经典的公差配合课件.ppt

1 公差配合与技术测量 公差配合与技术测量 2 课程简介 公差配合测量 是一门实践性较强的专业基础课 技术含量较高 主要内容包括 极限与配合 形状和位置公差 公差原则 表面粗糙度 技术测量的基本知识 常用的计量器具及检测等 先修课程 工程力学 机械制图等学习要求 理解基本概念掌握基本方法学会查表 用表掌握标注常识 3 目录 绪论 第一章尺寸公差与配合 第一节基本术语及其定义 第二节标准公差系列 第三节基本偏差系列 第四节基准制 第五节公差带与配合的选用 第三章表面粗糙度 第一节表面粗糙度概述 第二节表面粗糙度的评定 第三节表面粗糙度符号 代号及标注 第四节表面粗糙度的应用及检测 第四节光滑工件尺寸的检测 第三节常用角度计量器具 第二节常用长度计量器具 第一节技术测量的基础知识 第四章技术测量 第五节形位公差的定义和解释 第四节公差原则 第三节形位公差的标注 第二节形位误差和形位公差 第一节概述 第二章形状和位置公差 4 一 互换性的概述 二 几何量的误差 三 公差标准和标准化 四 本课程的性质和任务 主要内容 绪论 5 一互换性的概述 1 互换性在生产中 生活中的应用 2 互换性的性质 1 同一规格 2 装配中不须调整和修配 3 装配后完全满足产品技术性能要求 3 互换性的定义 同一规格的零部件可互相代换的性能 6 4 机械工业中的互换性内容 1 零件几何要素 尺寸 形状 位置 2 力学性能互换性 3 物理化学性能互换性 5 互换性的种类 按互换范围不同 分完全 绝对互换不完全 有限互换 7 6 互换性的重要性 技术经济意义 对产品设计 零件的加工和装配方面 机器的使用和维修方面产生重要作用 1 设计方面 产品标准化 系列化 简化零部件的设计计算过程 缩短设计周期 2 加工和装配方面 易于组织自动化 专业化的高效生产 3 使用和维修方面 减少机器 产品 维修时间和费用方便于用户 总之 互换性是现代工业生产中的重要生产原则和有效的技术措施 具有巨大的技术和经济意义 8 二 几何量的误差 1 几何量的误差的定义 2 几何误差内容 1 尺寸误差 2 形状误差 3 位置误差 4 表面微观形状误差 3 实现互换性的基本条件 1 基本要求 同一零部件的几何要素误差保持在一定变动范围内 就可以达到互换性目的 2 基本条件 对同一规格的零部件规定统一的技术标准 9 三 公差标准和标准化 1 公差标准 技术标准 基础标准产品标准按对象的特征可分 方法标准安全标准环境标准 2 标准化 是一项重要的技术措施 10 四 本课程的性质和任务 1性质 机械类冷加工专业的一门基础课 2 任务 1 使学生熟练掌握公差与配合的基本术语和基本方法 2 熟悉形位公差代号和表面粗糙度代号及标注的含义 3 掌握常用量具量仪的结构和使用方法 4 合理地解决产品使用要求与制造工艺之间的矛盾 5 能根据不同零件选用适当的计量器具进行测量 11 1 掌握尺寸公差与配合的基本术语及定义 2 了解基本偏差系列和标准公差系列 3 熟悉公差配合的标注知识 学习目标 第一章尺寸公差与配合 12 一 孔和轴的术语及其定义 二 尺寸术语及其定义 三 偏差的术语及其定义 五 配合的术语及定义 四 尺寸公差 T 术语及其定义 主要内容 第一节基本术语及其定义 13 一 孔和轴的术语及其定义 1 孔 1 孔的定义 2 孔的特点 通常是指工件的圆柱形内表面 也包括非圆柱形内表面 由二平行平面或切面形成的包容面 1 零件装配后孔为包容面 2 在加工过程中 孔的尺寸由小变大 如图所示 14 2 轴 1 轴的定义 通常指工件的圆柱形外表面 也包括非圆柱形外表面 由二平行平面或切面形成的被包容面 2 轴的特点 1 零件装配后轴为被包容面 2 在加工过程中 轴的尺寸由大变小 如图所示 15 二 尺寸术语及其定义 1 尺寸 1 定义 用特定单位表示线性尺寸值的数值称 2 组成 数值特定单位 3 范围包括 直径 半径 宽度 深度 高度和中心距等 16 2 基本尺寸 D d 1 定义 通过上下偏差的可计算出极限尺寸称基本尺寸 是设计时给定的尺寸 2 确定根据 3 实际尺寸 Da da 1 定义 通过测量获得的某一孔 轴的尺寸 2 实际尺寸 真实值 为什么 根据零件的使用要求 通过计算 试验或类比的方法确定 17 4 极限尺寸 最大极限尺寸 Dmax dmax最小极限尺寸 Dmin dmin 1 定义 一个孔或轴允许尺寸的两个极端 2 零件尺寸合格关系式 Dmax Da Dmindmax da dmin 包括 3 极限尺寸是设计时给定的尺寸 18 例 一根轴 60 0 015mm 加工后轴的尺寸为 60 012mm 基本尺寸 最大极限尺寸 最小极限尺寸 d 60mm 加工后轴合格 dmax 60 015mm da 60 012mm dmin 59 985mm dmax 60 015mm dmin 59 985mm 实际尺寸 da 60 012mm d da dmax dmin 各为多少 加工后轴是否合格 19 三 偏差的基本术语及定义 1 偏差的定义 极限偏差上偏差ES es2 偏差种类实际偏差基本偏差 下偏差EI ei 1 实际偏差 实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差 1 孔实际偏差以Ea表示 轴以ea表示 Ea Da Dea da d 2 实际偏差可能为正值 负值或零 值前需冠以 或 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差称偏差 亦称尺寸偏差 20 3 极限偏差 1 定义 极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差 分上 下偏差 2 上偏差 最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差 孔用ES 轴用es表示 计算公式 ES Dmax D es dmax d 3 下偏差 最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差 孔用EI 轴用ei表示 计算公式 EI Dmin D ei dmin d 4 极限偏差由设计时确定 可为 也可为 5 国标规定 在图样上和技术文件上标注极限偏差数值时 上偏差标在基本尺寸的右上角 下偏差标在基本尺寸的右下角 特别要注意的是当偏差为零值时 必须在相应的位置上标注 0 而不能省略 如 80D9 30H7 30mm 当上 下偏差数值相等而符号相反时 可简化标注 如 50 0 008mm 21 4 用极限偏差表示零件合格条件 孔 ES Ea EI轴 es ea ei 5 极限尺寸的计算 孔Dmax D ES轴dmax d esDmin D EIdmin d ei 例1 1加工某孔 60mm和轴 60mm 试求极限偏差 基本尺寸 极限尺寸 解 60mm的孔 60mm的轴 ES 0 030mmes 0 060mmEI 0 001mmei 0 003mmD 60mmd 60mmDmax D ES 60mm 0 030mmdmax d es 60mm 0 060mm 60 030mm 60 060mmDmin D EI 60mm 0 001 mmdmin d ei 60mm 0 003mm 59 999mm 60 003mm 22 四 尺寸公差 T 术语及其定义 1 尺寸公差 简称公差 2 计算 公差 最大极限尺寸 最小极限尺寸 上偏差 下偏差 即 孔的公差Th 轴的公差Ts Dmax Dmin ES EI dmax dmin es ei 1 T 0 T前无 号 2 公差与偏差有何区别 1 定义 尺寸公差是最大极限尺寸和最小极限尺寸之差或上偏差减下偏差 即允许尺寸的变动量 23 例1 2求孔的尺寸公差 解Dmax D ES 60mm 0 220mm 60 220mmDmin D EI 60mm 0 100mm 60 100mm 或 例1 3求轴的尺寸公差 解dmax d es 120 0 020 120 020mmdmin d ei 120 0 015 119 985mm 或 24 2 公差带图解 2 零线是指在极限与配合图解中 表示基本尺寸的一条直线 称为 1 公差带图解的定义由于公差和偏差的数值比基本尺寸数值小得多 不能用同一比例表示 因此可只将公差值按规定放大画出 这种图称为极限与配合图解 也称公差带图解 3 公差带 25 1 公差带的定义 是指在公差带图解中 由代表上偏差和下偏差或最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域 2 公差带的确定要素 公差带的大小公差带的位置3 轴 孔的公差带画法 为了区别 一般在同一图中 孔和轴的公差带的剖面线的方向应该相反 且疏密程度不同 26 27 28 五 配合的术语及定义 1 配合的概念 基本尺寸相同相互结合的孔和轴的公差带之间的关系 配合 2 间隙和过盈 间隙 X 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正值时 称为间隙 以 X 表示 值前加 号 过盈 Y 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负值时称为过盈 以符号Y表示 值前加 号 29 3 配合的类型 间隙配合过渡配合过盈配合 30 间隙配合 Clearancefit 定义 具有间隙 含最小间隙等于零 的配合 配合特点 孔的公差带位于轴的公差带之上 通常指孔大 轴小的配合 31 2 配合的基本术语 间隙配合 Clearancefit 32 2 配合的基本术语 过盈配合 Interferencefit 定义 具有过盈 含最小过盈等于零 的配合 配合特点 孔的公差带位于轴公差带之下 通常是指孔小 轴大的配合 33 2 配合的基本术语 过盈配合 Interferencefit 34 2 配合的基本术语 过渡配合 Transitionfit 定义 可能产生间隙或过盈的配合 配合特点 孔 轴公差带相互交叠 是介于间隙配合与过盈配合之间的配合 其间隙或过盈的数值都较小 一般来讲 过渡配合的工件精度都较高 35 2 配合的基本术语 过渡配合 Transitionfit 36 例题2 例2 2求下列三种孔 轴配合的极限间隙或过盈 配合公差 并绘制公差带图 37 3 配合性质如何判定 判定方法如下 1 根据极限偏差的大小判定 当EI es时 为间隙配合 当ES ei时 为过盈配合 以上两条均不成立时 为过渡配合 2 根据极限尺寸的大小判定 当Dmin dmax时 为间隙配合 当Dmax dmin时 为过盈配合 以上两条均不成立时 为过渡配合 3 根据公差带图判定 当孔的公差带在轴的公差带之上为间隙配合 当孔的公差带在轴的公差带之下为过盈配合 当孔的公差带与轴的公差带相互交叠为过渡配合 38 间隙配合 过盈配合 过渡配合 Xmin 0 Ymin 0 39 一 标准公差 二 基本尺寸分段 主要内容 第二节标准公差系列 40 一 标准公差 1 标准公差定义 是指标准极限与配合制中表列的 用于确定公差带的大小的任一公差 2 标准公差系列 是指由若干标准公差所组成的系列 它以表格的形式列出时 称为标准公差数值表 如表1 1 3 确定标准公差数值的因素 标准公差等级 基本尺寸分段 4 标准公差等级 确定尺寸精确程度的等级称为公差等级 如表1 1 1 2 标准规定 标准公差设置了20个公差等级 代号依次为IT01 IT0 IT1 IT2 IT18 其中IT01精度最高 其余依次降低 ITl8精度最低 5 确定公差等级时考虑的因素 零件的使用要求 加工的经济性能 41 4 公差等级的选用选用的原则如下 1 在满足零件使用要求的前提下 尽量选用低的公差等级 2 对于基本尺寸 500mm的轴孔配合 当标准公差 IT8时 国家标准推荐孔比轴低一级相配合 但当标准公差 IT8级或基本尺寸 500mm的配合 推荐采用同级孔 轴配合 3 选择公差等级 既要满足设计要求 又要考虑加工的可能性与经济性 42 1 IT01 IT0 IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标准量块的尺寸 材料SiCrMn 2 IT2 IT5级公差用于特别精密的零件尺寸 3 IT5 孔到IT6 级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸 4 IT6 孔到IT7 级公差用于零件较精密的配合尺寸 5 IT7 IT8级用于一般精度要求的配合尺寸 6 IT9 IT10级常用于一般要求的配合尺寸 或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸 7 IT11 IT12级公差用于不重要的配合尺寸 8 IT12 IT18级公差用于未注公差的尺寸 43 二 基本尺寸分段 分为主段落中间段落 用于标准公差中的基本尺寸分段 用于基本偏差中的基本尺寸分段 如何判断零件精度的高低 如表1 3 实际生产中基本尺寸很多 不实用 因此要分段 44 练习 1 在表1 1中查轴 35的IT3 IT8以及IT15 IT为标准公差 2 查孔 350的IT6和IT12 3 思考 能否用标准公差知道上偏差和下偏差的大小 45 一 基本偏差 二 公差带代号 三 另一极限偏差数值的确定 四 极限偏差表 主要内容 第三节基本偏差系列 46 一 基本偏差 1 基本偏差定义 是指极限与配合制中 确定公差带相对零线位置的那个极限偏差 基本偏差是确定零件公差带相对零线位置的上偏差或下偏差 它是公差带位置标准化的唯一指标 一般为靠近零线的那个偏差 47 2 设置目的 将公差带相对零线的位置加以标准化 3 基本偏差代号 2 孔和轴各有28个基本偏差 1 代号用拉丁字母表示 如表所示 48 国标对孔轴各规定了28种公差位置 用字母表示 大写字母为孔的基本偏差 小写字母为轴的基本偏差 如图 49 基本偏差系列 确定了孔和轴的公差带位置 4 基本偏差系列图 从上图可看出基本偏差有何特点 一端开口 原因 P13页 50 大写字母表示孔 小写字母表示轴 JS和js完全对称于零线 且上 下偏差分别为 IT 2和 IT 2 H和h的基本偏差均为零 即H的下偏差EI 0 h的上偏差es 0 51 二 公差带代号 组成 基本偏差代号 如 H f 标准公差等级代号 如 8 7 如 H8f7 孔的基本偏差代号 孔的标准公差等级代号 轴的标准公差等级代号 大小要素 轴的基本偏差代号 位置要素 公差带的位置由基本偏差决定 公差带的大小由标准公差等级决定 为什么 1 孔 轴公差带代号 52 2 配合公差带代号 国标规定 配合的代号用孔轴公差代号的组合表示 写成分数形式 分子 孔 分母 轴 如指某一确定基本尺寸的配合 则基本尺寸标在配合代号之前 如 50H7 D6或 50 如H7 D6或 53 三 另一极限偏差数值的确定 极限偏差和标准公差的关系式 孔 EI ES IT或ES EI IT轴 ei es IT或es ei IT 例已知 80a9 查标准公差和基本偏差并计算另一极限偏差 解1 查基本偏差 从表1 4查到a的基本偏差为上偏差 为es 360 m 0 360mm 2 查标准公差 从表1 1中可查得IT9 74 m 0 074mm 3 计算另一极限偏差 ei es IT 0 360 0 074 0 434mm 练习 30f8 60T6和 45H7查标准公差和基本偏差并计算另一极限偏差 54 四 极限偏差表 1 孔轴的极限偏差表 极限与配合 标准中列出了轴的极限偏差表见课本附录A B P145 182 2 查表的步骤和方法 3 根据基本尺寸段所在的行 则行和列的相交处 就是所要查的极限偏差数值 1 根据基本偏差的代号确定是查孔 或轴 的极限偏差表 2 在极限偏差表中找到基本偏差代号 再从基本偏差代号下找到公差等级数字所在的列 例查 70f8的极限偏差 解第一步 f为小写字母 应查轴的极限偏差表 第二步 找到基本偏差f下公差等级为8的一列 第三步 基本尺寸70属 大于65至80 尺寸段 找到此段所在的行 在行和列的相交处得到极限偏差数值为 m 即 70f8为 70mm 55 练习 30f8 60T6和 45H7查极限偏差 56 一 基孔制配合 二 基轴制配合 三 标注方法 四 公差带与配合的优化 五 一般公差 线性尺寸未注公差 六 温度条件 主要内容 第四节基准制 57 一 基孔制配合 1 定义 2 基孔制配合的特点 1 基孔制中选作基准的孔称为基准孔 代号为 H 2 基准孔以下偏差作为基本偏差 数值为零 上偏差为正值 因而其公差带位于零线上方 3 基准孔的最小极限尺寸等于基本尺寸 4 基孔制配合中的轴是非基准件 由于轴的公差带相对零线可有不同的位置 因而形成各种不同性质的配合 基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度 称为 如图所示 58 配合基准制 基孔制配合 孔是基准孔 下偏差EI 0 代号为 H 通过改变轴的公差带来获得各种不同的配合特性 基孔制配合 基轴制配合 应用广泛 可减少孔加工刀具 59 二 基轴制配合 1 定义 2 基轴制配合的特点 1 基轴制中选作基准的轴称为基准轴 代号为 h 2 基准轴以上偏差作为基本偏差 数值为零 下偏差为负值 因而其公差带位于零线下方 3 基准轴的最大极限尺寸等于基本尺寸 4 基轴制配合中的孔是非基准件 由于孔的公差带相对零线可有不同的位置 因而形成各种不同性质的配合 基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度 称为 如图所示 60 基轴制配合 轴是基准轴 上偏差es 0 代号为 h 通过改变孔的公差带来或得各种不同的配合特性 61 三 标注方法 1 孔 轴公差带标注 1 国标规定 孔 轴公差带标注方法有三种 2 标注公差带代号 如 60D7 2 图样上的标注的三种方法 1 标注极限偏差值 如 60 3 标注公差带代号和极限偏差值 如 60D7 标注时应注意什么问题 如图所示 62 2 配合代号标注 国标规定 配合代号标注方法有三种 1 标注配合代号 在基本尺寸后面标注配合代号 2 标注极限偏差值 在基本尺寸后面标注极限偏差 3 标注与标准件 如滚动轴承 配合的零件 轴或孔 的配合要求时 可只标注零件的公差带代号 如图a 所示 如图b 所示 如图c 所示 63 四 公差带与配合的优化 1 公差带系列GB T180l 1999对基本尺寸至500mm的孔 轴规定了优先 常用和一般用途三类公差带 1 轴的一般用途公差带116种 2 孔公差带规定了105种 方框内的为常用公差带 圆圈内的为优先公差带 选用公差带的顺序是 首先优先公差带 其次常用公差带 再一般公差带 如图所示 如图所示 64 2 配合系列GB T180l 1999在基本尺寸500mm范围内 1 对基孔制规定了59种常用配合 在这常用配合中又对基孔制 各规定了13种优先配合 如表所示 65 2 对基轴制规定了47种常用配合 在这常用配合中又对基孔制各规定了13种优先配合 3 配合的选用顺序为 先优先配合 再常用配合 3 GB T1801 1999还规定基本尺寸大于500 3150mm的配合一般采用基孔制的同级配合 也就是轴的选用公差带与同公差等级的基准孔组成配合 如表所示 66 基孔制常用与优先配合的选用 67 基轴制常用与优先配合的选用 68 五 一般公差 线性尺寸的未注公差 1 一般公差 又称未注公差 的概念 是指在车间通常加工条件可保证的公差 2 一般公差的作用 可简化制图 使图样清晰易读 并突出了标有公差要求的部位 以便在加工和检验时引起重视 还可简化零件上某些部位的检验 3 一般公差的应用 主要用于较低精度的非配合尺寸和由工艺方法来保证的尺寸 例如冲压件和铸件尺寸由模具保证 4 线性尺寸的一般公差标准 1 公差等级GB T1804 2000规定了线性尺寸的一般公差的等级 分为四级 即 f 精密级 m 中等级 c 粗糙级 和v 最粗级 2 极限偏差数值GB T1804 2000规定了线性尺寸的一般公差的极限偏差数值 见表1 9 课本P27 倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差数值见表1 10 课本P27 69 六 温度条件 国标规定 尺寸的标准温度为20 其含义有两个 图样上和标准中规定的极限与配合是在20 时给定的 检验时测量结果应以工件和测量器具的温度在20 时为准 为什么这样规定 70 一 配合制的选择 二 公差等级的选用 三 配合的选用 主要内容 第五节公差带与配合的选用 71 一 配合制的选择 1 通常应优先选用基孔制 2 基轴制的采用在下列情况下采用基轴制比基孔制更好 1 直接采用冷拔圆型材作轴 2 因机械结构的原因而采用基轴制 3 与标准件配合时 一般依标准件确定配合制 4 特殊需要时允许采用混合配合 总之对配合制的选择 在一般情况下优先采用基孔制 其次采用基轴制 如有特殊需要 允许采用混合配合 72 二 公差等级的选用 1 公差等级的选择原则 在满足使用要求的条件下 尽量选取较低的公差等级 综合考虑 零件的使用性能 经济性能 2 公差等级的选用方法 类比法 三 配合的选用 1 选用配合的方法 计算法 类比法和试验法 2 采用类比法选择配合时 大致步骤如下 1 根据使用要求 确定配合的类别 即确定是间隙 过盈 还是过渡配合 2 根据工作条件选择配合类型 3 调整配合的松紧程度当待选部位与典型实例在工作条件上有所不同时 应对配合的松紧作适当的调整 最后确定选用哪种配合 常用 73 一 掌握形位公差的基本概念 二 熟悉形位公差的分类 项目 符号及代号 三 掌握形位公差带和公差原则 四 掌握形位公差的标注方法 五 识读形位公差 学习目标 第二章形状和位置公差 74 一 形状和位置公差在机器制造中的作用 二 形状和位置公差标准 三 形位公差的符号及代号 四 形位公差的基准符号 五 零件的几何要素 第一节概述 主要内容 75 一 形状和位置公差在机器制造中的作用 1 形位误差概念 零件在加工过程中 使零件表面 轴线 中心对称平面等的实际形状和位置相对于所要求的理想形状和位置 不可避免地存在着误差 此误差是这种误差叫做形状和位置误差 简称形位误差 2 形位误差对零件的使用性能的影响 机器的使用功能是由组成产品的零件的使用性能来保证的 而零件的使用性能 不但与零件的尺寸误差有关 而且受到零件的形位误差的影响 因此 不仅要控制零件的尺寸误差 表面粗糙度 还控制零件的形位误差 保证零件制造的工艺性和经济性及使用性能 76 二 形状和位置公差标准 形位公差标准主要由以下国标组成 GB T1182 1996 形状和位置公差通则 定义 符号和图样表示方式 GB T1184 1996 形状和位置公差未注公差值 GB13319 91 形状和位置公差位置度公差 GB1958 80 形状和位置公差检测规定 GB T16671 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 GB T4249 1996 公差原则 77 三 形位公差的符号及代号 1 形位公差项目的符号标准规定形状和位置公差共有14个项目 其中形状公差4个 形状或位置公差 轮廓公差 2个 位置公差3种8个 如表所示 78 轮廓 线轮廓度 面轮廓度 有或无 形状或位置 有或无 定向 平行度 垂直度 倾斜度 有 位 置 有 有 有或无 定位 位置度 同轴 同心 度 对称度 有 跳动 圆跳动 全跳动 有 有 有 79 2 形位公差的代号 从左到右按以下次序填写 第一格 形位公差特征符号 第二格 形位公差值和有关符号 公差值用线性值 如公差带是圆形或圆柱形的则在公差值前加注 如是球形的则加注 第三格及以后各格 用一个或多个字母表示表示基准的字母和有关符号 最基本的代号 如图所示 3 形位公差的框格 分为两格或多格式 应水平或垂直绘制 4 形位公差框格的内容 5 指引线规定 原则上从框格一端的中间位置引出 指引线的箭头应指向公差带的宽度或直径方向 80 2形位公差在图样上的标注方法一 形位公差框格和基准符号1 形状公差框格2 位置公差框格 二 形状和位置公差 81 四 形位公差的基准符号 基准符号 粗的短横线 圆圈 连线 细实线 基准字母 1 圆圈内的大写字母 不得采用E I J M O P L R F以免与其它符号混淆 2 不论基准符号在图样中的方向如何 圆圈内的字母都一律水平大写 注意 如图所示 如图所示 82 2形位公差在图样上的标注方法一 形位公差框格和基准符号1 形状公差框格2 位置公差框格3 基准符号E F I J L M O P R 二 形状和位置公差 改错题 83 二 形状和位置公差 84 85 86 基准符号 87 88 五 零件的几何要素 1 零件的几何要素 是指构成零件的具有几何特征的点 线 面 如图所示的零件就是由 点 如球心 锥顶 线 如圆柱素线 圆锥素线 轴线 面 如球面 圆柱面 圆锥面 台阶面 端面 等几何要素组成 2 零件的几何要素的分类 1 按存在的状态分 理想要素 实际要素 2 按在形位公差中所处的地位分 被测要素 基准要素 单一要素 轮廓要素 中心要素 关联要素 3 按几何特征分 89 第二节形位公差各项目的意义 一 形位公差带 二 形状误差和形状公差 三 位置误差和位置公差 四 形位公差的各项目的意义 主要内容 90 一 形位公差带 1 形状和位置公差带 简称形位公差带 的定义是指限制实际要素变动的区域 2 形位公差带的组成 形状 有9种 大小 由公差值表示 方向 位置 理论方向 实际方向 固定 浮动 理论正确尺寸 是指确定理想被测要素的形状 方向 位置的尺寸 此尺寸不附带公差 标注时需围以框格 如 形位公差带与尺寸公差带有何区别 91 2 形状公差 单一实际要素的形状所允许的变动全量 二 形状误差和形状公差 1 形状误差是指被测实际要素对其理想要素的变动量 形状公差包含直线度 平面度 圆度 圆柱度四项 三 位置误差和位置公差 1 位置误差 是指关联实际要素对其理想要素的变动量 种类 定向误差 定位误差 跳动误差 2 位置公差 是关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量 种类 跳动公差 定位公差 定向公差 形状公差和位置公差简称形位公差 形状误差和位置误差简称形位误差 客观存在 92 四 形位公差各项目的意义 一 形状公差 1 直线度公差 是限制被测实际直线对理想直线的变动全量 直线度公差带形状随被测实际直线所在的位置和测量方向不同而不同 分 1 给定平面内的直线度公差带 是距离为公差t的两平行直线之间的区域 2 给定方向上的直线度公差带 是距离为公差值t的两平行平面之间的区域 3 任意方向上的直线度公差带 是直径为公差值t的圆柱面内的区域 如图所示 如图所示 如图所示 93 2 平面度公差 1 定义 是限制实际表面对其理想平面的变动全量 2 形状 是距离为公差值t的两平行平面之间的区域 3 圆度公差 1 定义 是限制实际圆对其理想圆的变动全量 2 形状 是指在同一正截面上 半径差为公差值t的两同心圆之间的区域 4 圆柱度公差 1 定义 是限制实际圆柱面对其理想圆柱面的变动全量 2 形状 是指半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域 如图所示 如图所示 如图所示 94 二 形状或位置公差 包括线轮廓度公差和面轮廓度公差 1 线轮廓度公差 1 定义 是限制实际平面曲线对其理想曲线的变动全量 2 形状 是指包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域 诸圆圆心位于具有理论正确几何形状的曲线上 如图所示 1 面轮廓度公差 1 定义 是限制实际曲面对其理想曲面的变动全量 2 形状 是指包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域 诸球球心应位于具有理论正确几何形状的曲面上 如图所示 95 三 位置公差 1 定向公差是关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量 1 平行度公差是限制被测实际要素对基准在平行方向上的变动全量 1 线对线平行度公差 a 给定方向上 线对线平行度公差带是距离为公差值t且平行于基准线 位于给定方向上的两平行平面之间的区域 如图所示 b 给定互相垂直的两个方向上 线对线平行度公差带是两对互相垂直的距离分别为t1和t2且平行于基准线的两平行平面之间的区域 如图所示 c 任意方向上 线对线平行度公差带是直径为公差值t且平行于基准线的圆柱面内的区域 如图所示 96 2 线对面平行度公差带是距离为公差值t且平行于基准平面的两平行平面之间的区域 如图所示 3 面对线平行度公差带是距离为公差值t且平行于基准线的两平行平面之间的区域 如图所示 4 面对面平行度公差带是距离为公差值t且平行于基准面的两平行平面之间的区域 如图所示 另外两项定向公差即垂直度和倾斜度的公差定义和形状如何 97 2 定位公差是关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量 1 位置度公差 1 点的位置度公差 a 平面上点的位置度公差带是直径为公差值t的圆内的区域 圆公差带中心点的位置由相对于基准A和B的理论正确尺寸确定 如图所示 b 空间点的位置度公差带是直径为公差值t的球内的区域 球公差带的球心位置由相对基准A B C的理论正确尺寸确定 如图所示 线的位置度公差定义及形状如何 98 2 平面或中心平面的位置度公差 平面或中心平面的位置度公差带是距离为公差值t且以面的理想位置为中心对称配置的两平行平面之间的区域 如图所示 4 复合位置度公差 公差带是直径为 t1且以线的理想位置 相对于三基面体系建立 为轴线的圆柱面区域及直径为 t2且以线的理想位置 相对于A基面建立 为轴线的圆柱面区域的重合部分 如图所示 另外两项定位公差即同轴度和对称度的公差定义和形状如何 99 3 跳动公差 是关联实际要素绕基准轴线旋转一周或若干次旋转时所允许的最大跳动量 1 圆跳动公差是被测要素在某一固定参考点绕基准轴线旋转一周 零件和测量仪器间无轴向位移 时 指示器示值所允许的最大变动量t 1 径向圆跳动公差带形状是在垂直于基准轴线的任一测量平面内 半径差为公差值t且圆心在基准轴线上的两同心圆之间的区域 如图所示 2 端面圆跳动公差带是在与基准同轴的任一半径位置的测量圆柱面上距离为公差值t的两圆之间的区域 如图所示 100 3 斜向圆跳动公差带是与基准同轴的任一测量圆锥面上的距离为t的两圆之间的区域 如图所示 4 斜向 给定角度的 圆跳动公差带是与基准同轴的任一给定角度的测量圆锥面上 距离为公差值t的两圆之间的区域 如图所示 全跳动公差定义和形状如何 101 一 形位公差的标注符号 二 形位公差标注的基本规定 三 形位公差标注的特殊规定 四 基准目标的表示方法 五 简化标注 主要内容 第三节形位公差的标注 102 一 形位公差的标注符号 1 形位公差的标注符号 如表所示 2 形位公差的限制符号 如表 所示 二 形位公差标注的基本规定 1 被测要素或基准要素为轮廓要素时的标注 如图所示 如图所示 103 2 当被测要素或基准要素的投影为面时的标注 2 被测要素或基准要素为中心要素时的标注 如图所示 如图所示 如图所示 如图所示 104 3 被测要素或基准要素为局部要素时的标注 4 任选基准的标注 如图所示 如图所示 105 二 形位公差标注的特殊规定 1 公差值的进一步限制对同一要素的公差值在全部被测要素内的任一部分有进一步的限制时 该限制部分的公差值要求用分数表示 即用斜线将限制的公差值和限制长度隔开 2 公共公差带 用同一公差带控制几个被测要素时 可在公差框格上注明 共线 或 共面 3 全周符号的标注 对于适用于横截面内的整个外轮廓线或整个外轮廓面的形位公差要求 应采用全周符号 即在公差框格的指引线上画上一个圆圈 4 螺纹的标注 通常 螺纹轴线作为被测要素或基准要素均为中径轴线时 不需加注任何符号 如采用大径轴线应用 MD 表示 小径轴线用 LD 表示 5 齿轮 花键的标注用齿轮 花键轴线作为被测要素或基准要素时 节径轴线用 PD 表示 大径轴线用 MD 表示 小径轴线用 LD 表示 106 三 基准目标的表示方法 1 基准目标的符号及标注方法 如表2 14 课本P52 所示 2 基准目标在图样上的标注示例 四 简化标注 在不影响设计意图的表达和准确读图的前提下 可采用简化标注 如表2 15 课本P53 54 所示 如图所示 107 一 公差原则的基本术语和定义 二 公差原则 主要内容 第四节公差原则 什么是公差原则 其标准有哪些 108 一 公差原则的基本术语和定义 1 局部实际尺寸 简称实际尺寸 是指在实际要素的任意正截面上 两对应点之间测得的距离 内外表面的局部实际尺寸的代号分别为Da da 2 作用尺寸 1 体外作用尺寸是指在被测要素的给定长度上 与实际内表面体外相接的最大理想面或实际外表面体外相接的最小理想面的直径或宽度 内表面和外表面的体外作用尺寸的代号分别为Dfe dfe 2 体内作用尺寸是指在被测要素的给定长度上 与实际内表面体内相接的最小理想面或与实际外表面体内相接的最大理想面的直径或宽度 内 外表面的体内的作用尺寸的代号分别为Dfi dfi 体内作用尺寸与体内作用尺寸各有何特点 109 3 实体状态及其尺寸 1 最大实体状态及其尺寸 1 最大实体状态 MMC 是指实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内并具有实体最大时的状态 即实际要素在极限尺寸范围内具有材料量最多的状态 2 最大实体尺寸 MMS 是指实际要素在最大实体状态下的极限尺寸 内 外表面的最大实体尺寸的代号分别为DM dM 2 最小实体状态及其尺寸 1 最小实体状态 LMC 是指实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内并具有实体最小时的状态 即实际要素在极限尺寸范围内具有材料量最少的状态 2 最小实体尺寸 LMS 是指实际要素在最小实体状态下的极限尺寸 内 外表面的最小实体尺寸的代号分别为DL dL 110 4 实效状态及其尺寸 1 最大实体实效状态及其尺寸 1 最大实体实效状态 MMVC 是指在给定长度上 实际要素处于最大实体状态且其中心要素的形状或位置误差等于给出的公差值时的综合极限状态 2 最大实体实效尺寸 MMVS 是指要素在最大实体实效状态下的体外作用尺寸 内 外表面的最大实体实效尺寸的代号分别为DMV DMV 2 最小实体实效及其尺寸 1 最小实体实效状态 LMVC 是指在给定长度上 实际要素处于最小实体状态且中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态 2 最小实体实效尺寸 LMVS 是指要素在最小实体实效状态下的体内作用尺寸 内 外表面的最小实体实效尺寸的代号分别为DLV dLV 如何计算最大 小实体实效尺寸 111 5 边界 1 定义 是指由设计给定的具有理想形状的极限包容面 2 根据零件的功能和经济性要求 可给出以下边界 1 最大实体边界 MMB 尺寸为最大实体尺寸的边界 2 最小实体边界 LMB 尺寸为最小实体尺寸的边界 3 最大实体实效边界 MMVB 尺寸为最大实体实效尺寸的边界 4 最小实体边界 LMVB 尺寸为最小实体实效尺寸的边界 112 二 公差原则 1 独立原则 公差原则具体有哪些 1 独立原则的含义 是指图样上给定的每一个尺寸和形状 位置公差要求均是独立的 应分别满足要求的公差原则 基本原则 2 独立原则的特点 1 尺寸公差仅控制要素的局部实际尺寸 不控制其形位误差 2 给出的形位公差为定值 不随要素的实际尺寸的变化而变化 3 独立原则的应用 一般用于非配合零件 或对形位误差要求严格而对尺寸误差要求相对较低的场合 113 2 相关要求 图样上给定的形位公差与尺寸公差相互有关的公差要求 它包括包容要求 最大实体要求 包括可逆要求应用于最大实体要求 最小实体要求 包括可逆要求应用于最小实体要求 1 包容要求 1 包容要求的含义 是指为使实际要素处处位于理想形状的包容面之内的一种公差要求 2 包容要求的适用范围 只适用于处理单一要素 如圆柱表面或两平行表面 包容要求有何特点 114 2 最大实体要求 1 最大实体要求的含义 控制被测要素的实际轮廓处于其最大实体实效边界之内的一种公差要求 2 最大实体要求的适用范围 适用于中心要素 如轴线 中心平面等 3 最大实体要求的特点 被测要素遵守最大实体实效边界 即被测要素的体外作用尺寸不超过最大实体实效尺寸 当被测要素的局部实际尺寸处处均为最大实体尺寸 允许的形位误差为图样上给定的形位公差值 当被测要素的实际尺寸偏离最大实体尺寸后 其偏离量可补偿给形位公差 允许的形位误差为图样上给定的形位公差值与偏离量之和 实际尺寸必须在最大实体尺寸和最小实体尺寸之间变化 115 4 最大实体要求的应用示例 例 用于单一被测要素 如图所示表示轴mm的轴线直线度公差采用最大实体要求 解 当被测要素处于最大实体状态时 其轴线直线度公差为 0 1mm 如图b 所示 则轴的最大实体尺寸dMV 20mm 最小实体尺寸dL 19 7mm 最大实体实效尺寸为dMV dM t 20 0 1 20 1mm 该轴应满足下列要求 轴的实际尺寸应在 19 7mm 20mm内 轴的实际轮廓不超出最大实体实效边界 即体外作用尺寸不大于最大实体实效尺寸dMV 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 即等于图样上给出的直线度公差 0 1mm与轴的公差值0 3mm之和 0 4mm 116 二 形位公差的解释 学习形位公差 掌握零件图样上形位公差符号的含义 了解技术要求对保证产品质量有重要的作用 例试解释如图所示圆盘形位公差的含义 1 孔 45P7轴线的直线度误差不得大于0 06mm 代表最大实体要求 2 轴 100h6任意正截面圆度误差不得大于0 007m 3 轴 100h6轴线对孔 45P7轴线的同轴度误差不得大于0 009mm 4 尺寸mm的左端面对右端面的平行度误差不得大于0 01mm 5 尺寸mm的左端面对孔的轴垂直度误差不得大于0 012mm 117 学习目标 一 了解表面粗糙度机械零件使用性能和寿命影响 二 掌握表面粗糙度的符号 代号 三 理解表面粗糙度的评定的基本术语和参数 四 熟悉表面粗糙度的标注方法 五 了解表面粗糙度的应用及检测 第三章表面粗糙度轮廓 118 一 表面粗糙度的概念 二 表面粗糙度国家标准 三 表面粗糙度与零件使用性能的关系 主要内容 第一节表面粗糙度概述 119 一 表面粗糙度的概念 1 表面轮廓是指平面与表面相交所得的轮廓线 零件表面的实际情况同时存在着三种误差 微观几何形状误差即表面粗糙度 中间几何形状误差即表面波纹度轮廓 宏观几何形状误差 形状公差 2 表面粗糙度的概念 零件表面 总会存在着由较小间距和峰谷组成的微量高低不平的痕迹 表述这些峰谷的高低程度和间距状况的微观几何形状特性 称为表面粗糙度 120 二 表面粗糙度国家标准 GB T3505 2000 产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的术语定义及参数 此标准代替GB T3505 1983 表面粗糙度术语表面及其参数 GB T1031 1995 表面粗糙度参数及其数值 GB T131 2006 产品几何技术规范 GPS 技术产品文件中表面结构的表示法 此标准代替GB T131 1993 机械制图表面粗糙度符号 代号及其注法 主要标准如下 121 三 表面粗糙度与零件使用性能的关系 表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以下几方面 1 影响配合性质 2 影响摩擦 磨损 3 影响抗腐蚀性 4 影响抗疲劳强度 5 影响接触刚度 6 影响结合密封性 122 一 基本术语与定义 二 评定表面粗糙度的参数 主要内容 第二节表面粗糙度的评定 123 一 基本术语与定义 1 轮廓峰与轮廓谷 1 轮廓峰是指在取样长度内轮廓与中线相交 连接两相邻交点向外 从材料向周围介质 的轮廓部分 2 轮廓谷是指在取样长度内轮廓与中线相交 连接两相邻交点向内 从周围介质到材料 的轮廓部分 2 轮廓单元的宽度 Xs X轴线与轮廓单元相交线段的长度 3 取样长度 lr 是指用于判别被评定轮廓不规则特征的X轴上的长度 4 评定长度 ln 是指用于判别被评定轮廓的X轴上方向的长度 试区别取样长度和评定长度 124 1 轮廓的最小二乘中线 简称中线 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线 在取样长度内使轮廓线上各点的轮廓偏距Z的平方和为最小 2 轮廓的算术平均中线 指具有几何轮廓形状 在取样长度内与轮廓走向一致并由该线划分轮廓使上下两边的面积相等的的基准线 5 中线 如图所示 如图所示 125 二 评定表面粗糙度的参数 1 轮廓算术平均偏差 Ra 指在取样长度内纵坐标值的的算术平均值 其表达式近似为 2 轮廓最大高度Rz 是指在取样长度内 最大的轮廓峰高Rp与最大的轮廓谷深Rv之和的高度 其表达式近似为 Rz Rp Rv 3 轮廓最大高度Ry 在取样长度内 轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离 其表达式为 Ry Rpmax Rvmax 126 一 表面粗糙度符号 二 表面粗糙度代号 三 表面粗糙度代号在图样上的标注方法 主要内容 第三节表面粗糙度符号 代号及标注 127 表面粗糙度的符号及意义 如表所示 用去除材料的方法获得的表面 用不去除材料的方法获得的表面 标注表面粗糙度特征的补充信息 图样某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面粗糙度要求 一 表面粗糙度符号 128 二 表面粗糙度代号 1 表面粗糙度代号 如图所示 1 位置a1 a2注写表面粗糙度高度参数代号及其数 m 2 位置b表示加工要求 镀覆 涂覆 表面处理或其他说明 3 位置c表示取样长度 mm 或波度 m 4 位置d表示表面纹理和方向 5 位置e表示加工余量 mm 129 2 表面粗糙度评定参数的标注 必须注出参数代号和相应数值 数值的单位均为微米 m 3 评定长度的 ln 的标注 若所标注的参数代号没有 max 表明采用的有关标准中默认的评定长度 若不存在默认的评定长度时 参数代号中应标注取样长度的个数 如Ra3 Rz3 RSm3 要求评定长度为3个取样长度 4 加工方法或相关信息的注法 用文字标注在符号上边的横线上 5 表面纹理的注法 如图所示 如图所示 6 加工余量的注法 如图所示 130 三 表面粗糙度代号在图样上的标注方法 1 标注的总原则 GB T4458 4规定 使表面粗糙度的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致 如图所示 2 表面粗糙度要求的标注 1 标注在轮廓线上或指引线上 如图所示 如图所示 131 2 标注在特征尺寸的尺寸线上 如图所示 3 标注在形位公差的框格上 如图所示 4 标注在延长线上 如图所示 5 标注在圆柱和棱柱表面上 如图所示 132 如图所示 4 表面粗糙度要求的简化注法为了提高绘图效率或标注位置受到限制时 可采用简化标注方法 1 有相同表面粗糙度要求的简化注法可将表面粗糙度要求统一标注在图样的标题栏附近 2 多个表面有共同要求的注法 如图所示 图纸空间有限时的简化注法 不允许去除材料的多个表面粗糙度要求的简化注法 要求去除材料的多个表面粗糙度要求的简化注法 133 第四节表面粗糙度的选用及检测 主要内容 一 表面粗糙度的选用 二 表面粗糙度的检测 134 一 表面粗糙度的选用 选择原则 1 在满足零件表面功能要求的情况下 尽量选用较大的表面粗糙度数值 以降低加工成本 2 一般在同一零件上工作表面的粗糙度数值小于非工作表面的粗糙度数值 3 摩擦表面 承受高速 高压和交变载荷的工作表面的粗糙度数值要小一些 4 易引起应力集中的结构 如圆角 沟槽等 表面粗糙度数值要小 5 配合性质要求高的结合表面 表面粗糙度数值要小 6 通常在尺寸精度 形状精度较高时 表面粗糙度数值要小 7 对于配合性质相同或同一公差等级 一般小尺寸比大尺寸的表面粗糙度数值要小 8 防腐性 密封性要求越高 表面粗糙度数值应越小 135 二 表面粗糙度的检测 测量方法 比较法 光切法 光波干涉法 感触法