形状与位置精度.ppt

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1、,本章主要内容一形位精度项目及形状公差带二形位公差的图样表示三形位公差及其公差带四形位精度设计重点要求掌握形位精度项目及其符号；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标注；掌握形位精度的设计方法。,形位公差现行标准体系,通则符号 GB/T1182-1996 2008 几何公差标注公差标注原则 GB/T4249-1996 2008公差原则 GB/T16671-1996 2008最大、最小实体要求 公差数值 GB/T1184-1996 形位公差未注公差值 公差注法 GB/T13319-2003 位置度公差注法 GB/T16892-1997 非刚性零件注法 GB/T17773

2、-1999 延伸公差带 GB/T17851-1999 2008基准和基准体系 GB/T17852-1999 轮廓的尺寸和公差注法误差检测 GB/T1958-2004 检测规定 GB/T7235-2004 圆度误差评定 GB/T11336-2004 直线度误差检测 GB/T11337-2004 平面度误差检测 JB/T 7557 同轴度误差检测 GB/T8069-1998 功能量规,在进行机械零件的几何精度设计时，除了要规定尺寸精度和表面精度外，还必须规定形状和位置精度。因为零件在加工过程中，由于机床、刀具和加工工艺等因素的不完善会使被加工零件产生形状和位置误差。,4.1 概述,4.1.1 形位

3、误差,4.1 概述,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。图中涡轮蜗杆的轴线的垂直度误差将会导致涡轮蜗杆的齿面受力不均匀而加快磨损。因此，必须对形位误差予以控制。,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、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。,4.1 概述,4.1.2 形位公差,实际要素是指加工完成后所形成的要素,理想要素是指具有几何意义的要素,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,4

4、.1 概述,被测要素是指图样上所标出的要素,基准要素是指为确定被测要素的理想方向或位置的要素,单一要素是指形状公差,关联要素是指位置公差,2、形位公差的项目及符号,4.1 概述,4.1 概述,3、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、大小、方向和位置的特征。形位公差带特征完全相同的两项形位公差，即使项目名称不同，但其设计要求则是完全相同的。,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

5、形状,平面,圆柱面,任意曲面,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,4.1 概述,4.1 概述,4、形位误差的评定,形位公差带是用来限制实际被测要素变动的几何区域，实际被测要素只有处在该区域内才合格。形位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位公差带形状、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。,4.1 概述,最小包容区域与形位公差带的形状、方向或位置是相同的。区别在于最小包容区的大小是形位误差，而公差带的大小是形位公差。可见形位公差带不仅体现了对被测要素的设计精度要求，也是评定形位误差的依据。

6、,因此，必须对零件的形位误差需加以控制，并在图样上合理地规定形状和位置公差（简称形位公差）,形位公差已经标准化，其主要标准有：GB/T 1182-1996 通则、定义、符号和图样表示法GB/T 1184-1996 未注公差值GB/T 16671-1996 最大实体要求、最小实体要求和 可逆要求GB/T 17851-1999 基准和基准体系GB/T 13319-2003 位置度公差GB/T 1958-2004 形状和位置公差 检测规定,4.1 概述,2008,2008,2008,4.2 形位公差的图样表示,机械零件的设计过程中，当形位精度要求不高，一般制造精度可以满足要求时，应采用未注形位公差(

7、形位公差的一般公差)，无需在图样上注出；对于功能要求较高的几何要素，其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,采用形位公差框格表示法进行图样标注时，主要标注三部分内容：框格、被测要素和基准要素。,4.2.1 形位公差框格和基准符号,框格,4.2 形位公差的图样表示,基准符号,4.2 形位公差的图样表示,4.2 形位公差的图样表示,4.2 形位公差的图样表示,表44 限制实际被测要素形状的符号,NC,NC,4.2.2 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。,4.2 形位公差的图样表示,1、被测轮廓

8、要素的标注,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,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,3、被测要素为多个要素,多个要素要求相同时，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,4.2 形位公差的图样表示,省去指引线的标注,T型尾箭头,4.2 形位公差的图样表示,4.2 形位公差的图样表示,4、被测要素有多项公差要求,4.2 形位公差的图样表示,4.2.3 基准要素的标注方法,

9、1、基准轮廓要素的标注方法,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,4.2 形位公差的图样表示,2、基准中心要素的标注方法,4.2 形位公差的图样表示,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,4.2 形位公差的图样表示,3、基准要素为对称要素,4、基准体系的标注,4.2 形位公差的图样表示,5、公共基准 的标注,4.2 形位公差的图样表示,形位公差标注中应注意的事项,被测要素标注时应注意：指引线应与框格垂直，框格应水平或垂直放置；被测要素若为中心要素，箭头要对齐尺寸线；被测要素若为轮廓要素，箭头要错开尺寸线；公差带形状为圆柱时，公差

10、值前应加；对形状公差，框格中没有基准；,基准要素标注时应注意：基准若为中心要素，基准符号对齐尺寸线；基准若为轮廓要素，基准符号错开尺寸线；字母要大写、正写，E I J L M O P R F 不能作基准,4.2 形位公差的图样表示,4.3.1 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：,直线度平面度圆度圆柱度,4.3 形位公差及其公差带,形状公差 单一要素的形状对其理想要素 允许的变动量。,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,给定平面内直线度公差,上表面的素线在铅垂面内的直线度公差为0.01mm。即

11、素线必须位于测量平面内，且距离为公差值0.01mm的两平行直线之间。,其公差带是距离为公差值0.01的两平行直线之间的区域。,4.3 形位公差及其公差带,4.3 形位公差及其公差带,给定一个方向的直线度,当给定一个方向时，公差带是距离为公差值 t的两平行平面之间的区域。,棱线在铅垂方向上的直线度公差为0.02mm。棱线必须位于铅垂方向距离为公差值0.02mm的两平行平面内。,0.02,4.3 形位公差及其公差带,给定互相垂直两个方向的直线度,当给定互相垂直的两个方向时，公差带是两对给定方向上距离分别为公差值0.01和0.02的两平行平面之间的区域。,棱线在铅垂方向上直线度公差为0.01，在水平

12、方向上直线度公差为0.02。,4.3 形位公差及其公差带,任意方向上的直线度,公差带是直径为公差值0.04的圆柱面内的区域,0.04,d中心线的直线度公差为0.04mm,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,4.3 形位公差及其公差带,注意箭头方向,4、圆柱度,公差带是半径差为公差值0.01的两同轴圆柱

13、面之间的区域。,d圆柱面的圆柱度公差为0.01mm,0.01,4.3 形位公差及其公差带,公差值前勿加,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,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.公共基准,4.3 形位公差及其公差带,基准的种类,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,4.3 形位公差及其公差带

14、,基准的体现,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,4.3.2 轮廓度公差带,4.3 形位公差及其公差带,1、线轮廓度,4.3 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,4.3.3 定向公差带,定义：关联被测要素对基准要素在规定方向上允许的变动量。特点：定向公差相对于基准有确定的方向，公差带的位置可以浮动；定向公差具有综合控制被测要素的方向和形状的职能。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,面对面的平行度,

15、0.05,含义：上表面对下表面的平行度公差为0.05mm,4.3 形位公差及其公差带,检测,面对线的平行度,含义：上表面对D孔中心线的平行度公差为0.03mm,4.3 形位公差及其公差带,线对面的平行度,含义：D中心线对下表面的平行度公差为0.03mm,0.03,4.3 形位公差及其公差带,线对线在任意方向上的平行度,0.06,含义：D1中心线对D2中心线的平行度公差0.06mm,4.3 形位公差及其公差带,含义：D1中心线对D2中心线在铅垂方向上的平行度公差为0.1mm，在水平方向上的平行度公差为0.2mm,线对线在两垂直方向上的平行度,4.3 形位公差及其公差带,功能：用于控制被测要素与基

16、准要素成90度夹角,2、垂直度,面对线的垂直度,0.08,含义：右端面对d1中心线的垂直度公差为0.08mm,4.3 形位公差及其公差带,线对线的垂直度,含义：D1中心线对D2公共中心线的垂直度公差为0.08mm,4.3 形位公差及其公差带,线对面的垂直度,0.01,含义：d中心线对底面的垂直度公差为0.01mm,4.3 形位公差及其公差带,3、倾斜度,功能：控制被测要素与基准要素成090度夹角,4.3 形位公差及其公差带,面对面的倾斜度,公差带图,面对线的倾斜度,含义：斜平面对轴线的倾斜度公差为0.05mm,公差带图,4.3 形位公差及其公差带,线对面的倾斜度,含义：D孔轴线对平面A和平面B

17、任意方向的倾斜度公差为0.05mm,公差带图,4.3 形位公差及其公差带,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,3.3.4 定位公差带,定义：关联被测要素对基准要素在规定位置上允许的变动量。特点：定位公差相对于基准有确定的位置，公差带不能浮动；定位公差具有综合控制被测要素的位置、方向和形状的职能。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

18、义：d1轴线对d2轴线的同轴度公差为0.04mm。,4.3 形位公差及其公差带,公差带图,点的同心度,4.3 形位公差及其公差带,公差带图,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。,4.3 形位公差及其公差带,面对线的对称度,公差带图,含义：键槽中心面对轴线的对称度公差为0.05mm。,4.3 形位公差及其公差带,面对面的对称度,公差带图,含义：槽的中心面对轴线的对的对称度公差为0.1mm,4.3 形位公差及其公差带,线对面的对称度,公差带图,含义：D轴线对两槽的公共中心面的对称度公差为0.05mm,4.3 形位公差及其公差带,3、位置度,功能：控制被测要素相对其理想要素的位

19、置误差。位置度可用于点、线、面,点的位置度,公差带图,线的位置度,4.3 形位公差及其公差带,含义：四个D孔的轴线（成组要素）相对基准A、B、C的位置度公差为0.1mm。,公差带：四个直径为公差值0.1mm的圆柱面内，各圆柱面的轴线位于由基准A、B、C和理论正确尺寸50、30所确定的理想位置上。,4.3 形位公差及其公差带,复合位置度,上框格表示孔组对基准A、B、C位置度公差为0.1mm,下框格表示四孔之间的位置度公差为0.05mm,实际轴线应分别位于两个公差带的重叠区内。,4.3 形位公差及其公差带,成组要素无基准位置度公差,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

20、,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。,4.3 形位公差及其公差带,4.3.5 跳动公差,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,端面圆跳动测量,4.3 形位公差及其公差带,4.3 形位公差及其公差带,2、全跳动,4.3 形位公差及其公差带,0.1,0.2,跳动公差的特点,1、用测量方法定义公差项目，且测量方法简

21、单；2、跳动公差具有定位和定向公差的特点。径向跳动可代替同轴度，且可以控制轮廓的圆度（圆柱度）端面跳动可以代替垂直度。,同一要素的形状公差 必须小于跳动公差,4.3 形位公差及其公差带,4.4 形位精度设计,形位精度设计是产品几何精度设计的重要内容。设计时对于那些对形位精度有较高要求的几何要素，应在图样上注出它们的形位公差（注出公差）。而对采用一般加工工艺就能够达到的形位精度，应采用形位公差的一般公差（未注公差）。,主要任务：1、确定公差项目；2、确定基准；3、确定公差值。,1、形位公差项目的选择,选择形位公差项目主要考虑的因素:,（1）零件的形体结构,（2）对零件的功能要求,4.4 形位精度

22、设计,注出形位公差,4.4 形位精度设计,（4）公差项目的代替应用,圆柱度公差包含：圆度、直线度、平行度。径向圆跳动包含：圆度、同轴度。端面全跳动包含：平面度、角度偏差。,当端面的平面度误差较小时，可以用由角度偏差代替端面全跳动；当角度偏差较小时，可以用端面全跳动代替平面度。,4.4 形位精度设计,2、基准的选择,(1)遵守基准统一原则，即设计基准、定位基准、检测基准和装配基准应尽量统一。,(2)应选择尺寸精度和形状精度高、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，必要时可标注基准目标。对具有对称形状、装配时无法区分正反形体时，可采用任选基准。,4.4 形位精度

23、设计,选择原则：在满足零件功能的前提下，选取最经济的公差值。选择方法：根据零件的功能要求，考虑加工的经济性和零件的结构、刚性，除了位置度需要计算外，其余一般按类比法选择。,4.4 形位精度设计,3、形位公差值的确定,（1）形位公差等级的规定一般项目：1、2、312级圆度、圆柱度：0、1、212级位置度公差：计算确定，无等级线、面轮廓度：无等级,4.4 形位精度设计,附表41 直线度、平面度公差值附表42 圆度、圆柱度公差值附表43 平行度、垂直度、倾斜度公差值附表44 同轴度、对称度、圆跳动、全跳动公差值附表45 位置度公差值数系,（2）形位公差等级的选择 按类比法，参考讲义上p86表的应用举

24、例。常用等级为68级,4.4 形位精度设计,表4-5 圆度、圆柱度公差等级的应用实例表4-6 直线度、平面度公差等级的应用实例表4-7 平行度、垂直度、倾斜度公差等级的应用实例表4-8 同轴度、对称度、跳动公差等级的应用实例,4.4 形位精度设计,（1）难加工零件应适当降低12级 l）孔相对于轴；2）细长轴或深孔；3）相距较远的两轴或两孔；4）宽度较大（一般大于长度的二分之一）的零件 矩形表面；5）线对线和线对面相对于面对面的平行度；6）线对线和线对面相对于面对面的垂直度。,4、选择形位公差等级和公差值的注意点,4.4 形位精度设计,（2）同一要素规定多项形位公差要避免矛盾,1）同一表面上线的

25、形状公差应小于面的形状公差,4.4 形位精度设计,2）同一要素的形状公差值应小于其定向公差值,4.4 形位精度设计,3）同一要素的定向公差应小于其定位公差 同一要素的形状公差应小于其定位公差,4.4 形位精度设计,4）跳动公差具有综合控制的功能,未注形位公差,1、未注形位公差的概念 指零件上的要素要求较低，其公差值无需在图样上注出，但应符合未注公差值的有关规定。未注公差值应符合工厂的常用精度等级。,2、未注形位公差的规定（附表46）,分别规定了H、K、L三个公差等级，（相当于1012级）,其余项目由相应的尺寸公差或上述未注公差代替。,4.4 形位精度设计,应用举例,1、延伸公差带应用,位置度常

26、用于螺钉和螺栓连接的孔组,t=S min,t=0.5S min,4.4 形位精度设计,如何确定位置度公差呢？,螺栓连接：t=S min,4.4 形位精度设计,螺钉连接：t=0.5S min,4.4 形位精度设计,延伸公差带是直径为公差值0.2mm、长度为60mm、公差带中心线位于理论正确位置的圆柱面内的区域。,4.4 形位精度设计,延伸公差带应用,内容：1、实际要素的体现 2、形位误差的评定 3、形位误差的检测原理要求：掌握形位误差的评定方法，通过实验掌握基本齿测量方法。,.形位误差及其检测,一、实际要素的体现,测量形位误差时，难于测遍整个实际要素来取得无限多测点的数据，而是考虑现有计量器具及

27、测量本身的可行性和经济性，采用下面方法：,1、用有限的测点代替实际要素 如直线度、平面度、平行度等,2、用模拟法体现被测要素 用心轴的轴线模拟体现实际孔的轴线，用V形块体现实际轴颈的轴线。,二、形位误差评定,形状误差：单一实际要素对其理想要素的最大变动量,1.形状误差及其评定,形状误差评定时，理想要素的位置应符合最小条件。是指被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。,理想要素位于不同的位置时，其形状误差往往不同。,二、形位误差评定,根据最小条件，实际评定形状误差时，用最小包容区的宽度或直来表示形状误差值。最小包容区包容实际要素，且具有最小宽度或直径的区域。其形状与公差带相同。,(1)给定平

28、面内直线度的最小包容区的判别,高低高,低高低,至少三点相间接触,二、形位误差评定,(2)平面度的最小包容区的判别,二、形位误差评定,(3)圆度的最小包容区的判别,至少内外相间四点接触,二、形位误差评定,直线度测量及评定举例,二、形位误差评定,最小区域法 f=10.8,两端点连线法 f=4.57.211.4,二、形位误差评定,2.定向误差及其评定,定向误差关联实际要素相对理想要素的最大变 动量，理想要素相对基准具有确定方向。,定向误差值用定向最小包容区的宽度或直径来表示。定向最小包容区的形状与它的公差带的形状相同,二、形位误差评定,平行度误差：f（8）（4）12,二、形位误差评定,3.定位误差及

29、其评定,定位误差关联实际要素相对理想要素的最大变 动量，理想要素相对基准具有确定位置。,三、形位误差检测原则,标准对形位误差的检测规定了五种原则：,与理想要素比较原则,测量坐标值原则,测量特征参数原则,测量跳动原则,边界控制原则,理想要素可用刀口尺的刃口，平尺的工作面，平台和平板的工作面，也可用运动轨迹来体现，如：精密回转轴还可用束光、水平面（线）等体现。,三、形位误差检测原则,1.与理想要素比较原则,将实际被测要素与其理想要素作比较，从而获得测量数据，然后按这些数据评定形位误差值。,用坐标测量装置（如三坐标测量仪、工具显微镜）测得被测要素上各测点的坐标值后，经数据处理就可获得形位误差值。该原

30、则对轮廓度、位置度测量应用更为广泛。如图所示，用测量坐标值原则测量位置度误差。,三、形位误差检测原则,2.测量坐标值原则,三、形位误差检测原则,测量有代表性参数，不需要复杂的数据处理，即可确定形位误差。故在满足功能的前提下，可取得明显的经济效益。在生产现场用得较多。如：以平面上任意方向的最大直线度来近似表示该平面的平面度误差；用两点法测圆度误差；在一个横截面内的几个方向上测量直径，取最大、最小直径差之半作为圆柱度误差。,三、形位误差检测原则,3.测量特征参数原则,f=.(damaxdamin),三、形位误差检测原则,三、形位误差检测原则,4.测量跳动原则,三、形位误差检测原则,5、边界控制原则,减速器输出轴,减速器齿轮轴,4.4 形位精度设计,减速器输出轴,计数器箱体,减速器轴承盖,齿轮,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,4.3 形位公差及其公差带,4.4 形位精度设计,4.4 形位精度设计,4.4 形位精度设计,