形位公差简介及检测方法-2013.03

1、形位公差简介,1,形状和位置公差,教学目的：,使现场质检人员对机械加工常用形位公,差的概念，及其在现场生产中的应用有,更加明确的认识，以此提高质检的专业,技能。,教学重点,：,生产中的应用。,各种形、位公差的公差带定义，及其在,教学难点：,最大实体原则）。,各形、位公差的理解，公差原则（侧重,2,由于加工过程中工件在机床上的定位误差、刀具与工件的,相对运动不正确、夹紧力和切削力引起的工件变形、工件的内,应力的释放等原因，完工工件会产生各种形状和位置误差。,各种形状和位置误差都将会对零件的装配和使用性能产生,不同程度的影响。,因此机械类零件的几何精度，除了必须规定适当的,尺寸,公差,和,表面粗糙

2、度,要求以外，还须对零件规定合理的,形状和,位置公差,。,由于时间关系，本简介重点是如何读,懂图,上的形位公差。,3,形状和位置公差,一、形状和位置公差在制造中作用,零件加工后，其表面、轴线、中心对,称平面等的实际和位置相对于所要求,的理想形状和位置，不可避免地存在,着误差，此误差是由于机床精度、加,工方法等多种因素形成的。这种误差,叫做形状和位置误差。简称形位误差。,一个零件的形状和位置误差越大，其,形成和位置精度越低；反之，则越高。,4,二、要素,1,定义,要素是指零件上的特征部分,点、线、面,。,任何零件不论其复杂程度如何，它都是由许多要素组成的。,圆锥面,圆柱面,圆台面,球面,轴线,素

3、线,球心,形位公差,研究对象,就是,要素,，即,点、线、面,。,5,2,类型,2.1,按存在的状态分：,?,实际要素,Real Feature,零件加工后,实际存在,的要素,(,存在误差,),。,实际要素是按规定方法,由在实际要素上测量有限个点得到,的实际要素的近似替代要素（测得实际要素）来体现的。,每个实际要素由于测量方法不同，可以有若干个替代要素。,测量误差越小，测得实际要素越接近实际要素。,?,理想要素,Ideal Feature,理论正确,的要素,(,无误差,),。,在技术制图中我们画出的要素为理想要素。理想轮廓要素用,实线,(,可见,),或虚线,(,不可见,),表示；理想中心要素用点

4、划线表示。,6,2.2,按结构特征分：,?,轮廓,(,实有,),要素,Integral Feature,表面上的点、线或面。,圆锥面,圆柱面,圆台面,球面,轮廓要素,轴线,中心要素,素线,球心,?,中心,(,导出,),要素,Derived Feature,由一个或几个轮廓,(,组成,),要素得到的中心点,(,圆心或球心,),、中心线,(,轴线,),或中心面。,7,2.3,按所处的地位分：,?,被测要素,Features of a part,图样上给出了,形位公差要求,的,要素，为测量的对象。,?,基准要素,Datum Feature,零件上用来,建立基准,并实际起,基准,作用的,实际要素（如一

5、条边、一个表面或一个孔）,。,被测要素在图样上一般通过带箭头的指引线与形位公差框格,相连；基准要素在图样上用基准符号表示。,被测要素,0.1 A,2.5,?,0.2,A,基准要素,基准要素,基准,8,2.4,按结构性能分：,?,单一要素,Individual Feature,具有,形状,公差要求的要素。,关联要素,0.1 A,2.5,?,0.2,A,0.02,单一要素,?,关联要素,Related Feature,与其它要素具有,功能关系,的要素。,功能关系,是指要素间某种确定的方向和位置关系，如垂直、平,行、同轴、对称等。也即具有位置公差要求的要素。,9,2.5,按与尺寸关系分：,?,尺寸要

6、素,Feature of Size,由一定大小的,线性尺寸,或角度,尺寸,确定,的几何形状。,尺寸要素可以是,圆柱形,、,球形,或,两平行对应面,等。,圆柱,形,球,形,两平行,对应面,素线,?,非尺寸要素,(,本人定义,),没有大小尺寸的几何形状。,表面,非尺寸要素可以是表面、素线。,上述要素的名称将在后面经常出现，须注意的是,一个,要素在,不,同,的,场合,，它的名称会有,不同,的,称呼,。,10,形状和位置公差,三、形位公差的符号及代号,?,?,?,形位公差项目的符号,标准规定形状和位置公差共有,14,个项,目，其中形状公差四个项目，形状或,位置公差（轮廓公差）两个项目，位,置公差三种八

7、个项目。各个公差项目,的名称和符号如表所示。,形位公差的项目和符号,11,形状和位置公差,12,形状和位置公差,形位公差代号,13,四、基准要素的标注,1,符号,(GM,标准规定字母,I,、,O,和,Q,不用，我国,GB,标准还要多,),GM,新标准,(ISO) GM,A-91,标准,我国,GB,标准,A,A,A,2,与基准要素的连接（,GM,新标准与我国,GB,标准,相同,）,a),基准要素是,轮廓,要素时，符号置于基准要素的轮廓线或轮廓线,的延长线上,(,但必须与尺寸线,明显地分开,),。见下图,14,基准要素是,中心,要素时，符号中的连线应,与尺寸线对齐,。,b),15,五、,基准,1,

8、定义,基准,与被测要素有关且用来,定其几何位置关系的一个,几何理,想要素,(,如轴线、直线、平面等,),，可由零件上的一个或多个要素构成。,模拟,基准,要素,在加工和检测过程中,用来建立基准并与基准要素相,接触，且具有,足够精度,的,实际表面,。,基准要素,(,一个底面,),模拟基准要素,零件,1,零件,2,在建立基准的过程中会排除基准要素的形状误差。,16,在加工和,检测过程中，,往往用,测量平,台表面、检具,定位表面或心,轴,等足够精度,的实际表面来,作为,模拟基准,要素,。,模拟基准,要素是基准的,实际体现,。,17,2,类型,?,单一基准,一个要素做,一个,基准；,A,?,组合,(,公

9、共,),基准,二个或二个以上要素做,一个,基准；,A-B,典型的例子为公共轴线做基准。,A-B,A,B,?,基准体系,由二个或三个独立的基准构成的组合；,18,3,三基面体系,Datum Reference Frame,三个,相互,垂直,的,理想,(,基准,),平面,构成的空间,直角坐标系,。见下图,19,A.,板类零件三基面体系,根据夹具设计原理：,用,三,个,基,准,框,格,标,注,?,基准,D,-,第一基准,平面约束了,三,个自,由度，,?,基准,E,-,第二基,准平面约束了,二,个自由度，,?,基准,F,-,第三基,准平面约束了,一,个,自由度。,20,B.,盘类零件,三基面,体系,根

10、据夹具设计,原理：,?,基准,K,-,第,用,二,个,基,准,?,框,格,标,注,虽然，还余下,一个自由度,，由于该零件对于基,准轴线,M,无定向,要求，即该零件加工四个孔时，可,随意,将零件放置于夹具中，而不影响其加工要求。,一基准平面,约束了,三,个,自由度，,基准,M -,第,二基准平面,和第三基准,平面相交构,成的基准轴,线,约束了,二,个自由度。,21,在左图中可发现该,盘类零件的基准框格采,用了三格，这是因为该,零件对基准轴线,V,有方,向要求,。而从定位原理,上讲基准,U,、,V,已构成,了基准体系。,基准,W,是一个,辅助,基准平面（不属于基准,体系）。,22,由上可知：三基面

11、体系不是一定要用三个基准框格来表示的。,对于板类零件，用三个基准框格来表示三基面体系；对于盘类零,件，只要用二个基准框格，就已经表示三基面体系了。,上面是从三基面体系的原理来论述基准框格的表示数量，,在实际使用中，只需能满足零件的功能要求，,无需强调,基准框,格的数量多少。,在实际工作中，大量接触到的,三基面,体系原理为,一面二销,见图,25,。,图,25,23,?,基准目标,Datum,Target,用于,体现,某个基准而在零件上,指定,的,点、线或局部表面。分别简称为,点目标、线目标,和,面目标,。,1.,点目标可用带球头的圆柱销体现；,2.,线目标可用圆柱销素线体现；,3.,面目标可为圆

12、柱销端面，也可为方形块端,面或不规则形状块的端面体现。,基准目标的,位置,必须用,理论正确尺寸,表示。,面,目标还应标注其表面的,大小,尺寸。,24,示例：,二个点目标,和,一个线目标,构成基准,A,。,图,26,用基准目标来体现基准，能提高基准的定位精度。,25,顺序,基准体系中基准的顺序,前后,表示了,不同的设计要求,。见下图,强调,4,孔轴线,与,A,轴线平行,强调,4,孔轴线,与,B,平面垂直,基准后有,、,无附加符号,又表示了不,同的设计要,求。详见公,差原则。,26,六、公差带,1.,定义,公差带,实际被测要素,允许变动的区域,。,它体现了对被测要素的设计要求，也是加工和检验的根据

13、。,当实际被测要素的误差在公差带内合格，超出则不合格。,2.,四大特征,形状、大小、方向、位置,A,形状,Form,公差带形状,主要,有：两平行直线、两同心圆、两等距曲线、两,平行平面、两同轴圆柱、两等距曲面、一个圆柱、一个球。,不同的公差特征项目一般具有不同形状的公差带。其中有些项,目只有唯一形状的公差带；有些项目根据不同的设计要求具有数种形,状的公差带。,下面按公差特征项目逐一进行介绍。,27,?,直线度,1.,在给定平面内对直线提出要求的公差带：,距离为公差值,t,的一对平行直线之间的区域，只要被测直线不超出该,区域即为合格。,给二个方向,给一个方向,两平行平面,两组相互垂直的两平行平面

14、,28,若系给定平面上线的直线度（如刻度线），则公差带为两平行,直线。,直线度,合格！,说明：,实际直线在公差带内即为合格，被测要素与基,准无关，公差带可以随被测要素,浮动,。,29,t,?,平面度,合格！,0.01,公差带是距离为公差值,t,的两平行平面之,间的区域，只要被测平面不超出该区域即为合,格。被测要素与基准无关，公差带可以随被测,要素,浮动,。,30,t,?,圆度,?,50h7,0.005,t,面上，,公差带是在同一正截,的两同心圆之间的区域。,半径差,为公差值,t,31,圆,度,t,合格！,截面上的圆周位于,被测圆柱面任一正,差,半径,圆之间即为合格。此时，,为公差值,t,的两同

15、心,可以认为被测圆周圆度,误差值（圆度误差带的,半径差）,值,t,。,f,小于等于公差,32,?,圆柱度,?,50h7,t,0.01,公差带是,半径差,为公差值,t,的两同轴圆柱面之间的,区域，只要被测圆柱面位于,半径差,为公差值,t,的两同轴,圆柱面之间即为合格。,33,圆柱度,t,t,圆柱度,公差带是,半径,差,为公差值,t,的两个,同轴圆,柱面之间,的区,域，与,半径,无,关。,34,圆柱度,t,合格！,t,带是,差值,半径差,圆柱度公差,轴圆柱面之间,t,的两个,为公,同,区域，与,的,关。,半径,无,35,?,线轮廓度,?,0.04,A,R,A,系列直径为公差值,公差带是包络一,两包

16、络线之间的区域，,t,的,诸圆心位于具有理论正,确几何形状的曲线上。,被测轮廓线应位于该区,域内。,36,线轮廓度,合格！,R,A,示投影面的任一截面上，,在平行于图样所,被测轮廓线必须位于包,络一系列直径为公差值,t,理论正确几何形状的曲,的圆且圆心位于具有,线上的两包络线之间。,37,?,面轮廓度,?,0.04,A,S,R,A,直径为公差值,公差带是包络一系列,两包络面之间的区域，,t,的球的,诸球心位于具有理论正,确几何形状的曲面上。,被测轮廓面应位于该区,域内。,38,面轮廓度,S,R,A,系列直径为公差值,公差带是包络一,球的两包络面之间的区,t,的,域，诸球心位于具有理,论正确几何

17、形状的曲面,上。被测轮廓面应位于,该区域内。,39,面轮廓度,合格！,S,R,A,系列直径为公差值,公差带是包络一,球的两包络面之间的区,t,的,域，诸球心位于具有理,论正确几何形状的曲面,上。被测轮廓面应位于,该区域内。,40,?,平行度,?,0.01,A,t,合格！,A,公差带是距离为公差值,t,且平行于基准平面的两,41,平行平面之间的区域。,平行度,?,30H7,?,0.01,A,A,行平面之间的区域。,公差带是距离为公差值,合格！,t,t,且平行于基准平面的两平,42,?,垂直度,合格！,0.01,A,?,50h7,?,30h6,t,A,公差带是距离为公差值,t,且垂直于基,准直线的

18、两平行平面之间的区域。,43,垂直度,?,0.01,?,30h6,A,合格！,?,t,A,公差带是距离为公差值,t,且垂直于基准平面的圆,44,柱面内的区域。,?,倾斜度,合格！,?,0.06,A,45,?,45,?,A,公差带是距离为公差值,t,且与基准平面成一给定理,论正确角度的两平行平面内的区域。,45,倾斜度,?,0.06,A,不合格！,45,?,45,?,A,公差带是距离为公差值,t,且与基准平面成一给定理,论正确角度的两平行平面内的区域。,46,?,同轴度,?,0.04,A,?,30h6,A,?,50h7,柱面的轴线与基准轴线同轴。,公差带是直径为公差值,t,合格！,t,?,47,

19、的圆柱面内的区域，该圆,同轴度,?,0.04,A,?,30h6,A,?,50h7,柱面的轴线与基准轴线同轴。,公差带是直径为公差值,t,不合格！,t,?,48,的圆柱面内的区域，该圆,?,对称度,b,0.04,A,合格！,?,50h7,A,公差带是距离为公差值,t,且相对于基准轴线对称配,置的两平行平面之间的区域。,49,t,对称度,b,0.04,A,不合格！,?,50h7,A,公差带是距离为公差值,t,且相对于基准轴线对称配,置的两平行平面之间的区域。,50,t,?,位置度,?,D,合格！,A,B,C,?,A,?,0.04,C,A,B,C,公差带是直径为公差值,t,且以线的理想位置为轴线,的

20、圆柱面内的区域。公差带轴线的位置由基准和理论正确,尺寸确定。,51,位置度,?,D,?,A,?,0.04,C,A,B,不合格！,C,A,B,C,公差带是直径为公差值,t,且以线的理想位置为轴线,的圆柱面内的区域。公差带轴线的位置由基准和理论正确,尺寸确定。,52,?,圆跳动,0.1,A,?,30h6,A,?,50h7,公差带是在垂直于基准轴线的,任意测量平面,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。,53,?,全跳动,0.1,A,?,30h6,A,?,50h7,公差带是半径差为公差值,t,且与基准轴线同轴的两,54,圆柱面之间的区域。,全跳动,0.1,A,?,30h

21、6,A,?,50h7,公差带是半径差为公差值,t,且与基准轴线同轴的两,55,圆柱面之间的区域。,全跳动,0.1,A,?,30h6,A,?,50h7,平面之间的区域。,公差带是距离为公差值,合格！,t,t,且与基准轴线垂直的两平行,56,七、改错,0.03,A-P,0.02,0.8,0.8,0.01,A-P,0.8,两处,5,2,k,6,E,0.03,A-P,A,5,2,k,6,E,5,6,r,6,E,3,8,5,0,0.02,0.02,A-P,P,57,改错后,0.03,A-B,0.05,A-B,0.8,两处,0.01,C,0.8,0.8,5,2,k,6,E,5,6,r,6,E,0.03,A

22、,0.02,C,0.02,A-B,5,2,k,6,E,3,8,5,0,B,58,八、公差原则,公差原则是正确处理尺寸公差与形位,公差之间关系的规定。,尺寸公差与形位公差相互,有关,称为,相,关要求,。,尺寸公差与形位公差彼此,无关,称为,独,立原则,。,设计时根据功能要求，合理地选用。,59,术语及定义,1.,体外作用尺寸,轴的体外作用尺寸,是指在结合面的全长上与,实际轴外接的,最小,理想孔的尺寸，用,d,m,表示。,孔的体外作用尺寸,是指在结合面的全长上与,实际孔外接的,最大,理想轴的尺寸，用,D,m,表示。,60,1.,体外作用尺寸,L,f,a,d,m,d,d,m,=,d,a,+,f,D,

23、m,=,D,a,f,L,m,D,a,D,f,61,2.,最大实体状态和最大实体尺寸,最大实体状态,是指实际要素在给定长度,上处处位于尺寸公差带内并具有,实体最大,（材料量最多）的状态。,实际要素在最大实体状态下的极限尺寸,称为最大实体尺寸。,轴,的最大实体尺寸为,d,max,，,孔,的最大实体尺寸为,D,min,。,62,最大实体尺寸,d,max,少,多,D,min,少,多,63,3.,最小实体状态和最小实体尺寸,最小实体状态是指实际要素在给定长度上,处处位于尺寸公差带内并具有,实体最小,（材料,量最少）的状态。,实际要素在最小实体状态下的极限尺寸称,为最小实体尺寸。,轴,的最小实体尺寸为,d

24、,min,，,孔,的最小实体尺寸为,D,max,。,64,最小实体尺寸,d,min,少,多,D,max,少,多,65,4.,最大实体实效状态,最大实体实效状态是指实际要素在给,定长度上处于最大实体状态（具有最大实,体尺寸）且其对应中心要素的形位误差等,于图样上标注的形位公差时的,综合极限状,态,（图样上该形位公差数值后面标注符,号,）。,M,66,最大实体实效状态,?,50h7,?,0.01,M,t,x,a,s,m,v,d,d,67,最大实体实效状态,?,50H7,?,0.01,M,s,v,n,D,i,m,D,t,68,5.,最大实体实效尺寸,最大实体实效状态下的体外作用尺寸称为,最大实体实效尺寸。,轴,的最大实体实效尺寸为,d,v