(精品)形位公差概述.ppt

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1、主讲：李燕 青岛理工大学琴岛学院零件在加工过程中，形状和位置误差（简称形位误差）是不可避免的。如工件在机床上的定位误差、切削力、夹紧力等因素都会造成各种形位误差 形位误差不仅会影响机械产品的质量（如工作精度、联接强度、运动平稳性、密封性、耐磨性、噪声和使用寿命等），还会影响零件的互换性。轴套的外圆可能产生误差：轴套的外圆可能产生误差：外圆在垂直于轴线的正截面上不圆（即圆度误差）外圆柱面上任一素线（是外圆柱面与圆柱轴向截面的交线）不直（即直线度误差）外圆柱面的轴心线与孔的轴心线不重合（即同轴度误差）轴套加工后外圆的形状和位置误差加工后外圆的形状和位置误差 形位误差对零件使用性能的影响如下：形位误

2、差对零件使用性能的影响如下：1）影响零件的功能要求）影响零件的功能要求 2）影响零件的配合性质）影响零件的配合性质 3）影响零件的互换性）影响零件的互换性 现行国家标准主要有：现行国家标准主要有：GB/T 11821996形状和位置公差形状和位置公差 通则、定义、符号和图通则、定义、符号和图样表示法样表示法GB/T 11841996形状和位置公差形状和位置公差 未注公差值未注公差值GB/T 42491996公差原则公差原则GB/T 166711996形状和位置公差形状和位置公差 最大实体要求、最小最大实体要求、最小实体要求和可逆要求实体要求和可逆要求GB133191991形状和位置公差形状和位

3、置公差 位置度公差位置度公差一、形位公差的研究对象形位公差的研研究对象：究对象：几何要素构成零件几何特征的点、线、面统称为几何要素(简称要素)。1轮廓要素与中心要素（按结构特征分）轮廓要素与中心要素（按结构特征分）(1)轮廓要素轮廓要素组成轮廓的点、线、面。组成轮廓的点、线、面。(2)中心要素中心要素轮廓要素对称中心所表示的点、线、轮廓要素对称中心所表示的点、线、面各要素。面各要素。2.理想要素与实际要素（按存在的状态分）理想要素与实际要素（按存在的状态分）(1)理想要素理想要素具有几何意义的要素。具有几何意义的要素。(2)实际要素实际要素零件上实际存在的要素，即加工后得零件上实际存在的要素，

4、即加工后得 到的要素。到的要素。3被测要素与基准要素（按检测关系分）被测要素与基准要素（按检测关系分）(1)被测要素被测要素给出了形状或给出了形状或(和和)位置公差的要素，即位置公差的要素，即 需要研究和测量的要素。需要研究和测量的要素。(2)基准要素基准要素用来确定被测要素方向或用来确定被测要素方向或(和和)位置的要位置的要 素。理想的基准要素称为基准。素。理想的基准要素称为基准。4单一要素和关联要素（按功能要求分）单一要素和关联要素（按功能要求分）(1)单一要素单一要素仅对要素本身给出形状公差要求的要仅对要素本身给出形状公差要求的要 素。素。(2)关联要素关联要素对其它要素有功能关系的要素

5、。对其它要素有功能关系的要素。为控制机器零件的形位误差，提高机器的精度和延长使用寿命，保证互换性生产，标准相应规定了14项形位公差项目。二、形位公差的特征和符号 形状公差及公差带形状公差及公差带 单一实际要素的形状所允许的变动全量；限制被测单一要素形状变动的区域。位置公差及公差带位置公差及公差带 关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量。跳动公差及公差带跳动公差及公差带 关联实际要素绕基准轴线旋转所允许的变动全量；广义的位置公差包括跳动公差。形位公差带的形状(1)两等距线之间的区域(2)两等距面之间的区域(3)一个回转体内的区域(4)一段回转体表面的区域 说明：说明：实际被测要素在形位公

6、差带内实际被测要素在形位公差带内可具有任何形状。可具有任何形状。形位公差及公差带形位公差及公差带 形状、位置、跳动公差及公差带的通称。形状、位置、跳动公差及公差带的通称。形位公差带四要素：形位公差带四要素：大小、形状大小、形状（11种，如下图）种，如下图）、方向、位置、方向、位置；形状由被；形状由被测要素的特征及设计要求而定，大小为形位测要素的特征及设计要求而定，大小为形位公差带的宽度或直径，方位因形位公差项目公差带的宽度或直径，方位因形位公差项目而定。而定。三、形位公差的标注 国家标准规定，在技术图样中形位公差应采用框格代号标注。无法采用框格代号标注时，才允许在技术要求中用文字加以说明，但应

7、做到内容完整，用词严谨。形位公差的代号包括包括：形位公差项目的符号、符号、框格、指引线、公差数值、基准符号以及其他有关框格、指引线、公差数值、基准符号以及其他有关符号符号。1、公差框格：、公差框格：框格的形式：框格的形式：矩形方框、两格或多格；水平或垂直；矩形方框、两格或多格；水平或垂直；框格的内容：框格的内容：(1)公差特征项目符号；公差特征项目符号；(2)公差值：可加公差值：可加“”或或“S”；(3)基准代号：一个或多个字母基准代号：一个或多个字母;规定规定不得采用不得采用 E、F、I、J、L、M、O、P和和R等九个字母。等九个字母。注意事项：注意事项：(1)书写顺序：左到右；下到上；书写

8、顺序：左到右；下到上；(2)一个以上要素（成组要素）为被测要素，框格上方表明一个以上要素（成组要素）为被测要素，框格上方表明数量；数量；(3)一个要素有一个以上的公差特征项目要求，一个框格放在一个要素有一个以上的公差特征项目要求，一个框格放在另一框格下面。另一框格下面。(4)公差带内进一步限定被测要素形状，公差值后加注有关符公差带内进一步限定被测要素形状，公差值后加注有关符号。号。2、基准符号：、基准符号：由大写字母和粗的短线并用细实线连接而成。由大写字母和粗的短线并用细实线连接而成。3、被测要素的标注、被测要素的标注 用带箭头的指引线将公差框格与被测要素相连，指引线用带箭头的指引线将公差框格

9、与被测要素相连，指引线的箭头指向被测要素，箭头的方向为公差带的宽度方向的箭头指向被测要素，箭头的方向为公差带的宽度方向或直或直径方向径方向。(1)当被测要素为轮廓要素时当被测要素为轮廓要素时，指引线的箭头应指在该要素的轮廓线或其引出线上，并应明显地与尺寸线错开(应与尺寸线至少错开4mm)。4mm轮廓要素的标注 被测要素的主要标注方法：被测要素的主要标注方法：(2)当被测要素为中心要素当被测要素为中心要素，箭头必须对准尺寸线，即与尺寸，箭头必须对准尺寸线，即与尺寸线的延长线重合，指引线箭头可兼作一个尺寸箭头。线的延长线重合，指引线箭头可兼作一个尺寸箭头。指引线指引线的箭头不允许直接指向中心线。的

10、箭头不允许直接指向中心线。中心要素的标注 4基准要素的标注基准要素的标注 基准代号的字母采用大写拉丁字母。为避免混淆，标准规定不许采用E、I、J、M、O、P、L、R、F等字母。基准的顺序在公差框格中是固定的。（1）基准要素为轮廓要素）基准要素为轮廓要素 ，短横线靠近轮廓线或，短横线靠近轮廓线或面，也可靠近轮廓延长线，必须与尺寸线明显错开。面，也可靠近轮廓延长线，必须与尺寸线明显错开。（2）基准要素为中心要素，连线对准尺寸线，短）基准要素为中心要素，连线对准尺寸线，短横线可代替尺寸线的一箭头。横线可代替尺寸线的一箭头。（3）两个要素组成的公共基准；两个或三个要素组）两个要素组成的公共基准；两个或

11、三个要素组成的多基面体系；任选基准，原来的基准符号的粗短成的多基面体系；任选基准，原来的基准符号的粗短横线改为箭头横线改为箭头 。无论基准符号在图样上的方向如何，圆圈内的字母均应水平书写。ABC基准符号（4）常用的简化标注方法）常用的简化标注方法 a、一个要素具有多项公差要求：可以将多个公差框格叠、一个要素具有多项公差要求：可以将多个公差框格叠放一起，使用一条指引线。放一起，使用一条指引线。b、一项公差要求适用于多个要素：使用一个公差框、一项公差要求适用于多个要素：使用一个公差框格，一条指引线分别指到多个要素；不便分别指引，格，一条指引线分别指到多个要素；不便分别指引，可采用无引线框格加可采用

12、无引线框格加T尾箭头，框格上方写清要素数尾箭头，框格上方写清要素数量。量。c、多个同类要素具有同一项公差要求：多个成一组、多个同类要素具有同一项公差要求：多个成一组的同类要素（成组要素），可只标注一个要素，同时的同类要素（成组要素），可只标注一个要素，同时在框格上方写明成组要素的数量标记。在框格上方写明成组要素的数量标记。d其他标注如果对被测要素任意局部范围内的公差要求，应将该局部范围的尺寸（长度、边长或直径）标注在形位公差值的后面，用斜线相隔。如仅对要素的某一部分提出公差要求，则用粗点划线表示其范围，并加注尺寸。同理，如要求要素的某一部分作为基准，该部分也应用粗点划线表示并加注尺寸 当被测要

13、素为视图上的整个外轮廓线（面）时，应采用全周符号。第二节 形状公差形状公差形状公差 是指单一实际要素的形状所允许的变动全量。形状公差带形状公差带 是限制单一实际被测要素变动的区域，零件实际要素在该区域内为合格。一、形状公差与公差带被测要素：为直线、平面、圆和圆柱面。形状公差带的特点：不涉及基准，它的方向和位置均是浮动的，只能控制被测要素形状误差的大小。1直线度 其被测要素是直线要素。1）在给定平面内t0.12）在给定方向上 公差带定义：其公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。棱线必须位于箭头所指方向距离为公差值0.02mm的两平行平面内。公差带标注3）在任意方向上 公差带定义：任意方向

14、上的直线度在公差值前加注“”，公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域。被测圆柱体d的轴线必须位于直径为公差值0.04mm的圆柱面内。t公差带标注标注2平面度平面度 其被测要素是平面要素。公差带定义：平面度公差带是其被测要素是平面要素。公差带定义：平面度公差带是距离为公差值距离为公差值t的两平行平面之间的区域。的两平行平面之间的区域。右上图：被测表面必须位于距离为公差值右上图：被测表面必须位于距离为公差值0.1的两平行平的两平行平面内。面内。右下图：被测表面上任意右下图：被测表面上任意100100的范围，必须位于距离的范围，必须位于距离为公差值为公差值0.1的两平行平面内。的两平行平面内。t公差

15、带3圆度圆度公差带：公差带：在垂直于轴线的任一正截面上，该圆必须位于半径在垂直于轴线的任一正截面上，该圆必须位于半径差为公差值差为公差值0.02mm的两同心圆之间。的两同心圆之间。t公差带标注1标注24圆柱度圆柱度 公差带：公差带：被测圆柱面必须位于半径差为公差值被测圆柱面必须位于半径差为公差值0.02的两同的两同轴圆柱面之间。轴圆柱面之间。t公差带 标注二、二、轮廓度公差轮廓度公差线轮廓度公差 公差带形状为距离为公差值t、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间的区域，理想轮廓线由理论正确尺寸确定。1）线轮廓度公差未标注基准(属形状公差)确定被测要素的理想形状、理想方确定被测要素的理想形状、理想方

16、向或理想位置的尺寸。该尺寸不带向或理想位置的尺寸。该尺寸不带公差，标注在方框中。公差，标注在方框中。在平行于正投影面的任一截面内，被测实际要素的实际轮廓线必须位于距离为0.04mm、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间区域内。理想轮廓线由R25、2R10 和22 确定。公差带位置浮动。公差带形状为距离为公差值t、对具有确定位置的理想轮廓线对称分布的两等距曲线间的区域。理想轮廓线的位置由理论正确尺寸和基准确定。2）线轮廓度公差标注基准(属位置公差)在平行于正投影面的任一截面内，被测实际要素的实际轮廓线必须位于距离为0.04mm、对理想轮廓线对称分布的两等距曲线间区域内。理想轮廓线由R30、R15

17、和 22确定，而其位置由基准A、B和理论正确尺寸12 和 25确定，公差带位置固定。二、二、轮廓度公差轮廓度公差2面轮廓度公差 面轮廓度公差是被测实际要素对理想轮廓面所允许的变动全量。用来控制空间曲面的形状或位置误差。面轮廓度是一项综合公差，它既控制面轮廓度误差，又可控制曲面上任一截面轮廓的线轮廓度误差。2面轮廓度公差 公差带形状为距离为公差值t、对理想轮廓面对称分布的两等距曲面间的区域。理想轮廓面由理论正确尺寸确定，而其位置是浮动的。1）面轮廓度公差未标注基准(属形状公差)被测实际要素的实际轮廓线必须位于距离为0.02mm、对理想轮廓面对称分布的两等距曲面间区域内。理想轮廓面由SR35确定，

18、而其位置可在尺寸400.2范围内浮动。公差带形状为距离为公差值t、对具有确定位置的理想轮廓线对称分布的两等距曲线间的区域。理想轮廓面的位置由理论正确尺寸和基准确定。2）面轮廓度公差标注基准(属位置公差)被测实际要素的实际轮廓面必须位于距离为0.02mm、对理想轮廓面对称分布的两等距曲面间区域内。理想轮廓面由SR35确定，而其位置由基准A和理论正确尺寸40，公差带位置固定。三、形位误差的评定1形状误差的评定形状误差的评定1）最小条件评定形状误差的基本原则是“最小条件”：即被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。(1)轮廓要素(线、面轮廓度除外)最小条件就是理想要素位于实体之外与实际要素接触，

19、并使被测要素对理想要素的最大变动量为最小。(2)中心要素最小条件：就是理想要素应穿过实际中心要素，并使实际中心要素对理想要素的最大变动量为最小。最小区域f1被测实际要素图4-24 轮廓要素的最小条件 被测实际要素L1L2图4-25中心要素的最小条件 2）最小包容区）最小包容区（简称最小区域）（简称最小区域）最小包容区（简称最小区域）：是指包容被测实际要素时，具有最小宽度f或直径 f的包容区域。形状误差值用最小包容区（简称最小区域）的宽度或直径表示。按最小包容区评定形状误差的方法，称为最小区域法。最小条件是评定形状误差的基本原则，在满足零件功能要求的前提下，允许采用近似方法评定形状误差。当采用不

20、同评定方法所获得的测量结果有争议时，应以最小区域法作为评定结果的仲裁依据。f被测实际要素SSfa)评定直线度误差 图4-26 最小包容区示例被测实际要素S b)评定圆度误差 被测实际要素fSc)评定平面度误差 最小条件是被测实际要素对其理想要素的最大变动量最大变动量为最小最小。最小包容区域是包容被测实际要素并且有最小宽度或直径的区域，即满足最小条件的包容区域。定向位置公差要求的被测要素的最小包容区域，构成要素与基准应保持方向要求。定位位置公差要求的被测要素的最小包容区域，构成要素与基准既保持方向要求，还应保持理想位置要求。最小包容区域与形位公差带的联系与区别最小包容区域与形位公差带的联系与区别

21、 都具有大小、形状、方位三要素；都具有大小、形状、方位三要素；形状和方位一致；形状和方位一致；大小不同，前者属于大小不同，前者属于“误差误差”问题（由被测实际要问题（由被测实际要素的实际状态决定）；后者属于素的实际状态决定）；后者属于“公差公差”问题（根问题（根据零件的功能和互换性要求确定）。形位精度符合据零件的功能和互换性要求确定）。形位精度符合要求，即形位误差不超过形位公差。要求，即形位误差不超过形位公差。二、轮廓度公差带的特点二、轮廓度公差带的特点 轮廓度公差带项目：线轮廓度和面轮廓度。轮廓度公差带项目：线轮廓度和面轮廓度。被测要素：曲线和曲面。被测要素：曲线和曲面。特点：特点：不涉及基

22、准的，公差带浮动；涉及基准的，基准要素有直线和平面，不涉及基准的，公差带浮动；涉及基准的，基准要素有直线和平面，公差带的方位固定。公差带的方位固定。不涉及基准的只能控制被测要素的形状；涉及基准的在控制被测要不涉及基准的只能控制被测要素的形状；涉及基准的在控制被测要素相对于基准方位误差的同时，自然控制被测要素的轮廓形状误差。素相对于基准方位误差的同时，自然控制被测要素的轮廓形状误差。线轮廓度是限制实际平面曲线对其理想曲线变动量的一项指标。是对零件上曲线提出的形状精度要求。线轮廓度公差带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，诸圆圆心应位于理想轮廓线上。如图4-15所示，在平行于正投

23、影面的任一截面上，实际轮廓线必须位于包络一系列直径为公差值0.04mm，且圆心在理论轮廓线上的圆的两包络线之间。理论正确尺寸：不附带公差，为了与未注公差尺寸相区别，所以在尺寸数值的外面加上框格。理论正确尺寸除可用于确定被测要素的理想形状外，还可以用于确定被测要素的理想方向和理想位置。故理论正确尺寸可定义为：确定被测要素的理想形状，方向、位置的尺寸。线轮廓度与面轮廓度两者控制的对象及使用的范围不同，前者用于控制给定平面内由两坐标系确定的平面曲线，而后者用于控制由三坐标系确定的空间曲面。对于截面形状不随厚度变化的曲面，如图4-15所示零件的曲面，虽然线轮廓度和面轮廓度都可应用，但两者控制的结果不同若如图4-15那样给定线轮廓度公差，则该公差仅能控制平行与主视图方向的各个截面上的轮廓线形状。此时，在垂直于主视图的中心平面的截面上，轮廓线的形状由尺寸公差带控制，也就是说，上述各个平行与主视图的截面上线轮廓度公差带可处于尺寸公差带的任意位置上，如图4-17a)所示。由于尺寸公差带较大，因此，曲面可能发生扭转或倾斜，如果该曲面改用给定轮廓度公差，则面轮廓度公差带也能控制垂直于主视图的截面上的轮廓线形状。如图4-17b）所示也就是控制了整个曲面的形状，可见，在这种情况下，用面轮廓度比用线轮廓度控制的形状精度高。