形位公差原則課件

1、公差配合與技術(shù)測(cè)量第10/11講形位公差原則及形位公差選擇教學(xué)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(yīng)用3. 正確選擇形位公差項(xiàng)目及精度復(fù)習(xí)：形位公差項(xiàng)目4.4 形位公差與尺寸公差的相關(guān)性要求4.4.1 有關(guān)公差原則的基本概念(1)局部實(shí)際尺寸(簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)際尺寸da，Da) 圖4.16 實(shí)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(shí)際尺寸與形位誤差綜合形成的尺寸，是孔軸配合時(shí)實(shí)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(shí)體狀態(tài)和尺寸實(shí)際要素在給定長(zhǎng)度上處處位于尺寸極限內(nèi)并具有實(shí)體最大（

2、即材料最多）時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為最大實(shí)體狀態(tài)(MMC)最大實(shí)體尺寸： 外表面 dM = dmax 內(nèi)表面 DM= Dmin (4)最小實(shí)體狀態(tài)和尺寸實(shí)際要素在給定長(zhǎng)度上處處位于尺寸極限內(nèi)并具有實(shí)體最?。床牧献钌伲r(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為最小實(shí)體狀態(tài)(LMC)最小實(shí)體尺寸： 外表面 dL = dmin 內(nèi)表面 DL= Dmax (5)最大實(shí)體實(shí)效狀態(tài)和尺寸 在給定長(zhǎng)度上，實(shí)際要素處于最大實(shí)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(shí)的綜合極限狀態(tài)稱(chēng)為最大實(shí)體實(shí)效狀態(tài)（MMVC）。 最大實(shí)體實(shí)效狀態(tài)下的體外作用尺寸稱(chēng)為最大實(shí)體實(shí)效尺寸（MMVS）。 對(duì)于外表面，它等于最大 實(shí)體尺寸加形位公差值t dMV =

3、 dM + t 對(duì)于內(nèi)表面，它等于最大實(shí)體尺寸減形位公差值t DMV = DM - t(6)最小實(shí)體實(shí)效狀態(tài)和尺寸 在給定長(zhǎng)度上，實(shí)際要素處于最小實(shí)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(shí)的綜合極限狀態(tài)稱(chēng)為最小實(shí)體實(shí)效狀態(tài)（LMVC）。 最小實(shí)體實(shí)效狀態(tài)下的體內(nèi)作用尺寸稱(chēng)為最小實(shí)體實(shí)效尺寸（LMVS）。 對(duì)于外表面，它等于最小 實(shí)體尺寸減形位公差值t dLV = dL - t 對(duì)于內(nèi)表面，它等于最小實(shí)體尺寸加形位公差值t DLV = DL+t(7)理想邊界 理想邊界是設(shè)計(jì)時(shí)給定的，用于控制實(shí)際要素作用尺寸的極限邊界。 1)最大實(shí)體邊界(MMB) 尺寸為最大實(shí)體尺寸時(shí)的理想邊界。 2

4、)最大實(shí)體實(shí)效邊界(MMVB) 尺寸為最大實(shí)體實(shí)效尺寸時(shí)的理想邊界。 3)最小實(shí)體邊界(LMB) 尺寸為最小實(shí)體尺寸時(shí)的理想邊界。 4)最小實(shí)體實(shí)效邊界(LMVB) 尺寸為最小實(shí)體實(shí)效尺寸時(shí)的理想邊界。圖4.18 最大、最小實(shí)體實(shí)效尺寸及邊界(a)外表面 (b)內(nèi)表面4.4.2 獨(dú)立原則被測(cè)要素在圖樣上給出的尺寸公差與形位公差各自獨(dú)立、分別滿(mǎn)足要求的公差原則稱(chēng)為 獨(dú)立原則。獨(dú)立原則是標(biāo)注形位公差和尺寸公差相互關(guān)系的基本公差原則。圖4.19 獨(dú)立原則的標(biāo)注示例獨(dú)立原則主要應(yīng)用場(chǎng)合：1）尺寸精度和形位精度要求都較嚴(yán)，且需要分別滿(mǎn)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(xiàn)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(jī)的滾筒、軋鋼機(jī)的軋輥等零件。3）為保證運(yùn)動(dòng)精度、密封性等特殊要求，通常提出與尺寸精度無(wú)關(guān)的形位公差要求。其他尺寸公差與形位公差無(wú)關(guān)的零件。4.4.3 相關(guān)要求 相關(guān)要求是指圖樣上給定的尺寸公差與形位公差相互關(guān)聯(lián)，用理想邊界控制實(shí)際要素作用尺寸的公差原則。它分為包容要求、最大實(shí)體要求、最小實(shí)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(biāo)注時(shí)在尺寸極限偏差或公差帶代號(hào)之后加注符號(hào) 包容要求表示實(shí)際要素應(yīng)遵守最大實(shí)體邊界(即要素的體外作用尺寸不得超越其最大實(shí)體尺寸)，其局部實(shí)際尺寸不得超出最小實(shí)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(shí)體要求及其可逆要求 1)最大實(shí)體要求用于被測(cè)要素 最大實(shí)體要求用于被測(cè)要素時(shí)，被測(cè)要素的形位公差值是在該要素處于最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)給定的。當(dāng)被測(cè)要素的實(shí)際輪廓偏離其最大實(shí)體狀態(tài)，即實(shí)際尺寸偏離最大實(shí)體尺寸時(shí)，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(cè)要素的尺寸公差，從而實(shí)現(xiàn)尺寸公差向形位公差轉(zhuǎn)化。 當(dāng)被測(cè)要素采用最大實(shí)體要求時(shí)，圖樣上在形位公差值后標(biāo)注 。 最大實(shí)體要求用于被測(cè)要素時(shí)，被測(cè)要素應(yīng)遵守最大實(shí)體實(shí)效邊界，即要素的體外作用尺寸不得超越最大實(shí)體實(shí)效尺寸，且局部實(shí)際尺寸在最大與最小實(shí)體尺寸之間。

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

8、小實(shí)體要求的標(biāo)注形式 1)最小實(shí)體要求用于被測(cè)要素 最小實(shí)體要求用于被測(cè)要素時(shí)，被測(cè)要素的形位公差是在該要素處于最小實(shí)體狀態(tài)時(shí)給定的。當(dāng)被測(cè)要素的實(shí)際輪廓偏離其最小實(shí)體狀態(tài)，即實(shí)際尺寸偏離最小實(shí)體尺寸時(shí)，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(cè)要素的尺寸公差，從而實(shí)現(xiàn)尺寸公差向形位公差轉(zhuǎn)化。最小實(shí)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(qiáng)度要求。 最小實(shí)體要求用于被測(cè)要素時(shí)，被測(cè)要素應(yīng)遵守最小實(shí)體實(shí)效邊界，即被測(cè)要素的實(shí)際輪廓在給定長(zhǎng)度上處處不得超越其最小實(shí)體實(shí)效邊界，也就是其體內(nèi)作用尺寸不應(yīng)超出最小實(shí)體實(shí)效尺寸，且局部實(shí)際尺寸在最大與最小實(shí)體尺寸之間

9、。即 圖4.25 最小實(shí)體要求用于被測(cè)要素2)可逆要求用于最小實(shí)體要求 圖樣上形位公差框格在被測(cè)要素形位公差值后的符號(hào) 后標(biāo)注 時(shí)，則表示被測(cè)要素遵守最小實(shí)體要求的同時(shí)遵守可逆要求。 可逆要求用于最小實(shí)體要求，除了具有上述最小實(shí)體要求用于被測(cè)要素時(shí)的含義外，還表示當(dāng)形位誤差小于給定的形位公差時(shí)，也允許實(shí)際尺寸超出最小實(shí)體尺寸，當(dāng)形位誤差為0時(shí)，允許尺寸的超出量最大，為形位公差值，從而實(shí)現(xiàn)尺寸公差與形位公差的相互轉(zhuǎn)換。此時(shí)，被測(cè)要素仍然遵守最小實(shí)體實(shí)效邊界。 45 形位公差的選擇 在機(jī)械零件的幾何精度設(shè)計(jì)中，正確地選用形位公差項(xiàng)目，合理確定形位公差數(shù)值，對(duì)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(xiàng)目、公差數(shù)值(或公差等級(jí))、基準(zhǔn)和公差原則等。 451 形位公差項(xiàng)目的選擇 選擇形位公差項(xiàng)目的基本原則是：在保證零件使用性能的前提下，應(yīng)盡量減少公差項(xiàng)目的數(shù)量，并盡量簡(jiǎn)化控制形位誤差的方法。選擇時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)方面： (1)零件的幾何特征 形位公差項(xiàng)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(xiàng)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(jī)床導(dǎo)軌這類(lèi)窄長(zhǎng)零件可選直線(xiàn)度，凸輪類(lèi)零件可選輪廓度等等。 (2)零件的使用要求 例如，機(jī)床導(dǎo)軌的直線(xiàn)度誤差會(huì)影響與其結(jié)合零件的

11、運(yùn)動(dòng)精度，可對(duì)其規(guī)定直線(xiàn)度公差，減速箱上各軸承孔軸線(xiàn)間的平行度誤差會(huì)影響齒輪的嚙合精度和齒側(cè)間隙的均勻性，可對(duì)其軸線(xiàn)規(guī)定平行度公差。 (3)形位公差的控制功能 應(yīng)盡量選擇具有綜合控制功能的形位公差，以減少公差項(xiàng)目。例如，選擇定向公差可以控制與其有關(guān)的形狀誤差；選擇定位公差可以控制與其有關(guān)的定向誤差和形狀誤差；選擇跳動(dòng)公差可以控制與其有關(guān)的定位、定向和形狀誤差。 (4)檢測(cè)的方便性 例如，同軸度公差常常被徑向圓跳動(dòng)公差或徑向全跳動(dòng)公差代替；端面對(duì)軸線(xiàn)的垂直度公 差可以用端面圓(全)跳動(dòng)公差代替，這是因?yàn)樘鴦?dòng)公差檢測(cè)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(shí)要考慮到加工的經(jīng)濟(jì)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(jí)確定(結(jié)合主參數(shù))，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中將形位公差劃分為12個(gè)等級(jí)，1紐精度最高，依次遞減，12級(jí)精度最低。表4. 7表4.10給出了各種形位公差 項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)公差值(摘自CBT11842019)。 按類(lèi)比法確定形位公差值(公差等級(jí))時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題 1)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜剛性性較差（如細(xì)長(zhǎng)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(dāng)選用低12級(jí)的公差等級(jí)。 2)形狀公差、位置公差和尺寸公差的關(guān)系 一般情況下，三者之間的應(yīng)滿(mǎn)足下列關(guān)系 t形狀t位置 T尺寸 3)

13、形狀公差與表面粗糙度的關(guān)系 一般情況下，形狀公差值與表面粗糙度之間的關(guān)系為 Ra=(0.20.3)t 對(duì)高精度及小尺寸零件Ra=(050.7)t 4)凡有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)形位公差作出規(guī)定的，如與滾動(dòng)軸承相配的軸和殼體孔的圓柱度公差、機(jī)床導(dǎo)軌的直線(xiàn)度公差、齒輪箱體孔心線(xiàn)的平行度公差等，都應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 表4.7 直線(xiàn)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(duì)稱(chēng)度、圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)公差值(m) 表4.11 直線(xiàn)度、平面度公差等級(jí)應(yīng)用 表4.12 圓度、圓柱度公差等級(jí)應(yīng)用表4.13 平行度、垂直度公差等級(jí)應(yīng)用表4.14

14、 同軸度、對(duì)稱(chēng)度、圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)公差等級(jí)應(yīng)用 453 基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)是確定關(guān)聯(lián)要素間方向或位置的依據(jù)。在考慮選擇位置公差項(xiàng)目時(shí)，必然同時(shí)考慮要采用的基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的選擇包括以下幾個(gè)方面 1)選用零件在機(jī)器中定位的結(jié)合面作為基準(zhǔn)部位。例如 ，箱體的底平面和側(cè)面、盤(pán)類(lèi)零件的軸線(xiàn)、回轉(zhuǎn)零件的支承軸徑或支承孔等。 2)基準(zhǔn)要素應(yīng)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(yuǎn)的軸線(xiàn)組合成公共基準(zhǔn)軸線(xiàn)比一條基準(zhǔn)軸線(xiàn)要穩(wěn)定的多。 3)選用加工比較精確的表面作為基準(zhǔn)部位 4 ) 盡量統(tǒng)一裝配、加工和檢測(cè)基準(zhǔn)，以減小誤差和量夾具的設(shè)計(jì)與制造；并方便測(cè)量。 通常定向公差項(xiàng)目只需要單一基準(zhǔn)；定位公差項(xiàng)目中同軸度、對(duì)稱(chēng)度其基準(zhǔn)可以是單一基準(zhǔn)；也可是組合基準(zhǔn)；對(duì)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(xiàng)重要內(nèi)容，這部分內(nèi)容已在上一節(jié)相關(guān)內(nèi)容中敘述，這里不再重復(fù)。 4.5.5，形位公差選用標(biāo)注舉例、 選擇形位公差時(shí)應(yīng)根據(jù)功能要求確定形位公差項(xiàng)目，參考形位公差與尺寸公差；表面粗糙度、加工方法的關(guān)系，再結(jié)合實(shí)際情況修正后確定出公差等級(jí)，同時(shí)選擇基準(zhǔn)要素和標(biāo)注方法。圖4.26 輸出軸上形位公差標(biāo)注示例4.