形位公差原則課件

1、公差配合與技術測量第10/11講形位公差原則及形位公差選擇教學目的1.明確形位公差原則的基本概念2.掌握形位公差原則的意義及應用3. 正確選擇形位公差項目及精度復習：形位公差項目4.4 形位公差與尺寸公差的相關性要求4.4.1 有關公差原則的基本概念(1)局部實際尺寸(簡稱實際尺寸da，Da) 圖4.16 實際尺寸圖4.17 作用尺寸(a)軸的作用尺寸 (b)孔的作用尺寸（2）作用尺寸實際尺寸與形位誤差綜合形成的尺寸，是孔軸配合時實際起作用的尺寸1) 體外作用尺寸（dfe，Dfe）2) 體內(nèi)作用尺寸（dfi，Dfi）(3)最大實體狀態(tài)和尺寸實際要素在給定長度上處處位于尺寸極限內(nèi)并具有實體最大（

2、即材料最多）時的狀態(tài)稱為最大實體狀態(tài)(MMC)最大實體尺寸： 外表面 dM = dmax 內(nèi)表面 DM= Dmin (4)最小實體狀態(tài)和尺寸實際要素在給定長度上處處位于尺寸極限內(nèi)并具有實體最?。床牧献钌伲r的狀態(tài)稱為最小實體狀態(tài)(LMC)最小實體尺寸： 外表面 dL = dmin 內(nèi)表面 DL= Dmax (5)最大實體實效狀態(tài)和尺寸 在給定長度上，實際要素處于最大實體狀態(tài)，且其中心要素的形狀或位置誤差等于給出公差值時的綜合極限狀態(tài)稱為最大實體實效狀態(tài)（MMVC）。 最大實體實效狀態(tài)下的體外作用尺寸稱為最大實體實效尺寸（MMVS）。 對于外表面，它等于最大 實體尺寸加形位公差值t dMV =

3、 dM + t 對于內(nèi)表面，它等于最大實體尺寸減形位公差值t DMV = DM - t(6)最小實體實效狀態(tài)和尺寸 在給定長度上，實際要素處于最小實體狀態(tài)，且其中心要素的形狀或位置誤差等于給出公差值時的綜合極限狀態(tài)稱為最小實體實效狀態(tài)（LMVC）。 最小實體實效狀態(tài)下的體內(nèi)作用尺寸稱為最小實體實效尺寸（LMVS）。 對于外表面，它等于最小 實體尺寸減形位公差值t dLV = dL - t 對于內(nèi)表面，它等于最小實體尺寸加形位公差值t DLV = DL+t(7)理想邊界 理想邊界是設計時給定的，用于控制實際要素作用尺寸的極限邊界。 1)最大實體邊界(MMB) 尺寸為最大實體尺寸時的理想邊界。 2

4、)最大實體實效邊界(MMVB) 尺寸為最大實體實效尺寸時的理想邊界。 3)最小實體邊界(LMB) 尺寸為最小實體尺寸時的理想邊界。 4)最小實體實效邊界(LMVB) 尺寸為最小實體實效尺寸時的理想邊界。圖4.18 最大、最小實體實效尺寸及邊界(a)外表面 (b)內(nèi)表面4.4.2 獨立原則被測要素在圖樣上給出的尺寸公差與形位公差各自獨立、分別滿足要求的公差原則稱為 獨立原則。獨立原則是標注形位公差和尺寸公差相互關系的基本公差原則。圖4.19 獨立原則的標注示例獨立原則主要應用場合：1）尺寸精度和形位精度要求都較嚴，且需要分別滿足要求。如齒輪箱體孔，為保證與軸承的配合性質(zhì)和齒輪的正確嚙合，要分別保

5、證孔的尺寸精度和孔心線的平行度要求。2)尺寸精度與形位精度要求相差較大。如印刷機的滾筒、軋鋼機的軋輥等零件。3）為保證運動精度、密封性等特殊要求，通常提出與尺寸精度無關的形位公差要求。其他尺寸公差與形位公差無關的零件。4.4.3 相關要求 相關要求是指圖樣上給定的尺寸公差與形位公差相互關聯(lián)，用理想邊界控制實際要素作用尺寸的公差原則。它分為包容要求、最大實體要求、最小實體要求和可逆要求。 (1)包容要求 包容要求主要用于單一要素，標注時在尺寸極限偏差或公差帶代號之后加注符號 包容要求表示實際要素應遵守最大實體邊界(即要素的體外作用尺寸不得超越其最大實體尺寸)，其局部實際尺寸不得超出最小實體尺寸，

6、即E 圖4.20 包容要求圖解尺寸公差可以轉(zhuǎn)化為形位公差 （2）最大實體要求及其可逆要求 1)最大實體要求用于被測要素 最大實體要求用于被測要素時，被測要素的形位公差值是在該要素處于最大實體狀態(tài)時給定的。當被測要素的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即實際尺寸偏離最大實體尺寸時，允許的形位誤差值可以增加，偏離多少，就可增加多少，其最大增加量等于被測要素的尺寸公差，從而實現(xiàn)尺寸公差向形位公差轉(zhuǎn)化。 當被測要素采用最大實體要求時，圖樣上在形位公差值后標注 。 最大實體要求用于被測要素時，被測要素應遵守最大實體實效邊界，即要素的體外作用尺寸不得超越最大實體實效尺寸，且局部實際尺寸在最大與最小實體尺寸之間。

7、即圖4.21 最大實體要求用于被測要素圖4.22 可逆要求用于最大實體要求形位公差向尺寸公差轉(zhuǎn)化3)最大實體要求用于基準要素 圖樣上公差框格中基準字母后標注符號 時，表示最大實體要求用于基準要素，如圖423所示。國家標準規(guī)定，基準要素本身采用最大實體要求時，其相應邊界為最大實體實效邊界，基準要素本身不采用最大實體要求時，其相應邊界為最大實體邊界。圖4.23 最大實體要求同時用于被測要素和基準要素(3)最小實體要求及其可逆要求 最小實體要求用符號 表示。其標注形式如圖424所示，圖424(a)表示最小實體要求用于被測要素，圖424(b)表示最小實體要求同時用于被測要素和基準要素。 圖4.24 最

8、小實體要求的標注形式 1)最小實體要求用于被測要素 最小實體要求用于被測要素時，被測要素的形位公差是在該要素處于最小實體狀態(tài)時給定的。當被測要素的實際輪廓偏離其最小實體狀態(tài)，即實際尺寸偏離最小實體尺寸時，允許的形位誤差值可以增加，偏離多少，就可增加多少，其最大增加量等于被測要素的尺寸公差，從而實現(xiàn)尺寸公差向形位公差轉(zhuǎn)化。最小實體要求適用于中心要素，用于保證零件的最小壁厚和必要的強度要求。 最小實體要求用于被測要素時，被測要素應遵守最小實體實效邊界，即被測要素的實際輪廓在給定長度上處處不得超越其最小實體實效邊界，也就是其體內(nèi)作用尺寸不應超出最小實體實效尺寸，且局部實際尺寸在最大與最小實體尺寸之間

9、。即 圖4.25 最小實體要求用于被測要素2)可逆要求用于最小實體要求 圖樣上形位公差框格在被測要素形位公差值后的符號 后標注 時，則表示被測要素遵守最小實體要求的同時遵守可逆要求。 可逆要求用于最小實體要求，除了具有上述最小實體要求用于被測要素時的含義外，還表示當形位誤差小于給定的形位公差時，也允許實際尺寸超出最小實體尺寸，當形位誤差為0時，允許尺寸的超出量最大，為形位公差值，從而實現(xiàn)尺寸公差與形位公差的相互轉(zhuǎn)換。此時，被測要素仍然遵守最小實體實效邊界。 45 形位公差的選擇 在機械零件的幾何精度設計中，正確地選用形位公差項目，合理確定形位公差數(shù)值，對提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低成本具有十分重要的意

10、義，并有利于互換。 形位公差的選擇主要包括正確選擇公差項目、公差數(shù)值(或公差等級)、基準和公差原則等。 451 形位公差項目的選擇 選擇形位公差項目的基本原則是：在保證零件使用性能的前提下，應盡量減少公差項目的數(shù)量，并盡量簡化控制形位誤差的方法。選擇時，主要考慮以下幾個方面： (1)零件的幾何特征 形位公差項目主要是按要素的幾何形狀特征制訂的，因此，要素的幾何形狀特征是形位公差項目選擇的基本依據(jù)。例如，圓柱形零件可選圓度、圓柱度，階梯軸可選同軸度，平面零件可選平面度，機床導軌這類窄長零件可選直線度，凸輪類零件可選輪廓度等等。 (2)零件的使用要求 例如，機床導軌的直線度誤差會影響與其結(jié)合零件的

11、運動精度，可對其規(guī)定直線度公差，減速箱上各軸承孔軸線間的平行度誤差會影響齒輪的嚙合精度和齒側(cè)間隙的均勻性，可對其軸線規(guī)定平行度公差。 (3)形位公差的控制功能 應盡量選擇具有綜合控制功能的形位公差，以減少公差項目。例如，選擇定向公差可以控制與其有關的形狀誤差；選擇定位公差可以控制與其有關的定向誤差和形狀誤差；選擇跳動公差可以控制與其有關的定位、定向和形狀誤差。 (4)檢測的方便性 例如，同軸度公差常常被徑向圓跳動公差或徑向全跳動公差代替；端面對軸線的垂直度公 差可以用端面圓(全)跳動公差代替，這是因為跳動公差檢測方便，而且與工作狀態(tài)比較吻合。 452 形位公差值的確定 根據(jù)零件的使用要求確定形

12、位公差值，同時要考慮到加工的經(jīng)濟性和零件的結(jié)構(gòu)、剛性等 情況。形位公差值的大小由形位公差等級確定(結(jié)合主參數(shù))，在國家標準中將形位公差劃分為12個等級，1紐精度最高，依次遞減，12級精度最低。表4. 7表4.10給出了各種形位公差 項目的標準公差值(摘自CBT11842019)。 按類比法確定形位公差值(公差等級)時，還應考慮以下幾個問題 1)零件的結(jié)構(gòu)特點 對于結(jié)構(gòu)復雜剛性性較差（如細長軸)的零件以及寬度較大的零件表面，由于加工困難，容易產(chǎn)生較大的形位誤差，可適當選用低12級的公差等級。 2)形狀公差、位置公差和尺寸公差的關系 一般情況下，三者之間的應滿足下列關系 t形狀t位置 T尺寸 3)

13、形狀公差與表面粗糙度的關系 一般情況下，形狀公差值與表面粗糙度之間的關系為 Ra=(0.20.3)t 對高精度及小尺寸零件Ra=(050.7)t 4)凡有關標準已對形位公差作出規(guī)定的，如與滾動軸承相配的軸和殼體孔的圓柱度公差、機床導軌的直線度公差、齒輪箱體孔心線的平行度公差等，都應按相應標準規(guī)定。 表4.7 直線度、平面度公差值 (m) 表4.8 圓度、圓柱度公差值 (m)表4.9 平行度、垂直度、傾斜度公差值(m)表4.10 同軸度、對稱度、圓跳動和全跳動公差值(m) 表4.11 直線度、平面度公差等級應用 表4.12 圓度、圓柱度公差等級應用表4.13 平行度、垂直度公差等級應用表4.14

14、 同軸度、對稱度、圓跳動和全跳動公差等級應用 453 基準的選擇 基準是確定關聯(lián)要素間方向或位置的依據(jù)。在考慮選擇位置公差項目時，必然同時考慮要采用的基準?；鶞实倪x擇包括以下幾個方面 1)選用零件在機器中定位的結(jié)合面作為基準部位。例如 ，箱體的底平面和側(cè)面、盤類零件的軸線、回轉(zhuǎn)零件的支承軸徑或支承孔等。 2)基準要素應具有足夠的剛度和大小，以保證定位穩(wěn)定可靠。例如，用兩條或兩條以上相距較遠的軸線組合成公共基準軸線比一條基準軸線要穩(wěn)定的多。 3)選用加工比較精確的表面作為基準部位 4 ) 盡量統(tǒng)一裝配、加工和檢測基準，以減小誤差和量夾具的設計與制造；并方便測量。 通常定向公差項目只需要單一基準；定位公差項目中同軸度、對稱度其基準可以是單一基準；也可是組合基準；對于位置度多采用三基面體系。 4.5.4 公差原則和公差要求的選擇 公差原則和公差要求的選擇也是公差選擇的一項重要內(nèi)容，這部分內(nèi)容已在上一節(jié)相關內(nèi)容中敘述，這里不再重復。 4.5.5，形位公差選用標注舉例、 選擇形位公差時應根據(jù)功能要求確定形位公差項目，參考形位公差與尺寸公差；表面粗糙度、加工方法的關系，再結(jié)合實際情況修正后確定出公差等級，同時選擇基準要素和標注方法。圖4.26 輸出軸上形位公差標注示例4.