第6章几何精度设计及表面精度设计

1、一、一、几何精度设计几何精度设计 本章主要内容本章主要内容二二、表面精度设计表面精度设计 几何精度设计是产品几何精度设计的重要几何精度设计是产品几何精度设计的重要内容。设计时对于那些对几何精度有较高要内容。设计时对于那些对几何精度有较高要求的几何要素，应在图样上注出它们的几何求的几何要素，应在图样上注出它们的几何公差（公差（注出公差注出公差）。而对采用一般加工工艺）。而对采用一般加工工艺就能够达到的形位精度，应采用几何公差的就能够达到的形位精度，应采用几何公差的一般公差（一般公差（未注公差未注公差）。）。主要任务： 1 1、确定公差项目；、确定公差项目； 2 2、确定基准；、确定基准； 3 3

2、、确定公差值、确定公差值。选择形位公差项目主要考虑的因素选择形位公差项目主要考虑的因素: : （1 1）零件的形体结构）零件的形体结构轴类轴类零件常用项目有：零件常用项目有：箱体箱体零件常用项目有：零件常用项目有：盘套类盘套类零件常用项目有：零件常用项目有：（2 2）对零件的功能要求）对零件的功能要求（3 3）经济性）经济性项目尽量少项目尽量少检测要方便检测要方便（4 4）公差项目的代替应用）公差项目的代替应用 圆柱度公差包含：圆度、直线度、平行度。圆柱度公差包含：圆度、直线度、平行度。径向圆跳动包含：圆度、同轴度。径向圆跳动包含：圆度、同轴度。轴向全跳动包含：平面度、角度偏差轴向全跳动包含：

3、平面度、角度偏差。 当端面的平面度当端面的平面度误差较小时，可以误差较小时，可以用由角度偏差代替用由角度偏差代替端面全跳动端面全跳动 ； 当角度偏差较小当角度偏差较小时，可以用端面全时，可以用端面全跳动代替平面度跳动代替平面度 。 (1) 遵守遵守基准统一基准统一原则，即设计基准、定位原则，即设计基准、定位基准、检测基准和装配基准应尽量统一。基准、检测基准和装配基准应尽量统一。 (2) 应选择尺寸精度和形状精度高、尺寸较应选择尺寸精度和形状精度高、尺寸较大、刚度较大的要素作为基准。大、刚度较大的要素作为基准。 (3) 选用的基准应正确标明，注出代号，选用的基准应正确标明，注出代号，必要时可标注

4、基准目标。对具有对称形状、装必要时可标注基准目标。对具有对称形状、装配时无法区分正反形体时，可采用任选基准。配时无法区分正反形体时，可采用任选基准。 选择原则选择原则： 在满足零件功能的前提下，选在满足零件功能的前提下，选取最经济的公差值。取最经济的公差值。 选择方法选择方法： 根据零件的功能要求，考虑加根据零件的功能要求，考虑加工的经济性和零件的结构、刚性，除了位置度工的经济性和零件的结构、刚性，除了位置度需要计算外，其余一般按类比法选择。需要计算外，其余一般按类比法选择。 注：注：三者公差协调，当要求尺寸和形状误差限制在三者公差协调，当要求尺寸和形状误差限制在MMCMMC内，应内，应满足：

5、满足：T形状形状 T位置位置 T尺寸尺寸（1 1）形位公差等级的规定）形位公差等级的规定一般项目：一般项目： 1 1、2 2、3 31212级级圆度、圆柱度：圆度、圆柱度： 0 0、1 1、2 21212级级位置度公差：位置度公差： 计算确定，无等级计算确定，无等级线、面轮廓度：线、面轮廓度： 无等级无等级表表66 直线度、平面度；平行度、垂直度、倾斜度；直线度、平面度；平行度、垂直度、倾斜度；同轴度、对称度、圆跳动、全跳动公差值同轴度、对称度、圆跳动、全跳动公差值表表67 圆度、圆柱度公差值圆度、圆柱度公差值 （1 1）难加工零件应适当降低）难加工零件应适当降低1 12 2级级 l）孔相对于

6、轴；）孔相对于轴；2）细长轴或深孔；）细长轴或深孔； 3）相距较远的两轴或两孔；）相距较远的两轴或两孔； 4）宽度较大（一般大于长度的二分之一）的零件）宽度较大（一般大于长度的二分之一）的零件 矩形表面；矩形表面；5）线对线和线对面相对于面对面的平行度；）线对线和线对面相对于面对面的平行度； 6）线对线和线对面相对于面对面的垂直度。）线对线和线对面相对于面对面的垂直度。（2 2）同一要素规定多项形位公差要避免矛盾）同一要素规定多项形位公差要避免矛盾 1）同一表面上线的形状公差应小于面的形状公差）同一表面上线的形状公差应小于面的形状公差2）同一要素的形状公差值应小于其定向公差值）同一要素的形状公

7、差值应小于其定向公差值 3）同一要素的定向公差应小于其定位公差）同一要素的定向公差应小于其定位公差 同一要素的形状公差应小于其定位公差同一要素的形状公差应小于其定位公差4）跳动公差具有综合控制的功能）跳动公差具有综合控制的功能5、公差原则的选择、公差原则的选择 应根据被测要素的功能要求，充分发挥公差的职能和采取该应根据被测要素的功能要求，充分发挥公差的职能和采取该公差原则的可行性、经济性。公差原则的可行性、经济性。 独立原则独立原则用于尺寸精度与形位精度精度要求相差较大，需分用于尺寸精度与形位精度精度要求相差较大，需分别满足要求，或两者无联系，保证运动精度、密封性，未注别满足要求，或两者无联系

8、，保证运动精度、密封性，未注公差等场合。公差等场合。 包容要求包容要求主要用于需要严格保证配合性质的场合。主要用于需要严格保证配合性质的场合。 最大实体要求最大实体要求用于中心要素，一般用于相配件要求为可装配用于中心要素，一般用于相配件要求为可装配性（无配合性质要求）的场合。性（无配合性质要求）的场合。 最小实体要求最小实体要求主要用于需要保证零件强度和最小壁厚等场合。主要用于需要保证零件强度和最小壁厚等场合。 可逆要求可逆要求与最大（最小）实体要求联用，能充分利用公差带，与最大（最小）实体要求联用，能充分利用公差带，扩大了被测要素实际尺寸的范围，提高了效益。在不影响使扩大了被测要素实际尺寸的

9、范围，提高了效益。在不影响使用性能的前提下可以选用。用性能的前提下可以选用。公差原则选择参考表公差原则选择参考表 公差原则选择参考表（续）公差原则选择参考表（续） 1 1、未注形位公差的概念、未注形位公差的概念 指零件上的要素要求较低，其公差值无需在指零件上的要素要求较低，其公差值无需在图样上注出，但应符合未注公差值的有关规定。图样上注出，但应符合未注公差值的有关规定。未注公差值应符合工厂的常用精度等级。未注公差值应符合工厂的常用精度等级。 2 2、未注形位公差的规定、未注形位公差的规定（见表（见表6.96.96.126.12）分别规定了分别规定了H H、K K、L L三个公差三个公差等级，（

10、相当于等级，（相当于10101212级）级）其余项目由相应的尺寸公差或上述未注公差代替。其余项目由相应的尺寸公差或上述未注公差代替。最大实体要求应用实例最大实体要求应用实例如图所示，被测轴应满足下列要求：如图所示，被测轴应满足下列要求：实际尺寸在实际尺寸在11.95mm12mm之内；之内；实际轮廓不得超出关联最大实体实效边界，即关联体外作用尺寸不实际轮廓不得超出关联最大实体实效边界，即关联体外作用尺寸不大于关联最大实体实效尺寸大于关联最大实体实效尺寸dMMVS=dMMS+t=12.04mm当被测轴处在最小实体状态时，其轴线对当被测轴处在最小实体状态时，其轴线对A基准轴线的同轴度误差基准轴线的同

11、轴度误差允许达到最大值，即等于图样给出的同轴度公差（允许达到最大值，即等于图样给出的同轴度公差（ 0.04 ）与轴的）与轴的尺寸公差（尺寸公差（0.05）之和（）之和（ 0.09 ）。）。12 -0. 0525 -0.05 0.04 M A 00习题分析习题分析指出图中没有按下列形位公差要求标注的错误，并加以改正。指出图中没有按下列形位公差要求标注的错误，并加以改正。 两个两个40k6圆柱面遵守包容要求。圆柱面遵守包容要求。 两个两个40k6圆柱面的圆柱度公差为圆柱面的圆柱度公差为0004mm。 轴肩端面工和轴肩端面工和对两个对两个40k6圆柱的公共轴线的端面圆跳动公差为圆柱的公共轴线的端面圆

12、跳动公差为0012mm。 60g6圆柱的轴线对两个圆柱的轴线对两个 40k6圆柱的公共轴线的同轴度公差为圆柱的公共轴线的同轴度公差为001mm。 键槽键槽12N9中心面对中心面对 60g6圆柱的轴线的对称度公差为圆柱的轴线的对称度公差为0015mm。解解: 由题已知两个由题已知两个40k6圆柱面遵守包容要求，应在尺寸圆柱面遵守包容要求，应在尺寸40k6后面加注后面加注E ，不应该注，不应该注M。 原图样原图样 改正改正 圆柱度公差的符号标错，原图样上标注的是圆度公差的符号，圆柱度公差的符号标错，原图样上标注的是圆度公差的符号，公差值前不应加注公差值前不应加注 ，因为其公差带的形状为两同轴圆柱面

13、之，因为其公差带的形状为两同轴圆柱面之间的区域，另应在圆柱度公差框格上面加注间的区域，另应在圆柱度公差框格上面加注“两处两处”字样字样(或分或分别在两个别在两个 40k6处标注处标注)。 圆跳动公差值圆跳动公差值0012前无前无 ，因为其公差带的形状为两同心，因为其公差带的形状为两同心圆之间的区域，并应在公差框格上面加注圆之间的区域，并应在公差框格上面加注“两处两处”字样字样(或分别或分别在两个端面处标注在两个端面处标注)，基准符号应分别对准两端，基准符号应分别对准两端 40k6尺寸线，尺寸线，公共轴线的标注应为公共轴线的标注应为A-B。同轴度公差框格指引线应对准同轴度公差框格指引线应对准60

14、g6圆柱尺寸线，同样基准符圆柱尺寸线，同样基准符号应分别对准两端号应分别对准两端 40k6尺寸线；公差值尺寸线；公差值001前面应加前面应加，因为同轴度公差带形状为圆柱，公共轴线的标注应为因为同轴度公差带形状为圆柱，公共轴线的标注应为A-B。对称度公差框格标注从左到右，应标注形位公差符号、公差值、对称度公差框格标注从左到右，应标注形位公差符号、公差值、基准字母，基准字母不能用基准字母，基准字母不能用“E”，可改为，可改为“C”。基准符号应。基准符号应与与 60g6的尺寸线对齐。的尺寸线对齐。正确标注图正确标注图 表面精度设计表面精度设计 零件图样上的每一个表面都必须规定表面粗零件图样上的每一个

15、表面都必须规定表面粗糙度轮廓的技术要求，其主要内容有两项：糙度轮廓的技术要求，其主要内容有两项： （ 1 1 ）选择哪些评定参数；）选择哪些评定参数； （ 2 2 ）评定参数的允许值选多大。）评定参数的允许值选多大。 表面粗糙度轮廓的评定参数及允许值的大小表面粗糙度轮廓的评定参数及允许值的大小应根据应根据零件的功能要求零件的功能要求和和经济性经济性来选择。来选择。 设计中，最常用设计中，最常用Ra 或或 Rz， 根据需要选择其它。根据需要选择其它。 1 1评定参数的选择评定参数的选择 评定参数选用评定参数选用幅度参数幅度参数Ra、 Rz附加参数附加参数-有特殊要求选用有特殊要求选用Rsm ，

16、Rmr(c)优先选优先选Ra ：粗糙度参数值在粗糙度参数值在（0.025 6.3） m； 选选Rz ：粗糙度参数值在粗糙度参数值在(6.3 100) m ，(0.008 0.020 ) m；Rsm 用于对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有要求时；用于对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有要求时；Rmr(c)用于对耐磨性和接触刚度等有要求时，但同时要用于对耐磨性和接触刚度等有要求时，但同时要给出给出C值。值。 2 2粗糙度参数允许值的选择粗糙度参数允许值的选择 国标国标GB/T1031-2009GB/T1031-2009表面粗糙度参数及其数值表面粗糙度参数及其数值 满足功能要求的前提下满足功能要求的前提下值尽

17、量大值尽量大（标准化）（标准化）参数值的选用参数值的选用考虑（类比法）考虑（类比法）工作面比非工作面值小工作面比非工作面值小（同一个零件）；（同一个零件）；摩擦面比非摩擦面值小；摩擦面比非摩擦面值小；配合稳定、尺寸（配合稳定、尺寸（几何几何）公差）公差值小、密封性好等值小；值小、密封性好等值小；注意注意与尺寸公差与尺寸公差和和几何公差几何公差的协调的协调特殊应按标准规定确定粗糙度值特殊应按标准规定确定粗糙度值3. 选择粗糙度参数允许值时应注意以下几点选择粗糙度参数允许值时应注意以下几点： （）粗糙度参数允许值已经标准化，应选择规定的）粗糙度参数允许值已经标准化，应选择规定的参数值；参数值； （

18、2 2）重要工作面的允许值应该小。）重要工作面的允许值应该小。 如摩擦表面，运动速度高、单位面积压力大，如摩擦表面，运动速度高、单位面积压力大，要求配合性质稳定的表面等。要求配合性质稳定的表面等。 （3 3）粗糙度参数的允许值应与尺寸公差、形状公）粗糙度参数的允许值应与尺寸公差、形状公差协调。同时可参考应用实例。差协调。同时可参考应用实例。 （4 4）某些零件的粗糙度已有专业标准做了规定，应按该）某些零件的粗糙度已有专业标准做了规定，应按该标准的规定来确定其表面粗糙度轮廓参数允许值。标准的规定来确定其表面粗糙度轮廓参数允许值。 Ra 的数值的数值0.120.203.2500.0250.406.30.0500.8012.50.1001.6025Rz 的数值的数值0.0250.406.310010000.0500.8012.52000.1001.60254000.203.2508004. 调整时应考虑的调整时应考虑的 因素：因素：1) 同一零件上