程中所允许的最大跳动量 指示器在给定方向上指示的最大与最小读数之差的允许值 跳动公差 圆跳动 全跳动 一 圆跳动 被测实际要素绕基准轴线做无轴向移动旋转一周时 任意测量面内的最大与最小读数之差 31 圆跳动 径向圆跳动 端面圆跳动和斜向圆跳动 圆跳动的测量 二 全跳动 全跳动公差 径向全跳动 端面全跳动 公差带示例见表7 5 全跳动公差被测要素上各点围绕基准轴线旋转时允许的最大变动量 被测要素的跳动值 应在多个有代表性的不同位置进行测量 并取其最大值进行评定 32 径向全跳动公差可同时控制该圆柱面上的形状误差 圆度 圆柱度 素线和轴线直线度 和同轴度误差 全跳动公差为综合性指标 端面全跳动公差可同时全面地控制该端面上的形状误差 平面度 和垂直度误差 33 影响形位公差带的有四个因素 形状 大小 方向 位置 公差带的形状 取决公差项目 有两平行直线组成的区域 两平行平面组成的区域 两同心圆柱面之间的区域等 公差带的方向 对于形状公差其放置方向应符合最小条件 对于位置公差其放置方向由被测要素和基准的几何关系确定 34 四 形位误差的评定原则 最小条件 一 形状误差的评定 形状误差是被测要素对其理想要素的变动量 故对同一被测要素 理想要素的位置不同 变动量即不同 也就是可得到不同的形状公差 例 图7 2要检查实际轮廓线的直线度 理想要素可处于A1B1 A2B2 A3B3 即直线度数值为h1 h2 h3 不能确定 35 图7 3最小条件评定的直线度误差 要使该轮廓线的直线度误差有一确定的数值 除规定理想要素的形状外 还必须规定理想直线所处的位置 评定理想要素相对实际要素的位置 有一个统一的准则 即最小条件 36 1 最小条件 确定理想要素形状位置时 应使被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小 2 最小条件在评定形状误差中的应用 1 直线度的测量 将刀形直尺放在被测面上 使刀形直尺紧贴被测实际轮廓线其位置符合最小条件 测出实际轮廓与刀口尺的最大间隙即为直线度误差 37 2 圆度的测量 在圆度测量仪上测出某截面的轮廓圆 将记录纸上的轮廓圆与专用的有机玻璃模板比较 按最小条件读数 38 二 位置误差的评定 顶面的平行度要求是相对底面A提出的 而A在加工中也存在有形状误差 如平面度误差 若以实际A面为基准测量顶面平行度 测量中将同时包含A和顶面的平面度误差 把A面的平面度误差计入顶面对A面的平行度是不合理的 39 为排除A面平面度误差 对顶面平行度测量值的影响 以理想平面代替A平面进行测量 1 基准要素理想形状的位置 应符合最小条件 2 理想被测要素的位置 应符合最小条件 1 规定 位置误差的评定应符合最小条件 规定有两层意思 2 平面度的测量 1 将A平面放在高精度的平板上 2 以平板为基准测量顶面的平行度 40 平板可认为是具有理想形状的基准要素 且与A面的位置符合最小条件 用平台来模拟基准平面 指示表最大与最小读数之差 即为理想被测要素形状的最小包容区 41 第二节位置公差和误差 小结 位置公差 定向公差 定位公差 跳动公差 一 定向公差和误差 定向公差 关联实际被测要素对具有确定方向的理想被测要素的允许变动量 42 定向公差 平行度 垂直度 倾斜度 二 定位公差和误差定位公差 关联实际被测要素对基准要素在位置上的允许变动量 定位公差 位置度 同轴度 对称度 44 三 跳动公差和最大跳动量 跳动公差 被测要素绕基准轴线回转过程中所允许的最大跳动量 跳动公差 圆跳动 全跳动 圆跳动 径向圆跳动 端面圆跳动 斜向圆跳动 全跳动 径向全跳动 端面全跳动 45 四 形位误差的评定原则 最小条件 1 形状公差评定的最小条件 确定理想要素形状位置时 应使被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小 2 位置公差评定的最小条件 1 基准要素理想形状的位置 应符合最小条件 2 理想被测要素的位置 应符合最小条件 重点 位置公差的标注及公差带定义 46 作业P182 183 习题四 7 6 3 7 7 1 3 课堂练习7 4 47 第三节形位公差的标注 标注中的一些特殊情况 1 若要求在形位公差带内 进一步限定被测要素的形状 应在公差值后加注相应的符号 如表7 6 2 被测要素的数量说明 应标注在形位公差框格的上方 其它说明 要求应标注在形位公差框格的下方 48 a b c d 图7 8形位公差的标注 对同一要素有多项形位公差要求 标注方法又一致时 可将一个框格放在另一个框格的下方 多个被测要素有相同的形位公差要求时 可以从框格引出的指引线上 绘制多个指示箭头并分别与各被测要素相连 49 3 对被测要素有局部公差要求时 应将该局部范围的尺寸标注在形位公差值后面 并用斜线隔开 图7 11a表示圆柱面素线在任意100mm长度范围内直线度公差为0 05mm 图7 11b表示箭头所指平面在任意边长为100mm的正方形范围内的平面度公差是0 01mm 图7 11c表示上平面对下平面的平行度公差在任意100mm长度范围内为0 08mm a b c 图7 11被测要素任意范围内公差要求的标注 50 4 被测要素为视图上的整个轮廓线 面 时 应在指示箭头的指引线的转折处加注全周符号图7 12a 以螺纹 齿轮 花键的轴线为被测要素时 应在形位公差框格下方标明节径PD 大径MD或小径LD 图7 12b a b 图7 12被测要素的其他标注 51 5 单一基准由一个字母表示 如图7 13a所示 公共基准采用由横线隔开的两个字母表示 如图7 13b所示 基准体系由两个或三个字母表示 如图7 7a所示 a b 图7 13基准要素的标注 52 第四节形位公差与尺寸公差的关系 零件的几何尺寸决定于尺寸误差和形位误差的综合影响 零件的合格与否决定于尺寸和形位公差是否得到满足 形位公差和尺寸公差是两类不同性质的公差 但在一定条件下可互相影响 互相补偿 一 独立原则 图样上给出的尺寸公差与形位公差彼此无关 应分别满足公差要求 53 图样中给出的尺寸公差和形位公差 未用特定的关系符号或文字说明它们有联系者 遵守独立原则 例 圆柱面上任意位置的实际尺寸为29 967 30mm 不管轴线的直线度是多少 轴线的直线度为 0 015mm 不管尺寸误差是多少 54 二 相关原则 图样上给定的尺寸公差和形位公差相互有关 一 包容原则 被测要素的实际轮廓应遵守其最大实体边界的一种原则 1 最大实体尺寸 MMS 实际要素在尺寸公差范围内具有材料最多状态下的尺寸 最大实体尺寸是孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸的统称 55 最大实体尺寸组成的边界称为最大实体边界 例 图7 1轴的最大实体尺寸为 11 996 孔的最大实体尺寸为 12 图7 1轴的最大实体边界为 11 996的圆柱面 孔的最大实体边界为 12圆柱面 2 最小实体尺寸 LMS 实际要素在尺寸公差范围内具有材料最少状态下的尺寸 最小实体尺寸是孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸的统称 56 例 图7 1轴的最小实体尺寸为 11 982 孔的最小实体尺寸为 12 014 最小实体尺寸组成的边界称为最小实体边界 图7 1轴的最小实体边界为 11 982的圆柱面 孔的最小实体边界为 12 014圆柱面 57 单一要素 轴 采用包容原则的示例 1 轴的局部尺寸 150 149 96mm 图b 2 整个轴应在dM 150mm的最大实体边界之内 图c和图d 3 当轴所有局部尺寸均为dM 150mm时 轴应为理想圆柱 即形状误差为零 图e 4 当轴的实际尺寸小于 150mm时 允许有形状误差 但轴的实际轮廓必须在最大实体边界之内 图f 58 单一要素 孔 采用包容原则的示例 1 孔的局部尺寸 150 150 063mm 图b 2 整个孔应在DM 150mm的最大实体边界之内 不超过 150mm边界 图c和图d 3 当孔所有局部尺寸均为DM 150mm时 孔应是理想圆柱 即形状误差为零 图e 4 当孔的实际尺寸大于 150mm时 允许有形状误差 但孔的实际轮廓必须在最大实体边界之内 不超过 150mm边界 图f 59 4 包容原则的应用范围 包容原则主要用于单一要素保证配合性质的场合 以最大实体边界控制零件的尺寸和形状误差的综合作用 以保证配合要求的Xmin和Ymax 60 二 最大实体原则 1 最大实体实效状态 MMVC 给定长度上 实际要素处于最大实体状态 且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态 2 最大实体实效尺寸 MMVS 最大实体实效状态下的体外作用尺寸 是指由被测要素的最大实体尺寸和给定形位公差形成的极限边界 61 例 孔最大实体尺寸为 20直线度 0 02 其最大实体实效状态如图b 所示 在给定长度上作与实际孔表面内接的最大理想面 该圆柱面的直径即为最大实体实效尺寸 DMV 20 0 02 19 98mm 62 例 轴最大实体尺寸为 12直线度为 0 4其最大实体实效状态如图b所示 63 在给定长度上作与轴外接的最小理想面 该圆柱面的直径即为最大实体实效尺寸 dMV 12 0 4 12 4mm 64 3 最大实体原则 被测要素的实际轮廓应遵守其最大实体实效边界 2 含义 以用于被测要素为例 当被测要素处于最大实体尺寸时 形位公差为给定值 T给 当被测要素偏离最大实体尺寸时 形位公差增加一个补偿值 T补 65 66 当轴为最大实体尺寸时 12时 轴的直线度允差为 0 4 T给 当轴偏离最大实体尺寸时 直线度公差获得补偿值 当轴的实际尺寸为 11 8时 T补 12 11 8 0 2 T允 0 4 0 2 0 6 同理可计算出动态公差表 绘出动态公差图 67 被测要素的实际轮廓遵守其最大实体实效边界 即不超出最大实体实效边界 68 例 图7 16被测要素遵循最大实体原则 当圆柱面实际尺寸为 15 011时 垂直度允差为 0 08 当实际尺寸为 15时 垂直度允差为0 08 0 011 0 091 图7 16 69 被测要素的实际轮廓遵守其最大实体实效边界 动态公差如图C所示 3 最大实体原则的应用一般用于只要求互换或转动灵活的的要素 当零件尺寸偏离MMS时 虽然形位公差超过了T给但在不超过T允时 仍能保证自由装配 此时零件不应判报废 从而提高了经济效益 70 三 最小实体原则 1 最小实体实效状态 LMVC 2 最小实体实效尺寸 LMVS 在给定长度上 实际要素处于最小实体状态 且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态 最小实体实效状态下的体内作用尺寸 是指由被测要素的最小实体尺寸和给定形位公差形成的极限边界 71 例 孔最小实体尺寸为 20 05 直线度公差 0 02 其最小实体实效状态如图b 所示 在给定长度上作与实际孔表面外接的最大理想面 该圆柱面的直径即为最小实体实效尺寸 DLV 20 05 0 02 20 07mm 72 3 最小实体原则 被测要素的实际轮廓应遵守其最小实体实效边界 1 标注 在公差数值或基准代号后加注L 2 含义 以用于被测要素为例 73 当被测要素处于最小实体尺寸时 形位公差为给定值 T给 当被测要素偏离最小实体尺寸时 形位公差增加一个补偿值 T补 74 当孔的实际尺寸为最小实体尺寸 20 05时 直线度允差为 0 02 当孔的实际尺寸为 20时 直线度允差为 0 07 孔的实际轮廓应遵守其最小实体实效边界 当孔的实际尺寸偏离最小实体尺寸时 可计算出直线度公差的补偿值 75 例 图7 19孔遵循最小实体原则 当孔的实际尺寸为 40 1时 孔的同轴度公差为 0 01 当孔的实际尺寸为 40时 孔的同轴度公差为0 11 应用公式 可算出T补和T允 图7 19 76 3 最小实体原则的应用主要应用于涉及最小壁厚要求等场合 四 可逆原则 1 可逆原则 当被测要素的形位误差值小于在最大实体状态 或最小实体状态 下给出的形位公差值时 允许其相应的尺寸公差增大 可逆要求与最大实体原则或最小实体原则一起应用 77 例 图7 2可逆原则用于最大实体原则 被测要素遵守最大实体实效边界 其边界尺寸为最大实体实效尺寸 图b 最大实体实效尺寸dMV 20 0 2 20 2mm 局部实际尺寸应在 19 9 20 2之间 图b e 78 被测要素处于最大实体尺寸 20mm时 实际轴线必须位于 0 2mm垂直度公差带内 图c 为最小实体尺寸dL 19 9mm时 实际轴线必须位于 0 3mm垂直度公差带内 图d 为最大实体实效尺寸dMV 20