第4章形状和位置公差及检验新.ppt
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1、互换性与技术测量互换性与技术测量 四川大学制造学院四川大学制造学院 朱鲁闯朱鲁闯 第三章第三章-形状和位置公差及检测形状和位置公差及检测 学学 习习 指指 导导 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。 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 本章内容本章内容 第第3 3章章 形状和位置公差及检测形状和
2、位置公差及检测-预计预计6 6学学 时时 第一节 概述 第二节 形位公差的标注 第三节 形状公差 第四节 位置公差 第五节 公差原则 第六节 形位公差的选择 第七节 形位误差检测原则 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 3.1 3.1 概述概述 任何零件在加工过程中,由于机床夹具刀具系 统存在几何误差,加工过程中出现切削力变形、热 变形、振动、磨损等影响。从而使被加工件产生误 差,这些误差有尺寸偏差尺寸偏差、形状误差形状误差及位置误差位置误差。 加工后的零件不仅有尺寸误差,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,
3、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。 尺寸误差用尺寸公差加以控制。而形位误差必须用 形状和位置公差加以控制,简称形位公差形位公差。 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 3.1 3.1 概述概述 形状误差又分宏观几何形状误差,微观几何形状误 差和波度三种,一般以形位公差波形中波距 10mm以上称宏观形状误差,主要指工件的直线 度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度 6项。微观形状误差又称表面粗糙度,其波距 dm时,孔与轴 才能自由装配。 从装配上看工件合格是指: 孔合格: DminDmDaDmax 轴合格: dmindadmdmax 这
4、种制定原则称单一要素包容原则泰勒原则 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 3.5.2 3.5.2 公差原则公差原则- -相关要求相关要求(1)(1)包容要求包容要求 3.5 3.5 公差原则公差原则 工件合格条件为: 对孔 Dm MMS = Dmin 且 Da LMS = dmin 应用应用:仅用于形状公差仅用于形状公差,即适用于单一要素。主要 用于需要严格保证配合性质的场合。例如:包容要 求常用于保证孔、轴的配合性质,特别是配合公差 较小的精密配合要求,用最大实体边界保证所需要 的极限间隙或极限过盈。 边界边界:最大实体边界。 测量测量:可采用光滑极限量规(专用量具)。 第3章
5、形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 3.5.2 3.5.2 公差原则公差原则- -相关要求相关要求(1)(1)包容要求包容要求 包容要求实质:包容要求实质: 极限尺寸是最大最小实体尺寸!极限尺寸是最大最小实体尺寸! 包容原则图例包容原则图例 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 10 0 -0.036 E 要求该轴的实际轮 廓必须在直径为10mm 的最大实体边界内,其 局部实际尺寸不得小于 9.964mm(最小实体尺 寸) 0.036 3.5 3.5 公差原则公差原则 最大实体要求最大实体要求:要求零件实际要素遵守最大实体实 效边界,即其实际轮廓处处不得超越其边界,当实 际尺寸偏
6、离最大实体尺寸时,允许其形位误差值超 出图样上给出的公差值,而要素的局部实际尺寸应 在最大实体尺寸与最小实体尺寸之间。 标注方法:当采用最大实体要求时,如应用于被测 要素,需在被测要素形位公差框格中的公差值后标 注符号“ ”;如应用于基准要素时,应在形位 公差框格内的基准字母代号后标注符号“ ” 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 3.5.2 3.5.2 公差原则公差原则- -相关要求相关要求(2)(2)最大实体要求最大实体要求 M M 最大实体要求标注图例最大实体要求标注图例 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 10 0 -0.03 0.015 M 40 +0.1 0
7、 0.1 M A M 20 0 +0.033 A 用于被测要素时用于被测要素和基准要素时 最大实体要求可应用于被测要素、基准要素或同时应用 于被测要素和基准要素。 3.4 3.4 公差原则公差原则 应用应用:适用于中心要素适用于中心要素。主要用于只要求可装配性 的零件,能充分利用图样上给出的公差,提高零件 的合格率。 边界边界:最大实体要求应用于被测要素,被测要素遵 守最大实体实效边界。即:体外作用尺寸不得超出 最大实体实效尺寸,其局部实际尺寸不得超出最大 实体尺寸和最小实体尺寸。 最大实体实效尺寸最大实体实效尺寸:MMVS=MMSt t被测要素形位公差,“+”号用于轴,“-”号 用于孔。 第
8、3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 3.5.2 3.5.2 公差原则公差原则- -相关要求相关要求(2)(2)最大实体要求最大实体要求 最大实体要求应用于被测要素图例最大实体要求应用于被测要素图例 如图所示,该轴应满足下 列要求: 轴的局部实际尺寸在19.7mm 20mm之内; 实际轮廓不超出最大实体实 效边界,即其体外作用尺寸 不大于最大实体实效尺寸 dMMVS=dMMS+t=20+0.1=20.1mm 当该轴处于最小实体状态时 ,其轴线直线度误差允许达 到最大值,即等于图样给出 的直线度公差值(0.1mm) 与轴的尺寸公差(0.3mm)之和 :0.4mm。 第3章 形状和位置公差
9、及检测 互换性与技术测量 20 0-0.3 0.1 M dMV da1 da局部实际尺寸: 19.7-20 dMV最大实体实效尺寸:20.1 da2 da3 da4 0.1 最大实体实效边界 最大实体要求应用于被测要素图例最大实体要求应用于被测要素图例 如图所示,被测轴应满足下列要求: 轴的局部实际尺寸在11.95mm12mm之内; 实际轮廓不得超出关联最大实体实效边界,即关联体外作用 尺寸不大于关联最大实体实效尺寸 dMMVS=dMMS+t=12+0.04=12.04mm 当被测轴处在最小实体状态时,其轴线对A基准轴线的同轴 度误差允许达到最大值,即等于图样给出的同轴度公差( 0.04)与轴
10、的尺寸公差(0.05)之和:(0.09)。 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 A 12 -0. 05 25 -0.05 0.04 M 0 0 A 3.5 3.5 公差原则公差原则 从前面的标注我们知道:最大实体要求从前面的标注我们知道:最大实体要求可应用于被 测要素,也可应用于基准要素。当最大实体要求最大实体要求应 用于基准要素时,应在基准符号后加注 。 当基准要素应用最大实体要求时,基准要素应遵循 相应的边界。当其实际轮廓偏离其边界时,允许基 准要素在一定范围内浮动,其浮动范围等于基准要 素的体外作用尺寸与其边界尺寸之差。基准要素所 应遵循的边界又分为两种情况: 基准要素自身采
11、用最大实体要求,其边界为最大实体实 效边界。 基准要素自身采用独立原则或包容要求,其边界为最大 实体边界。 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 M 3.5.2 3.5.2 公差原则公差原则- -相关要求相关要求(2)(2)最大实体要求最大实体要求 最大实体要求应用于基准要素图例最大实体要求应用于基准要素图例 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 而基准轴尺寸后 未加任何标注,其自 身遵守独立原则,即 基准轴遵守最大实体 边界:dM=25 (基准轴各处局部实 际尺寸不超越此理想 边界) 如图所示为一阶梯轴,该阶梯轴0.04后加 ,基准A 后加 ,说明被测轴12与基准轴25均
12、应用最大实 体要求原则。故被测要素12遵守最大实体实效边界 : MV=dM+t=12+0.04=12.04 M M 最大实体要求应用于基准要素图例最大实体要求应用于基准要素图例 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 对本轴而言: 当基准与被测均为dM时, 其同轴度公差为0.04。 大轴:dM = 最大实体尺寸 =25 小轴:d1MV=最大实体实效尺寸 =12+t=12.0412+t=12.04 基准要素所遵守的边界可分为两种情况: 基准自身采用最大实体要求时,其边界为最大 实体实效边界DMV,dMV 基准自身采用独立原则或包容原则时,其边界 为最大实体边界DM,dM 最大实体要求应用
13、于基准要素图例最大实体要求应用于基准要素图例 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 当基准为dM,被测轴为d1L=11.95时, 被测轴实际尺寸偏离d1M,偏离量为0.05(12- 11.95=0.05)。该偏离量可补偿给同轴度。 此时同轴度误差为t=0.04+0.05=0.09 最大实体要求应用于基准要素图例最大实体要求应用于基准要素图例 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 当被测轴与基准均为最小实体尺寸dL时, 基准轴实际尺寸偏离dM,因此基准轴轴线可有浮动量, 其浮动量=25-24.97=0.03mm,即基准轴线可在 0.03mm范围内浮动。由于基准轴线可浮动,实质
14、上是 使被测轴的同轴度误差可得到补偿。此时被测轴的同轴 度误差可达: 0.04+0.05+0.030.04+0.05+0.03 =0.12mm =0.12mm 可见最大实体要可见最大实体要 求仅用于中心要素其求仅用于中心要素其 目的是保证装配互换目的是保证装配互换 最大实体要求的零形位公差最大实体要求的零形位公差 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 关联要素要求遵守最大实体边界时,可应用最大实关联要素要求遵守最大实体边界时,可应用最大实 体要求的零形位公差。体要求的零形位公差。 关联要素采用最大实体 要求的零形位公差时, 要求实际要素遵守最大 实体边界,即要求其实 际轮廓处处不得超
15、越最 大实体边界,且该边界 应与基准保持图样上给 定的几何关系,而实际 要素的局部实际尺寸不 得超越最小实体尺寸。 A 50h7(-0.025) 0 M A 0 采用最大实体要求的零形位公差, 其边界是直径为50mm(dM)且与 基准平面A垂直的最大实体边界。 最大实体要求的零形位公差最大实体要求的零形位公差 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 当被测轴为50mm(dM)时,其垂直度公差为0。 50 0.025 49.975 与基准平面A垂直 的最大实体边界 局部实际尺寸 基准平面A 当被测轴实际尺寸 偏离dM时,允许有 一定的垂直度误差 ,允许的垂直度误 差等于被测轴的尺 寸偏差
16、。极限情况 下,当被测轴为 49.975mm(dL) 时,垂直度公差为 误差0.05mm。 3.5 3.5 公差原则公差原则 定义:控制被测要素的实际轮廓处于其最小实体实 效边界之内的一种公差要求。 标注:在被测要素形位公差框格中的公差值后标注 符号 。应用于基准要素时,应在形位公差框格 内的基准字母代号后标注符号“ ”。 应用:适用于中心要素。主要用于需保证零件的强 度和壁厚的场合。 边界:最小实体实效边界。即:体内作用尺寸不得 超出最小实体实效尺寸,且其局部实际尺寸不得超 出最大实体尺寸和最小实体尺寸。 DLV= DL t 其中:内表面为“+”,外表面为“ -” 第3章 形状和位置公差及检
17、测 互换性与技术测量 L L 3.5.2 3.5.2 公差原则公差原则- -相关要求相关要求(3)(3)最小实体要求最小实体要求 最小实体要求应用举例最小实体要求应用举例 如图所示,该孔应满足下列要求, 实际尺寸在8mm 8.25mm之内; 实际轮廓不超出关联最小实体边界,即其关联体内 作用尺寸不大于最小实体实效尺寸 DLV=DL+t=8.25+0.4=8.65mm。 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 当该孔处于最大实体状态时, 其轴线对A基准的位置度误差允 许达到最大值,等于图样中给出 的位置度公差(0.4)与孔尺寸公 差(0.25)之和0.65mm。 8 0+0。25 0.4
18、 LA A 6 3.5 3.5 公差原则公差原则 定义:当工件形位误差值小于给定公差值时,允许 其实际尺寸超出极限尺寸(可补偿给工件尺寸), 但所形成的实际轮廓不能超出相应控制边界。 标注:可逆要求可应用于最大实体要求,也可应用 于最小尸体要求,应用时在符号 或 后加注 符号“ ”。 应用:主要用于最大实体要求且对尺寸公差及配合 无严格要求,仅保证装配互换时的场合,一般不用 于最小实体要求。 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 LM R 3.5.2 3.5.2 公差原则公差原则- -相关要求相关要求(4)(4)可逆要求可逆要求 如图所示,轴采用最大实体要求且为可逆要求: 其最大实体
19、实效边界为20.2(dMV)且与D垂直的理想孔。 当被测轴为20(dM)最大实体尺寸,其垂直度公差为 0.2mm 当被测轴偏离dm时,允许垂直度0.2增大。如被测轴为最 小实体尺寸19.9(dL),垂直度误差可达 0.2+0.1=0.3 可逆要求应用举例可逆要求应用举例 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 当形位误差小于给定值时,允 许实际尺寸超出dM。 例如当垂直度误差为0时,实际 尺寸可达20.2(dMV)。 dMV(最大实体实效尺寸)为控制 边界。 D 0.2 DM R 20 -0.1 0 课堂练习一:形位公差标注课堂练习一:形位公差标注 第3章 形状和位置公差及检测 互换性
20、与技术测量 30K7和50M7采用包 容原则。 底面F的平面度公差为 0.02mm;30K7孔和 50M7孔的内端面对它们 的公共轴线的圆跳动公差 为0.04 mm。 30K7孔和50M7孔对 它们的公共轴线的同轴度 公差为0.03mm。 6-11H10对50M7孔的轴线和F面的位置度公差为0.05mm, 基准要素的尺寸和被测要素的位置度公差应用最大实体要求 。 E E 0.02 A B 0.03 A-B C 0.04 A-B 0.05B M C M 标注练习一标注练习一 : 30K7和50M7采用包容原 则。 底面F的平面度公差为0.02mm ;30K7孔和50M7孔的内端 面对它们的公共轴
21、线的圆跳动 公差为0.04 mm。 30K7孔和50M7孔对它们 的公共轴线的同轴度公差为 0.03mm。 6-11H10对50M7孔的轴线 和F面的位置度公差为0.05mm, 基准要素的尺寸和被测要素的 位置度公差应用最大实体要求 。 课堂练习二:标注改错课堂练习二:标注改错 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 课堂练习三:公差原则课堂练习三:公差原则 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 试对右下图所示的 A1 = A2 = = 20.01mm轴套,应 用相关原则,填出下表所列各值。如实际零件如左下 图所示,判断该零件是否合格? 最大实体尺寸 MMS 最小实体尺寸 L
22、MS MMC时的轴 线直线度公差 LMC时的轴线 直线度公差 实体尺寸VS作用尺寸MS 课堂练习三:公差原则课堂练习三:公差原则 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 该零件合格 最大实体 尺寸MMS 最小实体 尺寸LMS MMC时 的轴线直 线度公差 LMC时的 轴线直线 度公差 最大实体 实效尺寸 VS 作用尺寸 MS A1 = A2 = = 20.01mm 2020.0330.020.05319.9819.985 3.6 3.6 形位公差的选择形位公差的选择 零、部件的形位误差对机器或仪器的正常工作有很 大的影响。合理、正确地确定形位公差项目及相应 的形位公差值对保证机器及仪器
23、的功能要求、提高 经济效益是十分重要的。 形位公差的确定包括形位公差项目的选择、公差原 则的选择、形位公差值的选择等几方面的内容。 第3章 形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 3.6 3.6 形位公差的选择形位公差的选择 一、一、形位公差项目的选择形位公差项目的选择 总原则:在保证零件功能要求的前提下,应尽量使形位公差 项目减少,检测方法简便,以获得较好的经济效益。 (1) 考虑零件的几何特征 (2) 考虑零件的使用要求 (3) 考虑形位公差的控制功能:各项形位公差的控制功能不尽 相同,选择时应充分发挥综合控制公差项目的职能,以减少 图样上给出的形位公差项目及相应的形位误差检测项目。 (4
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- 形状 位置 公差 检验
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