第4章形状与位置精度.ppt

1、,4.1 概述,4.2 形位公差的图样表示,4.3 形位公差及其公差带,4.4 形位精度设计,完工后的机器零件除了要规定尺寸精度外，还必须要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 形位误差,4.1 概述,蜗杆和蜗轮轴线的垂直度将影响它们的啮合质量，加快齿面磨损。,4.1 概述,因此，必须对零件的形位误差加以控制，在图样上合理的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/T1182-1996 通则、定义、符号和图样表示法 GB/T1184-1996 未注公差值

2、GB/T17851-1999基准和基准体系 GB/T13319-2003位置度公差 GB/T1958-2004 形状和位置公差 检测规定,4.1.2 形位公差,4.1 概述,2008年，国家又颁布了新的形位公差标准。,新标准： GB/T1182-2008 产品几何技术规范( GPS ) 几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注,代替： GB/T 1182-1996 形状和位置公差 通则、符号和图样表示法,新标准： GB/T17851- 2008 基准和基准体系,代替： GB/T17851-1999 基准和基准体系,4.1 概述,按结构特征分： 轮廓要素（组成要素） 中心要素（导出要素）,按存在

3、状态分： 实际要素、理想要素,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,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,4.1 概述,2、形位公差的项目及符号,4.1 概述,注意：形状公差为单一要素，无基准； 轮廓度公差可为单一或关联要素，有或无基准； 位置公差为关联要素，一般均有基准。,新标准公差类型,形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、 线轮廓度、面轮廓度 方向公差：平行度、垂直度、倾斜度、线轮廓度、 面轮廓度 位置公差：同轴度、同心度、对称度、位置度 线轮廓度、面轮廓度 跳动公差：圆跳动、全跳动,4.1 概述,3、

4、形位公差带,形位误差是实际被测要素对理想被测要素的变动量，形位公差带就是限制几何要素变动的区域。,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，其设计要求则是完全相同的。,4.1 概述,公差带的形状：,公差带形状常见有九种：,公差带的大小：取决于公差值,4.1 概述,公差带的方位,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，因此合格的实际被测要素必须处在该区域内。 形位误差值用最小包容区域的宽度或直径表示。最小包容区域是与形位公差带形状、位置、方向相同、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

5、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。,4.1 概述,4.2 形位公差的图样表示,在零件图上，形位精度有两种表达形式： 1、无需在图样上注出形位公差： 当形位精度要求不高，一般制造精度可以满足要求时，采用未注形位公差(形位公差的一般公差)； 2、将形位公差用框格注出：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：

6、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,新标准基准符号：,取消,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,此表取消！,4.2 形位公差的图样表示,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。,1、被测轮廓要素的标注,4.2 形位公差的图样表示,4.2 形位公差的图样表示,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,

7、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,此注法取消！,省去指引线，新标准此注法取消！,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,新标准,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,4.2.3 基准要素的标注方法,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

8、,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,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,此注法取消！,4.2 形位公差的图样表示,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； 被测若为中心要素，箭头要对齐尺寸线 被测若为轮廓要素，箭头要错开尺寸线 ； 公差带是圆及圆柱，公差值前应加 ； 对形状公差，框格中没有基准；,基准要素标注时应注意：

9、基准若为中心要素，符号对齐尺寸线； 基准若为轮廓要素，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,形状公差:单一要素的形状对其理想要素允许的变动量。,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,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.,给定平面内直线度公差,标注含义：上表面的素线在铅垂面内的直线度公差为0.01mm。,0.01,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,直线度测量方法,给定一个方向的直线度,公差带是距

10、离为公差值 t的两平行平面之间的区域。,标注含义：棱线在铅垂方向上的直线度公差为0.02mm。,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,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。,标注含义：棱线在铅垂方向上直线度公差为0.01，在水平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,标注含义：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,标注含义：零件

11、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,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。,标注含义：圆柱面的圆度公差为0.02mm 圆锥面的圆度公差为0.03mm,注意箭头方向,4.3 形位公差及其公差带,4、圆柱度,公差带是半径差为公差值0.01的两同轴圆柱面之间的区域。,标注含义： d圆柱面的圆柱度公差为0.01mm。,0.01,公差值前勿加,4.3 形位公差及其公差带,0.08,4.3 形位公差及其公差带,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。,补充知识：基准的种类

12、与体现,基准 是用来确定被测要素方位的参考对象。,1. 单一基准,2.公共基准,基准的种类,4.3 形位公差及其公差带,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,基准的体现,4.3 形位公差及其公差带,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（方向）

13、公差带,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,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。 项目：平行度、垂直度、倾斜度（轮廓度）,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,0.05,标注含义：上表面对下表面的平行度公差为0.05mm,检测,4.3 形位公差及其公差带,公差带图,面对线的平行度,标注含义：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,公差带图,线对面的平行度,标注含义： D中心线对下表面的平行度公差为0.01mm,0.03,4.3 形位公差及其公差带,公

14、差带图,线对线在任意方向上的平行度,0.06,标注含义：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,公差带图,标注含义： D1中心线对D2中心线在铅垂方向和水平方向上的平行度公差分别为0.1m和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,公差带图,功能：用于控制被测要素与基准要素成90度夹角,2、垂直度,面对线的垂直度,0.08,标注含义：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,公差带图,线对线的垂直度,标注含义：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,公差带图

15、,线对面的垂直度,0.01,标注含义：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,公差带图,3、倾斜度,功能：控制被测要素与基准要素成090度夹角,面对面的倾斜度,4.3 形位公差及其公差带,公差带图,面对线的倾斜度,标注含义：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、公差相对基准有确定方向,但位置可浮动,0.05,0.01,4.3 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

16、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。 项目：同轴度 、对称度 、位置度(轮廓度)。,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,标注含义：d1轴线对d2轴线的同轴度公差为0.04mm。,公差带图,4.3 形位公差及其公差带,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。,面对线的对称度,标注含义：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

17、差带,公差带图,面对面的对称度,公差带图,标注含义：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,标注含义： 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置误差。 位置度可用于点、线、面,点的位置度,公差带图,4.3 形位公差及其公差带,线的位置度,标注含义： 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。,

18、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,4.3 形位公差及其公差带,定位公差的特点,1、公差相对基准有确定的位置，公差带不能浮动,0.04,0.05,4.3 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

19、面相对于基准轴线的变化量。,4.3.5 跳动公差,4.3 形位公差及其公差带,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,0.1,0.2,4.3 形位公差及其公差带,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， 端面全跳动可以控制端面平面度。,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

20、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,4.4.1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。,4.4 形位精度设计,2、基准的选择,(1)

21、 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。,4.4 形位精度设计,4.4 形位精度设计,基准目标,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。,3、形位公差值的确定,4.4 形位精度设计,（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

22、 线、面轮廓度： 无等级,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,4.4 形位精度设计,（2）、形位公差等级的选择 按类比法，参考讲义上p86表的应用举例。 常用等级为68级,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）细长比较大的轴或孔； 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