几何精度设计

1、 第第3章章 几何精度设计几何精度设计3.1 零件几何要素和几何公差的特征项目零件几何要素和几何公差的特征项目3.2 几何公差在图样上的表示方法几何公差在图样上的表示方法3.3 几何公差带几何公差带3.4 公差原则公差原则3.5 几何误差几何误差3.6 几何精度设计几何精度设计 第第3章章 几何精度设计几何精度设计学学 习习 指指 导导 学习目的是学习目的是掌握几何公差和几何误差的基本概念掌握几何公差和几何误差的基本概念，熟悉几何公差国家标准的基本内容熟悉几何公差国家标准的基本内容，为合理选择几何，为合理选择几何公差打下基础。公差打下基础。 学习要求是学习要求是掌握几何公差带的特征（形状、大小

2、、掌握几何公差带的特征（形状、大小、方向和位置）以及几何公差在图样上的标注；掌握几方向和位置）以及几何公差在图样上的标注；掌握几何误差的确定方法；掌握几何公差的选用原则；掌握何误差的确定方法；掌握几何公差的选用原则；掌握公差原则（独立原则、相关要求、最大实体要求）公差原则（独立原则、相关要求、最大实体要求）的的特点和应用；了解几何误差的检测原则。特点和应用；了解几何误差的检测原则。 重点：重点：1 1、几何公差项目的含义及标注；、几何公差项目的含义及标注； 2 2、几何公差带的含义及形状。、几何公差带的含义及形状。 难点：难点：1 1、几何公差的选择；、几何公差的选择； 2 2、公差原则的的分

3、类与应用。、公差原则的的分类与应用。 第第3章章 几何精度设计几何精度设计GB/T11822008产品几何技术规范产品几何技术规范(GPS) 几何公差几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注形状、方向、位置和跳动公差标注GB/T 18780.12002产品几何量技术规范产品几何量技术规范(GPS) 几何几何要素要素 第第1部分：基本术语和定义部分：基本术语和定义GB/T 11841996形状和位置公差形状和位置公差 未注公差值未注公差值GB/T 42492009产品几何技术规范产品几何技术规范(GPS) 公差原公差原则则、GB/T 166712009产品几何技术规范产品几何技术规范(GPS)

4、几何公差几何公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求最大实体要求、最小实体要求和可逆要求GB/T 1785l1999基准和基准体系基准和基准体系GB/T 19582004形状和位置公差形状和位置公差 检测规定检测规定 3.1.1 几何误差对零件使用性能的影响几何误差对零件使用性能的影响 零件在加工时，受机床本身误差、零件安装及定位误零件在加工时，受机床本身误差、零件安装及定位误差、夹具和刀具误差、热处理变形、切削过程中的振动、差、夹具和刀具误差、热处理变形、切削过程中的振动、内应力、温度等因素的影响。零件的实际形状和位置对内应力、温度等因素的影响。零件的实际形状和位置对理想形状和位置都有一定

5、的偏离量，这就理想形状和位置都有一定的偏离量，这就几何误差。几何误差。 几何误差对零件使用性能的影响主要有：几何误差对零件使用性能的影响主要有： 影响配合性质；影响配合性质； 影响工作精度；影响工作精度； 影响可装配性；影响可装配性； 影响密封性等其他功能。影响密封性等其他功能。 3.1 零件几何要素和几何公差的特征项目零件几何要素和几何公差的特征项目 轴套的外圆可能产生轴套的外圆可能产生以下误差：以下误差：外圆在垂直于轴线的正截面上不圆（即圆度误差）外圆柱面上任一素线（是外圆柱面与圆柱轴向截面的交线）不直（即直线度误差）外圆柱面的轴心线与孔的轴心线不重合（即同轴度误差）轴套加工后外圆的形状和

6、位置误差加工后外圆的形状和位置误差 3.1.2 零件几何要素及其分类零件几何要素及其分类 几何要素：几何要素：构成机械零件几何特征的点、线、面，简称要素。构成机械零件几何特征的点、线、面，简称要素。 几何公差几何公差(又称为形位公差又称为形位公差)：是针对几何：是针对几何要素要素的几何误差的几何误差 (以往称为形位误差以往称为形位误差)所规定的公差。所规定的公差。 几何公差的研究对象就是构成零件几何特征的几何要素。几何公差的研究对象就是构成零件几何特征的几何要素。 由于其状态、结构、地位和功能不同，几何要素可有多种分类方式：由于其状态、结构、地位和功能不同，几何要素可有多种分类方式： 几何公差

7、是控制几何误差的几何公差是控制几何误差的：t几何几何f几何几何 。 1. 按结构特征分类按结构特征分类（1）组成要素（）组成要素（轮廓要素轮廓要素）零件的表面、表面上的线或点。）零件的表面、表面上的线或点。 尺寸要素尺寸要素 如具有直径定形尺寸的孔、轴。如具有直径定形尺寸的孔、轴。 非尺寸要素非尺寸要素 如单个平面。如单个平面。（2）导出要素（）导出要素（中心要素中心要素） 由一个或几个尺寸要素的对称由一个或几个尺寸要素的对称中心得到的中心点、中心线成中心平面。中心得到的中心点、中心线成中心平面。 2. 按检测关系分类按检测关系分类 （1）被测要素）被测要素 即即注有几何公差的要素，是检测的对

8、象。注有几何公差的要素，是检测的对象。 （2）基准要素）基准要素 用来确定被测要素的方向或位置关系用来确定被测要素的方向或位置关系 的的要素。同时，该要素也是被测要素。要素。同时，该要素也是被测要素。 3. 按功能关系分类按功能关系分类 （1）单一要素）单一要素 注有形状公差的要素。注有形状公差的要素。 （2）关联要素）关联要素 注有方向或位置公差的要素。注有方向或位置公差的要素。被测要素被测要素基准要素基准要素检测关系检测关系单一要素：提出单一要素：提出形状公差形状公差要求要求关联要素：有关联要素：有功能关系功能关系的要素的要素功能关系功能关系组成要素（组成要素（轮廓轮廓要素要素）导出要素（

9、导出要素（中心中心要素要素）结构特征结构特征 几何要素按结构、地位和功能分类：几何要素按结构、地位和功能分类： 4. 按存在状态分类按存在状态分类 (1) (1) 实际要素实际要素：实际组成要素的简称，指由接近实际组：实际组成要素的简称，指由接近实际组成要素所限定的工件实际表面的组成要素部分。成要素所限定的工件实际表面的组成要素部分。 (2) (2) 提取要素提取要素：提取组成要素和提取导出要素的统称。：提取组成要素和提取导出要素的统称。 提取组成要素指按规定方法，由实际组成要素提取有限提取组成要素指按规定方法，由实际组成要素提取有限数目的点所形成的实际组成要素的近视替代。数目的点所形成的实际

10、组成要素的近视替代。 提取导出要素指由一个或几个提取组成要素得到的中心提取导出要素指由一个或几个提取组成要素得到的中心点、中心线或中心面。点、中心线或中心面。4. 按存在状态分类按存在状态分类 (1) 实际要素实际要素：实际组成要素的简称。：实际组成要素的简称。 (2) 提取要素提取要素：提取组成要素和提取导出要素的统称。：提取组成要素和提取导出要素的统称。 (3) 拟合要素拟合要素：包括拟合组成要素和拟合导出要素。：包括拟合组成要素和拟合导出要素。 拟合组成要素指按规定的方法由提取组成要素形成的并拟合组成要素指按规定的方法由提取组成要素形成的并具有理想形状的组成要素。具有理想形状的组成要素。

11、 拟合导出要素指由一个或几个拟合组成要素得到的中心拟合导出要素指由一个或几个拟合组成要素得到的中心点、中心线或中心面。点、中心线或中心面。 几何公差的特征项目分为形状公差、方向公几何公差的特征项目分为形状公差、方向公差、位置公差和跳动公差四大类，共有差、位置公差和跳动公差四大类，共有19个个。 其中，形状公差特征项目有其中，形状公差特征项目有6个，没有基准要求；个，没有基准要求；方向公差特征项目有方向公差特征项目有5个，位置公差特征项目有个，位置公差特征项目有6个，个，跳动公差特征项目有跳动公差特征项目有2个，它们都有基准要求。没有基个，它们都有基准要求。没有基准要求的线、面轮廓度公差属于形状

12、公差，而有基准准要求的线、面轮廓度公差属于形状公差，而有基准要求的线、面轮廓度公差则属于方向、位置公差。要求的线、面轮廓度公差则属于方向、位置公差。3.1.3 几何公差的特征项目及符号几何公差的特征项目及符号形状形状公差公差直线度直线度平面度平面度圆圆 度度方向方向公差公差平行度平行度垂直度垂直度倾斜度倾斜度线轮廓度线轮廓度面轮廓度面轮廓度圆柱度圆柱度线轮廓度线轮廓度面轮廓度面轮廓度3.1.3 几何公差的特征项目及符号几何公差的特征项目及符号线轮廓度线轮廓度面轮廓度面轮廓度位置位置公差公差跳动跳动公差公差同心度同心度（用于中心点）（用于中心点）对称度对称度位置度位置度圆跳动圆跳动全跳动全跳动同

13、轴度同轴度（用于轴线）（用于轴线）3.1.3 几何公差的特征项目及符号几何公差的特征项目及符号 几何公差带是用来限制实际被测要素变动的区域几何公差带是用来限制实际被测要素变动的区域。它可以是空间区域，也可以是平面区域。它可以是空间区域，也可以是平面区域。只要实际被测要素全部落在给定的公差带内，就表明其合格。 几何公差带具有形状、大小、方向和位置等特性。几何公差带具有形状、大小、方向和位置等特性。（1）几何公差带的几何公差带的形状形状取决于被测要素的几何形状、取决于被测要素的几何形状、给定的几何公差特征项目和标注形式给定的几何公差特征项目和标注形式。（2）几何公差带的大小用它的宽度或直径来表示，

14、由给定的公差值决定。（3）几何公差带的方向和位置则由给定的几何公差特征项目和标注形式确定。3.1.4 几何公差带的特性几何公差带的特性（3）几何公差带的方向和位置则由给定的几何公差特征项目和标注形式确定。 1）几何公差带的几何公差带的方向方向指与公差带延伸方向相垂直的方向，通指与公差带延伸方向相垂直的方向，通常指的是被测要素指引线箭头所指的方向。因此，几何公差带常指的是被测要素指引线箭头所指的方向。因此，几何公差带的方向应与被测要素的最小包容区域一致。对于位置公差带，的方向应与被测要素的最小包容区域一致。对于位置公差带，其方向应与基准保持图样上给定的几何关系其方向应与基准保持图样上给定的几何关

15、系。 2）几何公差带的）几何公差带的位置位置可分为固定的和浮动的两种。可分为固定的和浮动的两种。 位置固定的公差带：对于位置公差（同轴度、对称度和位位置固定的公差带：对于位置公差（同轴度、对称度和位置度公差），其公差带的位置相对于基准要素是完全确定的，置度公差），其公差带的位置相对于基准要素是完全确定的，不随被测实际要素的尺寸、形状及位置的改变而变动。不随被测实际要素的尺寸、形状及位置的改变而变动。位置浮动的公差带：对于形状公差带（不包括与基准有确定位置浮动的公差带：对于形状公差带（不包括与基准有确定关系的轮廓度公差）、方向公差带，公差带的位置随被测实际关系的轮廓度公差）、方向公差带，公差带的

16、位置随被测实际要素有关尺寸、形状及位置的改变而变动。要素有关尺寸、形状及位置的改变而变动。3.1.4 几何公差带的特性几何公差带的特性几何公差带的主要形状几何公差带的主要形状 3.1.4 几何公差带的特性几何公差带的特性3.2 几何公差在图样上的表示方法几何公差在图样上的表示方法 3.2.1 几何公差框格和基准符号几何公差框格和基准符号 1. 形状公差框格形状公差框格 形状公差框共两格。形状公差框共两格。用带箭头的指引线将框格用带箭头的指引线将框格与被测要素相连。与被测要素相连。 2.方向、位置和跳动公差框格方向、位置和跳动公差框格 有三格、四格和五格等几种。用带箭头的指引线将框格有三格、四格

17、和五格等几种。用带箭头的指引线将框格与被测要素相连。与被测要素相连。 3. 基准符号基准符号 对基准要素应标注基准符号。对基准要素应标注基准符号。基准符号由一个基准基准符号由一个基准方格方格（这方格内写有表示基准的英文大写字母）和涂黑的（这方格内写有表示基准的英文大写字母）和涂黑的（或空白的）基准三角形，用细实线连接而构成。基准符（或空白的）基准三角形，用细实线连接而构成。基准符号引向基准要素时，无论基准符号在图面方向如何，其方号引向基准要素时，无论基准符号在图面方向如何，其方框中字母均应水平书写。框中字母均应水平书写。 基准在图样上用大写英文字母表示（不采用基准在图样上用大写英文字母表示（不

18、采用E、F、I、J、L、M、O、P、R） 3.2.2 被测要素的标注方法被测要素的标注方法 1. 被测组成要素的标注方法被测组成要素的标注方法 指引线的指引线的箭头箭头应置于轮廓线上或它的延长线线上，并且应置于轮廓线上或它的延长线线上，并且带箭头的指引线必须明显地与尺寸线错开。还可以用带点的带箭头的指引线必须明显地与尺寸线错开。还可以用带点的参考线把被测表面引出来。参考线把被测表面引出来。 2. 被测导出要素的标注方法被测导出要素的标注方法 指引线应与指引线应与被测导出要素所对应尺寸要素的被测导出要素所对应尺寸要素的尺寸线的延长线重合尺寸线的延长线重合。或者或者指引线的箭头与指引线的箭头与被测

19、被测导出要素所对应尺寸要素的导出要素所对应尺寸要素的尺寸线的箭头对齐尺寸线的箭头对齐。 被测圆锥曲面轴线被测圆锥曲面轴线 被测中心平面被测中心平面 被测球心被测球心 3. 指引线箭头的指向指引线箭头的指向 指引线的箭头应指向几何公差带的宽度方向或直指引线的箭头应指向几何公差带的宽度方向或直径方向。径方向。 a)指向公差带宽度方向指向公差带宽度方向 b）指向公差带宽度方向）指向公差带宽度方向 c)指向圆形公差带的直径方向指向圆形公差带的直径方向 4. 公共被测要素的标注方法公共被测要素的标注方法 对于由几个同类要素组成的公共被测要素，采用一个对于由几个同类要素组成的公共被测要素，采用一个公差框格

20、标注，在框格中公差值后面加注符号公差框格标注，在框格中公差值后面加注符号“CZ” 。 3.2.3 基准要素的标注方法基准要素的标注方法 1. 基准组成要素的标注方法基准组成要素的标注方法 基准符号的基准三角形底边应放置在基准组成要素基准符号的基准三角形底边应放置在基准组成要素（表面或表面上的线）的轮廓线上或其延长线上，并且（表面或表面上的线）的轮廓线上或其延长线上，并且放置处必须与尺寸线明显错开。还可以用带点的参考线把放置处必须与尺寸线明显错开。还可以用带点的参考线把基准表面引出来。基准表面引出来。 2. 基准导出要素的标注方法基准导出要素的标注方法 基准符号的基准三角形底边应放置在基准导出要

21、素基准符号的基准三角形底边应放置在基准导出要素（轴线、中心平面等）所对应尺寸要素的尺寸线的一个（轴线、中心平面等）所对应尺寸要素的尺寸线的一个箭头上，并且箭头上，并且基准符号的细实线应与该尺寸线对齐基准符号的细实线应与该尺寸线对齐。 3. 公共基准的标注方法公共基准的标注方法 对于由两个同类要素构成而作为一个基准使用的公共对于由两个同类要素构成而作为一个基准使用的公共基准轴线、公共基准中心平面等公共基准，应对这两个同基准轴线、公共基准中心平面等公共基准，应对这两个同类要素分别标注两个不同字母的基准符号，并且在被测要类要素分别标注两个不同字母的基准符号，并且在被测要素公差框格中用短横线隔开这两个

22、字母。素公差框格中用短横线隔开这两个字母。 3.2.4 几何公差的简化标注方法几何公差的简化标注方法 1. 同一被测要素有几项几何公差要求同一被测要素有几项几何公差要求 将这几项几何公差要求的几何公差框格重叠绘出，只用将这几项几何公差要求的几何公差框格重叠绘出，只用一条指引线引向被测要素。一条指引线引向被测要素。 2. 几个被测要素有同一几何公差带要求几个被测要素有同一几何公差带要求 只使用一个几何公差框格，由该框格的一端引出一条只使用一个几何公差框格，由该框格的一端引出一条指引线，在这条指引线上绘制几条带箭头的连线，分别指引线，在这条指引线上绘制几条带箭头的连线，分别与这几个被测要素相连与这

23、几个被测要素相连 。 3. 几个同型被测要素有同一几何公差带要求几个同型被测要素有同一几何公差带要求 结构和尺寸分别相同的几个结构和尺寸分别相同的几个被测要素有同一几何公差被测要素有同一几何公差带要求时，可以只对其中一个要素绘制公差框格，在该框带要求时，可以只对其中一个要素绘制公差框格，在该框的上方写明被测要素的尺寸和数量。的上方写明被测要素的尺寸和数量。 附例：电流变抛光装置3.3 几何公差带几何公差带3.3.1 形状公差带形状公差带 1形状公差带形状公差带 形状公差是指单一实际要素的形状所允许的形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量，涉及的要素是线和面，包括直线度、变动全量，涉及的

24、要素是线和面，包括直线度、平面度、圆度和圆柱度等特征项目。形状公差带平面度、圆度和圆柱度等特征项目。形状公差带是限制实际被测要素形状变动的一个区域。是限制实际被测要素形状变动的一个区域。 2形状公差带的特点形状公差带的特点 形状公差带只有形状和大小的要求形状公差带只有形状和大小的要求，而没有，而没有方向和位置的要求方向和位置的要求 1. 直线度公差带直线度公差带 在给定平面内和给定方向上的公差带在给定平面内和给定方向上的公差带为间距等于公差为间距等于公差值值t 的两平行直线所限定的区域。的两平行直线所限定的区域。1. 直线度公差带直线度公差带在给定方向上的公差带为间距等于公差值在给定方向上的公

25、差带为间距等于公差值t 的两平行平的两平行平面所限定的区域。面所限定的区域。 主要控制面与面交线，即棱线直的程度主要控制面与面交线，即棱线直的程度1. 直线度公差带直线度公差带在给定平面内的公差带为间距等于公差值在给定平面内的公差带为间距等于公差值t的两平行的两平行直线所限定的区域。直线所限定的区域。主要控制被测实际圆柱面、圆锥面的素线以及量具上刻主要控制被测实际圆柱面、圆锥面的素线以及量具上刻度线等的直线度度线等的直线度1. 直线度公差带直线度公差带 在任意方向上的公差带为直径等于公差值在任意方向上的公差带为直径等于公差值 t的圆的圆柱面所限定的区域。柱面所限定的区域。主要控制被测实际圆柱面

26、、圆锥面等的轴线的直线度主要控制被测实际圆柱面、圆锥面等的轴线的直线度 2. 平面度公差带平面度公差带 公差带为间距等于公差值公差带为间距等于公差值t的两平行平面所限定的区域。的两平行平面所限定的区域。 用于限制被测实际平面的形状误差用于限制被测实际平面的形状误差 3. 圆度公差带圆度公差带 公差带为在给定横截面内，半径差等于公差值公差带为在给定横截面内，半径差等于公差值t的两的两同心圆所限定的区域。同心圆所限定的区域。用于限制回转面径向截面轮廓的形状误差用于限制回转面径向截面轮廓的形状误差3. 圆度公差带圆度公差带公差带在垂直于轴线的任一正截面上，该圆必须位于公差带在垂直于轴线的任一正截面上，该圆必须位于半径差为公差值半径差为公差值0.02mm的两同心圆之间。的两同心圆之间。t公差带标注1标注2 公差带同心圆的圆心不一定在零件轴线上，因为对实公差带同心圆的圆心不一定在零件轴线上，因为对实际轮廓只有圆的要求，而无位置要求；圆度公差带的位置际轮廓只有圆的要求，