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1、形状和位置公差及表面粗糙度简介 爱玛数控机器厂爱玛数控机器厂教育训练资料教育训练资料12明年的今天你将做什么31.形位误差的形成v零件所存在的各项形位误差,一般是由于加工过程中受到加工设备的精度、刀具和夹具的安装与磨损、原材料的内应力等各种因素的影响而形成的。41.1形状误差的形成v加工零件本身的内应力及其装夹方式和受到的切削力以及机械振动等因素都会使零件偏离其理想形状而产生形状误差。影响形状误差因素的示例见下表5影响因素 加工时状态 自由状态加工细长零件，在两端支承和切加工细长零件，在两端支承和切削作用下，产生弯曲变形，加工削作用下，产生弯曲变形，加工后形成圆柱度误差后形成圆柱度误差 工件处
2、于悬臂状态，在切削力作工件处于悬臂状态，在切削力作用下向上弯曲，造成切削深度不用下向上弯曲，造成切削深度不同，加工后形成圆柱度误差同，加工后形成圆柱度误差 薄壁零件在三爪定心卡盘夹紧力薄壁零件在三爪定心卡盘夹紧力的作用下产生变形，加工后孔呈的作用下产生变形，加工后孔呈棱形，产生圆度误差棱形，产生圆度误差 由于机床的振动，主轴回转精度由于机床的振动，主轴回转精度受到影响，加工后产生圆度和圆受到影响，加工后产生圆度和圆柱度误差柱度误差 机床主轴和尾座的顶尖边线与机机床主轴和尾座的顶尖边线与机床导轨不平行，加工中切削深度床导轨不平行，加工中切削深度变化，加工后形成圆柱度误差变化，加工后形成圆柱度误差
3、 61.2位置误差的形成 v由于机床本身存在的定位误差，零件的安装和定位误差，夹具和刀具的安装和调整误差以及夹紧力和切削力引起自身变形等各种因素，使零件偏离其正确位置而产生位置误差。影响位置误差因素的示例见下表7影响因素 图示 由于夹具的刚性较差，受切削力影响，由于夹具的刚性较差，受切削力影响，夹具产生变形，导致切削深度的变化，夹具产生变形，导致切削深度的变化，加工后角铁两侧面产生垂直度误差加工后角铁两侧面产生垂直度误差 工件在工作台上，由于安装方法不当，工件在工作台上，由于安装方法不当，夹紧力使工件变形（图夹紧力使工件变形（图a），加工后），加工后导致两孔产生平行度误差（图导致两孔产生平行度
4、误差（图b）由于钻模钻套之间存在误差，加工后由于钻模钻套之间存在误差，加工后轴孔之间产生位置度误差轴孔之间产生位置度误差 阶梯轴零件，掉头加工另一端颈时，阶梯轴零件，掉头加工另一端颈时，加工后产生同轴度误差加工后产生同轴度误差 钻头轴线与工作台存在着垂直度误差，钻头轴线与工作台存在着垂直度误差，加工后的工件孔与端面会产生垂直度加工后的工件孔与端面会产生垂直度误差误差 81.3形状和位置公差分类91.4形状公差的定义v直线度:是用以限制被测实际直线对其理想直线变动量的一项指标。v平面度:是限制实际表面对其理想平面变动量的一项指标。v圆度:是指限制实际圆对其理想圆变动量的一项指标。v圆柱度是限制实
5、际圆柱面对其理想圆柱面变动量的一项指标。v线轮廓度:是限制实际曲线对其理想曲线变动量的一项指标。v面轮廓度:面轮廓度是限制实际曲面对其理想曲面变动量的一项指标。101.5位置公差的定义v平行度:是限制实际要素对基准在平行方向上变动量的一项指标。v垂直度: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。v倾斜度: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。v同轴度:是限制被测轴线相对理想轴线变动量的一项指标。v对称度:量限制被测实际要素相对基准要素发生平移或倾斜的变动量的一项指标。v位置度:是限制被测要素实际位置对其理想位置变动量的一项指标。v跳动:跳动公差是关联实际要素绕基
6、准轴线回转一周或连续回转时所允许的最大跳动量。当关联实际要素绕基准轴线回转一周时,为圆跳动,绕基准轴线连续回转时,为全跳动公差。112.表面粗糙度2.1表面粗糙度的定义v表面粗糙度是指零件在加工过程中由于不同的加工方法、机床与工具的精度、振动及磨损等因素在加工表面上所形成的具有较小间距和较小峰谷的微观不平状况，它属微观几何误差122.2表面粗糙度对机械零件及设备功能的影响v2.2.1对零件功能的影响v（1）对机械零件耐磨性的影响v（2）影响零件的耐腐蚀性v（3）影响零件的抗疲劳强度（以圆柱滚子轴承零件表面粗糙度与轴承平均寿命的关系为例）13套圈滚道(Ra/um)滚子外径(Ra/um)轴承平均寿
7、命和计算寿命之比0.80.410.40.23.80.20.24.40.20.10.054.840.10.10.055.614v(4)影响零件的接触刚度(接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力。)v（5）影响零件的配合性能v（6）影响机械零件的密封性v（7）影响零件的测量精度152.2.2对机械设备的影响v（1）影响机械设备的动力损耗 对于相互接触且有相对运动的零件表面如较粗糙，机械设备在运转时，为了克服运动之间相互磨擦而会损耗动力。16v（2）使机械设备产生振动和噪声 在机械设备中，所有的运动副表面加工精细、平整光滑，设备运转时，运动件的运动则会平稳，不会产生振动与噪声。反之，当
8、运动副的表面加工粗糙，运动件就会产生振动和噪声。这种现象在高速运转的发动机的曲轴和凸轮、齿轮以及滚动轴承等尤为显著。因此，提高对运动件表面粗糙度的要求，是提高机械设备运动的平稳性、降低振动和噪声的一项有效措施。172.3代号含义及Ra数值意义v2.3.1代号含义代号含义 a1、a2粗糙度高度参数代号及其数值（um）b加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明c取样长度或波纹度（um）d加工纹理方向符号(=、X、M、C)f粗糙度间距参数值（mm）或轮廓支承长度率182.3.2Ra数值意义代号意义用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2um用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2
9、um用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2um用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2um，Ra的下限值为1.6um用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2um用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2um用不去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2um用去除材料方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2um，Ra的最小值为1.6um192.4表面粗糙度的表面特征、经济加工方法 表面微观特性Ra/um加工方法粗糙表面微见刀痕20粗车、粗刨、粗铣、钻、毛锉、锯断微见加工痕迹10车、刨、铣、镗、钻、粗铰微见加工痕迹5车、刨、铣、镗、磨、拉、精
10、刮、滚压看不清加工痕迹2.5车、刨、铣、镗、磨、拉、刮、压、铣齿光表面可辨加工痕迹方向1.25车、镗、磨、拉、刮、精铰、磨齿、滚压微辨加工痕迹方向0.63精铰、精镗、磨、刮、滚压不可辨加工痕迹方向0.32精磨、珩磨、研磨、超精加工极光表面暗光泽面0.16精磨、研磨、普通抛光亮光泽面0.08超精磨、精抛光、镜面磨削镜状光泽面0.04镜面0.01镜面磨削、超精研202.52.5公差等级与加工方法的关系公差等级与加工方法的关系加工方法公差等级(IT)01012345678910111213141516研磨珩圆磨平磨金刚石车金刚石镗拉削铰孔车镗铣刨、插钻孔滚压、挤压冲压压铸粉末冶金成型粉末冶金烧结砂型
11、铸造、气割锻造212.62.6标准公差等级标准公差等级基本尺寸/mm标准公差等级IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15IT16IT17IT18大于至ummm-30.81.2234610142540600.10.140.250.40.611.43611.52.545812183048750.120.180.30.480.751.21.861011.52.546915223658900.150.220.360.580.91.52.210181.2235811182743701100.180.270.430.71.11.82.71830
12、1.52.546913213352841300.210.330.520.841.32.13.330501.52.54711162539621001600.250.390.6211.62.53.95080235813193046741201900.30.460.741.21.934.6801202.5461015553554871402200.350.540.871.42.23.55.41201803.55812182540631001602500.40.6311.62.546.31802504.571014202946721151852900.460.721.151.852.94.67.225
13、0315681216233252811302103200.520.811.32.13.25.28.1315400791318253657891402303600.570.891.42.33.65.78.94005008101520274063971552504000.630.971.552.546.39.750063091116223244701101752804400.71.11.752.84.4711630800101318253650801252003205000.81.2523.25812.58001000111521284056901402303605600.91.42.33.65.
14、6914100012501318243347661051652604206601.051.652.64.26.610.516.5125016001521293955781251953105007801.251.953.157.812.519.5160020001825354665921502303706009201.52.33.769.2152320002500223041557811017528044070011001.752.84.471117.52825003150263650689613521033054086013502.13.35.48.613.52133223.公差与配合3.1基
15、准制的选用 基准制的选用应从结构、工艺、经济等方面综合考虑。GB/T1800.2-1998提出：一般情况下，优先选用基孔制配合，如果有特殊需要,允许将任一孔、轴公差带组成配合。之所以提出优先选用基孔制配合，主要出自工艺、经济的考虑。一般中等尺寸有较高公差等级要求的孔，常用定值刀具（如铰刀、拉刀等）加工，用定值量具（如光滑极限量规）检验，如用基孔制配合中，既可减少定值刀、量具的品种，又利于提高效率和保证质量。233.2互换性的意义 v在现代化的成批或大量生产中,互换性是工业产品必备的基本性质。所谓“互换性”:就是指在同一规格的一批零件中任取一件,不经修配和调整,装到机器或部件上能保证其使用性能。
16、零件具有互换性，不仅便于采用先进设备和加工的流水线作业，而且大大简化了零件的设计和制造过程，有利于各企业间的相互协作，缩短生产周期提高劳动生产率，降低生产成本，便于装配和维修，保证产品质量。243.3公差的基本术语和定义：v在零件的加工过程中，由于受到机床、刀具、测量和操作者技术水平等方面的影响，加工出来的零件尺寸不可能绝对准确，必须存在着一定的误差。因此，在设计时为了保证零件的互换性，根据零件的使用和加工要求，将零件尺寸的加工误差限制在一定的范围内，规定出尺寸的允许变动量，因而形成了公差与配合的一系列概念。v如v基本尺寸v上偏差v下偏差v公差253.4配合：v基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴
17、公差带之间的关系，称为配合。根据相互结合的孔与轴公差之间的不同，国家标准规定配合分成三类：(1)间隙配合：保证具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合，称为间隙配合。(2)过盈配合：保证具有过盈的配合。(3)过渡配合；可能具有间隙也可能具有过盈的配合。263.5配合制度 v同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度，称为配合制度。为了便于选择配合，减少零件加工的专用刀具和量具，从而达到零件的配合性质要求，以便于零件的设计和制造。v 基孔制和基轴制v 间隙a-h(A-H)过渡配合j-n(J-N)过盈配合p-zc(P-ZC)v基孔制：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
18、度。基孔制的孔称为基准孔，并规定其下偏差为零，以H为基准孔的代号。v基轴制：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。基轴制的轴称为基准轴，并规定其上偏差为零，以h为基准轴的代号。273.6未注公差的极限偏差 v国标GB1804-79公差与配合 未注公差尺寸的极限偏差中规定的极限偏差适用于金属切削加工的尺寸，也可用标准规定的系列，由相应技术文件作出具体规定。未注公差尺寸的公差等级为IT12至IT18。一般孔用H；轴用h；长度用1/2IT(如JS或js)。必要时，可不分孔、轴或长度，均采用1/2IT。其数值见未注公差表 283.6.1加工尺寸图面未注公差要求加
19、工尺寸图面未注公差要求表表1 线性尺寸线性尺寸(如孔距等如孔距等)(摘自摘自GB/T 1804-2000-m)单位：单位：mm范围06630301201204004001000100020002000以上公差0.10.20.30.50.81.22表表2 孔、槽尺寸等孔、槽尺寸等(摘自摘自GB1800.4-1999 H14)单位：单位：mm范范围围公差公差范范围围公差公差范范围围公差公差范范围围公差公差范范围围公差公差3+0.25 01830+0.52 0120180+1 0400500+1.55 010001250+2.6 036+0.3 03050+0.62 0180250+1.15 050
20、0630+1.75 012501600+3.1 0610+0.36 05080+0.74 0250315+1.3 0630800+2 016002000+3.7 01018+0.43 080120+0.87 0315400+1.4 08001000+2.3 020002500以上+4.4 029表表3 轴、外形轴、外形(如长度、高度如长度、高度)尺寸等尺寸等(摘自摘自GB1800.4-1999 h14)单位：单位：mm范范围围公差公差范范围围公差公差范范围围公差公差范范围围公差公差范范围围公差公差30-0.2518300-0.521201800-14005000-1.55100012500-2
21、.6360-0.330500-0.621802500-1.155006300-1.75125016000-3.16100-0.3650800-0.742503150-1.36308000-2160020000-3.710180-0.43801200-0.873154000-1.480010000-2.320002500以上0-4.4表表4 角度角度(摘自摘自GB/T 1804-2000-m)范围10 mm1050 mm30120 mm120400 mm400 mm公差13020105表表5 直线度和平面度直线度和平面度(摘自摘自GB/T1184-K)单位：单位：mm范围010103030100
22、10030030010001000以上公差0.050.10.20.40.60.830表表6 垂直度垂直度(摘自摘自GB/T1184-K)单位：单位：mm范围10010030030010001000以上公差0.40.60.81表表7 对称度对称度(摘自摘自GB/T1184-K)单位：单位：mm范围30030010001000以上公差0.60.81表表8 圆跳动圆跳动(摘自摘自GB/T1184-K)单位：单位：mm公差等级圆跳动公差值K0.1313.6.2焊接件的几何尺寸与形状公差焊接件的几何尺寸与形状公差公 称 尺 寸公 差()公 称 尺 寸公 差()外形尺寸各部分之间外形尺寸各部分之间1001
23、0025025065065010001000160016002500233.545611.522.533.52500400040006500650010000100001600016000250002500040000789111315456789表表1 焊接尺寸件几尺何尺寸允差焊接尺寸件几尺何尺寸允差 单位（mm）323.6.2焊接件的几何尺寸与形状公差焊接件的几何尺寸与形状公差表表2 焊前弯曲成形的筒体允差焊前弯曲成形的筒体允差 单位（mm）外 径DH公 差示 意 图DH当筒体壁厚为下列数值时的圆度弯角C3030100010001500150020002000250025003000300
24、05791113158111417202357911131534455633表表3 焊前管子的弯曲焊前管子的弯曲 单位（mm）公差名称管 子 外 径示 意 图303851607083102108125150200弯曲半径R的公差R=7512522334R=16030011223R=400555555R=5001000444444在弯曲半径处的圆度a或bR=753.0R=1002.53.1R=1252.32.63.6R=1601.72.13.2R=2001.72.83.6R=3001.62.63.04.65.8R=4002.43.35.07.28.1R=5001.83.44.26.27.07.634 注注：1.焊接件（包括下料）如一面需加工则留焊接件（包括下料）如一面需加工则留加工余量加工余量 1.53mm,两面均需加工则留加两面均需加工则留加工余量工余量 36mm。气割内孔、外圆留加工加。气割内孔、外圆留加工加工余量工余量 510mm 2.焊接的垂直度、平面度等形位公差不能大焊接的垂直度、平面度等形位公差不能大于加工余量。于加工余量。35