形状和位置几何公差基础介绍.ppt
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1、形状和位置(几何)公差 基础介绍 陈一士 高工 目录 1.前言 概况 形位误差产生的因素 形位误差对产品的影响 2.要素 定义 类型 3.符号 公差特征项目的符号 附加符号 基准符号 我国特有符号 4.标注 形位公差框格 被测要素的标注 基准要素的标注 5.基准 定义 基准的类型 基准的顺序 6.公差带 定义 四大特征 7. 二个专用符号 F P 8. 公差原则 问题的提出 有关术语 公差原则 9. 新老标准主要区别 10. 结束语 1.1 形位误差产生的因素 由于加工过程中工件在机床上的定位误差、刀具与工件的相 对运动不正确、夹紧力和切削力引起的零件变形、工件的内应力 的释放等原因,完工零件
2、会产生各种形状和位置误差。 一 前 言 各种形状和位置误差都将会对零件的装配和使用性能产生不 同程度的影响。如孔、轴圆柱表面的形状误差会使配合性质不均 匀;孔的位置误差会影响装配的方便性和可能性;两齿轮轴的轴 线平行度误差会降低齿轮副的啮合质量等等。 1.2 形位误差对产品的影响 因此机械零件的几何精度,除了规定尺寸公差、表面粗糙 度以外,还应规定合理的形状和位置公差(简称形位公差)。 我国在74 - 75年之间先后颁布了三项 “形状和位置公差” 的国 家试行标准(GB1182、83、84),规定用框格注法。 GB 1182 - 80 形状和位置公差 代号及其标注 GB 1183 - 80 形
3、状和位置公差 术语及定义 GB 1184 - 80 形状和位置公差 未注公差的规定 GB 1958 - 80 形状和位置公差 检测规定 此后,经几年的实践考验和理论探讨,于1980年正式颁布了四 项 “形状和位置公差” 的国家标准。即: 1.3 关于标准 自86年起,新产品图样的形状和位置公差必须采用框格注法, 不可用文字说明法。否则新产品鉴定将不被通过。 此后,我国又相继颁布了以下配套国家标准: GB 4249 84 公差原则 GB 4380 84 确定圆度误差方法 二点、三点法 GB 7234 87 圆度测量术语、定义及参数 GB 7235 87 确定圆度误差方法 半径变化量测量 GB 8
4、069 89 功能量规 GB 11336 89 直线度误差检测 GB 11337 89 平面度误差检测 GB 13319 91 位置度公差 所有这些标准的贯彻和实施,都对振兴我国的机械工业、提高 生产技术水平和生产过程的经济性发挥了良好的促进作用。 96年后,为遵循与国际标准接轨的原则,我国又制、修订了 一批形位公差国家标准。即: GB/T 1182-1996 形状和位置公差 通则、定义、符号和图 样表示法等效采用ISO 1101:1996代替 GB 1182-80 和GB 1183-80。 GB/T 1184-1996 形状和位置公差 未注公差值等效采用 ISO 2768:1989代替 GB
5、 1184-80。 GB/T 4249-1996 公差原则等效采用ISO 8015:1985 代替 GB 4249-84。 GB/T 16671-1996 形状和位置公差 最大实体要求、最小实 体要求和可逆要求等效采用ISO 2692:1996。 GB/T 16892-1997 形状和位置公差 非刚性零件注法等效 采用ISO 10579:1993。 GB/T 17851-1999 形状和位置公差 基准和基准体系等效 采用ISO 5459:1981。 这样,我国已形成了比较完整的形状和位置公差标准体系。 GB/T 17773-1999 形状和位置公差 延伸公差带及其表示法 等效采用ISO 105
6、78:1992。 GB/T 17852-1999 形状和位置公差 轮廓的尺寸和公差注法 等效采用ISO 1660:1982。 1996 年ISO进行机构改革,将ISO/TC10/SC5尺寸与公差注 法、ISO/TC 3极限与配合、ISO/TC 57表面特征及其计量 学合为 ISO/TC 213 Dimensional And Geometrical Product Specification And Verification。98年,我国随之成立SAC/TC 240 与之相对应,将尺寸公差、形位公差和表面粗糙度合并在一 起,新制修定的标准统称为“产品几何技术规范(GPS) ” 。 GB/T 1
7、8780.1-2002 产品几何量技术规范(GPS)几何要素 第1部分:基本术语和定义等同采用ISO 14660-1 :1999。 GB/T 13319-2003 产品几何量技术规范(GPS)几何公差 位 置度公差注法等同采用ISO 5458:1998代替 GB/T 13319- 1991。 GB/T 1958-2004 产品几何量技术规范(GPS)形状和位置 公差 检测规定代替 GB 1958-1980。 我国SAC/TC 240成立后, 又制、修订了一批国家标准: GB/T 18780.2-2002 产品几何量技术规范(GPS)几何要素 第2部分:园柱面和圆锥面的提取中心线、平行平面的提取
8、中心面、 提取要素的局部尺寸等同采用ISO 14660-2 :1999。 GB/T 1182-2008 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等同(IDT)采用ISO 1101: 2004代替GB/T 1182-1996。 09标准主要对术语作了较大的修改(等同采用ISO标准), 如:形位公差改称为几何公差、轮廓要素改为组成要素、中心要 素改为导出要素、理想改为公称、测得改为提取、被测要素改为 注出公差(的)要素 。 在公差原则中,取消了术语作用尺寸,对相关要求的描述也 有所改变,但实质内容未变。 GB/T 16671-2009 产品几何技术规范(GPS) 几何
9、公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求修改(MOD)采用 ISO 2692:1996代替 GB/T 16671-96。 GB/T 4249-2009 产品几何技术规范(GPS) 公差原则 修改(MOD)采用ISO 8015:1985代替GB/T 4249-96。 凭本人经验,96标准易理解记忆,本介绍采用96标准,与 09标准不同之处会附带或专门介绍。 二 要 素 Feature 2.1 定义 要素是指零件上的特征部分 点、线、面。 轴线球心 素线 圆锥面圆柱面球面圆台面 形位公差研究对象就是要素,即点、线、面。 任何零件不论其复杂程度如何,它都是由许多要素组成的。 2.2 类型 按存在的
10、状态分 实际要素 理想(公称)要素 按结构特征分 轮廓(组成)要素 中心(导出)要素 按所处的地位分 被测要素 基准要素 按结构性能分 单一要素 关联要素 按与尺寸关系分 尺寸要素 非尺寸要素(本人定义) 三 符号 Symbol 3.1 形位公差的特征项目和符号 单一要素或 关联要素 箭头可空心 或涂黑 3.2 附加符号 DATUM TARGET 2 A 1 基准目标 THEORETICALLY EXACT DIMENSION理论正确尺寸 包容要求ENVELOPE REQUIREMENT Reciprocity Requirement E 可逆要求 R 术语 3.3 基准符号 A ISO A
11、GB/T 三角形部分可以不涂黑 3.4 我国特有符号 我国GB标准有四个特有符号,表示对被测要素的形状要求。 含义符号 只许中间向材料内凹下( ) 只许中间向材料外凸起( ) 只许从左至右减小*( ) 只许从右至左减小*( ) * 应理解为与图标方向减小。如轴的图为垂直放置(逆时 针转)。 09标准这部分取消了(仅保留不凸起) 与96标准 的区别是:在 方向公差和位 置公差中均列 入线、面轮廓 度。同轴度和 同心度分别列 出。 这样由原来的 14种增加到19 种。 3.5 2009标准区别处 几 何 特 符 号 附 加 符 号 新增 不知为何 将 R 放注 取消96标 准的(+)、 (-)、(
12、 ) 和( ) 相当96 标准的(-) 原先有,现 放表中 新增 4.1 形位公差框格 Feature Control Frames 公差值及附加符号 基准要素的字母及附加符号 公差特征项目的符号 无基准要求的形状公差,公差框格仅两格;有基准要求的位 置公差,公差框格为三格至五格。 形位公差框格在图样上一般为水平放置,必要时也可垂直放 置(逆时针转)。 四 标注 Mark 4.2 被测要素的标注 形位公差框格通过用带箭头的指引线与被测要素相连。 4.2.1 被测要素是轮廓要素时,箭头置于要素的轮廓线或轮廓线的延 长线上(但必须与尺寸线明显地分开)。见下图 - 左。 素线直线 度 轴线直线 度
13、对 齐 分开 4.2.2 被测要素是中心要素时,带箭头的指引线应与尺寸线的延长线 对齐。见上图 右。 当尺寸线箭头由外向内标注时,则箭头合一。 带箭头的指引线可从框格任一端引出,但不可同时从两端引出。 a) 为局部范围时(分子/分母标注) 0.04/100 0.1/ 100 表示上平面在任意 边长为100mm的正方形 范围内的平面度公差为 0.1。 表示上平面对下平 面A的平行度公差在任 意100mm长度范围内为 0.1。 1) 2) 3) 0.1/100 A A 4.2.3 几个特殊标注 除非另有要求,其公差适用于整个被测要素。 表示圆柱面素线在 任意100mm长度范围内 的直线度公差为0.
14、04。 b) 对实际被测要素的形状公差在全长上和给定长度内分别有要求 时,应按下图标注(GM 标准与我国GB 标准相同) ; 全长上直线度 公差0.4。 任25内直线 度公差0.1。 c) 轮廓度中若表示的公差要求适用于整个轮廓。则在指引线转 角处加 一小圆(全周符号)。 d) 螺纹、齿轮和花键 一般情况下,以螺纹中径轴线作为被测要素或基准要素。如用大 径轴线标注“MAJOR DIA”(MD);用小径轴线标注“MINOR DIA” (LD)。 齿轮和花键轴线作为被测要素或基准要素时,如用节径轴线标注 “PITCH DIA”(PD);用大径轴线标注“MAJOR DIA” (MD) ,用 小径轴线
15、标注“MINOR DIA”(LD)。 0.05A B MD 4.3 基准要素的的标注 4.3.1 基准要素是轮廓要素时,符号置于基准要素的轮廓线或轮廓线 的延长线上(但必须与尺寸线明显地分开)。见左图。 4.3.2 基准要素是中心要素时,符号中的连线应与尺寸线对齐(右图)。 4.3.3 螺纹、齿轮和花键 以螺纹中径轴线作为基准要素(可省略PD)。如用大径轴线标注 “MAJOR DIA”(MD);用小径轴线标注“MINOR DIA”(LD)。 齿轮和花键轴线作为基准要素时,如用节径轴线标注“PITCH DIA” (PD);用大径轴线标注“MAJOR DIA” (MD),用小径轴线标注 “MINO
16、R DIA”(LD)。 A MD 五 基准 Datum 5.1 定义 基准 与被测要素有关且用来定其几何位置关系的一个几何理 想要素(如轴线、直线、平面等),可由零件上的一个或多个要素构成。 模拟基准要素 在加工和检测过程中用来建立基准并与基准要素 相接触,且具有足够精度的实际表面。 零件1 零件2 基准要素(一个底面) 在建立基准的过程中会排除基准要素表面本身的形状误差。 模拟基准要 素基准 模拟基准 要素是基准的 实际体现。 在加工和 检测过程中, 往往用测量平 台表面、检具 定位表面或心 轴等足够精度 的实际表面来 作为模拟基准 要素。 5.2 基准的类型 单一基准 一个要素做一个基准;
17、 A A-B 组合(公共)基准 二个或二个以上要素做一个基准; 典型的例子为公共轴线做基准。 AB A-B 基准体系 由二个或三个独立的基准构成的组合; 三基面体系 Datum Reference Frame 三个相互垂 直的理想(基准)平面构成的空间直角坐标系。 A. 板类零件三基面体系 用 三 个 基 准 框 格 标 注 基准F - 第三基 准平面约束了一 个自由度。 基准E - 第二基 准平面约束了二 个自由度, 根据夹具设计原理: 基准D - 第一基 准平面约束了三 个自由度, B. 盘类零件三基面体系 虽然,还余下一个自由度,由于该零件对于 基准轴线 M 无定向要求,即该零件加工四个
18、孔时 ,可随意将零件放置于夹具中,而不影响其加工 要求。 用 二 个 基 准 框 格 标 注 根据夹具设计 原理: 基准K- 第 一基准平面 约束了三个 自由度, 基准M - 第 二基准平面 和第三基准 平面相交构 成的基准轴 线,约束了二 个自由度。 在图21中可发现该 盘类零件的基准框格采 用了三格,这是因为该 零件对基准轴线V有方 向要求。而从定位原理 上讲基准 U、V 已构成 了基准体系。 基准W是一个辅助 基准平面(不属于基准 体系)。 由上可知:三基面体系不是一定要用三个基准框格来表示的。 对于板类零件,用三个基准框格来表示三基面体系;对于盘类零 件,只要用二个基准框格,就已经表示
19、三基面体系了。 在实际工作中,大量接触到的三基面体系原理为一面二销 见下图。 上面是从三基面体系的原理来论述基准框格的表示数量, 在实际使用中,只需能满足零件的功能要求,无需注重基准框 格的数量多少。关键是要能定位住零件。 第一基准 第二基准 第三基准 基准目标 Datum Target 用于体现某个基准而在零件上指定的 点、线或局部表面。分别简称为点目标、线目标和面目标。 1. 点目标可用带球头的圆柱销体现; 2. 线目标可用圆柱销素线体现; 3. 面目标可为圆柱销端面,也可为方形块 端 面或不规则形状块的端面体现。 基准目标的位置必须用理论正确尺寸表示。面目标还应标注其表 面的大小尺寸。
20、图 26 二个点目标和一个线目标 示例: 构成基准 。A 5.3 基准的顺序 基准体系中基准的顺序前后表示了不同的设计要求 。 基准后有、 无附加符号 又表示了不 同的设计要 求。详见公 差原则。 强调4孔轴线 与A轴线平行 强调4孔轴线 与B平面垂直 六 公差带 6.1 定义 公差带 实际被测要素允许变动的区域。 它体现了对被测要素的设计要求,也是加工和检验的根 据。 6.2 特征 (大小、形状、方向、位置) A. 大小 Size 公差带的大小均以公差带的宽度或直径表示,即图样上形位公 差框格内给出的公差值。公差值均以毫米为单位。 若公差值为公差带的宽度,则在公差值的数字前不加注符号。 tS
21、 t t 若公差带为圆、圆柱或球,则在公差值的数字前加注或S 表示其圆、圆柱或球的直径。 不同的公差特征项目一般具有不同形状的公差带。其中有些项 目只有唯一形状的公差带;有些项目根据不同的设计要求具有数种 形状的公差带。 下面按公差特征项目逐一进行介绍。 B. 形状 Form 公差带形状主要有8种: v 两平行直线、 v 两平行平面、 v 两同心圆、 v 两同轴圆柱、 v 两等距曲线、 v 两等距曲面、 v 一个圆柱、 v 一个球。 新标准改为7种: v 两等距线或两平行直线; v 两等距面或两平行平面; v 两个同心圆; v 两同轴圆柱; v 一个圆柱; v 一个圆; v 一个球。 项目公差
22、带形状 直线度 给定平面两平行直线 给定方向 一个方向两平行平面 两个方向两对互相垂直的两平行平面 任意方向一个圆柱 平面度两平行平面 圆度两同心圆 圆柱度两同轴圆柱 线轮廓度两等距曲线 面轮廓度两等距曲面 形状公差 方向公差 项目公差带形状 垂直度 线对线、面对线、面对面两平行平面 线对面 给定 方向 一个方向两平行平面 两个方向两对互相垂直的两平行平面 任意方向一个圆柱 平行度 线对面、面对线、面对面两平行平面 线对线 给定 方向 一个方向两平行平面 两个方向两对互相垂直的两平行平面 任意方向一个圆柱 倾斜度 线对线、面对线、面对面两平行平面 线对面 单一基准两平行平面 两个互相垂直的基准
23、一个圆柱 位置公差 项目公差带形状 同心度一个圆 同轴度一个圆柱 对称度两平行平面 位置度 点一个球 线 给定 方向 一个方向两平行平面 两个方向两对互相垂直的两平行平面 任意方向一个圆柱 面两平行平面 跳动 项目公差带形状 圆跳动 径向两同心圆(测量平面上) 端面 两个圆(测量圆柱面上) 斜向两个圆(测量圆锥面上) 全跳动 径向两同轴圆柱 端面两平行平面 详见GB/T 1182 C 方向和位置 Orientation & Location 公差带的方向和位置可以是固定的,也可以是浮动的。如被测 要素相对于基准的方向和位置关系是用理论正确尺寸标注的,则公 差带方向和位置是固定的,否则就是浮动的
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