互換性與技術(shù)測量 4.2幾何誤差的評定與檢測規(guī)定

1、4.2 幾何誤差的評定與檢測幾何誤差的評定與檢測一、幾何誤差及其評定1、形狀誤差及其評定（1）形狀誤差形狀誤差是指被測提取要素的形狀對其擬合要素的變動量，而擬合要素的位置應(yīng)符合GB/T1182規(guī)定的最小條件。提取組成要素對提取組成要素，其擬合要素位于實(shí)體之外且與被測提取組成要素相接觸。圖4.3 用“最小條件和端點(diǎn)連線法”評定直線度誤差 提取導(dǎo)出要素對提取導(dǎo)出要素(中心線、中心面等)，其擬合要素位于被測提取導(dǎo)出要素之中。 圖4.4 用最小條件評定圓度誤差 圖4.5 提取導(dǎo)出要素的擬合要素 （2） 最小條件定義：最小條件是指被測提取要素對其擬合要素的最大變動量為最小。形狀誤差用最小包容區(qū)域的寬度或

2、直徑表示，最小包容區(qū)的形狀與相應(yīng)公差帶的形狀相同。特點(diǎn)：最小條件是評定形狀誤差的基本原則，評定數(shù)據(jù)最小、評定結(jié)果唯一，符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 直線度誤差的最小包容區(qū)直線度誤差圖4.3圖4.3 用“最小條件和端點(diǎn)連線法”評定直線度誤差 圓度誤差的最小包容區(qū)圓度誤差：用若干組同心圓包容被測實(shí)際圓，半徑差最小的兩同心圓即為最小包容區(qū)。見圖4.4)（3）形狀誤差最小區(qū)域判別法 直線度誤差判別法給定平面：兩平行直線成高低相間三點(diǎn)接觸。圖4.6 給定平面內(nèi)直線度誤差的最小區(qū)域 圖4.7 給定方向上直線度誤差的最小區(qū)域 給定方向：兩平行平面沿主方向成高、低相間三點(diǎn)接觸。 平面度誤差判別法由兩平行平面包容提取表面

3、時(shí)，至少有三點(diǎn)或四點(diǎn)與之接觸，判別方法有三種：三角形準(zhǔn)則：三個(gè)高點(diǎn)與一個(gè)低點(diǎn) 圖4.8 平面度誤差的最小區(qū)域“三角形準(zhǔn)則” 交叉準(zhǔn)則：兩個(gè)高點(diǎn)與兩個(gè)低點(diǎn)圖4.9 平面度誤差的最小區(qū)域“交叉準(zhǔn)則” 直線準(zhǔn)則：兩個(gè)高點(diǎn)與一個(gè)低點(diǎn) 圖4.10 平面度誤差的最小區(qū)域“直線準(zhǔn)則” 圓度誤差判別法 兩同心圓包容被測提取輪廓，至少有四個(gè)實(shí)測點(diǎn)內(nèi)外相間與圓接觸，此為最小區(qū)域。 圖4.11 圓度誤差的最小區(qū)域“交叉準(zhǔn)則” 2、方向、位置誤差及其評定（1）方向誤差 方向誤差是被測提取要素對具有確定方向的擬合要素的變動量，擬合要素的方向由基準(zhǔn)確定。方向誤差用定向最小包容區(qū)域的寬度f或直徑f表示。定向最小區(qū)域是指按擬

4、合要素的方向包容被測提取要素時(shí)，具有最小寬度f或直徑f的包容區(qū)域，如圖4.12所示。 圖4.12 方向誤差的定向最小區(qū)域 平行度誤差判別法 平面或直線對基準(zhǔn)平面由定向兩平行平面包容被測提取要素，至少有兩個(gè)實(shí)測點(diǎn)與之接觸；一個(gè)為最高點(diǎn)，一個(gè)為最低點(diǎn)，見圖4.13。 4.13 “面或直線對基準(zhǔn)面”平行度誤差的最小區(qū)域 平行度誤差判別平面對基準(zhǔn)直線由定向兩平行平面包容被測提取要素，至少有兩個(gè)或三個(gè)點(diǎn)與之接觸，垂直于基準(zhǔn)直線的平面上的投影，見圖4.14。 圖4.14 “平面對基準(zhǔn)直線”平行度誤差的最小區(qū)域 垂直度誤差判別法 由定向兩平行平面包容被測提取表面，至少有兩點(diǎn)或三點(diǎn)與之接觸，在基準(zhǔn)平面上的投影

5、，見圖4.15，表示被提取測要素已被最小包容區(qū)域包容。圖4.15 “平面對基準(zhǔn)平面”垂直度誤差的最小區(qū)域 （2）位置誤差的評定位置誤差是被測提取要素對具有確定位置的擬合要素的變動量，擬合要素的位置由基準(zhǔn)和理論正確尺寸確定。位置誤差用定位最小包容區(qū)域的寬度f或直徑f表示。最小區(qū)域是指以擬合要素定位包容被測提取要素時(shí)，具有最小寬度f或直徑f的包容區(qū)域，見圖4.16。位置誤差的評定圖4.16 位置誤差的定位最小區(qū)域 被測提取要素的模擬體現(xiàn)圖4.17 采用模擬方法體現(xiàn)提取要素 二、基準(zhǔn)的體現(xiàn)和建立1、基準(zhǔn)的建立由于基準(zhǔn)實(shí)際要素本身也存在形狀誤差，故按基準(zhǔn)實(shí)際要素建立基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)以該基準(zhǔn)實(shí)際要素的擬合要素

6、為基準(zhǔn)，而此擬合要素的位置應(yīng)符合最小條件。（1）基準(zhǔn)點(diǎn) 由提取導(dǎo)出球心或提取導(dǎo)出圓心建立基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，該提取導(dǎo)出球心(圓心)即為基準(zhǔn)點(diǎn)。提取導(dǎo)出球(圓)心為該提取球(圓)的擬合球面(圓)的球(圓)心。即提取導(dǎo)出球(圓)心與其擬合球(圓)心重合。 （2）基準(zhǔn)直線由提取線或其投影建立基準(zhǔn)直線時(shí)，基準(zhǔn)直線為該提取線的擬合直線。 圖4.18 提取線和基準(zhǔn)直線 （3）基準(zhǔn)軸線、中心線由提取導(dǎo)出中心線建立基準(zhǔn)軸線(中心線)時(shí)，基準(zhǔn)軸線(中心線)為該提取導(dǎo)出中心線的擬合軸線(中心線) 。圖4.19 基準(zhǔn)軸線、基準(zhǔn)中心線 （4）公共基準(zhǔn)軸線由兩條或兩條以上提取中心線建立公共基準(zhǔn)軸線時(shí)，公共基準(zhǔn)軸線為這些提取中心線

7、所共有的擬合軸線。 圖4.20 公共基準(zhǔn)軸線 （5）基準(zhǔn)平面 由提取表面建立基準(zhǔn)平面時(shí)，基準(zhǔn)平面為該提取表面的擬合平面。（6）公共基準(zhǔn)平面 由兩個(gè)或兩個(gè)以上提取表面(組合基準(zhǔn)要素)建立公共基準(zhǔn)平面時(shí)，公共基準(zhǔn)平面為這些提取表面所共有的擬合平面。 （7）基準(zhǔn)中心平面由提取中心面建立基準(zhǔn)中心平面時(shí)，基準(zhǔn)中心平面為該提取中心面的擬合平面。提取中心面為從兩對應(yīng)提取表面上測得的各對應(yīng)點(diǎn)連線中點(diǎn)所構(gòu)成的面。擬合中心平面是由兩對應(yīng)提取表面得到的兩擬合平行平面的中心平面。 圖4.21 基準(zhǔn)中心平面 （8）公共基準(zhǔn)中心平面由兩個(gè)或兩個(gè)以上提取中心面(組合基準(zhǔn))建立公共基準(zhǔn)中心平面時(shí)，公共基準(zhǔn)中心平面為這些提取中

8、心面所共有的擬合平面。圖4.22 公共基準(zhǔn)中心平面 2、三基面體系的建立（1）三基面體系三基面體系是由三個(gè)互相垂直的平面組成。這三個(gè)平面按功能要求分別稱為第一、第二、第三基準(zhǔn)平面。三基面體系建立方式如下： 由提取表面建立基準(zhǔn)體系第一基準(zhǔn)平面：第一基準(zhǔn)提取表面的擬合平面。第二基準(zhǔn)平面：第二基準(zhǔn)提取表面且垂直于第一基準(zhǔn)平面的擬合平面。第三基準(zhǔn)平面：第三基準(zhǔn)提取表面且垂直于第一和第二基準(zhǔn)平面的擬合平面。圖4.23 三基面體系 由提取中心線建立基準(zhǔn)體系 由提取中心線建立的基準(zhǔn)軸線構(gòu)成兩基準(zhǔn)平面的交線。 當(dāng)基準(zhǔn)軸線為第一基準(zhǔn)，該軸線構(gòu)成第一和第二基準(zhǔn)平面的交線。 當(dāng)基準(zhǔn)軸線為第二基準(zhǔn)，該軸線垂直于第一基

9、準(zhǔn)平面構(gòu)成第二和第三基準(zhǔn)平面的交線。圖4.24 由提取中心線建立基準(zhǔn)體系 （2）基準(zhǔn)體現(xiàn)方法 模擬法通常采用具有足夠精確形狀的表面來體現(xiàn)基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸線、基準(zhǔn)點(diǎn)等?；鶞?zhǔn)要素與模擬基準(zhǔn)要素接觸時(shí)，可能形成“穩(wěn)定接觸”，也可能形成“非穩(wěn)定接觸”。穩(wěn)定接觸：基準(zhǔn)要素與模擬基準(zhǔn)要素接觸之間自然形成符合最小條件的相對位置關(guān)系。圖4.25 基準(zhǔn)要素與模擬基準(zhǔn)要素接觸 基準(zhǔn)模擬體現(xiàn)非穩(wěn)定接觸：可能有多種位置狀態(tài)。測量時(shí)應(yīng)作調(diào)整，使基準(zhǔn)要素與模擬基準(zhǔn)要素之間盡可能達(dá)到符合最小條件的相對位置關(guān)系。圖4.26 模擬基準(zhǔn)軸線 基準(zhǔn)模擬體現(xiàn)模擬基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)直線模擬基準(zhǔn)點(diǎn)：用兩個(gè)V形塊與提取球面形成四點(diǎn)接觸時(shí)體現(xiàn)的中

10、心。模擬基準(zhǔn)素線：與基準(zhǔn)要素接觸的平板或平臺工作面；或與孔接觸處圓柱形心軸的素線。 圖4.27 模擬基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)直線 模擬基準(zhǔn)軸線模擬基準(zhǔn)軸線：可脹式或與孔成無間隙配合的圓柱形心軸或定位套筒的軸線。圖4.28 模擬基準(zhǔn)軸線 模擬基準(zhǔn)軸線由具有給定位置關(guān)系的V形架體現(xiàn)的軸線。 圖4.29 模擬基準(zhǔn)軸線 模擬公共基準(zhǔn)軸線模擬公共基準(zhǔn)軸線：由V形架體現(xiàn)的軸線；可脹式同軸定位套筒的軸線。圖4.30 模擬公共基準(zhǔn)軸線 模擬基準(zhǔn)平面模擬基準(zhǔn)平面，與基準(zhǔn)提取表面接觸的平板或平臺工作面，見圖4.32。 圖4.32 模擬基準(zhǔn)平面 與提取輪廓成無間隙配合的平行平面定位塊的中心平面模擬基準(zhǔn)中心平面圖4.33 模擬基

11、準(zhǔn)中心平面 圖4.34 模擬基準(zhǔn)中心平面 與提取輪廓接觸的兩平行平板工作面體現(xiàn)的中心平面 直接法 當(dāng)基準(zhǔn)要素具有足夠的形狀精度時(shí)，可直接作為基準(zhǔn)。 圖4.35 直接法體現(xiàn)基準(zhǔn)要素 分析法對基準(zhǔn)要素進(jìn)行測量后，根據(jù)測得數(shù)據(jù)用圖解或計(jì)算法確定基準(zhǔn)的位置。對提取組成要素，由測得數(shù)據(jù)確定基準(zhǔn)。對于提取導(dǎo)出要素，應(yīng)根據(jù)測得數(shù)據(jù)求出基準(zhǔn)要素后再確定基準(zhǔn)。 （4）三基面體系的體現(xiàn)方法體現(xiàn)三基面體系時(shí)，必須注意基準(zhǔn)的順序。采用模擬法體現(xiàn)時(shí)，模擬的各基準(zhǔn)平面與基準(zhǔn)要素之間的關(guān)系應(yīng)符合“保證功能要求”的第一、第二、第三基準(zhǔn)順序。圖4.36 體現(xiàn)三基面體系 圖4.37 體現(xiàn)三基面體系 圖4.38 工件定位在三基面體

12、系中 三、幾何誤差檢測原則及檢測方案1、幾何誤差檢測原則（1）與擬合要素比較原則（2）測量坐標(biāo)值原則（3）測量特征參數(shù)原則（4）測量跳動原則（5）控制實(shí)效邊界原則2、常見幾何誤差的檢測方案檢測方案中圖例常用的符號及其說明見表4.10。 （1）直線度誤差測量素線直線度誤差，使用平尺(或刀口尺)、厚薄規(guī)(塞尺)測量。圖4.44 圓柱直線度誤差測量 直線度誤差的檢測圓柱軸線的直線度誤差，使用平板、頂尖、帶指示表的測量架測量。 圖4.45 圓柱軸線直線度誤差測量 （2）平面度誤差測量圖4.46 平面度誤差測量 平面度誤差，使用平板、帶指示計(jì)的測量架、固定和可調(diào)支承測量。（3）圓度誤差測量 圓度誤差，使

13、用指示計(jì)、鞍式V形座測量（圖中為V形座定位面夾角）。 圖4.48 圓度誤差測量 （4）平行度誤差檢測面對面的平行度誤差，使用平板、帶指示計(jì)的測量架測量。 圖4.49 面對面的平行度誤差測量 線對線的平行度誤差檢測.1線對線的平行度誤差，使用水平儀、固定和可調(diào)支承、平板測量。 圖4.50 線對線平行度誤差測量 線對線的平行度誤差檢測.2線對線的平行度誤差，使用平板、等高支承、心軸、帶指示計(jì)的測量架測量。 圖4.51 線對線平行度誤差測量 （5）垂直度誤差測量面對面垂直度誤差，使用平板、直角座、帶指示計(jì)的測量架測量。 圖4.53 面對面垂直度誤差測量 垂直度誤差測量軸線對軸線垂直度誤差，使用平板、

14、直角尺、心軸、固定和可調(diào)支承、帶指示計(jì)的測量架測量。 圖4.54 軸線對軸線垂直度誤差測量 （6）傾斜度誤差測量 線對面傾斜度誤差，使用平板、直角座、定角墊塊、固定支承、心軸和帶指示計(jì)的測量架測量。 圖4.55 傾斜度誤差測量 （7）同軸度誤差檢測i. 同軸度誤差，使用平板、心軸、固定和可調(diào)支承、帶指示計(jì)的測量架測量。 圖4.56 同軸度誤差測量 同軸度誤差檢測ii.同軸度誤差，使用平板、刃口狀V形架、帶指示計(jì)的測量架測量。 圖4.57 同軸度誤差測量 （8）對稱度誤差測量鍵槽對稱中心面對基準(zhǔn)軸線的對稱度公差， V形塊模擬基準(zhǔn)軸線，定位塊模擬被測中心平面，調(diào)整定位塊沿徑向與平板平行。在鍵槽長度

15、兩端測量定位塊至平板的距離，然后旋轉(zhuǎn)180重復(fù)測量，得到兩徑向測量截面內(nèi)的距離差之半1和2，對稱度誤差按下式計(jì)算： hddhf)(2212圖4.58 對稱度誤差測量 對稱度誤差測量單一基準(zhǔn)中心平面由兩個(gè)基準(zhǔn)定位塊分別模擬。測量、調(diào)整被測零件，使公共基準(zhǔn)中心平面與平板相平行。測量和計(jì)算被測軸線對公共基準(zhǔn)中心平面的變動量，取最大變動量的兩倍作為該零件的對稱度誤差。圖4.59 對稱度誤差測量 （9）位置度誤差測量 被測球面的球心公差帶為t球，其球心位于基準(zhǔn)A的軸線上，距離基準(zhǔn)B面理論正確尺寸。被測件由回轉(zhuǎn)定心夾頭定位，選擇適當(dāng)直徑的測量鋼球，以鋼球球心模擬被測球面的中心。圖4.60 位置度誤差測量

16、（10）徑向圓跳動和全跳動測量 圖示中間圓柱面對兩端公共軸線的徑向圓跳動公差為t。被測零件回轉(zhuǎn)一周，指示表的最大差值為單個(gè)測量平面上的徑向跳動。依次測量多個(gè)截面，各截面上測得的跳動量中最大值，即為該零件的徑向跳動。圖4.62 徑向圓跳動測量 徑向圓跳動測量圖示外圓柱面對孔軸線的徑向圓跳動公差為t。將被測零件固定在導(dǎo)向心軸上，同時(shí)安裝在兩頂尖或V形架之間。圖4.63 徑向圓跳動測量 徑向全跳動測量圖示中間圓柱面對兩端公共軸線的徑向全跳動公差為t。將被測零件固定在兩同軸導(dǎo)向套筒內(nèi)，軸向固定并調(diào)整套筒同軸，且與平板平行。被測零件連續(xù)回轉(zhuǎn)，指示計(jì)沿基準(zhǔn)軸線方向移動。整個(gè)測量過程中，指示針最大差值即為該零件的徑向全跳動。圖4.64 徑向全跳動測量 （11）端面圓跳動測量圖示右端面對直徑的軸線的端面圓跳動公差為t。將被測零