精密测量理论及技术课件：第二章几何量公差及标准

1、第二章 几何量公差及标准,基本内容,几何量误差及标准 1、尺寸公差与配合 2、形位公差：公差带特点及定义 3、表面粗糙度,思考题,1、 几何量误差包括哪几类？ 2、 说明 的含义。 3、形状和位置公差共有哪几项？各自的标注符号是什么？ 4、表面粗糙度对零件的功能都有哪些影响？列举三个表面粗糙度的评定参数，说明表面粗糙度的标注符号的意义。 5、各项形状和位置误差的测量方法,几何量误差,1、尺寸误差 2、形状和位置误差 3、表面粗糙度 4、表面波纹度,包括长度尺寸和角度误差。由于加工误差和测量误差等因素影响，使加工出的一批零件的实际尺寸不一致，而是有一定的变化范围。若此变化范围小，则说明加工精度高

2、，相反，变化范围大，则说明加工精度低。,几何量误差,1、尺寸误差 2、形状和位置误差 3、表面粗糙度 4、表面波纹度,形状误差也称宏观几何形状误差。是指零件实际形状偏离理想形状而产生的误差。 位置误差是指两个以上几何要素之间的位置和方向的误差。,几何量误差,1、尺寸误差 2、形状和位置误差 3、表面粗糙度 4、表面波纹度,是微观几何形状误差。实际几何形状并非光滑几何线，而是具有许多峰谷组成的曲线，其波距较小，一般为规律的周期变化。,几何量误差,1、尺寸误差 2、形状和位置误差 3、表面粗糙度 4、表面波纹度,表面波纹度是界于形状误差与表面粗糙度之间的中间几何形状误差。表面波纹度尚无标准。,几何

3、量误差,1、尺寸误差 2、形状和位置误差 3、表面粗糙度 4、表面波纹度,形状误差、表面粗糙度、表面波纹度存在于同一表面上，一般认为波距小于1mm为表面粗糙度，在110mm之间为表面波纹度，大于10mm为形状误差。,1、尺寸公差与配合,尺寸的概念,设计给定的尺寸。,极限尺寸允许尺寸变化的两个界限值。其中较大的一个界限值称为最大极限尺寸；较小的一个界限值称为最小极限尺寸。,尺寸的概念,最大(小)实体状态和最大(小)实体尺寸：孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多(少)时的状态，称为最大(小)实体状态。在此状态下的极限尺寸称为最大(小)实体尺寸。,尺寸的概念,作用尺寸在配合面全长上，与实际孔内接的

4、最大理想轴的尺寸，称为孔的作用尺寸；与实际轴外接的最小理想孔的尺寸，称为轴的作用尺寸。 作用尺寸是实际尺寸和形状误差的综合结果，所以，孔、轴的实际配合效果，不仅取决于孔、轴的实际尺寸，而且亦与孔、轴的作用尺寸有关。,有关“偏差与公差”的术语及定义,尺寸偏差(简称偏差)：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。分为： 极限偏差： 上偏差是最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差(ES、es)； 下偏差是最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差(EI、ei)。 实际偏差：实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。,有关“偏差与公差”的术语及定义,尺寸公差(简称公差)允许尺寸的变动量。 公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸

5、之代数差的绝对值。公差是一个无正、负号的数值，且不能为零。,有关“偏差与公差”的术语及定义,尺寸公差带(简称公差带)代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。 公差、偏差的数值与基本尺寸相比要小得多，为了简化说明，实用中一般以公差带图表示。在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，称为零偏差线(零线)，通常零线表示基本尺寸。正偏差值于零线之上，负偏差位于零线之下。,有关“配合”的术语及定义,1、配合基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。这种关系反映了孔和轴的配合性质，即孔、轴装配后配合的松紧和配合松紧的变动。 2间隙或过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差，此差值为正时是间隙；为

6、负时是过盈。 3间隙配合具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。 4过盈配合具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合称为过盈配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。 5过渡配合可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠。,配合类型,间隙配合,过盈配合,过渡配合,相关标准,1、公差等级：国标规定标准公差分为20个公差等级，即IT01，IT0，IT1，IT2，IT18。 2基本偏差用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零钱的那个偏差。当公差带位于零钱上方时，其基本偏差为下偏差；当公差带位于零线下方时，其基本偏

7、差为上偏差。基本偏差是确定公差带位置的唯一指标，原则上与公差等级无关。 基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写表示孔，小写表示轴。共28个。其中H和h的基本偏差为零。 3、基准制 基孔制：基本偏差为一定的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔称为基准孔，其下偏差EI0，基本偏差代号为“H”。 基轴制：基本偏差为一定的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴称为基准铀，其上偏差es0，基本偏差代号为“h”。,基本偏差系列,1、定义 形位公差 ：表示零件的形状和其相互间位置的精度要求。 2、形状和位置公差的分类 形位公差： 形状公差：A：直线度

8、；B：平面度；C：圆度； D：圆柱度； E：线轮廓度；F：面轮廓度。 位置公差：A：定向公差： a:平行度；b:垂直度 c:倾斜度。 B：定位公差： a:同轴度；b:位置度；c:对称度。 C：跳动 ： a:圆跳动；b:全跳动。,2、形位公差,2.1 形状公差,形状公差的特点：可将其分成两组 1、直线度、平面度、圆度、圆柱度： 特点：都是单一要素；没有基准；公差带位置是浮动的；公差带方向为形位误差按最小区域法所形成的方向一致。 2、线轮廓度、面轮廓度： 特点：1)、当线、面轮廓度是用来控制形状时，它是单一要素，没有基准，公差带位置是浮动的。 2)、 当线、面轮廓度是用来控制形状和位置时，它是关联

9、要素，有基准，公差带位置是固定的。 3)、当线轮廓度是封闭形状时，它是单一要素，没有基准，公差带位置是固定的。,对其它要素有功能要求的要素,直线度公差,f0.01,1、定义：直线度是用来 限制被测实际直线形状误差的一项指标。,2、平面上的直线度公差带是夹在距离为公差值的两条理想的平行线之间的区域。,空间的直线度,0.04,3、空间的直线度公差带： 是直径为公差值0.04mm的圆柱面内区域。,平面度,f0.01,1、定义：平面度是用来限制实际平面形状误差的一项指标。,2、平面度公差带：是距离为公差值0.01mm的两平行平面间的区域。,圆度公差,2、公差带是半径差为公差值0.05mm的两同心圆之间

10、区域。,f0.05,1、定义：圆度是限制回转体的正截面或过球心的任意截面轮廓圆形状误差的一项指标。,圆柱度公差,0.05,2、圆柱度公差带：是半径差为公差值0.05mm的两同轴圆柱面之间区域。,1、定义：圆柱度是综合限制圆柱体正截面和纵截面的圆柱形状误差的一项指标。,线轮廓度公差,1、定义：是限制平面曲线形状误差的一项指标。,f0.04,2、其公差带是包络一系列直径为公差值0.04mm的圆的两包络线之间的区域。且圆心在理想轮廓线上。,面轮廓度公差,f0.04,1、定义：面轮廓度是限制空间曲面轮廓形状的一项指标。,2、其公差带是包络一系列直径为公差值0.04mm的球的两包络面之间的区域，且球心在

11、理想轮廓面上。,2.2 位置公差,位置公差的分类、特点： 1、定向公差：平行度、垂直度、倾斜度 特点：都是关联要素，有基准，公差带位置都是浮动的，方向都为框格指引线所指的方向。 2、定位公差：同轴度、对称度、位置度 特点：都是关联要素，有基准，公差带位置都是固定的，方向都为框格指引线所指的方向。 3、跳动：园跳动、全跳动。 特点：都是关联要素，有基准，公差带位置都是固定的，方向都为框格指引线所指的方向。,平行度公差,f0.01,1、定义：平行度是限制实际要素对基准在平行方向上的变动量的一项指标。,2、其公差带为距离为公差值0.01mm，且平行于基准A的两平行平面间区域。,垂直度公差,f0.01

12、,基准,1、定义：垂直度是限制实际要素对基准在垂直方向上变动量的一项指标。,2、垂直度的公差带是直径等于公差值0.01mm，且于基准垂直的圆柱体内的区域。,倾斜度公差,0.02,1、定义：倾斜度是限制实际要素对基准在倾斜方向上变动量的一项指标。,2、公差带是距离为公差值0.02mm的两平行平面之间区域，且平行平面与基准成理论正确角度。,同轴度公差,0.04,1、定义：同轴度是限制被测轴线偏离基准轴线的一项指标。,2、同轴度公差带是直径为公差值0.01mm，且与基准轴线同轴的圆柱面内区域。,对称度公差,f0.01,1、定义：对称度是限制被测中心要素偏离基准中心要素的一项指标。,2、对称度的公差带

13、是距离为公差值0.01mm，且相对基准轴线对称配置的两平行平面之间的区域。,位置度公差,1、定义：位置度是限制被测点线面的实际位置对其理想位置变动量的一项指标。,2、线的位置度公差带是直径为公差值0.01mm，且以线的理想位置为轴线的圆柱面内的区域。,圆跳动公差,0.05,1、定义：圆跳动是限制指定测量面内被测要素轮廓圆的跳动的一项指标。,2、公差带是在垂直于基准轴线的任一测量平面内，半径差为公差值0.05mm，且圆心在基准轴线上的两个同心圆之间的区域。,全跳动公差,0.05,1、定义：全跳动是限制整个被测表面跳动的一项指标。,2、公差带是半径差为公差值0.05mm，且于基准轴线同轴的两圆柱面

14、之间的区域。,3、表面粗糙度,表面微观形貌是指表面的微观几何形态；它是由于加工过程中刀具和零件的摩擦、切削分离时的塑性变形和金属撕裂、加工系统的振动等原因，在零件表面留下的各种不同形状和尺寸的微观结构。 机械加工中描述表面微观形貌误差最常用的参数是表面粗糙度。,表面粗糙度的影响,表面粗糙度对零件表面的很多功能都有影响，如耐磨性、砌腐蚀性、接触刚度、疲劳温度以及配合性质等。 表面粗糙，摩擦系数大，表面就容易磨损，使用寿命降低； 表面粗糙，腐蚀作用就厉害，因为腐蚀过程产生的腐蚀物质容易凝集在波谷底部并通过谷底向金属内部深入，引起腐蚀的加剧； 粗糙不平的两表面接触时，由了接触面积的减少，在外力作用下，就容易产生接触变形，使接触刚度变差； 表面越粗糙对应力集中越敏感，特别是在交变栽荷的作用下，影响更大，零件往往会因此而损坏； 表面粗糙易于磨损，会使配合间隙很快地增大，使配合性质变坏。对过盈配合，表面粗糙会减小实际有效过盈，降低连接强度。,高度： Ra 轮廓算术平均偏差 Rz 微观不平度10点高度 Ry 轮廓最大高度 间距： S 轮廓的单峰平均间隔 Sm