项目二--零件形状公差与测量.ppt

全国职业院校机电类专业通用教材全国职业院校机电类专业通用教材公差配合与技术测量公差配合与技术测量项项 目目 二二经过机械加工后的零件，由于机床夹具、刀具及工艺操作水平等因素的影响，零件的尺寸和形状及表面质量均不能做到完全理想而会出现加工误差。尺寸误差几何形状误差相互位置误差表面粗糙度加 工 误 差零件在加工过程中，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。为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定形状和位置公差（简称形位公差）。任务一 用水平仪测量直线度误差任务二 用百分表测量平面度误差任务三 用百分表测量圆度及圆柱度误差项目二项目二 零件形状公差与测量零件形状公差与测量任务安排：任务安排：任务一任务一 用水平仪测量直线度误差用水平仪测量直线度误差1.1.熟悉常用的直线度测量器具和测量方法；熟悉常用的直线度测量器具和测量方法；2.2.掌握形状公差和形状误差检测的相关概念；掌握形状公差和形状误差检测的相关概念；3.3.了解水平仪等直线度测量仪器的构成及工作原理了解水平仪等直线度测量仪器的构成及工作原理4.4.能读懂形位公差的标注。能读懂形位公差的标注。1.能正确使用框式水平仪或光学合像水平仪进行直线能正确使用框式水平仪或光学合像水平仪进行直线度的测量；度的测量；2.会对直线度的测量后取得的记录进行数据处理。会对直线度的测量后取得的记录进行数据处理。知识知识目标目标能力能力目标目标一、一、零件的几何要素形位公差的研究对象就是构成零件几何特征的点、线、面，统称为几何要素，简称要素。一、一、零件的几何要素按存在状态分1）理想要素:具有几何学意义，没有任何误差的要素，设计时在图样上表示的要素均为理想要素。2)实际要素:零件在加工后实际存在，有误差的要素。通常由测得要素来代替。一、一、零件的几何要素按几何特征分1）轮廓要素：构成零件轮廓的可直接触及的点、线、面。2）中心要素：不可触及的，轮廓要素对称中心所示的点、线、面。一、一、零件的几何要素按在形位公差中所处的地位分1）被测要素：零件图中给出了形状或（和）位置公差要求，即需要检测的要素。2）基准要素：用以确定被测要素的方向或位置的要素，简称基准。一、一、零件的几何要素 按被测要素的功能关系分1）单一要素：仅对其本身给出形状公差要求的要素。2）关联要素：对其他要素有功能关系的要素，即规定位置公差的要素。二、形位公差的相关概念 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 1形位公差项目和符号 二、形位公差的相关概念2形位公差的标注 按形位公差国家标准的规定，在图样上标注形位公差时，应采用代号标注。无法采用代号标注时，允许在技术条件中用文字加以说明。形位公差的代号包括：形位公差项目的符号、框格、指引线、公差数值、基准符号以及其他有关符号。二、形位公差的相关概念2形位公差的标注 公差框格形位公差的框格有两格或多格组成。第一格填写公差项目的符号；第二格填写公差值及有关符号；第三、四、五格填写代表基准的字母及有关符号 二、形位公差的相关概念2形位公差的标注 框格指引线标注时指引线可由公差框格的一端引出，并与框格端线垂直，箭头指向被测要素，箭头的方向是公差带宽度方向或直径方向。二、形位公差的相关概念2形位公差的标注 基准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。二、形位公差的相关概念2形位公差的标注 基准无论基准符号在图样上的方向如何，圆圈内的字母要水平书写。二、形位公差的相关概念2形位公差的标注 基准二、形位公差的相关概念 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。二、形位公差的相关概念 其他标注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 二、形位公差的相关概念形位公差带是限制实际被测要素变动的区域，其大小是由形位公差值确定的。只要被测实际要素被包含在公差带内，则被测要素合格。形位公差带控制的是点（平面、空间）、线（素线、轴线、曲线）、面（平面、曲面）、圆（平面、空间、整体圆柱）等区域，所以它不仅有大小、还具有形状、方向、位置共四个要素。3形位公差带二、形位公差的相关概念形状 ：随实际被测要素的结构特征、所处的空间以及要求控制方向的差异而有所不同。3形位公差带二、形位公差的相关概念方向：理论上应与图样上形位公差框格指引线箭头所指的方向垂直。位置：有固定和浮动两种。4.直线度公差带三、水平仪 1.框式水平仪三、水平仪 2.光学合像水平仪 操操 作作 训训 练练一、被测零件：车床导轨二、测量器具：水平仪二、测量器具：水平仪三、直线度误差测量水平仪测量：将水平仪放在机床导轨上，先调整导轨至水平，然后沿被测要素按节距进行连续测量。直线度误差的评定方法例：用水平仪按6个相等跨距测量机床导轨的直线度误差，各测点读数分别为：-5、-2、+l、-3、+6、-3（单位m）。求：试换算成统一坐标值，并画出实际直线的误差图形；试用最小区域法求出直线度误差值。解：解：1.选定h0=0，将各测点的读数依次累加，即得到各点相应的统一坐标值hi，如表所列。以测点的序号为横坐标值，以hi为纵坐标值，在坐标纸上描点，并将相邻点用直线连接；所得折线即是实际直线的误差曲线，如图所示。直线度误差的评定方法2.作误差曲线如图所示。过点（0，0）和（5，-3）作一条直线，再过点（4，-9）作它的平行线。最小区域的确定条件为两平行线包容误差曲线，且三接触点为“高一低一高”或“低一高一低”的情况。由图可见，此二平行线间的区域符合条件，是最小区域，两平行线在y方向的距离面即为直线度误差值。回顾与总结想一想 1.你使用的水平仪分度值是多少，单位是什么，和其他量具有什么区别？2.测量过程中出现过哪些问题？这些问题又是如何解决的？3.如何根据绘制的导轨误差曲线图表求得导轨的直线度误差？回顾与总结 你学会了吗？1.熟悉常用的直线度测量器具和测量方法；2.掌握形状公差和误差检测的相关概念；3.了解水平仪等直线度测量仪器的构成及工作原理；4.能读懂形位公差的标注；5.能正确使用框式水平仪或光学合像水平仪进行直线度的测量；6.会对直线度的测量后取得的记录进行数据处理。任务二 用百分表测量平面度误差1.熟悉常用的平面度测量器具和测量方法；2.了解百分表等指示表类测量仪器的构成及工作原理；3.了解指示表类量仪的维护和保养方法。知知识识目目标标技技能能目目标标1.1.1.1.能正确使用百分表等仪器进行平面度的测能正确使用百分表等仪器进行平面度的测能正确使用百分表等仪器进行平面度的测能正确使用百分表等仪器进行平面度的测 量；量；量；量；2.2.2.2.会对平面度的测量后取得的记录进行数据会对平面度的测量后取得的记录进行数据会对平面度的测量后取得的记录进行数据会对平面度的测量后取得的记录进行数据 处理。处理。处理。处理。一、平面度公差的相关概念平面度公差是被测实际要素对理想平面的允许变动全量，用来控制被测实际平面的形状误差。平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面间的区域。实际平面必须位于间距为公差值0.1mm的两平行平面间区域内。平面度误差测量平面度测量仪器有平晶（a）、平板和带指示表的表架（b）、水平仪、自准直仪和反射镜等。二、指示表类量仪 1.普通百分表外形结构图二、指示表类量仪 2.普通百分表内部结构图二、指示表类量仪 3.杠杆百分表、千分表二、指示表类量仪 4.内径百分表、千分表二、指示表类量仪 5.深度百分表三、指示表类量仪的维护使用时要仔细，提压测杆的次数不要过多，距离不要过大，以免损坏机件，加剧测量头端部以及齿轮系等的磨损。不允许测量表面粗糙或有明显凹凸的工作表面，这样会使精密量具的测杆发生歪扭和受到旁侧压力，从而损坏测杆和其他机件。应避免剧烈震动和碰撞，不要是测量头突然撞击在被测表面上，以防测杆弯曲变形，更不能敲打表的任何部位。在遇到测量杆移动不灵活或发生阻滞时，不允许用强力推压测量头，应送交维修人员检查修理。不应把精密量具放置在机床的滑动部位，如机床导轨等处，以免使量具轧伤或摔 坏。不要把精密量具放置在磁场附近，以免造成百分表机件感受磁性，失去应用精度。三、指示表类量仪的维护防止水或油液渗入百分表内部，不应是量具与切削液或冷却剂接触，以免机件腐蚀。不要随便拆卸精密量表或表体的后盖，以免灰尘及油污进入机件，造成传动系统的故障或弄坏机件。在精密量表上不准涂抹任何油脂，否则会使测量杆和套筒黏结，造成动作不灵活，而且油脂易黏结尘土，从而损坏量表内部的精密机件。三、指示表类量仪的维护不使用时，应使测量杆处于自由状态，不应有任何压力加在上面。若发现百分表有锈蚀现象，应立即交量具修理站检修。精密量表不能与锉刀、凿子等工具堆放在一起，以免擦伤、碰毛精密测量杆，或打碎玻璃表盖等。使用完毕后，必须用干净的布或软纸将精密量表的各部分擦干净，然后装入专用的盒子内，使测量杆处于自由状态，以免表内弹簧失效。三、指示表类量仪的维护 操 作 训 练一、被测零件 操 作 训 练二、测量仪器百分表百分表百分表架百分表架 操 作 训 练二、测量仪器划线平板划线平板可调支承可调支承用百分表测量平面度误差三、测量方法及步骤1.将划线平板和待测工作台清理干净。2.将可调支承安放到平板上，然后将待测工作台放置在可调支承上，调节可调支承使待测平面目测水平，如图所示。用百分表测量平面度误差3.取出百分表，将百分表校零，并轻轻用手指推动测头观察测杆和指针动作是否灵敏。4.将百分表安装到百分表架上，使百分表测量杆与待测平面保持垂直。5.通过百分表读数调整被测平面上最远的三个测点，使其处于同一水平面内（即该三个点的百分表读数一致）6.根据待测平面的大小和形状依次等距测量零件上的若干个点，并记录读数值。7.找出最高的点读数Mmax和最低的点读数Mmin8，计算平面度误差：f=Mmax-Mmin。回顾与总结你学会了吗？1.熟悉常用的平面度测量器具和测量方法；2.了解百分表等指示表类测量仪器的构成及 工作原理；3.能根据需要选择合适的测量方法及设备；4.能正确使用百分表进行平面度的测量；5.会对平面度的测量后取得的记录进行数据 处理。任务三任务三 用百分表测量圆度及圆柱度误差用百分表测量圆度及圆柱度误差1.1.熟悉常用的圆度和圆柱度测量器具和测量方熟悉常用的圆度和圆柱度测量器具和测量方 法；法；2.2.理解形位公差的检测原则；理解形位公差的检测原则；3.3.掌握圆度及圆柱度的公差带形状及特点；掌握圆度及圆柱度的公差带形状及特点；4.4.了解指示表类仪器使用和维护的方法。了解指示表类仪器使用和维护的方法。知知识识目目标标技技能能目目标标1.1.能熟练使用百分表和百分表架进行测量圆度能熟练使用百分表和百分表架进行测量圆度 及圆柱度；及圆柱度；2.2.会对圆度及圆柱度测量数据进行处理及评会对圆度及圆柱度测量数据进行处理及评 定。定。一、圆度公差与圆柱度公差1.圆度公差与公差带 圆度公差是被测实际要素对理想圆的允许变动全量。用来控制回转体表面（如圆柱面、圆锥面、球面等）正截面轮廓的形状误差。任务三任务三 用百分表测量圆度及圆柱度误差用百分表测量圆度及圆柱度误差 被测圆柱面任一正截面的轮廓必须位于半径差为公差值0.02mm的两同心圆间区域内。圆度公差带是在同一正截面上半径差为公差值t的两同心圆间的区域。2圆柱度公差与公差带 圆柱度公差是被测实际要素对理想圆柱所允许的变动全量。用来控制被测实际圆柱面的形状误差。圆柱度公差可以对圆柱表面的纵、横截面的各种形状误差进行综合控制，如正截面的圆度、素线的直线度、过轴线纵向截面上两条素线的平行度误差等。被测圆柱面必须位于半径差为公差值0.05mm两同轴圆柱面间的区域内。圆柱度公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面间的区域。二、形位误差检测原则（1）与拟合要素比较原则）与拟合要素比较原则 是指测量时将被测实际要素与相应的理想要素进行比较，在比较过程中测出实际要素的误差值，误差值可由直接方法和间接方法得出，如图所示。二、形位误差检测原则（2）测量坐标原则）测量坐标原则 用坐标测量装置（如三坐标测量机、工具显微镜）测量被测提取要素的坐标值（如直角坐标值、极坐标值、圆柱面坐标值），并经数据处理获得形位误差值。（3）测量特征参数原则）测量特征参数原则用被测提取要素上具有代表性的参数（即特征参数）来近似表示该要素的形位误差值。这是一种近似测量方法，易于实现，在实际生产中经常使用。二、形位误差检测原则（4）测量跳动原则）测量跳动原则 在被测实际要素绕基准轴线回转过程中，沿给定方向测量其对参考点或线的变动量。变动量是指指示器上最大与最小示值之差。测量跳动的原则主要用于图样上标注了圆跳动或全跳动公差时的测量。（5）控制实效边界原则）控制实效边界原则 检验被测提取要素是否超过实效边界，以判断零件是否合格。判断被测实体是否超越最大实体实效边界的有效方法是用综合量规检测。综合量规是模拟最大实体实效边界的全形量规。若被测实际要素能被功能量规通过，则表示该项形位公差要求合格。操 作 训 练一、测量器具V形块形块百分表百分表百分表架百分表架二、测量步骤将待测零件表面和V形架清理干净并将零件放置到V形架上。将百分表取出校零，并用手轻轻推压测头，检查测杆和指针动作是否灵敏。将百分表安装到百分表架上调整百分表的高度，使百分表与被测要素接触良好。调整百分表的位置，使百分表的测量杆垂直指向零件的轴线均匀测量若干个截面，并记录每个截面上零件回转一周过程中指示表指示的最大和最小值。计算每个截面最大示值与最小示值之差。确定被测面的圆度误差和圆柱度误差。截面内的圆度误差为该截面最大示值与最小示值的差的一半。被测圆柱面的圆度误差为所有截面中圆度误差的最大值，圆柱度误差为被测范围内最大示值与最小示值的差的一半。圆度误差与圆柱度误差不一致的原因是该零件圆柱面的轴线并非理想直线，本身存在直线度误差。注意回顾与总结想一想 1.测量圆度的方法和测量平面度都要使用百分表，两种测量方法有何区别？2.在摆动百分表对零和读数时，指针转折点取最大值还是最小值？回顾与总结你学会了吗？1.熟悉常用的圆度和圆柱度测量器具和测量方法；2.理解形位公差的检测原则；3.掌握圆度及圆柱度的公差带形状及特点；4.能熟练使用百分表和百分表架进行测量；5.会对测量数据进行处理及评定圆度及圆柱度误差。