项目七形状和位置公差及其误差的测量.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,青岛港湾,港口机械系制作,项目七 形状和位置公差及其误差的测量,一、知识目标,1,、掌握形位公差的术语,;,2,、掌握形位公差公差带的形状；,3,、掌握形位公差的标注方法。,二、技能目标,1,、学会形位公差的标注；,2,、学会形位公差的测量。,项目内容,1-,术语与定义,2-,形位公差的符号及其标注（,GB/T1182-1996,）,3-,形状公差带的定义、标注、解释（,GB/T1182-1996,）及形状误差的检测方法,4-,位置公差带的定义、标注、解释（,GB/T1182-1996,）及位置误差的检测方法,5-,任务五 形位公差的选择,学习导航对照圆柱体实物 讲解形位公差参数 形状公差带的检测及标注 位置公差带的检测与标注 公差原则 形位公差的选择,术语与定义,(GB,T 11821996,、,GB,T4249,一,1996,、,GB,T 166711996),一要素类,要素：构成零件几何特征的点、线、面。,理想要素：具有几何意义、没有任何误差的要素，可分为轮廓要素与中心要素。,实际要素：零件上实际存在的要素，由无限个点组成，可分为实际轮廓要素和实际中心要素。,轮廓要素：实际存在，能看到并触及的要素。分为理想轮廓要素和实际轮廓要素，如平面、球面、圆锥面、柱面、交点等。,中心要素：实际不存在，由轮廓要素导出的要素。如圆心、球心、中心线、轴线、对称中心线、对称中心面等。,被测要素：给出形状和位置公差的要素。,基准要素：用来确定被测要素的方向和,(,或,),位置的要素。常见的有：单一基准要素、,组合基准要素、三基面体系。,二、形状公差类,形状公差：单一实际要素的形状所允许的变动全量,(,有基准要求的轮廓度除外,),包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。,位置公差：关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。包括定向公差、定位公差、跳动公差,定向公差：关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。包括平行度、垂直度和倾斜度。,定位公差：关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。包括同轴度、对称度和位置度。,跳动公差：关联实际要素绕基准轴线回转一周或连续回转时所允许的最大跳动量。包括圆跳动和全跳动，圆跳动又分径向圆跳动、端面圆跳动和斜面圆跳动。,形状和位置公差带：限制实际形状要素或实际位置要素的变动区域。公差带是一个给定的区域，是误差的最大允许值，它由大小、形状、方向和位置四个因素来决定。,理论正确尺寸：确定被测要素的理想形状、方向、位置的尺寸。该尺寸不附带公差。如：中的数字即为理论正确尺寸。,形位公差的符号及其标注（,GB/T1182-1996,）,符号,符号,1,、形位公差标注,标准规定，在技术图样中形位公差采用符号标注。如图,7-2,所示，基准代号如图,7-3,所示,图,7-2,公差框格,图,7-3,基准符号,1.1,被测要素的标注方法,1.,当被测要素为轮廓线或为有积聚性投影的表面时，如图,7-4,（,a,）、（,b,）所示。,2.,当被测表面的投影为面时，如图,7-4,（,c,）所示。,图,7-4,被测要素为轮廓要素,3.,当被测要素为中心要素即轴线、中心平面或由带尺寸的要素确定的点时，如图,7-5,所示。,图,7-5,被测要素为中心要素,4.,当对同一要素有一个以上的公差特征项目要求且测量方向相同时，如图,7-6,（,a,）所示。如测量方向不完全相同，如图,7-6,（,b,）所示。,图,7-6,同一被测要素有多项公差要求的标注,5.,当不同的被测要素有相同的形位公差要求时，如图,7-7,（,a,）、（,b,）所示。当用同一公差带控制几个被测要素时，可采用图,7-7,（,c,）、（,d,）所示的方法。,图,7-7,不同被测要素有相同形位公差的标注,1.2,基准要素的标注方法,1.,当基准要素为轮廓线或有积聚性投影的表面时，如图,7-8,（,a,）所示。,2.,当基准要素的投影为面时，如图,7-8,（,b,）所示。,3.,当基准要素为中心要素即轴线、中心平面或由带尺寸的要素确定的点时，如图,7-8,所示。,图,7-8,基准要素为轮廓要素或中心要素,1.3,形位公差标注中的有关问题,1.,限定被测要素或基准要素的范围，如图,7-9,所示,图,7-9,限定被测要素或基准要素的范围,2.,对公差数值有附加说明时的标注,如对公差数值在一定的范围内有附加的要求时，可采用图,7-10,的标注方法。,图,7-10,公差值有附加说明时的标注,3.,形位公差有附加要求时的标注,（,1,）用符号标注,采用符号标注时，可在相应的公差数值后加注有关符号，如图,7-11,所示。,图,7-11,用符号表示附加要求,2,）用文字说明,为了说明公差框格中所标注的形位公差的其他附加要求，在公差框格的上方或下方附加文字说明。如图,7-12,所示,图,7-12,用文字说明附加要求,4.,全周符号表示法，如图,7-13,所示。,图,7-13,全周符号,5.,螺纹和齿轮的标注,，,如图,7,14,所示。,图,7-14,螺纹的标注方法,形状公差带的定义、标注、解释（,GB/T1182-1996,）及形状误差的检测方法,检测方法,一、,直线度,直线度是限制实际直线对理想直线变动的一项指标。它是针对直线发生不直而提出的要求。,1,、直线度公差带,根据被测直线的空间特性和零件的使用要求，直线度公差带有给定平面内的给定一个方向上的、给定二个互相垂直方向上的和任意方向上的。直线度公差是限制被测实际直线对理想直线变动量的一项指标。,（,1,）如图,7-15,（,b,）所示，是在给定平面内的直线度公差带,图,7-15,给定平面内的直线度公差带,图,7-15,给定平面内的直线度公差带,（,2,）在给定方向上的直线度公差带，是距离为公差值,t,的两平行平面之间的区域，如图示。,图,7-16,给定方向上的直线度,（,3,）任意方向上的直线度公差带，是直径为公差值,t,的圆柱面内的区域，如图,7-17,所示。,图,7-17,任意方向上的直线度,2,、直线度误差的检测方法：指示器测量法和水平仪法,3,、直线度误差测量数据的处理,用各种方法测量直线度的误差时，应对所测得的读数进行数据处理后才能得,Jl,直线度的误差值。,图解法：当采用分段布点测量直线度误差时，采用图解法求出直线度误差是一种直观而易行的方法。根据相对测量基准的测得数据在直角坐标纸上按一定放大比例可以描绘出误差曲线的图象，然后按图象读出直线度误差。,例如，用水平仪测得下列数据，用图解法求解直线度误差,(,表中读数已为线性值，线性值水平仪角度值,垫板长度,),。（,um,）,测点序号,0 1 2 3 4 5 6 7 8,水平仪读数,0 0 +5 +5.5 -1 +1 -1 -0.5 +7,累计值,0 0 +5 +10.5 +9.5 +10.5 +9.5 +9 +16,方法一：按最小区域法评定直线度误差时，可在绘制出的误差曲线图象上直接寻找 最高和最低点，需要找到最高和最低相间的三点。,方法二：按两端点连线法来评定该例的直线度误差则可在图中，把误差曲线的头尾连接成一条直线，该直线即为这种评定法的理想直线。,如上所述，用图解法求直线度误差时，必须沿坐标轴的方向量取距离，此时不能按最小区域法规定的垂直距离量取，这是因为绘时，纵坐标和横坐标采用了十分悬殊的比例。比例不同，虽然绘制的误差曲线在坐标系内倾斜不同，但坐标轴方向始终代表按相同比例绘制的误差曲线的垂直距离，与采用的比例无关。,二、平面度,1,、平面度公差带,平面度公差是限制实际平面对其理想平面变动量的一项指标，用于对实际平面的形状精度提出要求，如图,2-20,所示。,图,7-19,平面度,2,平面度误差的检测及测得数数据据处理,7-20,平面度测量图,平面度测量方法,：,目前，能够符合最小条件的平面度测量方法，除精密的小平面可用干涉原理进行测量外，对于大平面的测量，都须先测得一组数据后，经过数据处理，才可得出不平度误差值。现叙述如下；,(1),初测数据：首先选一测量基面，在被测工件上，按一定均布的栅格,(9,、,16,、,25,格等,),，测出每个栅格表面相对于测量基面的距离。目前生产中多用水平仪、准,直仪或如上图所示的测量装置来进行。使用时移动表架，调整三个支承的千斤顶，,使,1,、,2,两点调平；,3,、,4,两点调平,(,即所谓四点法,),后，测得均布的一组数据,(,如上图右,),。,(2),数据处理；按平面度定义，通过基面的相对转换，确定基面的位置后，即可,得到符合最小条件的平面度误差值。这里仅就适用于车间和计量室采用的简便图解法作一介绍。其步骤如下：,建立包容面,(,或称零平面,),，取得被测面相对零平面的平面度数据：,(i),将初测数据标注于示意图上；,(ii),将各点数据减去其中的最大值，把结果标注在新的示意图中。,旋转被测面，多次变换被测面各点的平面度数据，直到出现符合判别准则规定的任一情况为止。,具体步骤是：,(i),确定转轴。,(ii),决定最低点的旋转量。,(iii),计算各点的不平度值。,（,iV,),用准则进行判别。,判别准则一：在被测平面的平面度示意图中，若有三个以上等值高（低）点所构成的三角形,(,或多边形,),中或边上，至少有一个最低（高）点时，其最大平面度误差必定是最小值。,判别准则二：在被测面的平面度示意图中，若至少有两个等值最高,(,低,),点，分布在至少两等值最低,(,高,),点连线的两侧或连线上时，其最大平面度误差，必定是最小值。,判别准则三：在被测面的平面度示意图中，若有一最高,(,低,),点位于至少两等值最低,(,高,),点的连线上时，最大平面度误差，必定是最小值。,现举例说明图解法的过程：,已初测平面度栅格值如图，求平面度值。,图 平面度测量数据处理,解：,(1),建立上包容面：将上图,(a),示意图中的各点减去其最大值,(+20),，所得数据标于图,(b),；观察该图不符合判别准则的任一情况。,(2),选择旋转轴：图,(b),中最大负值点为,(,一,35),，与其它数值相比较要大的多，故选择,(-20,，,0,，,-20),作转轴最为有利。,(3),决定旋转量：若将,35,转至零平面，即变为零，则同一列上的,30,，,-20,就会出现正值，故只能将,-35,减小为,-15,，即旋转量,=-15-(-35)=+20,；则第三列的旋转量为,+20,而第二列的旋转量为,+10,。第一列为转轴，旋转量为零。,(4),计算各点不平度值：各列的旋转量标注在图,(b),示意图旁，将各点不平度值加该列的旋转量后取得新的不平度值，标注在图,(c),中。,(5),用判别准则分析新得的不平度栅格数值,(,图,c),，有,最高点,0,位于两最低点,-20,的连线上，并且另有两个最高点位于两个最低点连线的一侧，它符合判别准则二，故其最大平面度,=20,，即为所求的最小值。,三、圆度,1,圆度公差带,圆度误差是指回转体零件，在同一正截面上，被测实际圆对其理想圆的变动量。按最小区域法评定是用两同心圆包容被测实际轮廓时，至少应有四个点内、外相间地在两个圆周上接触，此时，两同心圆半径差为最小，其半径差即为圆度误差值。,圆度公差是限制实际圆对其理想圆变动量的一项指标，如图,7-21,所示。,图,7-21,圆度,2,圆度度误差的测量及结果处理,1),在被测零件回转一周过程中，测量一个横截面上的最大与最小读数差之半为单个截面的圆度误差。,2),按,(1),所述方法测量若干个横截面，取其中最大的误差值作为该零件的圆度误差。,四、圆柱度,1,圆柱度公差带,圆柱度公差是限制实际圆柱面对其理想圆柱面变动量的一项指标，如图,7-23,所示。,图,7-23,圆柱度,2,圆柱度误差的测量及处理,目前在生产上测量圆柱度误差，像测量圆度误差一样，多用测量特征参数的近似方法来测量圆柱度误差。如下图所示，将被测零件放在平板上，并紧靠直角座。,1),在被测零件回转一周过程中，测量一个横截面上的最大与最小读数。,2),按,(1),所述方法测量若干个横截面，然后取各截面内所测得的所有读数中最大与最小读数差之半作为该零件的圆柱度误差。,五、线轮廓度,1,、线轮廓度的公差带,线轮廓度公差是限制实际平面曲线对其理想曲线变动量的一项指标，如图,7-25,所示,图,7-25,线轮廓度,2,线轮廓度的误差的测量,图,7-26,线轮廓度的测量,六、面轮廓度,1,、面轮廓度的公差带,面轮廓度公差是限制实际曲面对理想曲面变动量的一项指标，如图,7-27,所示。,图,7-27,面轮廓度,2,、面轮廓度的误差的测量,是用坐标测量仪测量曲线或曲面上若干点的坐标值。如下图所示，将被测零件放置在仪器工作台上，并进行正确定位。测出实际曲面轮廓上若干个点的坐标值；并将测得的坐标值与理想轮廓的坐标值进行比较，取其中差值最大的绝对值的两倍作为该零件的面轮廓度。,图,7-28,面轮廓度的测量,位置公差带的定义、标注、解释（,GB/T1182-1996,）及位置误差的检测方法,一、平行度,平行度的公差带,1,）线平行于线的平行度公差带,平行度公差是限制被测实际要素对基准在平行方向上变动量的一项指标，如图,7-29,所示。如图,7-29,所示，为面对面平行度公差。,图,7-29,面对线平行度公差,图,7-30,面对面平行度公差,2,、平行度的误差的测量,1,）测量连杆两孔任意方向或互相垂直的两个方向的平行度可参考下图。,基准轴线和被测轴线由心轴模拟。,2,）测量面对线的平行度,用心轴模拟基准轴线。它的测量原理与测量面的平面度相似。,3,）线与面的平行度的测量,4,）面与面平行度的测量转化为测量面的平面度,二、垂直度公差带,1,）垂直度公差是限制被测实际要素对基准在垂直方向上变动量的一项指标。,图,7-35,线对线垂直度公差,图,7-36,面对线垂直度公差,2,、垂直度误差的测量,面对面,面对线,线对线,三、倾斜度,1,、倾斜度的公差带,倾斜度公差是限制被测实际要素对基准在倾斜方向上变动量的一项指标。,图,7-40,线对面的倾斜度公差,图,7-41,面对线的倾斜度公差,2,、倾斜度的误差的测量,四、位置度,1,位置度的公差带,位置度公差是用以限制被测点、线、面的实际位置对其理想位置变动量的一项指标。,点的位置度是用以限制球心或圆心的位置误差,图,7-43,空间点的位置度,图,7-44,任意方向上线的位置度公差,2,、位置度误差的测量,位置度误差的检测方法，通常应用的有以下两类：,一类是用测长量仪测量要素的实际位置尺寸，与理论正确尺寸比较，以最大差的两倍作为位置度误差。,五、同轴度,1,、同轴度的公差带,同轴度公差用以限制,被测要素轴线对基准要素,轴线的同轴位置误差的一,项指标，如图所示。,2,、同轴度误差的测量,同轴度误差的检测是要找出被测轴线离开基准轴线的最大距离，以其两倍值定为同轴度误差。,图,7-48,六、对称度,1,、对称度的公差带,对称度公差一般用以限制理论上要求共面的被测要素（中心平面、中心线或轴线）偏离基准要素（中心平面、中心线或轴线）的一项指标,。,图,7-49,对称度公差,2,、对称度误差的测量,对称度误差的检测要找出被测中心要素离开基准中心要素的最大距离，以其两倍值定为对称度误差。将被测零件放置在平板上，测量被测表面与平板之间的距离。将被测件翻转后，测量另一被测表面与平板之间的距离，取测量截面内对应两测点的最大差值作为对称度误差。,图,7-50,七、圆跳动,1,圆跳动的公差带,1,）端面圆跳动,跳动公差是关联实际要素,对基准轴线旋转一周或若,干次旋转时所允许的最大,跳动量。分为圆跳动和,全跳动两项。,径向圆跳动公差,径向圆跳动公差,端面圆跳动公差,图,7-53,斜向圆跳动公差,2,、圆跳动误差的测量,(1),径向圆跳动的检测 ，下图,B,所示，,基准轴线由,V,形架模拟，被测零件支承在,V,形架上，并在轴向定位。,在被测零件回转一周过程中指示器读数最大差值即为单个测量平面上的径向跳动,按上述方法测量若干个截面，取各截测得的跳动量中的最大值，作为该零件的径向跳动。该测量方法受,V,形架角度和实际要素形状误差的综合影响。,图,7-54A,图,7-54B,八全跳动,1,、全跳动的公差带,全跳动公差是被测要素绕基准轴线作若干次旋转，同时指示器作平行或垂直于基准轴线的直线移动时，在整个表面上所允许的最大变动量。,图,7-55,径向全跳动公差,图,7-56,端面全跳动公差,2,、全跳动误差的测量,(1),径向全跳动误差的检测,，,如下图,A,所示；,（,2,）端面全跳动误差的检测，如下图,B,所示,。,图,A,图,B,公差原则,公差原则明确规定了形位公差与尺寸公差的相互关系，公差原则可分为独立原则和相关原则。相关原则又分为包容原则和最大实体原则。,一、独立原则,定义：图样上给定的每一个,尺寸和形状、位置要求均是,独立的，应分别满足要求。,标注：不需加注任何符号。,二、相关原则,1,、包容原则,包容原则是要求被测要素处处位于具有理想形状的包容面内一种公差原则，该理想形状的尺寸应为最大实体尺寸。,1,）单一要素的,包容原则,图,7-59,单一要素的包容原则,2,）、关联要素的包容原则,当在被测要素的位置公差框格中的公差值一栏中标注符号,M,时，表示为关联要素的包容原则。,图,7-60,关联要素的包容原则,2,、最大实体原则,当被测要素和基准要素的尺寸偏离最大实体尺寸时，形位公差可以获得补偿值的公差原则称为最大实体原则。位置公差框格中的公差值一栏中标注符号,M,时，表示为单一（或关联）要素的最大实体原则。,1,）单一要素的最大实体原则,图,7-61,2,）关联要素的最大实体原则,当零件的实际孔径做到最小实体尺寸,50,。,13mm,时，轴线的垂直度公差可允许为,0.21mm,；即尺寸公差全部补给了形位公差。,当孔径尺寸做到最大实体尺寸,50mm,时，轴线的垂直度公差为,0.08,。,当孔径是最大和最小实体尺寸之间的尺寸时，轴线的垂直度公差值将为形位公差值加上最大实体尺寸与实际尺寸的差值。如实际尺寸为,50,08mm,，则轴线垂直度公差值为：,0.08+(50.08-50)=0,08+0.08=0.16mm,。,形位公差的选择,基本内容：形位公差项目的选择、公差原则的选择、形位公差值的选择。,形位公差值的选择总的原则：在满足零件功能的前提下，选取最经济的公差值。,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，按表中数系确定要素的公差值。并考虑以下因素：同一要素给出的形状公差应小于位置公差值；圆柱形零件的形状公差值（轴线的直线度除外）应小于其尺寸公差值；平行度公差值应小于其相应的距离公差值。,对于以下情况，考虑到加工的难易程度和除主参数以外的其它因素的影响，在满足零件功能的要求下，适当降低,1,2,级选用：孔相对于轴；细长比较大的轴和孔；距离较大的轴和孔；宽度较大（大于,1/2,长度）的零件表面；线对线和线对面的相对于面对面的平行度、垂直度公差。,选择方法,1,）根据功能要求确定形位公差项目,2,）参考形位公差与尺寸公差、表面粗糙度、加工方法的关系再结合实际情况修正后确定出公差等级并查表得出公差值。,3,）选择基准要素。,4,）选择标注方法。,想一想、做一做,1),理想要素与实际要素相接触即可符合最小条件。,2),形状公差带不涉及基准，其公差带的位置是浮动的，基准要素无关。,3),形状误差数值的大小用最小包容区域的宽度或直径表示。,4),应用最小条件评定所得出的误差值，即是最小值，但不是唯一的值。,5),直线度公差带是距离为公差值的两平行直线之间的区域。,6),圆度公差对于圆柱是在垂直于轴线的任一正截面上量取，而对圆锥则是在法线方向测量。,7),形状误差包含在位置误差之中。,8),评定位置误差时，包容关联被测要素的区域与基准保持功能关系并必须符合最小条件。,9),评定位置误差时，理想基准要素与实际基准要素的相对位置应符合最小条件。,10),建立基准的基本原则是基准应符合最小条件。,11),定位公差带具有确定的位置，但不具有控制被测要素的方向和形状的职能。,12),定向公差带相对于基准有确定的方向，并具有综合控制被测要素的方向和形状的能力。,13),跳动公差带不可以综合控制被测要素的位置、方向和形状。,14),端面全跳动公差带与端面对轴线的垂直度公差带相同。,15),径向全跳动公差带与圆柱度公差带形状是相同的，所以两者控制误差的效果也是等效的。,16),包容原则是控制作用尺寸不超出最大实体边界的公差原则。,17),实效尺寸是作用尺寸中的一个极限值。,18),按最大实体原则给出的形位公差可与该要素的尺寸变动量相互补偿。,19),最大实体原则是控制作用尺寸不超出实效边界的公差原则。,动动手、测一测,对形位公差项目进行测量。,