1、第4章 形位精度設(shè)計與檢測,形位誤差對機器使用功能的影響： 工作精度 工作壽命 裝配性,4.2 基本概念與術(shù)語,要素構(gòu)成零件幾何特征的點、線、面 分類： ） 輪廓要素與中心要素； ） 理想要素與實際要素； ） 被測要素與基準要素； ） 單一要素與關(guān)聯(lián)要素；,項目：形狀公差4項； 形狀或位置公差2項； 位置公差8項：定向公差 3項 定位公差 3項 跳動公差 2項,2 形位公差項目及符號,3 形位公差帶,形位公差帶允許實際被測要素變動的區(qū)域。 區(qū)域的形狀：,形位公差帶有大小、形狀、方向和位置特征 大?。涸试S實際要素變動的全量，即形位公差值，用t或t表示的公差帶的寬度或直徑 方向和位置公差帶相對基準

2、的方向和位置 形狀公差帶：公差帶方向和位置是浮動的； 定向公差帶：公差帶方向相對基準固定，位置是浮動的 定位公差帶：公差帶位置相對基準確定；,4.4 形位公差與公差帶的特點,注意： 形狀公差：1）被測要素是誰？是中心要素還是輪廓要素？ 2）指引線的方向（與公差帶放置的方向在關(guān)） 3）公差值前有沒有標注 位置公差：1）基準要素是誰？是中心要素還是輪廓要素？ 2）被測要素是誰？是中心要素還是輪廓要素？ 3）公差值前有沒有標注,直線度、平面度、圓度、圓柱度,直線度、平面度、圓度、圓柱度公差帶小結(jié)：,直線度、平面度、圓度、圓柱度公差帶 （1） 公差帶都不涉及基準， 公差帶位置、方向可浮動； （2） 圓

3、柱度公差是綜合指標，可綜合控制圓度誤差和母線直線度誤差；,輪廓度公差帶控制曲線或曲面的形狀誤差,（1）理想輪廓要素由理論正確尺寸決定； （2）輪廓度公差有時可標注基準，以明確實際輪廓的方位要求。此時公差帶方向和位置確定。,定向公差帶及標注平行度、垂直度、傾斜度,公差帶特征： ）公差帶相對基準有理想的方向 ）定向公差可控制與其有關(guān)的形狀公差。因此，對同一被測要素，如需要同時給出定向公差和有關(guān)的形狀公差，則：T形狀T定向,定位公差帶及標注位置度、同軸度、對稱度,跳動公差,跳動的檢測,1） 公差帶相對有理想的位置（由理論正確尺寸確定；同軸度和對稱度公差帶相對基準的理論正確尺寸為 0，即重合）； ）定

4、位公差帶能綜合控制被測要素位置、方向、形狀誤差。給出定位公差后，若須進一步要求定向公差，則一般 T定向T定位,公差帶特征：,）公差帶相對基準有確定的位置或方向 3）基準要素都指向中心要素，被測要素都指向輪廓要素； 4）可綜合控制被同一被測要素的位置、方向、形狀誤差（徑向圓跳動控制同軸度和圓度； 徑向全跳動控制同軸度、圓柱度、素線直線度；端面全跳動控制端面與基準軸線的垂直度和端面平面度；） 5）注意徑向圓跳動與圓度公差帶的區(qū)別；徑向全跳動與圓柱度公差帶的區(qū)別,跳動公差的特點：,4.3 形位公差的基本注法 P67,基準的符號 基準的種類： ）單一基準 ）公共（組合）基準 ）基準體系要求多個基準時按

5、順序建立基準體系 4）成組基準 5）任選基準 6）基準目標 7）局部基準,作為基準的實際要素總是存在形狀和位置誤差，在加工和檢測中，一般不直接使用實際要素作為基準，而用模擬法來體現(xiàn)基準 模擬法以具有足夠精度的表面或軸線來體現(xiàn)基準 ）實際基準平面用平板工作平面和方箱的工作平面模擬 ）基準孔軸線可用與孔成無間隙配合的心軸模擬 ） 基準軸軸線可用V形塊來體現(xiàn),基準的體現(xiàn),形位誤差評定及檢測,形狀誤差及其評定,）最小包容區(qū)域法評定形狀誤差具有唯一性和準確性 （1） 包容區(qū)域形狀與公差帶形狀相同 （2）包容區(qū)域應(yīng)符合最小條件：,）形狀誤差實際被測要素對其理想要素的變動量 2) 理想要素的方向應(yīng)符合最小條

6、件被測實際要素對其理想要素的最大變動為最小,（1） 評定直線度誤差的最小區(qū)域相間原則 實際直線至少三點與區(qū)域接觸，且接觸點相間,3）最小包容區(qū)域判別法,（2） 評定圓度誤差的最小區(qū)域?qū)嶋H輪廓至少內(nèi)外交替四點與包容區(qū)域接觸,（3） 評定平面度誤差的最小區(qū)域?qū)嶋H平面至少四點與區(qū)域接觸，且滿足：三角形準則或交叉準則,4）形狀誤差的評定方法 （1）給定平面內(nèi)直線度誤差的評定 最小包容區(qū)域法；最小二乘法；兩端點連線法 （2）平面誤差的評定與檢測 最小包容區(qū)域法；最小二乘法；對角線平面法；三遠點平面法 （3）圓度誤差的評定與檢測 最小包容區(qū)域法；最小二乘圓法；最大內(nèi)接圓法；最小外接圓法,）定向誤差實際被測

7、要素相對其理想要素的變動量，其理想要素具有確定的方向（其方向由基準和理論正確尺寸確定）。 ）評定方法用定向最小區(qū)域的寬度或直徑表示,2 定向誤差及評定,）定位誤差實際被測關(guān)聯(lián)要素相對其理想要素的變動量，其理想要素具有理想位置（其位置由基準和理論正確尺寸確定）。 ）評定方法用定位最小區(qū)域的寬度或直徑表示,3 定位誤差及評定,4.5 公差原則獨立原則、相關(guān)原則,孔、軸配合20H7/h7，其中的某對孔軸的實際尺寸如圖，孔具有理想形狀，軸的軸線直線度誤差為0.01,請回答下列問題： （） 孔、軸實際尺寸是否合格？ （） 它們裝配后能否保證配合性質(zhì)？ （） 裝配時真正起作用的軸的尺寸為多少？ ( 4 )

8、 此時怎樣判斷軸是否合格?,4.5.1 有關(guān)術(shù)語、定義 作用尺寸,）體外作用尺寸 外表面（軸）的體外作用尺寸d f e 給定長度上，與實際外表面（軸）體外相接的最小理想面的直徑或者寬度 一般：d f e da 內(nèi)表面（孔）的體外作用尺寸 f e 給定長度上，與實際內(nèi)表面（孔）體外相接的最大理想面的直徑或?qū)挾?一般： f e a,2）體內(nèi)作用尺寸 軸的體內(nèi)作用尺寸d f i 給定長度上，與實際外表面（軸）體內(nèi)相接的最大理想孔的尺寸 一般：d f i da,孔的體內(nèi)作用尺寸 f i 給定長度上，與實際內(nèi)表面（孔）體內(nèi)相接的最大理想軸的尺寸 一般： f i a,對于關(guān)聯(lián)要素，反映 d fe、 fe、

9、d f I、 f i理想面軸線 或中心平面應(yīng)與基準保持圖樣給定的幾何關(guān)系,2 最大實體狀態(tài)（MMC）和最大實體尺寸（MMS） 最大實體狀態(tài)孔、軸在尺寸變化范圍內(nèi)，具有材料量最多的狀態(tài) 最大實體尺寸孔： D MD min 軸： d Md max 3 最小實體狀態(tài)（LMC）和最小實體尺寸（LMS） 最小實體狀態(tài)孔、軸在尺寸變化范圍內(nèi)，具有材料量最少的狀態(tài) 最小實體尺寸孔： D LD max 軸： d Ld min,最大實體實效狀態(tài)實際要素處于最大實體狀態(tài)，且其中心要素的形位誤差等于給出的形位公差時的極限綜合狀態(tài),最大實體實效尺寸是要素在最大實體實效狀態(tài)下的體外作用尺寸（下且其中心要素的f形位T形位

10、） dMVdMT形位(帶 ） MVDLT形位 (帶 ）,4最大實體 實效狀態(tài)（MMVC）和最大實體實效尺寸（MMVS）,5 最小實體 實效狀態(tài)（LMVC）和最小實體實效尺寸（LMVS） 最小實體實效狀態(tài)實際要素處于最小實體狀態(tài)，且其中心要素的形 位誤差等于給出的形位公差時的極限綜合狀態(tài) 最小實體實效尺寸最小實體 實效狀態(tài)下的體內(nèi)尺寸 dLV dL T形位(帶 L ） LVDL T形位(帶 L ）,） 最大實體邊界邊界尺寸為最大實體尺寸,） 最小實體邊界邊界尺寸為最小實體尺寸,6邊界設(shè)計時給定的，具有理想形狀和位置的理想包容面，用于控制被測要素實體不得超越該邊界,3)最大實體實效邊界邊界尺寸為最

11、大實體體實效尺寸 4) 最小實體實效邊界邊界尺寸為最小實體實效尺寸,注意：關(guān)聯(lián)要素的邊界應(yīng)與基準保持正確關(guān)系,4.5.2公差原則 1. 獨立原則,1) 標注：沒有其它符號 2) 含義：尺寸公差與形位公差彼此無關(guān)，分別控制各自的誤差 尺寸公差控制實際尺寸的變動量 形位公差控制對被測要素提出的相應(yīng)形狀和位置誤差,不會隨實際尺寸變化而改變 3) 合格條件：分別檢測實際尺寸和形位誤差，并分別達到要求 ) 主要應(yīng)用：獨立原則是幾何精度設(shè)計中應(yīng)用最廣泛的原則，除非用相關(guān)原則有明顯的優(yōu)越性，一般都按獨立原則給出尺寸公差和形位公差。 下列情況一般要用獨立原則：1）對尺寸公差無嚴格要求，對形位公差有較高要求；2

12、）除有配合要求處，還有較高的形狀精度要求的單一要素；,2、包容要求適用于單一要素,1) 標注： ) 邊界及尺寸： 邊界最大實體邊界 3) 給定長度上，要素實際輪廓不能超出最大實體邊界（體外作用尺寸不能超出MMS) ，實際尺寸不能超出LMS 孔： D f e DM = D min 且 D a D max 軸： d f e d M= d max 且 d a d min,4) 圖樣解釋：要素在最大實體狀態(tài)時不允許有形狀誤差，當(dāng)實際尺寸偏離最大實體尺寸（向最小實體尺寸偏離），允許將偏離（即尺寸公差的一部分）用作形狀公差 實質(zhì)上是用尺寸控制f 形狀 ，因此 圖樣上給出的尺寸只能一部分用于控制實際尺寸變動

13、，余下部分被用于控制f 形狀,5) 按包容要求給出尺寸公差后，可對要素的形狀精度進一步提出要求而給出T形狀，以限制最大的形狀誤差。此時 ，T形狀 T尺寸,6) 包容要求應(yīng)用: (1) 主要用于保證配合性質(zhì)的場合。間隙配合中，用MMB保證最小間隙；過盈配合中，保證最大過盈。 (2) 用于配合公差較小的精密配合場合,3、最大實體要求輪廓的尺寸與其中心要素的形位相關(guān)時采用,）標注 ）邊界最大實體實效邊界，控制被測要素的實體在該邊界內(nèi) ）要素輪廓在給定長度不能超出最大實體實效邊界(體外作用尺寸不能超出最大實體實效尺寸) ，實際尺寸不能超出極限尺寸 孔： D f e DM 且D max D a D mi

14、n 軸： d f e d M 且 d max d a d min,4）解釋：要素的形位公差是在最大實體狀態(tài)時給出的，當(dāng)實際尺寸偏離最大實體尺寸（向最小實體尺寸偏離），允許形位從尺寸中得到補償。最大補償量尺寸 其實質(zhì)是允許用被測要素的尺寸補償形位，f形位可能大于形位且仍合格,） 按最大實體要求給出公差后，可對要素進一步提出要求，以限制最大的形位公差值 ）最大實體要求的零形位公差最大實體實效邊界與最大實體邊界重合 與單一要素采用包容要求相似（用于要求關(guān)聯(lián)要素保證配合性質(zhì)，或者配合精度要求較高時）,1) 用于只要求可裝配性的場合; 2) 零件尺寸精度和形位精度、 配合性質(zhì)要求不高的情況; 3) 但最

15、大實體要求零形位公差用于保證設(shè)計指定的配合性質(zhì)和位置精度,最大實體要求主要應(yīng)用適用于中心要素,1） 標注 2） 基準要素遵循的邊界：基準要素本身可采用獨立原則或相關(guān)原則。 1）基準要素本身采用最大實體要求時MMVB 2）基準要素本身采用獨立原則或包容要求時MMB 3） 含義：允許用基準要素的T尺寸補償被測要素T位置。即當(dāng)基準要素的D f e(df e) =基準要素遵循的邊界尺寸時，不允許其有任何的浮動；當(dāng)D f e (df e)偏離邊界尺寸時允許基準在邊界范圍內(nèi)浮動，其結(jié)果等效于被測要素的T位置增大,最大實體要求用于基準要素實質(zhì):允許用基準要素的T尺寸補償被測要素T位置,4、最小實體要求,）標

16、注 ）邊界最小實體實效邊界 ）合格條件要素輪廓在給定長度上不能超出最小實體實效邊界(即體內(nèi)作用尺寸不能超出最小實體實效尺寸) ，實際尺寸不能超出極限尺寸 孔：D f i DL; D max D a D min 軸：d f i d L; d max d a d min,4）解釋：要素的形位公差是在最小實體狀態(tài)下時給出的，當(dāng)實際尺寸偏離最小實體尺寸（向最大實體尺寸偏離），允許形位從尺寸中得到補償。最大補償量尺寸 其實質(zhì)是允許用尺寸補償形位，f形位可能大于形位且仍合格 5)最小實體要求的應(yīng)用主要用于保證零件強度和最小壁厚,六可逆要求及其應(yīng)用 允許T尺寸補償T形位；也允許用T形位補償T尺寸,1）標注

17、2）圖樣解釋 （1）允許用T尺寸補償T形位 （2）也允許用T形位補償T尺寸，即允許實際尺寸超出最大實體尺寸（當(dāng)f形位 圖樣上給定的T形位時）。 （3）當(dāng)f形位0 時，實際尺寸可以等于最大實體實效尺寸,1可逆要求用于最大實體要求,3） 合格條件,孔： D f e DM 且D max D a D MV 軸： d f e d M 且 d MV d a d min,2可逆要求用于最小實體要求 （自學(xué)）,小結(jié),公差原則獨立原則、相關(guān)原則 注意從下列幾方面區(qū)別各公差原則： 1. 標注 2. 遵循的邊界 3. 實質(zhì)含義（特點） 4. 應(yīng)用,4.6 形位公差的選擇4.6.1 形位公差項目及基準要素的選擇, 公

18、差項目的選擇 1） 考慮零件的幾何特征; 2) 考慮零件的使用要求: 2） 選用綜合控制項目，以減少形位誤差的檢測項目 定向公差控制相關(guān)的形狀誤差; 定位公差控制相關(guān)的定向和形狀誤差; 跳動公差控制相關(guān)的定位, 定向和形狀誤差 3） 選用測量簡便的項目，代替難測量項目 （如用跳動公差）,2 基準的選擇 1）選擇相互配合面或零件在機器中定位表面作為基準 ）從加工、檢測的角度考慮，基準要素應(yīng)有較高形狀精度、足夠大小和剛度 ）基準選擇時要考慮與加工、檢測基準統(tǒng)一,4) 在基準體系中,注意基準順序的先后區(qū)別,4.6.2 公差原則的選擇,1）獨立原則是幾何精度設(shè)計中應(yīng)用最廣泛的原則，除非用相關(guān)原則有明顯的優(yōu)越性，一般都按獨立原則給出尺寸公差和形位公差。下列情況必須采用獨立原則：,（）除配合要求外，還有極高的形位精度要求的要素 （）未注尺寸公差的要素,2）包容要求 主要用于單一要素保證配合性質(zhì)的場合，特別是配合公差較小的精密配合場合 （）用包容要求，可保證設(shè)計提出的min和max（用最大實體邊界保證） （） 但對于最大過盈要求不嚴厲而最小過盈必須保證的配合，孔、軸不必采用包容要求,（3）最大實體要求主要用于只要