1、第四章 形位公差,第四章 形位公差,零件的加工精度： 尺寸精度形状、位置精度,4.1 概述,单一实际要素允许的变化量6种指标：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度公差带的方向、位置都是浮动的,4.1.1 形状公差,4.1.2 位置公差,关联实际要素允许的变化量 8种指标：平行度、垂直度、倾斜度定向公差带，公差带的方向定、位置浮动同轴度、对称度、位置度定位公差带，公差带的方向、位置都是固定的单跳动、全跳动公差带的方向、位置由实际基准决定,4.1.3 形位公差带 4 要素,四要素相同，则指标相同，则检测方法可以相同,形位公差带的4个要素：,形状,位置,方向,大小,4.,符号框格： 字高
2、相同，1/2框高 基准代号：字母水平书写，可以加脚注E、I、J、M、Q、O、P、L、R、F、不要用 指引线箭头：箭头应指向公差带的宽度或直径方向被测要素为中心要素时，对齐尺寸线被测要素非中心要素时，错开尺寸线对角度标注时，对准尺寸线,4.1.4 形位公差图上标注要点,4.,1、形状误差的评定准则最小条件,4.1.5 形状误差的评定,最小条件被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。,2、形状误差的评定准则,最小区域法符合最小条件的包容区域为最小区域，以该区域的宽度或直径表示被测实际要素的形状误差的方法。,4.2.1 直线度误差评定,公差带或误差带的类型,两平行线之间的区域 在给定平面上两平行
3、平面之间的区域 在给定一个方向上四平行平面之间的区域 在给定两个方向上一个圆柱面内的区域 任意方向上,4.2 直线度误差,直接比较测量法用标准几何体与被测件比较，直接得出结果例如刀口尺、光学平晶、准直光管 间接比较测量法需要进行数据处理。例如用水平仪逐段测量,4.2.2 直线度误差的测量,直接比较法测量直线度误差,刀口尺,光学平晶,4.2.3 直线度误差的评定,1、直接法测量常用的2种方法：端点连线法以被测线的两端点的连线作为评定基准包容实际测线且平行于基准线之间的距离,端点连线法,最小区域法,测点序号 0 1 2 3 4 5 6 7 测量读数 0 2 7 13 26 20 7 7,端点连线法
4、：f1 =AC =35 32 局部最大直线度误差 f2 =PE =20.5 15不合格,最小区域法：f1 =AM =31 15不合格,最小区域法 （定义法）,取包容平行线间距最小值的方法,判定准则：三点接触，高低高相间,2、节距法测量直线度误差（间接测量法）,使用水平仪测量 广泛使用的方法,h = L n (mm),K 1000,K = 0.01= 0.02= 0.05,水平仪 K = 0.02 测值： 2、1、2、3,作图求解： 端点连线法f 1 =0.0 18 最小区域法f 2 =0.0 15,节距法要点：首尾相接、 分段取点、起点为零、 累积作图,机械精度设计与检测技术 Design o
5、f mechanic precision & measurement technique,第八讲,梁延德 2012.11,4.3 形状误差的检测与评定,1. 标注,4.3.1 平面度误差评定,0.05 100:0.01,2. 测量：,-与直线度类似,3.评定方法：最大直线度法 没有确定的评定基准,直接法 间接法,4.3.1 平面度误差评定,三点法f = 9.5 um,对角线法f = 5.5 um,最小区域法f = 5 um,三点法f = 9.5 um,以被测平面上三个等值点所在的平面作为评定基准面。平行于基准面的二个包容平面间的距离 方法较简便，由于评定基准面不唯一，精度不高。,f = 9.5
6、 um,f = 9.5 um,4.3.1 平面度误差评定,三点法f = 8 um,以被测平面上三个等值点所在的平面作为评定基准面。 方法较简便，由于评定基准面不唯一，精度不高。,f = 8 um,4.3.1 平面度误差评定,对角线法f = 5.5 um,使对角点的值分别相等，以与二对角线平行的平面作为评定平面。比较准确。,f = 5.5 um,4.3.1 平面度误差评定,三点法f = 9.5 um,对角线法f = 5.5 um,最小区域法f = 5 um,4.3.1 平面度误差评定,三点法f = 9.5 um,对角线法f = 5.5 um,最小区域法f = 5 um,4.3.1 平面度误差评定
7、,交叉线准则：,三角形准则：,直线准则：,两条等极值点连线交叉,一个极值点在另外三个极值点构成的三角形内,一个极值点在另外两个极值点的连线上,平面度的三种判定准则：,1. 标注,4.3.3 圆度误差评定 roundness,4.3 形状误差的检测与评定,2.定义,包容同一正截面实际轮廓且半径差为最小的两同心圆间的距离为圆度误差。,判定准则实际轮廓与包容同心圆的接点至少两次交替发生。,4.3.3 圆度误差评定 roundness,3.圆度的检测,圆度仪测量 精度高、成本高,圆度仪,TALYROND 131型圆度仪测量范围: 最大直径370mm最大高度 225mm最大承载20kg 圆度精度: (0
8、.025um+0.00025um/mm)电动立柱： 行程: 225mm直线度/平行度: 3um/225mm电动径向臂行程: 185mm Talymin测头： 测量范围/分辨率: 1mm/0.06um200um/0.006um,两点法测量,用卡尺、千分尺等测量直径差。简便，精度不高，但不能测量奇数棱圆, 三点法（V型块法）,正V型法部分棱圆测不准见表49偏V型法可以测棱圆见表410,4.3 形状误差的检测与评定,1. 标注,4.3.4 圆柱度误差评定 cylindricity,2. 定义 包容实际圆柱面且半径差为最小的两理想同轴圆柱面间的距离为圆柱度误差。,判定准则实际轮廓与包容同心圆的接点至少
9、 次交替发生,？,综合性指标直线度圆度素线平行度,3.测量,圆柱度仪（圆度仪）,测量过程：圆周轴向移动,2. 传感器 (1) 传感器类型： Talymin 5侧面电感传感器 (2) 测杆长度： 标准100mm (3) 测量范围： 1mm，0.2mm，0.08mm (4)分辨率/测量范围： 0.03m/1mm , 0.006m/0.2mm, 0.0012m/0.04mm (5)测力： 0-15g可调,1. 主轴 (1) 类型： 高精度空气轴承 (2) 旋转速度： 0.6, 1, 2, 6和 10rpm，双向 (3) 圆度误差： (0.02m0.0003m/mm半径) (4) 轴向误差： (0.0
10、2m0.0003m/mm测量高度) (5) 位置控制： 0.2 (6) 位置分辨率： 0.02 (7) 最小转动角度： 0.1,Talyrond 365 型圆柱度仪 :,3.测量,两点法,一次调整零点，沿轴向测各截面,用千分表测量圆度误差和圆柱度误差的方法比较:,测圆柱度：只调整一次表针零点全部读数中最大差值之半测圆度：各截面可以分别调整表针零点各截面读数中最大差值之半,4.3 形状误差的检测与评定,1. 标注,4.3.5 线轮廓度误差评定 profile of any line,0.03,2.定义 包容实际轮廓线且对称分布于理想轮廓线的两等距线之间的距离为线轮廓度误差。,t,4.3.5 线轮
11、廓度误差评定,4.3 形状误差的检测与评定,1. 标注,4.3.6 面轮廓度误差评定 profile of any surface,0.03,2.定义 包容实际轮廓线曲面且对称分布于理想曲面的两等距曲面之间的距离为面轮廓度误差。,测量： 样板、三坐标机,4.4 位置误差的检测与评定,1.定义包容实际被测要素，且与基准要素平行的二平行线/平面之间的距离。定向位置误差,4.4.1 平行度 parallelism,2.检测与评定方法 模拟法 直接法 分析法,模拟法举例：,分析法举例,4.4 位置误差的检测与评定,1.定义包容实际被测要素，且与基准要素垂直（倾斜）的二平行线/平面之间的距离。定向位置误
12、差,4.4.2 垂直度，倾斜度perpendicularity, angularity,2.检测与评定方法 模拟法 直接法 分析法,与平行度相似,4.4 位置误差的检测与评定,1.定义包容实际被测轴线，与基准轴线重合且直径最小的圆柱面直径。定位位置误差,4.4.3 同轴度 coaxiality, concentricity,2.检测与评定方法 CMM法（三坐标机） 圆度仪 芯轴模拟法,4.4 位置误差的检测与评定,1.定义包容实际被测要素，对称于基准分布且距离最小的两平行线/平面之间的距离。定位位置误差,4.4.4 对称度 symmetry,2.检测与评定方法 模拟法 CMM法（三坐标机法）,
13、f = 2 = |A - B|,2/h,4.4 位置误差的检测与评定,1.定义包容实际被测要素，以基准要素所确定的圆柱区域。定位位置误差,4.4.5 位置度 position,2.检测与评定方法 模拟法 CMM法（三座标机）,4.5 跳动误差的检测与评定,跳动公差是因其测量方便和综合性的特点 而被认定为评定指标1.单跳动（圆跳动）实际被测要素绕基准要素无轴向移动的旋转一周时，指示器在给定方向上的最大最小示值之差。,2.全跳动实际被测要素绕基准要素无轴向移动的旋转一周，且指示器沿理想素线方向连续移动时，最大最小示值之差。,测量跳动用的指示器百分表、千分表,4.6 形位公差与尺寸公差的关系,例：,
14、关于形位公差与尺寸公差的关系的规定，称为公差原则。,50,H8 f 7,+0.0390 0.025 0.050,实际的孔： 50.040 49.998 实际的轴： 49.976 49. 948能够满足装配要求么？能算合格么？,4.6 形位公差与尺寸公差的关系,4.6.1 独立原则（IP）,图442,特点：形位公差与尺寸公差无关，分别满足要求。,标注：形位公差与尺寸公差分别标注，无特殊符号。,检测：分别检测。尺寸用两点法测量。,4.6 形位公差与尺寸公差的关系,4.6.2 包容原则（ER, E ）,图452,特点：被测要素在最大实体状态时，不允许有形位误差；在偏离最大实体状态时，允许有补偿；最大
15、补偿值等于尺寸公差。,检测：同泰勒原则，用光滑极限量规检测。,图452 包容原则公差关系图,4.6 形位公差与尺寸公差的关系,4.6.3 最大实体原则（MMR, M ）,图452,特点：被测要素在最大实体状态时，形位误差为给定值；在偏离最大实体状态时，形位公差可以得到补偿；最大补偿值等于尺寸公差。,检测：用综合极限量规检测。,综合极限量规通规的基本尺寸 最大实体尺寸,轴的 孔的,形位公差,例：M 原则用于同轴度公差 图449,0.03： 被测孔和基准孔都为最大实体尺寸时，其同轴 度公差为0.03最大补偿值 0.1 0.033 0.133 最大综合公差 0.03 0.133 0.163 综合量规通规的基本尺寸：上端为39.97下端为20.0,39.97,20.0,综合量规通规由两段构成，其基本尺寸为： 上端为39.97 下端为20.0,4.7 形位公差的选用,图453,精度等级 一般12级，1级最高。（圆度、圆柱度为0级最高）,2. 选用原则常用类比法一般6、7、8 精密3、4、5公差值： 形状 定向 定位 尺寸公差值查表 （含未注公差值）,
