形状和位置公差高清解读课件.ppt
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1、3 形状和位置公差,3.1 概述3.2 形位公差的标注3.3 形位公差带3.5 公差原则,图 3-1 车削形成的形状误差,图 3-2 钻削形成的位置误差,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,会导致环形工件形状误差,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。,3.1 概述,形位误差不仅会影响机械产品的质量(如工作精度、联结强度、运动平稳性、密封性、耐磨性、噪声和使用寿命等),还会影响
2、零件的互换性。 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。 为了适应国际技术交流和经济发展的需要,我国根据ISO1101制定了有关形位公差的新国家标准,分别为:GBT 11821996形状和位置公差通则、 定义、 符号和图样表示法;GBT 11841996形状和位置公差未注公差值;GBT42491996公差原则;GBT 166711996形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求及GB195880形状和位置公差检测规定。,3
3、.1 概述,形位公差的研究对象就是构成零件几何特征的点、线、面,统称为几何要素,简称要素。如图3-3所示的零件,可以分解成球面、球心、中心线、圆锥面、端平面、圆柱面、圆锥顶点(锥顶)、素线、轴线等要素。,3.1 概述,图 3-3 零件的几何要素,一、 形位误差的研究对象,1.按存在状态分类,(1)理想要素 具有几何学意义,没有任何误差的要素,设计时在图样上表示的要素均为理想要素。,(2)实际要素 零件在加工后实际存在,有误差的要素。它通常由测得要素来代替。由于测量误差的存在,测得要素并非该要素的真实情况。,理想要素和实际要素都可分为轮廓要素和中心要素,2.按检测关系/在形位公差中所处的部位分类
4、,(1) 被测要素 零件图中给出了形状或(和)位置公差要求,即需要检测的要素。 (2) 基准要素 用以确定被测要素的方向或位置的要素,简称基准。 被测要素和基准要素可以是中心要素,也可以是轮廓要素,它们均有理想和实际两种情况。,(1)单一要素 仅对其本身给出形状公差要求的要素。 (2)关联要素 对其他要素有功能关系的要素, 即规定位置公差的要素。,3.按功能关系分类,4.按几何结构特征分类,(1)轮廓要素 构成零件轮廓的可直接触及的点、线、面。如图4-3所示的圆锥顶点、素线、圆柱面、圆锥面、端平面、球面等。,(2)中心要素 不可触及的,轮廓要素对称中心所示的点、线、面。如图4-3所示的球心、轴
5、线等。,中心要素和轮廓要素均有理想与实际两种情况。,为控制机器零件的形位误差,提高机器的精度和延长使用寿命,保证互换性生产,国家标准GB/T1182-1996规定了14个形位公差项目。其项目的名称和符号见表 3-1。,二、形位公差的项目和符号,表 3-1 形位公差的项目和符号,按形位公差国家标准的规定,在图样上标注形位公差时,应采用代号标注。无法采用代号标注时,允许在技术条件中用文字加以说明。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。,40j6,0.004,0.05,A,A,注出形位公差在图样上的用形位公差框格、框格指引线和基准符号表示:,3.2
6、 形位公差的标注,1)形位公差框格和基准符号,规则:水平放置 从左到右 项目符号 公差值 基准符号 其他附加符号,规则:竖直放置 从下到上项目符号 公差值 基准符号 其他附加符号形状公差框-两格,位置公差框-三五格,s0.1,A,B,L,第一格填写公差特征项目符号,第二格填写用以毫米为单位表示的公差值和有关符号,第三格填写被测要素的基准所使用的字母和有关符号。,三格的位置公差框格中的内容填写示例,0.05,A,基准符号字母,公差值,公差项目,指引线,位置公差框格中的内容填写示例(五格),0.03,C,A,B,必须指出,从公差框格第三格起填写基准字母时,基准的顺序在该框格中是固定的。,总是第三格
7、填写第一基准。第四格和第五格填写第二基准和第三基准,基准字母在任何情况下都应水平书写(强调竖直放置书写).,100,86,B,A,0.3,A,B,规则3:当公差带的形状是圆时,形位公差值的数字前则加注“”。,s0.1,A,B,被测球心,当公差带的形状是圆球时,形位公差值的数字前则加注“S”。,2)带箭头的形位公差框格指引线,规则:指引线从形位公差框格两端垂直引出,指向被测要素,规则2:指引线引向被测要素时允许弯折,但不得多于两次.,3)如果要求在公差带内进一步限定被测要素的形状,则应在公差值后面加注附加符号,见表3-3 。,表3-3 形位公差值后面的附加符号,(1)当被测要素是轮廓要素时,指引
8、线箭头指在轮廓要素或 其延长线上,箭头必须明显地与尺寸线错开,如例1。,A,b,0.1,A,B,例2:,(2)当被测要素是中心要素时,指引线箭头指向该要素的 尺寸线,并与尺寸线的延长线重合,如例2.,3.2.2 被测要素的标注,(3) 当结构相同的几个要素有相同的形位公差要求时,可只对其中的一个要素标注出,并在框格上方标明。如4个要素,则注明“4”或“4槽”等。,(4)当同一要素有多个公差要求时,只要被测部位和标注表达方法相同,可将框格重叠。,(5)当多个要素有同一公差要求时,可用一个公差框,自框格一端引出多根指引线指向被测要素,如图(a)所示;若要求各被测要素具有共同的公差带,应在公差框格上
9、方注明“共面”或“共线”,如图(b)所示。,规则1: 基准符号由带圆圈的英文大写字母用细实线与粗短横线相连而组成。基准符号引向基准要素时,无论基准符号在图面上的方向如何,其小圆圈中的字母应水平书写。,A,圆圈和基准字母,连线,粗的短横线,方框为ISO标准的基准代号,3.2.3 基准要素的标注,(a)靠近轮廓线,(b)靠近轮廓线的延长线,规则2:表示基准的字母也要标注在相应被测要素的位置公差框 格内,A,0.05,A,规则3:为了避免混淆和误解,基准所使用的字母不得采用E,F,I, J,L,M,O,P,R等九个字母。,规则4:当基准要素为轮廓要素时,应把基准符号的粗短横线靠近于该要素的轮 廓线上
10、(或延长线上),并且粗短横线置放处必须与尺寸线明显错开,(a)靠近轮廓线,(b)靠近轮廓线的延长线,A,0.05,A,规则5:当基准要素为中心要素时,应把基准符号的粗短横线靠近置放于 基准轴线或基准平面中心所对应的轮廓要素的尺寸线的一个箭 头,并且基准符号的细实线应与该尺寸线对齐.,规则6:公共基准的表示是在组成公共基准的两个或 两个以上同类基准代号的字母之间加短横线。,规则7: 对于有两个同类要素构成而作为一个基准使用的公共 基准轴线,应对这两个同类要素分别标注基准符号,规则8:当被测要素与基准要素允许对调而标注任选基准时, 只要将原来的基准符号的粗短横线改为箭头即可。,规则9:若基准要素(
11、或被测要素)为视图上的局部表面时,可将基准符号(公差 框格)标注在带圆点的参考线上,圆点标于基准面(被测面)上。,规则8,规则9,基准是设计、加工、装配与检验零件被测要素的方向和位置的参考对象。因此,合理选择基准才能保证零件的功能要求和工艺性及经济性。,基准的选择,选择位置公差项目基准时应考虑:(1)选择基准统一原则,即设计基准、定位基准、检测基准和装配基准应尽量统一。这样可以减少基准不重合而产生的误差,并可简化夹具、量具的设计和制造;(2)应选择尺寸精度和形状精度较高、尺寸较大、刚度较大的要素作为基准; (3)选用的基准应正确标明,注出代号。,(1)如果对被测要素任意局部范围内提出公差要求,
12、 则应将该局部范围的尺寸(长度、边长或直径)标注在形位公差值的后面,用斜线相隔。,3.2.4 特殊表示法,(2)当被测要素为视图上的整个外轮廓线(面)时,应采用全周符号,如图所示。,对于要素的位置度、轮廓度或倾斜度,其尺寸由不带公差的理论正确位置、理论正确轮廓或理论正确角度确定,这种尺寸称为“理论正确尺寸”。理论正确尺寸应加上框格,零件的实际尺寸仅由在公差框格中的位置度、轮廓度或倾斜度公差值来限定。如图理论正确尺寸 和 的理想位置上的圆内。,40,30,3.2.5 理论正确尺寸,形位公差是指实际被测要素对图样上给定的理想形状、理想位置的允许变动量。 形位公差带是限制实际被测要素变动的区域,其大
13、小是由形位公差值确定的。只要被测实际要素被包含在公差带内,则被测要素合格。形位公差带体现了被测要素的设计要求,也是加工和检验的根据。 尺寸公差带是由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域,这个“带”的长度可任意绘出。形位公差带控制的不是两点之间的距离,而是点(平面、空间)、 线(素线、轴线、曲线)、面(平面、曲面)、圆(平面、空间、整体圆柱)等区域,所以它不仅有大小, 而且还具有形状、方向、位置共4个要素。,3.3 形位公差带,3.3.1 形位公差的含义和形位公差带的特征,1. 形状,形位公差带的形状随实际被测要素的结构特征、 所处的空间以及要求控制方向的差异而有所不同,形位公差带的常见形状有9
14、种,如右图所示。,2. 大小 形位公差带的大小有两种情况,即公差带区域的宽度(距离)t 或直径t /St ,它表示了形位精度要求的高低。 3. 方向 形位公差带的方向理论上应与图样上形位公差框格指引线箭头所指的方向垂直。 4. 位置 形位公差带的位置分为浮动和固定。形状公差带只具有大小和形状,而其方向和位置是浮动的;定向公差带只具有大小、形状和方向,而其位置是浮动的;定位和跳动公差带则除了具有大小、形状、方向外,其位置是固定的。,形状公差是指单一实际被测要素的形状所允许的变动全量。形状公差涉及要素是线和面,一个点无所谓公差,形状公差共有4种,即直线度、平面度、圆度和圆柱度。它们不涉及基准,它们
15、的理想被测要素的形状不涉及尺寸,形状公差带只有形状和大小的要求,而没有方向和位置的要求。,3.3.2 形状公差带 ,1. 直线度 直线度公差是被测实际要素对其理想直线的允许变动全量。它用来控制圆柱体的素线、轴线、平面与平面的交线误差。直线度仅分析以下两种情况。 1)在给定平面上的直线度 在给定平面上的直线度的公差带为在通过轴线的平面内,距离为公差值 t 的两平行直线间的区域。,素线直线度公差带示例: 实际圆柱面上的任一素线必须位于间距为公差值 0.02的两平行直线间的区域内。,2)任意方向上的直线度 任意方向上的直线度的公差带为直径为t 的圆柱面内的区域。注意公差值前应加注。 如图所示,被测圆
16、柱面的轴线必须位于直径为公差值0.04的圆柱面内。,轴 线 直 线 度 公 差 带示例,2. 平面度 平面度公差是被测实际要素对理想平面的允许变动全量。它用来控制被测实际平面的形状误差。平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面间的区域。如图所示,实际平面必须位于间距为公差值 0.1的两平行平面间的区域内。,3. 圆度 圆度公差是被测实际要素对理想圆的允许变动全量。它用来控制回转体表面(如圆柱面、圆锥面、球面等)正截面轮廓的形状误差。圆度公差带是在同一正截面上半径差为公差值 t 的两同心圆间的区域。如下图所示,被测圆柱面任一正截面的轮廓必须位于半径差为公差值0.02的两同心圆间的区域内。圆度公差
17、也可以标注在圆锥面上,框格指引线必须垂直于轴线。,4. 圆柱度 圆柱度公差是被测实际要素对理想圆柱所允许的变动全量。它用来控制被测实际圆柱面的形状误差。圆柱度公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面间的区域。如图所示,被测圆柱面必须位于半径差为公差值 0.05 两同轴圆柱面间的区域内。,轮廓度公差带涉及的要素是曲线和曲面。轮廓度公差有线轮廓度和面轮廓度。轮廓度公差还分为无基准要求和有基准要求。前者的方向和位置可以浮动,而后者则是固定的。 1. 线轮廓度 线轮廓度公差是指被测实际要素相对于理想轮廓线所允许的变动全量。它用来控制平面曲线(或曲面的截面轮廓)的形状或位置误差。 理论正确尺寸(角度)是指
18、确定被测要素的理想形状、理想方向或理想位置的尺寸(角度)。该尺寸不带公差,标注在方框中(如下图所示的 、 、 )。,R35,R10,30,3.3.3 线轮廓度和面轮廓度,当线轮廓度公差未标注基准时, 属于形状公差。 此时公差带是包络一系列直径为公差值 t 的圆的两包络线之间的区域,诸圆的圆心位于具有理论正确几何形状的线上,如下图(a)所示。在平行于图样所示投影面的任一截面内,被测轮廓线必须位于一系列直径为公差值0.04,且圆心位于具有理论正确几何形状的线上的两包络线之间。,2. 面轮廓度 面轮廓度公差是指被测实际要素相对于理想轮廓面所允许的变动全量。它用来控制空间曲面的形状或位置误差。当面轮廓
19、度公差未标注基准时,属于形状公差。此时公差带是包络一系列直径为公差值 t 的球的两包络面之间的区域,诸球的球心位于具有理论正确几何形状的面上,如下图 (a)所示。如下图 (b) 所示,被测轮廓面必须位于包络一系列球的两包络面之间,各个球的直径为公差值0.02(即S0.02) , 且球心位于具有理论正确几何形状的面上。理想轮廓面由 确定。,SR,(a) 面轮廓度公差带 (b) 面轮廓度形状公差要求,当面轮廓度公差注出基准时,属于位置公差。理想轮廓面由 确定,而其位置由基准和理论正确尺寸确定。,SR,位置公差指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。根据关联要素对基准的功能要求的不同,位置公差可
20、分为定向公差、定位公差和跳动公差。,位置公差,定向公差是指关联实际被测要素对基准在方向上所允许的变动全量。它用来控制线或面的定向误差。公差带相对于基准有确定的方向。 定向公差有平行度公差(被测要素与基准要素夹角的理论正确角度为0)、垂直度公差(被测要素与基准要素夹角的理论正确角度为90)和倾斜度公差(被测要素与基准要素夹角的理论正确角度为任意角度)。,3.3.5 定向公差带,1. 平行度公差 平行度公差用来控制面对面、线对线、面对线、线对面的平行度误差。,图 面对面平行度公差带,(1)面对面的平行度公差带为距离为公差值t、且平行于基准的两平行平面间的区域。如图所示,实际平面必须位于间距为公差值
21、0.05、且平行于基准面 A 的两平行平面间的区域内。,(2)轴线对轴线任意方向上的平行度公差带为直径为t、且轴线平行于基准轴线的圆柱面内的区域,注意公差值前应加注。如图3.3-6所示,实际被测轴线必须位于直径为公差值0.1、且轴线平行于基准轴线 A的圆柱面内。,图 线对线平行度公差带,2. 倾斜度公差 与平行度、垂直度公差带同理,倾斜度公差带用来控制面对面或者面对线(面对线、线对线、线对面,图略)的倾斜度误差,只是将理论正确角度从 0或 90变为 090的任意角度。图样标注时,应将角度值用理论正确角度标出。,图 倾斜度公差带,3.垂直度公差 垂直度公差用来控制面对面、面对线(线对线、线对面,
22、图略)的垂直度误差。 (1) 平面对平面的垂直度公差带为距离为公差值 t、且垂直于基准的两平行平面间的区域。如图所示,实际平面必须位于间距为公差值0.08、且垂直于基准面 A 的两平行平面间的区域内。,图 面对面的公差带,(2)平面对轴线的垂直度公差带是距离为公差值 t、且垂直于基准的两平行平面间的区域。如图所示,实际平面必须位于间距为公差值0.05、且垂直于基准轴线A的两平行平面间的区域内。,图 面对线的公差带,综上所述,定向公差带具有以下特点: (1) 定向公差用来控制被测要素相对于基准的定向误差。 (2) 定向公差带具有综合控制定向误差和形状误差的能力。因此,在保证功能要求的前提下,对同
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