《几何尺寸公差》ppt课件

1、o圆柱外表的外形误差，在间隙配圆柱外表的外形误差，在间隙配合中，会使间隙大小分布不匀，合中，会使间隙大小分布不匀，呵斥部分磨损加快，从而降低零呵斥部分磨损加快，从而降低零件的运用寿命；件的运用寿命；o在过盈配合中，那么呵斥各处过在过盈配合中，那么呵斥各处过盈量不一致而影响衔接强度。盈量不一致而影响衔接强度。o机床导轨外表的外形误差将影响机床导轨外表的外形误差将影响刀架的运动精度。齿轮箱上各轴刀架的运动精度。齿轮箱上各轴承孔的位置误差将影响齿面的接承孔的位置误差将影响齿面的接触均匀性和齿侧间隙等。触均匀性和齿侧间隙等。案例导入零件在加工过程中，外形和位置误差简称形位误差是不可防止的。如工件在机床

2、上的定位误差、切削力、夹紧力等要素都会呵斥各种形位误差 案例导入案例导入o为了满足零件的运用要求，保证零件的互换性和制造的经为了满足零件的运用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时必需合理控制零件的形位误差，即对零件规济性，设计时必需合理控制零件的形位误差，即对零件规定外形和位置公差简称形位公差。定外形和位置公差简称形位公差。 o那么，如何来确定机械零件的外形公差和位置公差呢？又那么，如何来确定机械零件的外形公差和位置公差呢？又如何来检测机械零件的外形误差和位置误差呢？形位公差如何来检测机械零件的外形误差和位置误差呢？形位公差与尺寸公差之间有没有关系呢？与尺寸公差之间有没有关系呢？形位误

3、差不仅会影响机械产品的质量如任务精度、联接强度、运动平稳性、密封性、耐磨性、噪声和运用寿命等，还会影响零件的互换性。 形位公差的新国家规范 ：GBT 11821996；GBT 11841996；GBT 42491996；GBT166711996GB195880。第三章 外形和位置公差1.形位误差和形位公差的根本概念2.形位公差的标注及公差带的分析3、公差原那么概念、选择和运用1.形位公差的标注2.形位公差选择及运用3.公差原那么 课程安排课程安排4次课次课 8学时学时第一节 概述o一、形位公差的研讨对象几何要素(geometric feature)o定义：构成零件几何特征的点、线、面。o分类o

4、一按构造分：o 轮廓要素(profile feature)：构成零件轮廓的可直接触及的点、线、面。o中心要素(centre feature)：不可触及的，轮廓要素对称中心所示的点、线、面。o二按形状分：o实践要素(real feature)：零件在加工后实践存在，有误差的要素。通常由测得要素来替代。o理想要素(ideal feature)：具有几何学意义，没有任何误差的要素，设计时在图样上表示的要素均为理想要素。三按作用分： 被测要素(toleranced feature)：零件图中给出了外形或和位置公差要求，即需求检测的要素。基准要素(datum feature)：用以确定被测要素的方向或位

5、置的要素，简称基准。四按功能分： 单一要素(single feature)：仅对其本身给出外形公差要求的要素。关联要素(associated feature)：对其他要素有功能关系的要素，即规定位置公差的要素。 171024 05线轮廓度线轮廓度二、形位公差的工程及符号(表3-1)为控制机器零件的形位误差，提高机器的精度和延伸运用寿命，保证互换性消费，规范相应规定了14项形位公差工程。 轮轮 廓廓 外外形形或或位位置置有或无有或无面轮廓度面轮廓度有或无有或无线轮廓度线轮廓度无无圆圆 度度无无平面度平面度无无圆柱度圆柱度有有全跳动全跳动有有对称度对称度有有同轴度同轴度有有倾斜度倾斜度有有垂直度垂

6、直度有有圆跳动圆跳动跳跳动动有或无有或无位置度位置度定定 位位定定 向向形形 状状有有有或无基准有或无基准要求要求 符号符号 平行度平行度特征工程特征工程 无无有或无基有或无基准要求准要求 符号符号 直线度直线度特征工程特征工程 位位 置置 形形 状状公公 差差 公公 差差 o形位公差带是限制实践被测要素变动的区域，其大小是由形位公差值确定的。o只需被测实践要素被包含在公差带内，那么被测要素合格。o形位公差带控制的是点平面、空间、线素线、轴线、曲线、面平面、曲面、圆平面、空间、整体圆柱等区域，所以它不仅有大小、还具有外形、方向、位置共四个要素。 三、形位公差的意义和特征圆柱度圆柱度两同轴圆柱面

7、之间的区域两同轴圆柱面之间的区域9 9圆圆 度度两同心圆之间的区域两同心圆之间的区域8 8面轮廓度面轮廓度两等距曲面之间的区域两等距曲面之间的区域7 7线轮廓度线轮廓度两等距曲线之间的区域两等距曲线之间的区域6 6恣意方向上的直线度恣意方向上的直线度圆柱面内的区域圆柱面内的区域5 5平面度平面度两平行面之间的区域两平行面之间的区域4 4给定平面上的直线度给定平面上的直线度两平行直线之间的区域两平行直线之间的区域3 3空间内点的位置度空间内点的位置度球内的区域球内的区域2 2平面内点的位置度平面内点的位置度圆内的区域圆内的区域1 1特征工程运用例如特征工程运用例如公差带外形公差带外形 公差带区域

8、公差带区域序号序号球tttttt外形 ：随实践被测要素的构造特征、所处的空间以及要求控制方向的差别而有所不同。 大小：表示了形位精度要求的高低。有两种情况即公差带区域的宽度间隔t或直径tSt。 方向：实际上应与图样上形位公差框格指引线箭头所指的方向垂直。 位置：有固定和浮动两种。 第二节 外形公差(form tolerance)o一、外形公差的概念o外形公差是指被测实践要素对理想要素的变动量o用外形公差带表达，限制零件实践要素的变动范围o假设零件实践要素在此区域内变动，零件合格，假设零件实践要素的变动范围超出外形公差带区域，零件不合格。o即：ft或ft。二、外形公差的评定规范o1、评定准那么最

9、小条件o评定外形误差的根本原那么是“最小条件：即被测实践要素对其理想要素的最大变动量为最小。o(1) 轮廓要素(线、面轮廓度除外)o最小条件就是理想要素位于实体之外与实践要素接触，并使被测要素对理想要素的最大变动量为最小。 o(2) 中心要素o最小条件就是理想要素应穿过实践中心要素，并使实践中心要素对理想要素的最大变动量为最小。最小区域f1被测实践要素 轮廓要素的最小条件 被测实践要素L1d1L2中心要素的最小条件 2、评定方法最小区域法o最小包容区简称最小区域：是指包容被测实践要素时，具有最小宽度f或直径 f的包容区域。外形误差值用最小包容区简称最小区域的宽度或直径表示。o按最小包容区评定外

10、形误差的方法，称为最小区域法。o 最小条件是评定外形误差的根本原那么，在满足零件功能要求的前提下，允许采用近似方法评定外形误差。当采用不同评定方法所获得的丈量结果有争议时，应以最小区域法作为评定结果的仲裁根据。 f被测实践要素SSfa) 评定直线度误差 最小包容区例如被测实践要素S b) 评定圆度误差 被测实践要素fSc) 评定平面度误差2定向误差的评定定向误差的评定 定向误差值用定向最小包容区域定向误差值用定向最小包容区域(简称定向最小简称定向最小区域区域)的宽度或直径表示。的宽度或直径表示。 定向最小包容区域是按理想要素的方向来包容被测实践要素，且具有最小宽度f或直径 f的包容区域。被测实

11、践要素fS基准 定向最小包容区域例如被测实践要素fS基准被测实践要素基准S定向最小包容区域例如3定位误差的评定定位误差的评定 评定外形、定向和定位误差的最小包容区域的大小普通是有区别的。评定外形、定向和定位误差的最小包容区域的大小普通是有区别的。如图如图4-29所示，其关系是：所示，其关系是：f外形外形 f定向定向 f定位定位 当零件上某要素同时有外形、定向和定位精度要求时，那么设计中当零件上某要素同时有外形、定向和定位精度要求时，那么设计中对该要素所给定的三种公差对该要素所给定的三种公差(T外形、外形、T定向和定向和T定位定位)应符合：应符合： T外形外形T定向定向T定位定位基准A被测实践要

12、素FSfLh1PPS基准AOLyLx基准Bf定位最小包容区域例如HAAAt1t2t3a) 外形、定向和定位公差标注例如：t1 t2 t3 AHf外形b) 外形、定向和定位误差评定的 最小包容区域：f外形 f定向 f定位评定外形、定向和定位误差的区别f定向f定位三、外形公差的工程三、外形公差的工程o单一要素对其理想要素允许的变动量。其公差带只需大小和外形，无方向和位置的限制。o直线度(straightness) o平面度(flatness) o圆度(roundness) o圆柱度(cylindricity) 1 1、直线度公差、直线度公差o直线度公差用于控制直线和轴线的外形误差，根据零件的功能要

13、求，直线度可以分为在给定平面内，在给定方向上和在恣意方向上三种情况。o在给定平面内的直线度在给定平面内的直线度o在给定方向内的直线度在给定方向内的直线度 o恣意方向上的直线度恣意方向上的直线度 在给定平面内的直线度在给定平面内的直线度o其公差带是间隔为公差值t的两平行直线之间的区域。如下图，圆柱外表上任一素线必需位于轴向平面内，且间隔为公差值0.02mm的两平行直线之间。在给定方向内的直线度在给定方向内的直线度o当给定一个方向时，公差带是间隔为公差值t的两平行平面之间的区域；当给定相互垂直的两个方向时，公差带是两对给定方向上间隔分别为公差值t1和t2的两平行平面之间的区域。如图是一个方向的例如

14、，棱线必需位于箭头所指方向间隔为公差值0.02mm的两平行平面内。 在给定方向内的直线度在给定方向内的直线度o如图是两个方向的例如，棱线必需位于程度方向间隔为公差值0.02mm，垂直方向间隔为公差值0.1mm的两对平行平面之内。 恣意方向上的直线度恣意方向上的直线度 o其公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域。如下图，d圆柱体的轴线必需位于直径为公差值0.04mm的圆柱体，规范规定，形位公差值前加注“，表示其公差带为一圆柱体。 2、平面度、平面度 o平面度公差带是间隔为公差值t的两平行平面之间的区域。如下图，外表必需位于间隔为公差值0.1mm的两平行平面内。3、圆度、圆度 o圆度公差带是垂直于

15、轴线的任一正截面上半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。如下图，在垂直于轴线的任一正截面上，实践轮廓线必需位于半径差为公差值0.02mm的两同心圆内。 4、圆柱度、圆柱度 o圆柱度公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。如下图，实践圆柱外表必需位于半径差为公差值0.05mm的两同轴圆柱面之间。5、线轮廓度(profile of any line) 线轮廓度公差是被测实践要素对理想轮廓线所允许的变动全量。用来控制平面曲线或曲面的截面轮廓的外形或位置误差。 线轮廓度公差 公差带外形为间隔为公差值t、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间的区域，理想轮廓线由实际正确尺寸确定。 1线轮廓度公差未

16、标注基准(属外形公差)确定被测要素的理想外形、理想确定被测要素的理想外形、理想方向或理想位置的尺寸。该尺寸方向或理想位置的尺寸。该尺寸不带公差，标注在方框中。不带公差，标注在方框中。 在平行于正投影面的任一截面内，被测实践要素的实在平行于正投影面的任一截面内，被测实践要素的实践轮廓线必需位于间隔为践轮廓线必需位于间隔为0.04mm0.04mm、对理想轮廓线对称分布、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间区域内。理想轮廓线由的两等距曲线间区域内。理想轮廓线由R25R25、2 2R10 R10 和和22 22 确定。公差带位置浮动。确定。公差带位置浮动。 公差带外形为间隔为公差值t、对具有确定位置的理

17、想轮廓线对称分布的两等距曲线间的区域。理想轮廓线的位置由实际正确尺寸和基准确定。 2线轮廓度公差标注基准(属位置公差) 在平行于正投影面的任一截面内，被测实践要素的实践轮廓线必需位于间隔为0.04mm、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间区域内。理想轮廓线由R30、R15 和 22确定，而其位置由基准A、B和实际正确尺寸12 和 25确定，公差带位置固定。 6、面轮廓度(profile of any surface) 面轮廓度公差是被测实践要素对理想轮廓面所允许的变动全量。用来控制空间曲面的外形或位置误差。 面轮廓度是一项综合公差，它既控制面轮廓度误差，又可控制曲面上任一截面轮廓的线轮廓度误差。

18、 2面轮廓度公差 公差带外形为间隔为公差值t、对理想轮廓面对称分布的两等距曲面间的区域。理想轮廓面由实际正确尺寸确定，而其位置是浮动的。 1面轮廓度公差未标注基准(属外形公差) 被测实践要素的实践轮廓线必需位于间隔为0.02mm、对理想轮廓面对称分布的两等距曲面间区域内。理想轮廓面由SR35确定，而其位置可在尺寸400.2范围内浮动。 2面轮廓度公差 公差带外形为间隔为公差值t、对具有确定位置的理想轮廓线对称分布的两等距曲线间的区域。 理想轮廓面的位置由实际正确尺寸和基准确定。 2面轮廓度公差标注基准(属位置公差) 被测实践要素的实践轮廓面必需位于间隔为0.02mm、对理想轮廓面对称分布的两等

19、距曲面间区域内。 理想轮廓面由SR35确定，而其位置由基准A和实际正确尺寸40，公差带位置固定。 例题 对以下图中标注的形位公差作出解释，并指明公差带的外形和大小。 第三节第三节 位置误差位置误差o什么是位置误差？o 位置误差是对关联要素而言的，关联要素相对于基准有方位要求。因此，位置误差评定时，被测要素的理想要素的方位与基准有关。o位置误差的分类有哪些？o 可分三种类型：o 定向误差(orientation errors)o 定位误差 (location errors)o 跳动(run-out)位置公差位置公差 定向公差 1、平行度(parallelism) 2、垂直度(perpendicu

20、larity) 3、倾斜度(angularity) 定位公差 1、同轴度(coaxiality) 2、对称度(symmetry) 3、位置度(position)跳动公差 1、圆跳动(circular run-out) 2、全跳动(total run-out)一、基准o基准是具有正确外形的理想要素，是确定被测要素方向或位置的根据，在规定位置公差时，普通都要注出基准。o在实践运用时，那么由基准实践要素来确定。、基准(datum) 由于实践基准要素存在形位误差，因此由实践基准要素建立理想基准要素基准时，应先对实践基准要素作最小包容区域，再来确定基准。一、基准o单一基准中心要素(single datu

21、m)o 由实践轴线建立基准轴线时，基准轴线为穿过基准实践轴线，且符合最小条件的理想轴线；l 由实践外表建立基准平面时，基准平面为处于资料之外并与基准实践外表接触、符合最小条件的理想平面。1)单一基准 轮廓要素一、基准1、基准的建立 由两条或两条以上实践轴线建立而作为一个独立基准运用的公共基准轴线时，公共基准轴线为这些实践轴线所共有的理想轴线。 2) 组合基准公共基准(resultant datum)、基准的建立 运用三基面体系时，设计者在图样上标注基准应特别留意基准的顺序，在加工或检验时，不得随意改换这些基准顺序。这三个平面按功能要求有顺序之分，分别称为第一基准平面，第二基准平面，第三基准平面

22、。 确定关联被测要素位置时，可以同时运用三个基准平面，也可运用其中的两个或一个。由此可见，单一基准平面是三基准体系中的一个基准平面。 3三基面体系(three datum system)3三基面体系2、基准的表达o建立基准的根本原那么是基准应符合最小条件，但在实践运用中，允许在丈量时用近似方法表达。o基准的常用表达方法有：模拟法 、直接法、分析法和目的法等。 4任选基准(optional datum) 有相对位置要求的两要素中，基准可以恣意选定。主要用于两要素的外形、尺寸和技术要求完全一样的零件，或在设计要求中，各要素之间的基准有可以互换的条件，从而使零件无论上下、反正、颠倒装配仍能满足互换性

23、要求, 2、基准的表达1) 模拟法通常采器具有足够形位精度的外表来表达基准平面和基准轴线。用心轴外表表达内圆柱面的轴线。用V形块外表表达外圆柱面的轴线。用平板外表表达基准平面。2、基准的表达 2直接法当基准实践要素具有足够外形精度时，可直接作为基准。如在平板上丈量零件，就是将平板作为直接基准。 二、二、 定向公差定向公差定向误差 实践被测要素对具有确定方向的理想要素的变动量，该理想要素的方向由基准及实际正确角度确定。 定向误差值用定向最小包容区域简称定向最小区域的宽度 f 或直径f表示。定向最小区域是与公差带外形一样，具有确定的方向，并满足最小条件的区域。二、二、 定向公差定向公差定向公差 定

24、向公差用来控制面对面、面对线、线对面和线对线的平行度误差。 包括： 被测要素分为：直线和平面 被测和基准之间关系：线对线、线对面、面对线、面对面 公差带的特点：a相对于基准有确定的方向。 b具有综合控制被测要素的方向和外形的才干。 1、平行度一、平行度一o当给定一个方向上的平行度要求时，平行度公差带是间隔为公差值t，且平行于基准平面或直线或轴线的两平行平面或轴线之间的区域。平行度平行度 二二o当给定相互垂直的两个方向时，平行度公差带是两对相互垂直的间隔分别为t1和t2且平行于基准直线的两平行平面之间的区域。如下图，d孔轴线必需位于公差值为0.1mm和0.2mm且平行于基准轴线的两对平行平面内。

25、平行度三o当给定恣意方向时，平行度公差带是直径为公差值t且平行于基准轴线的圆柱面内的区域。如下图，d孔轴线必需位于直径公差值 0.1mm，且平行于基准轴线的圆柱面内。2、垂直度一、垂直度一 o当两要素相互垂直时，用垂直度公差来控制被测要素对基准的方向误差。当给定一个方向上的垂直度要求时，垂直度公差带是间隔为公差值t，且垂直于基准平面或直径、轴线的两平行平面或直线之间的区域。 2、垂直度二o当给定恣意方向时，平行度公差带是直径为公差值t，且垂直于基准平面的圆柱面内的区域。如下图, d孔轴线必需位于直径公差值 0.05mm，且平行于基准平面的圆柱面内。3、倾斜度、倾斜度 一一o当两要素在090之间

26、的某一角度时，用倾斜度要求时，倾斜度公差带是间隔为公差值t，且与基准平面(或直线、轴线)成实际正确角度的两平行平面(或直线) 之间的区域。 3、倾斜度二o当给定恣意方向时，倾斜度公差带是直径为公差值t，且与基准平面成实际正确角度的圆柱面内的区域。如下图，D孔轴线必需位于直径公差值0.05mm，且与A基准平面成45角，平行于B基准平面的圆柱面内。二、二、 定向公差定向公差定向公差带特点： 1. 定向公差用来控制被测要素相对于基准坚持一定的方向夹角为0、90或恣意实际正确角度。 2. 定向公差带具有综合控制定向误差和外形误差的才干。因此，在保证功能要求的前提下，对同一被测要素给出定向公差后，不需再

27、给出外形公差，除非对它的外形精度提出进一步要求。三、三、 定位公差定位公差定位误差 被测实践要素对具有确定位置的理想要素的变动量。理想要素的位置由基准及实际正确尺寸确定。 定位误差用定位最小包容区域简称定位最小区域的宽度 f 或直径f表示。定位最小区域是与公差带外形一样，具有确定的位置，并满足最小条件的区域。 三、三、 定位公差定位公差定位公差定位公差为关联实践被测要素对具有确定位置的理想要素所允许的变动全量。用来控制点、线或面的定位误差。理想要素的位置由基准及实际正确尺寸角度确定。公差带相对于基准有确定位置。 1、同轴度、同轴度 o同轴度用于控制轴类零件的被测轴线对基准轴线的同轴度误差。o同

28、轴度公差带是直径为公差值t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。如下图。d孔轴线必需位于直径为公差值0.1mm，且与基准轴线同轴的圆柱面内。2、对称度、对称度 o对称度用于控制被测要素中心平面或轴线对基准中心平面或轴线的共面或共线性误差。o如下图，其公差带为间隔为公差值0.1且相对基准的中心平面对称配置的两平行平面之间的区域。3、位置度点的位置度 公差带是直径为公差值t平面点或St空间点，以点的理想位置为中心的圆或球面内的区域。 3、位置度线的位置度 恣意方向上的线的位置度公差带是直径为公差值t，轴线在线的理想位置上的圆柱面内的区域。 3、位置度成组要素的位置度1此位置度公差并未标注基准，因此，其几何图框对其它要素的位置是浮动的。成组要素的几何图框：确定一组理想被测要素之间和或它们与基准之间正确几何关系的图形。 位置度公差不仅适用于零件的单个要素，而且适用于零件的成组要素。3、位置度成组要素的位置度2此位置度公差标注了基准，因此，其几何图框对其它要素的位置是固定的。3、位置度、位置度 o位置度用于控制被测要素点、线、面对基准的位置误差。位置度多用于控制孔的轴线在恣意方向的位置误差。这时，孔轴线的位置度公差带是直径为公差值t，且轴线在理想位置的圆柱面内的区域。 位置度o位置度