状与位置公差详解.ppt
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1、,1,形状和位置公差(几何公差)一、概述二、几何公差的标注方法三、几何公差带四、公差原则五、几何公差的选择六、几何误差的评定和检测原则,形位公差是随着科学技术的不断发展而发展的。早期,在工业生产比较落后的时代,加工相互配合的零件要采用配作的方法。如加工相互配合的孔和轴,先加工孔,然后按照孔的尺寸加工轴,使其符合装配要求。显然,这样加工出的零件不能互换,故当时两个零件能否互相配合是主要矛盾,形位公差还未提到议事日程。,前言,概况,1840年开始采用通规,1870年后在使用通规和止规的基础上,采用了把零件的尺寸规定在最大极限尺寸和最小极限尺寸之间的原理,解决了装配零件的互换性问题,互配零件可以单独
2、制造,制造精度亦随之提高。1902年尺寸公差的初期极限与配合制,诞生于英国。,3,随着科学技术的不断发展,对零件的制造的要求也日益提高。若只采用收紧尺寸公差的方法来满足其形位精度要求,会使工艺复杂,制造成本昂贵。而且在有些情况下,用收紧尺寸公差的方法也无法满足其形位精度要求。,5,如图1所示,L和H的尺寸公差再小,但垂直度仍无法控制。形位公差随着尺寸公差不能满足生产要求而发展起来了。1950年起英、加拿大、美三国颁布了用文字说明标注的形位公差标准(BS 308-1953、CSA B78.1-1954、ASA Y14.5-1957)。,1958年ISO发布了关于形位公差框格注法的标准推荐草案,第
3、一次向世界各国推荐框格注法。紧接着各国纷纷修订本国标准。,1969年ISO颁布了ISO/R 1101-1969形状和位置公差第1部分概述、符号、图样标注法。该标准规定了形状和位置公差的框格代号注法。,我国在1959年颁布的机械制图国家标准GB130-59 机械制图 偏差的代号及其注法中规定了形状和位置偏差的注法。用文字和符号两种方法标注。符号是采用原苏联标准。但各企业很少采用,极大部分仍用文字说明。,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)。,GB 1182-80 形状和位置公差 代号及其标注GB 1183-80 形状和位置公差 术语及定义G
4、B 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:,8,为了在企业很好地全面贯彻形状和位置公差的国家标准,80年代初期国内举办了大量的培训班,普及这四个标准。并要求自86年起,新产品图样的形状和位置公差必须采用框格代号注法,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
5、确定圆度误差方法 半径变化量测量GB 8069-87 位置量规 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。,近年来,为遵循与国际标准接轨的原则,我国又制、修订了一些形位公差国家标准。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 2
6、768:1989代替 GB 1184-80。,GB/T 4249-1996 公差原则等效采用ISO 8015:1985代替 GB 4249-84。,11,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。,GB/T 18780.1-2002 产品几何量技术规范(GPS)几何要素 1部分:基本术语和定义等效采用ISO 14660
7、-1:1999。,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 10578:1992。,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。,13,目前,我国已形成了比较完整的形状和位置公差标准体系。,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。,GB/T 13319-2003 产品几何量技术规范(GPS)几何公差 位置度公差注法等效采用ISO 5458:1998代替 GB/T 13319-1991。,14,目前我国推荐执行的国家标准:
8、GB/T 1184-1996形状和位置公差及未注公差值 GB/T 18780.1-2002产品几何技术规范 几何要素 第1部分:基本术语和定义等。GB/T 1182-2008产品几何技术规范 几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注 GB/T 4249-2008公差原则 GB/T 16671-2008几何公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求 GB/T 17851-2008几何公差 基准和基准体系,一、概述,2、被加工零件的几何要素因受力变形、热变形、振动、刀具磨损等影响产生的加工误差。,4.1 几何误差的分类及常用术语,一.加工误差的来源,1、机床夹具刀具工件所构成的工艺系统本身存在的各
9、种误差;,二.误差的表现形式,1、尺寸误差,2、几何误差,3、表面粗糙度等,三.几何误差的分类,1、形状误差,2、方向误差,3、位置误差,4、跳动误差,18,一、概述 几何公差即旧标准中的“形状和位置公差”几何公差的研究对象:几何要素。1.要素定义 要素是工件上的特定部位,如点、线或面。,19,2.几何要素分类 按结构特征分为:组成要素、导出要素。,为与相关标准的术语取得一致,新标准将旧标准“中心要素”改为“导出要素”;“轮廓要素”改为“组成要素”;“测得要素”改为“提取要素”等,,20,2.几何要素分类 按存在状态分为:实际要素、公称要素,实际要素:零件上实际存在的要素。标准规定:测量时用提
10、取要素(测得要素)代替实际要素。公称要素(理论要素):具有几何学意义的要素,即几何的点、线、面,它们不存在任何误差。图样上表示的要素均为公称要素。,21,2.几何要素分类按所处地位分为:被测要素、基准要素,被测要素:图样上给出了形位公差要求的要素。是被检测的对象。基准要素:零件上用来确定被测要素的方向或位置的要素,基准要素在图样上都标有基准符号或基准代号。,22,2.几何要素分类按功能关系分为:单一要素、关联要素,单一要素:仅对被测要素本身给出形状公差的要素(如直线度等)。关联要素:与零件基准要素有功能要求的要素。(即相对于基准要素有功能要求而给出位置公差的要素,如垂直度等)。,23,四种要素
11、之间的关系为:,要素,被测要素,单一要素,关联要素,组成要素导出要素,实际要素公称要素,基准要素,24,要 素,25,要 素,26,几何公差的几何特征、符号,27,几何公差的几何特征、符号,28,几何公差的附加符号,29,各类几何公差之间的关系,如果功能需要,可以规定一种或多种几何特征的公差以限定要素的几何误差。限定要素某种类型几何误差的几何公差,亦能限制该要素其他类型的几何误差。要素的位置公差可同时控制该要素的位置误差、方向误差和形状误差。要素的方向公差可同时控制该要素的方向误差和形状误差。要素的形状公差只能控制该要素的形状误差。,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
12、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,完工零件会产生各种形状和位置误差。,图 2,形状误差,例如:在车削圆柱表面时,刀具运动方向与零件旋转轴线不平行,,又如:在车削由三爪卡盘夹紧的环形零件内孔时,会因夹紧力使完工零件内孔变形呈,又如:在车削以顶针支承的细长轴时,切削力使完工零件表面呈,图 3,图 4,鼓形。,位置误差,例如:由于夹具的刚性较差(图 5),刨削时产生变形,使角铁的侧面呈,又如:由于夹具力的作用位置选择不当(图 6),使零件变形。加工时两轴线平行,松开夹具后零件恢复原来状态,两轴线呈,图 5,图 6,不平行。,又如:钻床的主轴与工作台之间
13、若不垂直,则加工的孔与端面亦有,图 7,又如:多孔钻模因钻套孔心距的误差,使零件上加工出的成组孔产生位置度误差。同样,多孔的冲模也会由于模具的误差使零件的成组孔产生位置度误差。,上述例子举了影响形位精度的各主要原因,我们必须根据具体加工条件,对影响因素进行分析,采取有效措施,以消除或减少这些因素的影响,来满足图样上给定的形位公差要求。,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。,因此机械类零件的几何精度,除了必须规定适当的尺寸公差、表
14、面粗糙度和波纹度要求以外,还须对零件规定合理的形状和位置公差(简称形位公差)。,同样,总成集成时由于零件误差的累积,为保证与其它总成的装配也必须规定适当的装配尺寸公差和位置公差。,1.3 形位误差对产品的影响,35,二、几何公差的标注方法,几何公差是针对零件加工所提出的要求,应表达简洁、要求明确。在图样上标注时,尽量采用代号标注。,36,二、几何公差的标注方法,37,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,水平书写!,二、几何公差的标注方法,38,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,二、几何公差的标注方法,39,被测要素的标注:公差框格
15、指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,引出时:从公差框格引出!垂直框格!只能引出一条指引线!,二、几何公差的标注方法,40,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,指向被测要素时:垂直被测要素!,二、几何公差的标注方法,41,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,指向被测要素时:垂直被测要素!,二、几何公差的标注方法,42,垂直被测要素!圆锥圆度例外!,二、几何公差的标注方法,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,43,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,导出要素时对齐!组成要素时
16、错开!,二、几何公差的标注方法,44,指引线弯折次数不能超过2次!,二、几何公差的标注方法,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,45,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,二、几何公差的标注方法,46,二、几何公差的标注方法(GB1182-80),47,GB/T 1182-1996,GB/T 1182-2008,48,形状公差,二、几何公差的标注方法,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,49,二、几何公差的标注方法,方向公差(定向公差),被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,50
17、,二、几何公差的标注方法,位置公差(定位公差),被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,51,二、几何公差的标注方法,跳动公差(位置公差),被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,52,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,几何公差值标注在公差框格第二格中,以 mm 为单位,指被测要素的允许变动量。,二、几何公差的标注方法,53,被测要素的标注:公差框格 指引线 项目符号 几何公差值 基准字母,被测要素的基准在图样上用英文大写字母表示,为了避免混淆和误解,不得采用E、F、I、J、L、M、O、P、R等9个字母,也不能
18、与向视图字母重合。,二、几何公差的标注方法,多基准时,将最重要的基准放在公差框格第三格中作为第一基准,依次排列。,54,对于由两个同类要素构成而作为一个基准使用的公共基准,分别标注基准符号,标在一个格中,用短横线隔开。,二、几何公差的标注方法,55,基准代号的组成,GB/T 1182-1996,GB/T 1182-2008,56,基准要素的标注,1.基准字母大写、水平书写。2.基准要素为导出要素时,基准代号的连线与基准要素的尺寸线对齐。否则,明显错开。,二、几何公差的标注方法,57,几何公差的简化标注,为了减少图样上公差框格或指引线的数量,简化绘图,在保证读图方便和不引起误解的前提下,可以简化
19、几何公差的标注。,二、几何公差的标注方法,1.同一被测要素有多项几何公差要求时,可将这些公差框格重叠绘出,只用一条指引线引向被测要素。,58,几何公差的简化标注,2.不同要素有同一几何公差要求且公差值相同时,可用一个公差框格表示。由该框格的一端引出一条指引线,在这条指引线上分出多条带箭头的连线分别引向不同的被测要素。,二、几何公差的标注方法,59,几何公差的简化标注,3.结构相同的要素有同一几何公差要求且公差值相同时,可用一个公差框格表示。在该框格的上面标明“几处”。,二、几何公差的标注方法,60,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,表示只允许中间向材料内凹下,需要限制被测要素在公差带内
20、的形状,61,几何公差的其他符号及含义,表示只允许中间向材料内凹下,NC:表示不凸起。,三、几何公差带,62,若干个分离要素给出单一公差带时,旧标准的标注。现在已被废止。,公共公差带,三、几何公差带,63,若干个分离要素给出单一公差带时,可在公差框格内公差值的后面加注公共公差带的符号CZ。,三、几何公差带,64,几何公差的其他符号及含义,上格表示全长的直线度公差值为0.1mm,下格表示在全长范围内任意200mm长度的直线度公差值为0.05mm。,三、几何公差带,65,包容要求,最大实体要求,最小实体要求,可逆要求,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,66,延伸公差带,非刚性零件自由状态,
21、理论正确尺寸,表示零尺寸公差,理论正确角度,表示零角度公差,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,67,非刚性零件自由状态下的公差要求,应该在相应公差值的后面加注符号 F。,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,68,延伸公差带,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,69,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,延伸公差带,70,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,延伸公差带,71,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,延伸公差带,72,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,延伸公差带,73,三、几何公差带,几何公差的其他符号及含义,延伸公差带,74,三、几何公差带
22、,几何公差的其他符号及含义,延伸公差带,75,几何公差的定义:几何公差是指实际被测要素相对于图样上给定的理想形状、理想位置的允许变动量。几何公差带的特性:几何公差带是用来限制实际被测要素变动的区域。几何公差带具有形状、大小和方位等特性。,三、几何公差带,76,直线度1、在给定平面内对直线提出要求的公差带:距离为公差值 t 的一对平行直线之间的区域,只要被测直线不超出该区域即为合格。,三、几何公差带,77,直线度,合格!,说明:实际直线在公差带内即为合格,被测要素与基准无关,公差带可以随被测要素浮动。,不合格!,78,直线度测量,常用的方法有光隙法(透光法)、打表法、水平仪法、闭合测量法等。,7
23、9,直线度测量,80,直线度测量,81,直线度测量,82,直线度测量,83,直线度测量,84,2.在给定方向上对实际直线提出要求的公差带:是一对距离为公差值 t 的平行平面之间的区域,该一对平行平面与测量方向垂直。,直线度,说明:实际直线在公差带内即为合格,被测要素与基准无关,公差带可以随被测要素浮动。,85,3.在相互垂直的两个方向上对实际直线提出要求,即在这两个方向分别标注公差框格,公差带是一个t1t2的四棱柱面围成的区域,只要被测直线不超出该区域即为合格。,直线度,86,4.在任意方向上对实际直线提出要求,公差带是一个直径为公差值 t 的圆柱面内的区域,只要被测直线不超出该区域即为合格。
24、,合格!,直线度,87,三、几何公差带 平面度,公差带是距离为公差值 t 的两平行平面之间的区域,只要被测平面不超出该区域即为合格。被测要素与基准无关,公差带可以随被测要素浮动。,合格!,合格!,88,平面度的测量公差值为30m,主要有间隙法、打表法、光轴法和干涉法。,89,平面度的测量公差值为30m,90,平面度的测量公差值为30m,91,平面度的测量公差值为30m,92,平面度的测量公差值为30m,93,平面度的测量公差值为30m,94,平面度的测量公差值为30m,95,合格!,平面度的测量,公差值为30m,96,三、几何公差带 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
25、圆之间的区域。,97,被测圆柱面任一正截面上的圆周位于半径差为公差值 t 的两同心圆之间即为合格。此时,可以认为被测圆周圆度误差值(圆度误差带的半径差)f小于等于公差值t。,合格!,圆 度,98,圆度误差值 f 由包容区确定,包容区的尺寸不同,得到的圆度误差值 f 也不同。,圆 度,用最小包容区的值与公差值比较,f t,合格!,99,公差带是半径差为公差值 t 的两同轴圆柱面之间的区域。,三、几何公差带 圆柱度,100,与半径无关,圆柱度,101,合格!,不合格!,圆柱度,102,三、几何公差带,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,诸圆心位于具有理论正确几何形状的曲线
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