第3章1节 形状和位置公差及检测(形状)-2

第三章形状和位置公差及检测本章学习目的是掌握形位公差和形位误差的基本概念，熟悉形位公差国家标准的基本内容，为合理选择形位公差打下基础。学习要求是掌握形位公差带的特征（形状、大小、方向和位置）以及形位公差在图样上的标注；掌握形位误差的确定方法；掌握形位公差的选用原则；掌握公差原则（独立原则、相关要求）的特点和应用；了解形位误差的检测原则。学习指导3.1概述零件加工后，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置，与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，这种形状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差。零件在加工过程中，由于机床-夹具-刀具系统存在几何误差，以及加工中出现受力变形、热变形、振动和磨损等的影响，使被加工零件的几何要素不可避免地产生误差。包括尺寸偏差、形状误差、位置误差、表面粗糙度等。零件在加工过程中，形状和位置误差（简称形位误差）是不可避免的。工件在机床上的定位误差、切削力、夹紧力等因素都会造成各种形位误差。如车削时由三爪卡盘夹紧的环形工件，会因夹紧力使工件变形成为棱圆形，见图3-1；钻孔时钻头移动方向与工作台面不垂直，会造成孔的轴线对定位基面的垂直度误差，见图3-2。图3-1车削形成的形状误差图3-2钻削形成的位置误差轴套加工后外圆的形状和位置误差

轴套的外圆可能产生以下误差：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）1.形位误差对零件使用性能的影响如下：

影响零件的功能要求

影响零件的配合性质

影响零件的互换性

例:圆柱表面的形状误差，在间隙配合中会使间隙大小分布不均，造成局部磨损加快，从而降低零件的使用寿命；

平面的形状误差，会减少配合零件的实际接触面积，增大单位面积压力，从而增加变形。轴承盖上螺钉孔的位置不正确（属位置误差），会使螺钉装配不上.在齿轮传动中，两轴承孔的轴线平行度误差（也属位置误差）过大，会降低轮齿的接触精度，影响使用寿命。要制造完全没有形位误差的零件，既不可能也无必要。因此，为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时不仅要控制尺寸误差和表面粗糙度，还必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定形状和位置公差。2.现行国家标准主要有：GB/T1182-2008产品几何技术规范GPS几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注GB/T1184-1996形状和位置公差未注公差值GB/T1958-2004产品几何技术规范GPS形状和位置公差位置检测规定GB/T4249-1996公差原则GB/T16671-1996形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求GB13319-2003产品几何量技术规范GPS几何公差位置度公差注法3.形位公差项目3.形位公差项目公差类型几何特征符号公差类型几何特征符号形状公差直线度位置公差位置度平面度同心度圆度同轴度圆柱度对称度线轮廓度线轮廓度面轮廓度面轮廓度方向公差平行度跳动公差圆跳动垂直度全跳动倾斜度线轮廓度面轮廓度4.形位公差的研究对象形位公差的研究对象：

几何要素——构成零件几何特征的点、线、面统称为几何要素(简称要素)图3-2轮廓要素与中心要素（按结构特征分）（1）轮廓要素——组成轮廓的点、线、面。（2）中心要素——与轮廓要素有对称关系的点、线、面。理想要素与实际要素（按存在的状态分）（1）理想要素——具有几何意义的要素。（2）实际要素——零件上实际存在的要素，即加工后得到的要素。单一要素和关联要素（按功能要求分）（1）单一要素——仅对要素本身给出形状公差要求的要素。（2）关联要素——对其它要素有功能关系的要素。被测要素与基准要素（按检测关系分）（1）被测要素——给出了形状或(和)位置公差的要素，即需要研究和测量的要素。（2）基准要素——用来确定被测要素方向或(和)位置的要素。理想的基准要素称为基准。3.2形位公差的标注国家标准规定，在技术图样中形位公差应采用框格代号标注。无法采用框格代号标注时，才允许在技术要求中用文字加以说明，但应做到内容完整，用词严谨。形位公差项目的符号、框格、指引线、公差数值、基准符号以及其他有关符号构成了形位公差的代号。1.公差框格公差框格中：

第一格形位公差特征的符号。第二格形位公差数值和有关符号。第三格和以后各格基准字母和有关符号。规定不得采用E、F、I、J、L、M、O、P和R等九个字母。

(-)

(-)用带箭头的指引线将公差框格与被测要素相连，指引线的箭头指向被测要素，箭头的方向为公差带的宽度方向。2被测要素的标注当被测要素为轮廓要素时，指引线的箭头应指在该要素的轮廓线或其引出线上，并应明显地与尺寸线错开(应与尺寸线至少错开4mm)。>4mm轮廓要素的标注当被测要素为中心要素时，指引线的箭头应与被测要素的尺寸线对齐，当箭头与尺寸线的箭头重叠时，可代替尺寸线箭头，指引线的箭头不允许直接指向中心线。b中心要素的标注当被测要素为圆锥体的轴线时，指引线的箭头应与圆锥体直径尺寸线(大端或小端)对齐，必要时也可在圆锥体内画出空白的尺寸线，并将指引线的箭头与该空白的尺寸线对齐；如圆锥体采用角度尺寸标注，则指引线的箭头应对着该角度的尺寸线。圆锥体轴线的标注图指引线箭头指向被测要素位置(a)被测要素为轮廓要素；(b)被测要素为中心要素当多个被测要素有相同的形位公差(单项或多项)要求时，可以在从框格引出的指引线上绘制多个指示箭头，并分别与被测要素相连；用同一公差带控制几个被测要素时，应在公差框格上注明“共面”或“共线”。AB0.03A-B共面0.10多要素同要求的简化标注多处要素用同一公差带时的标注当同一个被测要素有多项形位公差要求，其标注方法又是一致时，可以将这些框格绘制在一起，并引用一根指引线。AA同一要素多项要求的简化标注3基准要素的标注用于确定被测要素的方向和位置的要素叫基准要素。标注时，在基准要素处标上基准符号（加粗约2b的短粗划），并与框格用细实线连接，连线必须与基准要素垂直。如下图（a）所示。当连线不便引到基准符号时，可用基准代号标注，如下图（b）所示。无论基准符号在图样上的方向如何，圆圈内的字母均应水平书写。基准符号3基准要素的标注无论基准符号在图样上的方向如何，圆圈内的字母均应水平书写。3基准要素的标注基准代号的字母采用大写拉丁字母。为避免混淆，标准规定不许采用E、I、J、M、O、P、L、R、F等字母。基准的顺序在公差框格中是固定的。当基准要素为轮廓线和表面时，基准符号应置于该要素的轮廓线或其引出线标注，并应明显地与尺寸线错开。基准符号标注在轮廓的引出线上时，可以放置在引出线的任一侧，但基准符号的短线不能直接与公差框格相连。AAB轮廓基准要素的标注当基准要素是轴线或中心平面或由带尺寸的要素确定的点时，基准符号的连线应与该要素的尺寸线对齐；当基准符号与尺寸线的箭头重叠时，可代替尺寸线的一个箭头。BAC中心基准要素的标注当基准要素为中心孔或圆锥体的轴线时，则按图示方法标注。ABAB4/7.5GB145-85AB4/7.5GB145-85中心孔和圆锥体轴线为基准要素的标注基准的标注方法3.3形状公差形状公差—是指单一实际要素的形状所允许的变动全量。形状公差带

—是限制单一实际被测要素变动的区域，零件实际要素在该区域内为合格。它包括四个要素：形状公差带的特点—不涉及基准，它的方向和位置均是浮动的，只能控制被测要素形状误差的大小。3.3.1形状公差形位公差带形状：大小：位置：方向：由被测要素和设计要求决定的由公差带的宽度t或直径Φt和SΦt决定的分浮动和固定两种取决于测量方向即指引线箭头方向3.3.2各项形状公差与公差带（1）在给定平面内t0.11．直线度限制被测实际直线对理想直线变动量的一项指标。被限制的直线有平面内的直线、直线回转体（圆柱、圆锥）上的素线、平面与平面的交线（形成空间直线）和轴线等。（1）在给定平面内含义：保持表面的素线必须位于平行于图样所示投影面且距离为公差值0.01mm的两平行线之间。（1）在给定平面内公差带定义：其公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。棱线必须位于箭头所指方向距离为公差值0.02mm的两平行平面内。公差带标注（2）在给定方向上（2）在给定相互垂直的两个方向上公差带定义：任意方向上的直线度在公差值前加注“

”，公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域。

被测圆柱体d的轴线必须位于直径为公差值0.04mm的圆柱面内。φt公差带标注3）在任意方向上

其被测要素是平面要素。公差带定义：平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。图a：被测表面必须位于距离为公差值0.1的两平行平面内。图b：被测表面上任意100×100的范围，必须位于距离为公差值0.1的两平行平面内。标注t公差带2．平面度公差带：

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0.02mm的两同心圆之间。它是控制圆柱形和圆锥形等回转体的横截面的形状公差。t公差带标注1标注2动画3．圆度公差带：

被测圆柱面必须位于半径差为公差值0.02的两同轴圆柱面之间。

t4．圆柱度