公差配合-第4.ppt

1、几何公差,1.1 互换性概述 1.2 标准化概述 1.3产品几何量技术规范(GPS) 1.4 本课程的研究对象及任务,1 概 述,在零件的加工过程中，由于工件、刀具、机床的变形，相对运动关系的不准确，各种频率的振动以及定位装夹等等原因，都会使零件各几何要素的形状和相互位置产生误差。如图：滚柱与孔有配合，假若滚柱加工后弯曲了成为右图样子，则由于滚柱形状上的精度不合格而影响了零件装配和使用的质量。,1 概 述,如下图是一对阶梯轴孔的配合，若阶梯轴加工后成为下图样子：则是由于相互位置上的精度不合格而影响了零件的质量。,1 概 述,我国几何公差国家标准目前推荐使用的标准为： GB/T 1182 200

2、8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/T 1184 1996形状和位置公差未注公差值; GB/T 4249 2008产品几何技术规范 公差原则； GB/T 166712008产品几何技术规范(GPS)几何公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求; GB/T 133192003产品几何技术规范(GPS)几何公差位置度公差注法； GB/T19582004产品几何技术规范（GPS）形状和位置公差 检测规定,1.1几何公差的研究对象,几何公差的研究对象是零件的几何要素(简称为“要素”),就是构成零件几何特征的点、线、面。如图1所示,几何要素的分类,1.按存在的

3、状态分为公称（理想）要素和提取（实际）要素 2.按结构特征分为导出（中心）要素和组成（轮廓）要素 3.按所处地位分为基准要素和被测要素 按功能关系分为单一要素和关联要素,1.2几何公差的特征项目及其符号,1.3 几何公差的标注方法,几何公差在图样上用框格的形式标注，如下图所示。,公 差 框 格,公差框格一般用细实线画，水平或垂直绘制（不可歪斜），公差项目符号一般用粗实线画（跳动除外）。形状公差只有前两格无基准要求，而位置公差一般为三至五格，即必须有基准。指引线可以从框格的两端中的任一端引出。,公差框格标注常见错误,对被测要素说明与限制符号,1.被测要素的标注,当被测要素为轮廓要素时，指示箭头应

4、直接指向被测要素或其延长线上,并与尺寸线明显错开，如图5所示。,1.被测要素的标注,当被测要素为导出要素（中心点、中心线、中心面等）时，指示箭头应与被测要素相应的轮廓要素的尺寸线对齐，如图6所示。,几何公差的简化标注,为减少图样上公差框格的数量,可采用简化标注方法 （1）同一被测要素有多项几何公差要求时 可将公差框格重叠,用一条指引线指向被 测要素（见示例1） （2）不同要素有相同几何公差要求时，可 用一个公差框格表示（见示例2、3、4）,(几何公差的简化标注)例4,若干个分离要素给出单一公差带时，可在公差框格内公差值的后面加注公共公差带的符号CZ。,2.基准要素的标注,对关联被测要素的方向、

5、位置和跳动公差要求必须注明基准。基准代号如图所示，方框内的字母应与公差框格中的基准字母对应，且不论基准代号在图样中的方向如何，方框内的字母均应水平书写。,2.基准要素的标注,当以组成要素作为基准时，基准符号在基准要素的轮廓线或其延长线，且与轮廓的尺寸线明显错开;当以导出要素为基准时,基准连线应与相应的组成要素的尺寸线对齐,如图10所示(基准符号可以是涂黑的或空白的三角形）。,局部几何公差要求,如果给出的公差仅适用于要素的某一指定局部，应采用粗点划线示出该局部的范围，并加注尺寸。,解释图中各项几何公差标注的含义,1.4 几何公差带,几何公差带是用来限制被测实际要素变动的区域。只要被测实际要素完全

6、落在给定的公差带内，就表示其形状和位置符合设计要求。其形状有如图11所示的几种。,2 形状误差与形状公差,2.1形状公差与公差带 形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量。形状公差带是限制实际被测要素形状变动的一个区域。形状公差带及其定义、标注示例和解释如表2所示。,给定平面的直线度,给定方向的直线度,任意方向的直线度,平 面 度,圆 度,圆 柱 度,2.2 形状误差及其评定,形状误差是被测提取（实际）要素的形状对其拟合（理想）要素的变动量。 1.形状误差的评定准则最小条件 最小条件：是指被测提取要素对其拟合要素的最大变动量为最小 。图中h1的位置符合最小条件。,h1 h2 h3,2.形

7、状误差的评定方法最小区域法,形状误差值用拟合要素的位置符合 最小条件的最小包容区域的宽度或直径 表示。最小包容区域是指包容被测提取 要素时, 具有最小宽度f或直径f的包 容区域。最小包容区域的形状与其公差 带相同。最小区域是根据被测提取要素 与包容区域的接触状态判别的。,2.形状误差的评定方法最小区域法, 评定给定平面内的直线度误差，包容区域为二平行直线，实际直线应至少与包容直线有两高夹一低、或两低夹一高三点接触。 评定圆度误差时，包容区域为两同心圆间的 区域，实际圆轮廓应至少有内外交替四点与两包 容圆接触。 评定平面度误差时，包容区域为两平行平面 间的区域被测平面至少有三点或四点按下列三种

8、准则之一分别与此两平行平面接触。 三角形准则、交叉准则、直线准则,最小包容区域,3 轮廓度公差与公差带,轮廓度公差特征有线轮廓度和面轮廓 度，均可有基准或无基准。轮廓度无基 准要求时为形状公差，有基准要求时为 方向公差（此时称为曲线度和曲面度） 或位置公差。其公差带定义、标注示例 和解释如表3所示。,线 轮 廓 度,线 轮 廓 度,面 轮 廓 度,面 轮 廓 度,4 方向、位置、跳动误差与 方向、位置、跳动公差,方向、位置和跳动公差是关联提取要素对基准允许的变动全量。 3.3.1方向公差与公差带 方向公差是关联提取要素对基准在方向上允许的变动全量。方向公差有平行度、垂直度和倾斜度三项。它们都有

9、面对面、线对面、面对线和线对线几种情况。典型的方向公差的公差带定义、标注示例和解释如表4所示。,给定方向的平行度,任意方向的平行度,被测要素为平面的垂直度,被测要素为轴线的垂直度,给定方向的倾斜度,任意方向的倾斜度,2 位置公差与公差带,位置公差是关联提取要素对基准在位置上所允许的变动全量。位置公差有同轴度（对中心点称为同心度)、对称度和位置度,其公差带的定义、标注示例和解释如表5所示。,同 轴 度,同 心 度,对 称 度,位置度(被测要素为点),位置度(被测要素为线),位置度(被测要素为面),3 跳动公差与公差带,跳动公差是关联提取要素绕基准轴线回转一周或连续回转时所允许的最大跳动量。跳动公

10、差分为圆跳动和全跳动。圆跳动是指被测提取要素在某个测量截面内相对于基准轴线的变动量；全跳动是指整个被测提取要素相对于基准轴线的变动量。其公差带的定义、标注示例和解释如表6所示。,径向圆跳动,轴向圆跳动,斜向圆跳动,径向全跳动,轴向全跳动,4 方向、位置和跳动误差及其评定,方向、位置和跳动误差是关联提取要素对拟合要素的变动量，拟合要素的方向或位置由基准确定。但由于基准要素本身也是加工出来的，客观上也存在着几何误差，因此基准要素的方向或位置也应符合最小条件。基准体现方法有“模拟法”、“直接法”和“分析法”等。,方向、位置和跳动误差及其评定,模拟法是采用具有足够精确形状的表面来体现基准平面（如平晶，

11、平板）、基准轴线（如芯轴，中心孔）等。 直接法是指当基准实际要素具有足够精度时，可直接作为基准。 分析法是对基准实际要素进行测量后，根据测得数据用图解或计算法确定基准的位置。,方向、位置和跳动误差最小包容区域,方向、位置和跳动误差的最小包容区域的形状完全相同于其对应的公差带，用方向或位置最小包容区域包容实际被测提取要素时，该最小包容区域必须与基准保持图样上给定的几何关系，且使包容区域的宽度和直径为最小。如图14所示 。,5 几何公差与尺寸公关差的关系,确定零件的形状、位置公差和尺寸公差之间相互关系的原则称为公差原则。它分为独立原则和相关要求。公差原则的国家标准包括: GB/T 4249-200

12、8和GB/T 16671-2008,5.1 有关术语定义,1.作用尺寸 体外作用尺寸（Dfe、dfe） 体内作用尺寸（Dfi、dfi）,关联作用尺寸,2. 最大实体状态(MMC)、最大实体 尺寸(MMS)和最大实体边界(MMB),（1）最大实体状态(MMC) （2）最大实体尺寸(MMS) （3）最大实体边界(MMB),实际要素在给定长度上，处处位于极限尺寸之内，并具体有实体最大时的状态,轴的最大实体尺寸dM=ds 孔的最大实体尺寸DM=Di,尺寸为最大实体尺寸的边界,3.最小实体状态(LMC)和最小实体尺寸(LMS),（1）最小实体状态(LMC) （2）最小实体尺寸(LMS),实际要素在给定长

13、度上，处处位于极限尺寸之内，并具体有实体最小时的状态,轴的最小实体尺寸dL=di 孔的最小实体尺寸DL=Ds,最大实体实效状态,在给定长度上，实际要素处于最大实体状态且中心要素的几何误差等于给出的公差值时的综合极限状态。,最大实体实效状态,最大实体实效状态、最大实体 实效尺寸和最大实体实效边界,最大实体实效状态(MMVC) 最大实体实效尺寸(MMVS) 最大实体实效边界(MMVB),拟合要素的尺寸 为其最大实体实 效尺寸时的状态,尺寸要素的最大实体尺寸与其导出要素的几何公差共同作用产生的尺寸 对内表面用DMV表示； 且DMVDi -t 对外表面用dMV表示; 且dMVds +t,尺寸为最大实体

14、实效尺寸的边界,最小实体实效状态,在给定长度上，实际要素处于最小实体状态且中心要素的几何误差等于给出的公差值时的综合极限状态。,最小实体实效状态,5.最小实体实效状态、最小实体 实效尺寸和最小实体实效边界,最小实体实效状态(LMVC) 最小实体实效尺寸(LMVS) 最小实体实效边界(LMVB),拟合要素的尺寸 为其最小实体实 效尺寸时的状态,尺寸要素的最小实体尺寸与其导出要素的几何公差共同作用产生的尺寸 对内表面用DLV表示； 且DLVDs+t 对外表面用dLV表示; 且dLVdi -t,尺寸为最小实体实效尺寸的边界,5.2 独立原则,独立原则是指图样上给定的各个尺 寸和几何形状、方向或位置要

15、求都是独 立的，应该分别满足各自的要求。独立 原则是尺寸公差和形位公差相互关系遵 循的基本原则，它的应用最广。 尺寸公差和几何公差没有特殊符号标注都为遵循独立原则。,独立原则的应用示例,图19a为独立原则的应用示例，不需标注任何相关符号。图示轴的局部实际尺寸应在19.97mm20mm 之间，且中心线的直线度误差无论直径是20mm（图19b）还是19.97mm(图19c)都不允许大于0.02mm。图19d为其动态公差图。,5.3 相关要求,图样上给定的尺寸公差与几何公差相互有关的设计要求称为相关要求。它分为包容要求、最大实体要求和最小实体要求。最大实体要求和最小实体要求还可用于可逆要求。,相关要

16、求,包容要求,最大实体要求,最小实体要求,可逆要求,1. 包容要求(ER),包容要求是被测实际要素处处不得超越最大实体边界的一种要求。 采用包容要求的尺寸要素，应在其尺寸极限偏差或公差代号后加注符号 。 包容要求表示提取组成要素不得超越其最大实体边界，即其体外作用尺寸不超出最大实体尺寸，且其局部实际尺寸不超出最小实体尺寸。,E,包容要求应用示例,如图20表示当实际尺寸为19.97，偏离最大实体尺寸0.03mm时，允许的直线度误差为0.03mm；而当实际尺寸为最大实体尺寸20mm时，允许的直线度误差为0 。,包容要求应用示例,2最大实体要求(MMR),最大实体要求是指尺寸要素的非理 想要素不得超

17、越其最大实体实效边界的 一种尺寸要素要求。它既可应用于被测 导出要素，也可用于基准导出要素。 最大实体要求应用于被测导出要素 时，应在被测要素几何公差框格中的公 差值后标注符号 ；用于基准导出要 素时，应在公差框格中相应的基准字母 代号后标注符号 。,M,M,最大实体要求应用示例,图示轴的尺寸与轴线直线度的 合格条件是： di=19.7mmdads=20mm dfedMV=20.1mm,3. 最小实体要求(LMR),最小实体要求是指尺寸要素的非理 想要素不得超越其最小实体实效边界的 一种尺寸要素要求。 最小实体要求用于被测提取要素时， 应在被测提取要素几何公差框格中的公 差值后标注符号“ ”；

18、应用于基准导出要素时，应在被测提取要素几何公差 框格内相应的基准字母代号后标注符号 “ ”。,L,L,最小实体要求应用示例,可逆要求(RR),在不影响零件功能要求的前提下,当 被测轴线或中心平面的形位误差值小于 给出的形位公差值时，允许相应的尺寸 公差增大。它通常与最大实体要求或最 小实体要求一起应用。 采用可逆的最大实体要求，应在被 测要素的几何公差框格中的公差值后加 注带圆圈的“ ” “ ”。,M,R,可逆的最大实体要求 应用示例,如图所示为最大实体的可逆要求，轴的尺寸 与轴线直线度的合格条件是： dadL=di=19.7mm dfedMV=dM+t=20+0.1=20.1mm,可逆的最小

19、实体要求 应用示例,6 几何公差的选用,几何公差的设计选用对保证产品质量和降低制造成本具有十分重要的意义。尤其是零件上的一些关键性要素，其几何精度会直接影响机器、设备的性能和各项精度指标。因此，在零件图样设计阶段，有必要对零件上那些有特殊功能要求的要素给出几何公差要求。 几何公差的选用主要包括：几何公差项目的选择；公差等级与公差值的选择；公差原则的选择和基准要素的选择。,6.1 几何公差项目的选择,1.考虑零件的几何特征 2.考虑零件的使用要求 3.考虑零件检测的方便性,要素的几何特征是选择单一要素公差项目的基本依据,零件的功能要求不同，对几何公差应提出不同的要求,为了检测方便，有时可将所需的

20、公差项目用控制效果相同或相近的公差项目来代替,6.2 形位公差值的选择,1.形状公差与位置公差的关系 2.几何公差和尺寸公差的关系 3.几何公差与表面粗糙度的关系 考虑零件的结构特点,同一要素上 t形状t方向t位置,圆柱形零件的 t形状T尺寸 线对线或面对面的 t平行度T尺寸距离,通常表面粗糙度的Ra值可约占几何公差值（2025）,对于刚性较差的零件和结构特殊的要素（如跨距较大的轴和孔、宽度较大的零件表面等），在满足零件的功能要求下，可适当降低12级选用。,6.3 公差原则的选择,1.独立原则 2.包容要求 3.最大实体要求 最小实体要求 5.可逆要求,尺寸精度与几何精度需要分别满足要求,保证国标规定的配合性质,保证可装配性,保证零件强度和最小壁厚,与最大(最小)实体要求联用,6.4 基准的选择,1.根据要素的功能及对被测要素间的几何关系来选择基准。 2.根据装配关系应选零件上相互配合、相