机械精度设计与检测.ppt
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1、机械精度设计与检测 主编:李必文 副主编:胡仲勋 母福生 周里群 刘金华 周光永 中南大学出版社,第四章 形位精度设计与检测,一、形位公差的项目及公差带形状,本章主要内容,二、形位公差的标注,三、公差原则,四、形位公差的选择及应用,重点要求,掌握形位公差的项目及符号;掌握形位公差的图样表示方法;掌握形位公差带的特点和功能并能正确选择及标注。,第四章 形位精度设计与检测,4.1 概述 4.2 形位公差的标注 4.3 形位公差及其公差带 4.4 公差原则 4.5 形位公差的选择 4.6 形位公差的测量与评定,一、 形位误差及其产生的原因,形位误差:零件的实际形状和相互位置,与理想几何体规定的形状以
2、及点、线、面相互位置间存在的差异,统称为形位误差。 产生的原因: 加工零件的机床、夹具、刀具及工件系统等; 加工过程中受力变形、振动、磨损等各种因素的干扰; 导致产生或大或小的形状误差和位置误差。,4.1 概述,4.1 概述,形位误差对机器的装配和使用都会产生很大的影响。 因此,必须对形位误差予以控制 。,4.1 概述,中心要素是指回转体的中心 或对称面的中平分面,轮廓要素是指与空间直接接触的要素, 按结构特征分: 轮廓要素、中心要素, 按存在状态分: 实际要素、理想要素,几何要素分类,1、要素:形位公差研究的对象,几何要素:构成零件几 何特征的点、线、面。,二、 基本术语,实际要素是指加工完
3、成后所形成的要素,理想要素是指具有几何意义的要素,基准要素是指为确定被测要素的理想方向或位置的要素,4.1 概述, 按所处地位分: 被测要素、基准要素, 按功能关系分: 单一要素、关联要素,被测要素是指图样上所标出的要素,单一要素是指形状公差,关联要素是指位置公差,4.1 概述,2、形状公差及项目符号,形状公差: 单一实际要素的形状所允许的变动全量。,形状公差,4.1 概述,3、位置公差:关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。,4.1 概述,4.1 概述,5、形位公差带,形状和位置公差是实际被测要素对理想被测要素的允许变动量,形位公差带就是被测要素允许变动的几何区域。,形位公差带具有形状、
4、大小、方向和位置的特征。,公差带的形状:,4.1 概述,点的公差带形状,线的公差带形状,平面点,空间点,平面内直线,空间一个方向限制的直线,空间任意方向限制的直线,圆,任意曲线,面的公差带形状,平面,圆柱面,任意曲面,4.1 概述,作用:体现被测要素的设计要求,也是加工和 检测的根据。,公差带的大小:,公差带的方位:,取决于公差值,机械零件的设计过程中 形位精度要求不高:应采用未注形位公差(形位公差的一般公差),无需在图样上注出; 功能要求较高:形位公差应在图样上采用框格标注,特殊情况也可以在技术要求中使用文字说明。,如计数器壳体、齿轮轴等,形位公差框格表示法,主要标注三部分内容: 框格、被测
5、要素和基准要素。,4.2 形位公差的图样表示(标注),一、形位公差框格和基准符号,1、 框格,4.2 形位公差的图样表示(标注),4.2 形位公差的图样表示(标注),二、被测要素的标注方法,注意:当被测要素为轮廓要素 时, 箭头必须明显地与尺寸线错开。,1、被测轮廓要素的标注,4.2 形位公差的图样表示(标注),注意:被测要素为中心要素(轴 线、 中心平面、球心等)时,箭头应与该要素所对应轮廓要素的尺寸线 对齐 。,2 、被测中心要素的标注,4.2 形位公差的图样表示(标注),箭头代替尺寸线,箭头对齐圆锥 大端尺寸线,4.2 形位公差的图样表示(标注),3、被测要素为多个要素,多个要素要求相同
6、时,用一个框格即可。 公共轴线、公共中心平面 等公共被测要素,应在框格 上方书写共线或共面字样 。,4.2 形位公差的图样表示(标注),4.2 形位公差的图样表示(标注),4、被测要素有多项公差要求,4.2 形位公差的图样表示(标注),(一)、基准 1、定义: 具有正确形状的理想要素,在实际运用时,则由基准实际要素来确定。 2、基准的建立: 基准是用来确定被测要素的方向与位置的。 以基准实际要素的理想基准要素作为基准,且理想要素的位置应符合最小条件。,4.2 形位公差的图样表示(标注),三、 基准及基准要素的标注方法, 当基准为中心要素时,以最小包容区域的中心要素作为理想基准要素(如图47)。
7、,4.2 形位公差的图样表示(标注), 由两条或以上实际轴线建立公共基准轴线时,以这些实际轴线所共有的理想轴线作为公共基准轴线。 (图4-10),4.2 形位公差的图样表示(标注), 当基准为轮廓要素时,以最小包容区域体外边界作为基准要素。(图48);,4.2 形位公差的图样表示(标注), 为确立被测要素的空间位置,可以建立标准体系。 (图4-12),4.2 形位公差的图样表示(标注),3、基准符号,4.2 形位公差的图样表示(标注),注意: 大写字母必须水平方向书写。用角标满足多个要求。 字母E、F、I、J、L、M、O、P、R不能作为基准代号。,(二)、 基准要素的标注方法,1、基准轮廓要素
8、的标注方法,粗短线对准轮廓线或延长线上,并且与尺寸线明显错开,4.2 形位公差的图样表示(标注),4.2 形位公差的图样表示(标注),2、基准中心要素的标注方法,基准符号的细实线必须与该尺寸线对齐,4.2 形位公差的图样表示(标注),4.2 形位公差的图样表示(标注),3、基准体系的标注,4.2 形位公差的图样表示(标注),4、公共基准的标注,4.2 形位公差的图样表示(标注),四、其他标注方法,1、延伸公差带 是指将被测要素的公差带延伸到工件实体之外,以保证相配件与该零件配合时能顺利装入。,4.2 形位公差的图样表示(标注),4.2 形位公差的图样表示(标注),2. 全周符号的标注,如果轮廓
9、度特征适用横截面的整周轮廓或由该轮廓所示的整周表面时,应采用全周符号表示。,4.2 形位公差的图样表示(标注),3. 螺纹、齿轮和花键轴线的标注,否则应加说明,例如用“MD”表示大径,用“LD”表示小径。,以螺纹轴线为被测要素或基准要素时,默认为螺纹中径。,图4.13 (a)大径轴线的标注,图4.13 (a)小径轴线的标注,以齿轮、花键轴线为被测要素或基准要素时,需说明所指的要素,例如用“PD”表示节径,用“MD”表示大径,用“LD”表示小径。,4.2 形位公差的图样表示(标注),4. 限定性规定的标注,图4.13 (a),4.2 形位公差的图样表示(标注),6. 最大实体要求、最小实体要求和
10、可逆要求,5. 自由状态的标注,4.2 形位公差的图样表示(标注),图 4.22 (a),图 4.22 (b),图 4.22 (c),7、复合位置度,4.2 形位公差的图样表示(标注),形状误差值就是最小包容区域的宽度或直径。最小包容区域是与形状公差带形状、方向、位置相同、包容实际被测要素且具有最小宽度或直径的区域。 即必须遵循最小条件。,4.3 形位公差及其公差带,一、形状公差及其公差带的特点,(一)形状误差及其评测,形状公差 单一要素的形状对其理想要素 允许的变动量。,图4-17(a) 轮廓要素的最小条件,h2,h3,h1h2h3,(1)最小条件原则:指被测实际要素对于理想要素的最大变动量
11、为最小,有唯一性。,对于轮廓要素:符合最小条件的理想要素是处于实体之外与被测实际要素相接触;,4.3 形位公差及其公差带,图4-17(b) 中心要素的最小条件,最小区域,对于中心要素:符合最小条件的理想要素是穿过实际中心要素。,4.3 形位公差及其公差带,(二)、形状公差带,公差带只有大小和形状,无方向和位置的限制,故称为浮动公差带。,形状公差共有四种:,4.3 形位公差及其公差带,1、直线度,直线度公差用于控制轮廓直线和轴线的形状误差,4.3 形位公差及其公差带,2、平面度,公差带是距离为公差值0.08的两平行平面之间的区域,0.08,零件上表面的平面度公差为0.08mm,4.3 形位公差及
12、其公差带,0.03,3、圆度,圆度公差带是垂直于轴线的任一正截面上半径差为公差值0.03的两同心圆之间的区域。,圆柱面的圆度公差为0.02mm 圆锥面的圆度公差为0.03mm,注意箭头方向,4.3 形位公差及其公差带,4、圆柱度,公差带是半径差为公差值0.01的两同轴圆柱面之间的区域。,d圆柱面的圆柱度公差为0.01mm,0.01,公差值前勿加,4.3 形位公差及其公差带,形状公差带的特点: 没有基准, 公差带只有形状和大小的要求,而没有方位的要求,即方位可以浮动。,0.08,4.3 形位公差及其公差带,二、评定基准,基准是用来确定被测要素方位的参考对象,通常有三类。,1. 单一基准,2.公共
13、基准,基准的种类,4.3 形位公差及其公差带,3、基准体系由两个或三个基准共同确定 被测要素的方位。,4.3 形位公差及其公差带,加工后的零件,实际基准都存在一定的形状误差,不宜直接使用实际基准要素作为基准,通常用形状足够精确的表面模拟体现.,以轮廓平面为基准,基准的体现,4.3 形位公差及其公差带,模拟,以内孔轴线为基准,以外圆轴线为基准,4.3 形位公差及其公差带,三、轮廓度公差带,轮廓度包括:,线轮廓度被测要素为曲线 面轮廓度被测要素为曲面,轮廓度的功能:,控制被测要素形状无基准(线轮廓/面轮廓) 控制被测要素位置有基准(线轮廓/面轮廓),4.3 形位公差及其公差带,1、线轮廓度,4.3
14、 形位公差及其公差带,2、面轮廓度,4.3 形位公差及其公差带,四、位置误差及其公差带的特点,定向误差:被测实际要素对具有确定方向的理想要素的变动量,该理想要素的方向有基准确定。,4.3 形位公差及其公差带,(一)、位置误差的评测,定位误差:被测实际要素对具有确定位置的理想要素的变动量,该理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定。,定向误差用定向最小包容区域(简称定向最小区域)的宽度或直径表示。,图4-18 定向最小包容区域,4.3 形位公差及其公差带,定位误差用定位最小包容区域(简称定位最小区域)的宽度或直径表示。,理论正确尺寸: 确定被测要素理想的形状、方向、位置的尺寸,无公差,标注在方框内
15、。,图4-19 定位最小包容区域,4.3 形位公差及其公差带,(二)、定向公差带,项目:平行度、垂直度和倾斜度。,根据被测要素与基准要素的形状可分为: 面对面、面对线、线对面、线对线,4.3 形位公差及其公差带,1、平行度,功能:用于控制被测要素与基准要素成0夹角。 有5种情况:,1) 面对面的平行度,4.3 形位公差及其公差带,2) 面对线的平行度,3) 线对面的平行度,4) 线对线在任意方向上的平行度,5) 线对线在两垂直方向上的平行度,功能:用于控制被测要素与基准要素成90度夹角,2、垂直度,1)面对线的垂直度,4.3 形位公差及其公差带,2)线对线的垂直度,3)线对面的垂直度,有3种情
16、况:,3、倾斜度,功能:控制被测要素与基准要素成090度夹角,1) 面对面的倾斜度,4.3 形位公差及其公差带,2)面对线的倾斜度,3) 线对面的倾斜度,有3种情况:,4、定向公差的特点,(1)、公差带相对基准有确定方向,0.01,0.01,4.3 形位公差及其公差带,(2)定向公差既控制被测要素的方向,同时也控制被测要素的形状误差。,同一要素的形状公差必须小于定向公差,4.3 形位公差及其公差带,(三)、定位公差带,项目:同轴度 、对称度 、位置度。,4.3 形位公差及其公差带,功能:控制被测轴线对基准轴线的重合程度。,1、同轴度,含义: d1轴线对d2轴线的同轴度公差为0.04mm。,公差
17、带图,4.3 形位公差及其公差带,点的同心度,公差带图,4.3 形位公差及其公差带,2、对称度,功能:控制被测中心对基准中心的共线或共面程度。 有3种情况:,1)面对线的对称度,4.3 形位公差及其公差带,2)面对面的对称度,3)线对面的对称度,3、位置度,功能:控制被测要素相对其理想要素的位置误差。 位置度可用于点、线、面。 有4种情况:,1)点的位置度,4.3 形位公差及其公差带,2)线的位置度,3)复合位置度,4)成组要素无基准位置度公差,4、定位公差的特点,(1)、公差带相对基准有确定的位置,0.04,0.05,4.3 形位公差及其公差带,(2)、定位公差既控制被测要素的位置,同时也控
18、制被测要素的方向和形状误差。,同一要素的形状公差必须小于定向公差,定向公差必须小于定位公差,4.3 形位公差及其公差带,跳动公差是按检测方式规定的公差项目。用来控制圆柱面、圆锥面、端面相对于基准轴线的变化量。,六、跳动公差,4.3 形位公差及其公差带,1、圆跳动,4.3 形位公差及其公差带,径向圆跳动测量,4.3 形位公差及其公差带,公差带为在任一垂直于基准轴线的横截面内、半径差等于公差值 t、圆心在基准轴线上的两同心圆所限定的区域。,轴向(端面)圆跳动测量,4.3 形位公差及其公差带,公差带为与基准轴线同轴的任一直径的圆柱截面上、间距等于公差值 t的两圆所限定的圆柱面区域。,4.3 形位公差
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