1、4 公差原公差原则则n公差原公差原则则的定的定义义n有关作用尺寸、状有关作用尺寸、状态态和和边边界的界的基本概念基本概念n独立原独立原则则n包容要求包容要求、最大最大实实体要求体要求、最小最小实实体要求体要求1-公差原公差原则则的定的定义义n定义:处理尺寸公差和形位公差关系的规定。n分类:2-基本概念、符号基本概念、符号n局部局部实际实际尺寸尺寸(Da、da):):实际实际要素的要素的任意正截面上,两任意正截面上,两对应对应点点间间的距离。的距离。n体外体外作用尺寸作用尺寸n最大(小)最大(小)实实体体状状态态(MMC、LMC)n最大(小)最大(小)实实体体尺寸尺寸(MMS、LMS)n边边界、
2、最大(小)界、最大(小)实实体体边边界界n最大最大实实体体实实效状效状态态(MMVC、LMVC)n最大最大实实体体实实效效边边界界n最大最大实实效尺寸效尺寸(MMVS、LMVS)体外体内体内Dada3-单单一要素的体外作用尺寸一要素的体外作用尺寸n在被在被测测要素的要素的给给定定长长度度上,与上,与实际实际内表面(孔)内表面(孔)体外相接的最大理想面,体外相接的最大理想面,或与或与实际实际外表面(外表面(轴轴)体外相接的最小理想面体外相接的最小理想面的直径或的直径或宽宽度,称度,称为为体体外作用尺寸,即通常所外作用尺寸,即通常所称作用尺寸。称作用尺寸。n孔:孔:Dfe,轴轴:dfe4-图图例例
3、50-0.025-0.050dfeA1A2A3A4 0.012局部局部实际实际尺寸和尺寸和单单一要素的体外作用尺寸一要素的体外作用尺寸5-关关联联要素的体外作用尺寸要素的体外作用尺寸n孔孔:指指结结合合面面全全长长上上,与与实实际际孔孔内内接接的的最最大大的的理理想想轴轴的的尺尺寸寸。而而该该理理想想轴轴必必须须与基准要素保持与基准要素保持图样图样上上给给定的功能关系。定的功能关系。n轴轴:指指结结合合面面全全长长上上,与与实实际际轴轴外外接接的的最最小小的的理理想想孔孔的的尺尺寸寸。而而该该理理想想孔孔必必须须与基准要素保持与基准要素保持图样图样上上给给定的功能关系。定的功能关系。6-A1A
4、2A3dfeG基准平面9010-0.028-0.013G0.01 G关关联联体外作用尺寸体外作用尺寸图图例例7-最大最大实实体状体状态态(尺寸、(尺寸、边边界)界)n最大最大实实体状体状态态(MMC):):实际实际要素在要素在给给定定长长度上具有最大度上具有最大实实体体时时的状的状态态。n最大最大实实体尺寸(体尺寸(MMS):):实际实际要素在要素在最大最大实实体状体状态态下的极限尺寸。下的极限尺寸。(轴轴:dM=dmax,孔:,孔:DM=Dmin)n边边界:界:由由设计给设计给定的具有理想形状的定的具有理想形状的极限包容面。极限包容面。轴轴:BSs,孔:孔:BShn最大最大实实体体边边界:界
5、:尺寸尺寸为为最大最大实实体尺寸体尺寸的的边边界。界。200-0.038-最小最小实实体状体状态态(尺寸、(尺寸、边边界)界)n最小最小实实体状体状态态(LMC):):实际实际要素在要素在给给定定长长度上具有最小度上具有最小实实体体时时的状的状态态。n最小最小实实体尺寸(体尺寸(LMS):):实际实际要素在要素在最小最小实实体状体状态态下的极限尺寸。下的极限尺寸。(轴轴:dL=dmin,孔:,孔:DL=Dmax)n边边界:界:由由设计给设计给定的具有理想形状的定的具有理想形状的极限包容面。极限包容面。n最小最小实实体体边边界:界:尺寸尺寸为为最小最小实实体尺寸体尺寸的的边边界。界。200-0.
6、039-最大最大实实体体实实效状效状态态(尺寸、(尺寸、边边界)界)nMMVC:图图样样上上给给定定的的被被测测要要素素处处于于最最大大实实体体状状态态,其其对对应应的的中中心心要要素素形形位位误误差差等等于于形形位位公公差差所所形形成成的的综综合合极极限限状状态态。nMMVS:最大最大实实体体实实效状效状态态下的体外作用尺寸。下的体外作用尺寸。轴轴:dMV,孔:孔:DMV MMVS=MMSt形形位位 其中:其中:对对外表面(外表面(轴轴)取)取“+”;对对内表面(孔)取内表面(孔)取“-”n最大最大实实体体实实效效边边界:界:尺寸尺寸为为最大最大实实体体实实效尺寸的效尺寸的边边界。界。10-
7、最大最大实实体体实实效尺寸(效尺寸(单单一要素)一要素)11-最大最大实实体体实实效尺寸(关效尺寸(关联联要素)要素)12-独立原独立原则则n定定义义:图样图样上上给给定的定的每一个尺寸和形状、每一个尺寸和形状、位置要求均是独立的,位置要求均是独立的,应应分分别满别满足要求。足要求。n标标注注:不需加注任何:不需加注任何符号。符号。300-0.033标标注注00.01513-独立原独立原则则的的应应用用n应用:适用于尺寸精度与形位精度精度要求相差较大,需分别满足要求,或两者无联系,保证运动精度、密封性,未注公差等场合。n测量:应用独立原则时,形位误差的数值一般用通用量具测量。14-包容要求包容
8、要求n定定义义:实际实际要素要素应应遵守最大遵守最大实实体体边边界,其界,其局部局部实际实际尺寸不得超尺寸不得超过过最小最小实实体尺寸。体尺寸。n标标注注:在:在单单一要素尺寸极限偏差或公差一要素尺寸极限偏差或公差带带代号之后加注符号代号之后加注符号“”,n应应用用:适用于:适用于单单一要素。主要用于需要一要素。主要用于需要严严格保格保证证配合性配合性质质的的场场合。合。n边边界界:最大:最大实实体体边边界。界。n测测量:量:可采用光滑极限量可采用光滑极限量规规(专专用量具)。用量具)。15-包容要求包容要求标标注注300-0.033E30h7 E16-包容要求包容要求应应用用举举例例n如如图
9、图所示,所示,圆圆柱表面遵守包容要求。柱表面遵守包容要求。n圆圆柱表面必柱表面必须须在最大在最大实实体体边边界内。界内。该边该边界的尺界的尺寸寸为为最大最大实实体尺寸体尺寸20mm,n其局部其局部实际实际尺寸在尺寸在 19.97mm20mm内。内。200-0.03E直线度/mm Da/mm0 20(dM)19.97-0.030.03 0.02-0.0217-最大最大实实体要求体要求n定定义义:控制被:控制被测测要素的要素的实际轮实际轮廓廓处处于其于其最大最大实实体体实实效效边边界界之内的一种公差要求。当其之内的一种公差要求。当其实际实际尺尺寸偏离最大寸偏离最大实实体尺寸体尺寸时时,允,允许许其
10、形位其形位误误差差值值超超出其出其给给出的公差出的公差值值,即形位,即形位误误差差值值能得到能得到补偿补偿。n标标注注:应应用于用于被被测测要素要素时时,在被,在被测测要素形位公要素形位公差框格中的公差差框格中的公差值值后后标标注符号注符号“M”;应应用于用于基准要素基准要素时时,应应在形位公差框格内的基准字母在形位公差框格内的基准字母代号后代号后标标注符号注符号“M”。18-100-0.030.015 M40+0.1 00.1 M A M200+0.033A最大最大实实体要求体要求标标注注用于被用于被测测要素要素时时用于被用于被测测要素和基准要素要素和基准要素时时19-最大最大实实体要求的体
11、要求的应应用(被用(被测测要素)要素)n应应用用:适用于中心要素。主要用于只要求可装配性的:适用于中心要素。主要用于只要求可装配性的零件,能充分利用零件,能充分利用图样图样上上给给出的公差,提高零件的合出的公差,提高零件的合格率。格率。n边边界界:最大:最大实实体要求体要求应应用于被用于被测测要素,被要素,被测测要素遵守要素遵守最大最大实实体体实实效效边边界。即:体外作用尺寸不得超出最大界。即:体外作用尺寸不得超出最大实实体体实实效尺寸,其局部效尺寸,其局部实际实际尺寸不得超出最大尺寸不得超出最大实实体尺体尺寸和最小寸和最小实实体尺寸。体尺寸。n最大最大实实体体实实效尺寸效尺寸:MMVS=MM
12、St t被被测测要素的形位公差,要素的形位公差,“+”号用于号用于轴轴,“-”号用于孔。号用于孔。20-最大最大实实体要求体要求应应用用举举例(一)例(一)如如图图所示,所示,该轴应满该轴应满足下列要求:足下列要求:n实际实际尺寸在尺寸在19.7mm20mm之内;之内;n实际轮实际轮廓不超出最大廓不超出最大实实体体实实效效边边界,即其体外作用尺寸不大于最界,即其体外作用尺寸不大于最大大实实体体实实效尺寸效尺寸dMV=dM+t=20+0.1=20.1mmn当当该轴处该轴处于最小于最小实实体状体状态时态时,其,其轴线轴线直直线线度度误误差允差允许许达到最大达到最大值值,即等于即等于图样给图样给出的
13、直出的直线线度公差度公差值值(0.1mm)与)与轴轴的尺寸公差的尺寸公差(0.3mm)之和之和 0.4mm。20 0-0.30.1 M直线度/mm Da/mm19.7 20(dM)20.1(dMV)0.10.4-0.3-0.20.321-最大最大实实体要求体要求应应用用实实例(二)例(二)如如图图所示,被所示,被测轴应满测轴应满足下列要求:足下列要求:n实际实际尺寸在尺寸在11.95mm12mm之内;之内;n实际轮实际轮廓不得超出关廓不得超出关联联最大最大实实体体实实效效边边界,即关界,即关联联体外作用尺寸不大体外作用尺寸不大于关于关联联最大最大实实体体实实效尺寸效尺寸dMV=dM+t=12+
14、0.04=12.04mmn当被当被测轴处测轴处在最小在最小实实体状体状态时态时,其,其轴线对轴线对A基准基准轴线轴线的同的同轴轴度度误误差允差允许许达到最大达到最大值值,即等于,即等于图样给图样给出的同出的同轴轴度公差(度公差(0.04)与)与轴轴的尺寸的尺寸公差(公差(0.05)之和()之和(0.09)。)。12-0.0525-0.05 0.04 M A 0022-包容要求与最大包容要求与最大实实体要求体要求包容要求包容要求最大最大实实体要求体要求公差原公差原则则含含义义 dfe dM=dmax da dL=dmin DfeDM=Dmin DaDL=Dmax边边界尺寸界尺寸为为最大最大实实体
15、尺寸体尺寸MMS(dmax,Dmin)dfedMV=dM+t形位形位 dmindadmax DfeDMV=DM-t形位形位 DminDaDmax边边界尺寸界尺寸为为最大最大实实体体实实效尺寸效尺寸 MMVSMMSt标标注注单单一要素一要素在尺寸公差带后加注 E用于被用于被测测要素要素时时在形位公差框格第二格公差值后加 M用于基准要素用于基准要素时时在形位公差框格相应的基准要素后加 M主要用途主要用途用于保证配合性质用于保证零件的互换性轴轴孔孔23-0.008A图例采用公差原则边界及边界尺寸mm给定的形位公差mm可能允许的最大形位误差值mma独立原则无0.0080.008b包容要求最大实体边界
16、2000.021c最大实体要求最大实体实效边界 39.90.10.2例例题题:abcEM0.1 A 24-最大最大实实体要求的两种特殊体要求的两种特殊应应用用n当给出的形位公差值为零时,则为零形位公差。此时,被测要素的最大实体实效边界等于最大实体边界,最大实体实效尺寸等于最大实体尺寸。n当形位误差小于给出的形位公差,又允许其实际尺寸超出最大实体尺寸时,可将可逆要求应用于最大实体要求。从而实现尺寸公差与形位公差相互转换的可逆要求。此时,在形位公差框格中最大实体要求的形位公差值后加注“R”。25-零形位公差零形位公差举举例例n如如图图所示孔的所示孔的轴线对轴线对A A的垂直度公差,采用最大的垂直度
17、公差,采用最大实实体要求的零形位体要求的零形位公差。公差。该该孔孔应满应满足下列要求:足下列要求:n实际实际尺寸在尺寸在 49.92mm 49.92mm 50.13mm 50.13mm内;内;n 实际轮实际轮廓不超出关廓不超出关联联最大最大实实体体边边界,即其关界,即其关联联体外作用尺寸不小体外作用尺寸不小于最大于最大实实体尺寸体尺寸D=49.92mmD=49.92mm。n当当该该孔孔处处在最大在最大实实体状体状态时态时,其,其轴应轴应与基准与基准A A垂直;当垂直;当该该孔尺寸偏孔尺寸偏离最大离最大实实体尺寸体尺寸时时,垂直度公差可,垂直度公差可获获得得补偿补偿。当孔。当孔处处于最小于最小实
18、实体体尺寸尺寸时时,垂直度公差可,垂直度公差可获获得最大得最大 补偿值补偿值0.21mm0.21mm。AA 0 M50+0.13Home0.0826-n可逆要求应用于最大实体要求时,被测要素的实际轮廓应遵守最大实体实效边界,当其实际尺寸偏离最大 实体尺寸时,允许其形位误差得到补偿,而当其形位误差小于给出的形位公差时,也允许其实际尺寸超出最大实体尺寸,即其尺寸公差值可以增大,这种要求称之为“可逆的最大实体要求”,在图样上的形位公差框格中的形位公差后加注符号M R。可逆要求(最大可逆要求(最大实实体要求)体要求)27-可逆要求可逆要求举举例例(略)(略)n如图所示,轴线的直线度公差采用可逆的最大实
19、体要求,其含义:n当轴的实际尺寸偏离最大实体尺寸时,其轴的直线度公差增大,当轴的实际尺寸处处为最小实体尺寸19.7mm,其轴的直线度误差可达最大值,为t=0.3+0.1=0.4mm。n当轴的轴线直线度误差小于给定的直线度公差时,也允许轴的实际尺寸超出其最大实体尺寸,(但不得超出其最大实体实效尺寸20.1mm)。故当轴线的直线度误差值为零时,其实际尺寸可以等于最大实体实效尺寸,即其尺寸公差可达到最大值Td=0.3+0.1=0.4mm。200-0.3 0.1 M Rda直线度19.7mm(dL)20(dM)20.1(dMV)0.10.40.1Home28-最大最大实实体要求体要求应应用于基准要素(
20、用于基准要素(略略)n最大最大实实体要求体要求应应用于基准要素用于基准要素时时,基准要素应遵守相应的边界,即其体外作用尺寸偏离其相应边界时,允许基准要素在一定的范围内浮动。n分:基准要素本身采用最大实体要求、基准要素本身不采用最大实体要求29-最大最大实实体要求体要求应应用于基准要素用于基准要素n基准本身采用最大实体要求时,其相应的边界最大实体实效边界,此时,基准代号应直接标注在形成该最大实体实效边界的形位公差框格下面。n基准本身不采用最大实体要求时,其相应的边界最大实体边界,此时,基准代号应标注在基准的尺寸线处,其连线与尺寸线对齐。30-最大最大实实体要求体要求应应用于基准要素用于基准要素标
21、标注注n表示最大实体要求应用于48mm均布四孔的轴线对基准A的点置度公差(0.2),且最大实体要求也应用于基准要素A。基准要素A本身的轴线直线度公差采用最大实体要求(0.02)。31-最大最大实实体要求体要求应应用于基准要素用于基准要素标标注注n图a表示最大实体要求应用于4-8均布四孔的轴线对基准A的位置度公差,且最大实体要求也应用于基准要素A,基准要素A本身遵循独立原则(未注形位公差)n图b表示最大实体要求应用于4-8均布四孔的轴线对基准A的位置度公差,且最大实体要求也应用于基准要素A,基准要素A本身采用包容要求。32-最小最小实实体要求(体要求(略略)n定义:控制被测要素的实际轮廓处于其最
22、小实体实效边界之内的一种公差要求。n标标注:注:在被测要素形位公差框格中的公差值后标注符号 L。应用于基准要素时,应在形位公差框格内的基准字母代号后标注符号“L”。n应用:适用于中心要素。主要用于需保证零件的强度和壁厚的场合。n边界:最小实体实效边界。即:体内作用尺寸不得超出最小实体实效尺寸,其局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸和最小实体尺寸。DLV=DLt 内表面为“+”,外表面为“-”。33-最小最小实实体要求用于被体要求用于被测测要素要素举举例例n如图所示,该孔应满足下列要求,n实际尺寸在8mm 8.25mm之内;n实际轮廓不超出关联最小实体边界,即其关联体内作用尺寸不大于最小实体实效尺寸
23、DLV=DL+t=8.25+0.4=8.65mm。n当该孔处于最大实体状态时,其轴线对A基准的位置度误差允许达到最大值,等于图样中给出的位置度公差(0.4)与孔尺寸公差(0.25)之和 0.65mm。80+0。25 0.4 LAA 6位置度Da8.65(DLV)8.25(DL)8(D=DM)0.400.250.650.6534-5 形位公差的形位公差的选择选择-自学自学n基本内容:形位公差项目的选择、公差原则的选择、形位公差值的选择。n基本技能:通过学习形位公差项目、公差原则、形位公差值的选择,掌握形位精度设计的基本方法。nP103 图4-56GO35-形位公差形位公差项项目的目的选择选择n应
24、充分发挥综合控制项目的职能,以减少图样上给出的形位公差项目及相应的莆位误差检测项目。n在满足功能要求的前提下,应选用测量简便的项目。如:同轴度公差常常用径向圆跳动公差或径向圆跳动公差代替。不过应注意,径向圆跳动是同轴度误差与圆柱面形状误差的综合,故代替时,给出的跳动公差值应略大于同轴度公差值,否则就会要求过严。HOME36-公差原公差原则则的的选择选择n应根据被测要素的功能要求,充分发挥公差的职能和采取该公差原则的可行性、经济性。n独立原则用于尺寸精度与形位精度精度要求相差较大,需分别满足要求,或两者无联系,保证运动精度、密封性,未注公差等场合。n包容要求主要用于需要严格保证配合性质的场合。n
25、最大实体要求用于中心要素,一般用于相配件要求为可装配性(无配合性质要求)的场合。n最小实体要求主要用于需要保证零件强度和最小壁厚等场合。n可逆要求与最大(最小)实体要求联用,能充分利用公差带,扩大了被测要素实际尺寸的范围,提高了效益。在不影响使用性能的前提下可以选用。HOME37-形位公差形位公差值值的的选择选择n总的原则:在满足零件功能的前提下,选取最经济的公差值。n根据零件的功能要求,考虑加工的经济性和零件的结构、刚性,按表中数系确定要素的公差值。并考虑以下因素:同一要素给出的形状公差应小于位置公差值;圆柱形零件的形状公差值(轴线的直线度除外)应小于其尺寸公差值;平行度公差值应小于其相应的
26、距离公差值。n对于以下情况,考虑到加工的难易程度和除主参数以外的其它因素的影响,在满足零件功能的要求下,适当降低12级选用:孔相对于轴;细长比较大的轴和孔;距离较大的轴和孔;宽度较大(大于1/2长度)的零件表面;线对线和线对面的相对于面对面的平行度、垂直度公差。HOME38-形位未注公差形位未注公差值值的的规规定定n为简化制图,对一般机床加工就能保证的形位精度,不必在图样上注出形位公差,形位未注公差按以下规定执行。n未注直线度、垂直度、对称度和圆跳动各规定了H、K、L三个公差等级,在标题栏或技术要求中注出标准及等级代号。如:“GB/T1184K”。n未注圆度公差值等于直径公差值,但不得大于径向
27、跳动的未注公差。n未注圆柱度公差不作规定,由构成圆柱度的圆度、直线度和相应线的平行度的公差控制。n未注平行度公差值等于尺寸公差值或直线度和平面度公差值中较大者。n未注同轴度公差值未作规定,可与径向圆跳动公差等。n未注线轮廓度、面轮廓度、倾斜度、位置度和全跳动的公差值均由各要素的注出或未注出的尺寸或角度公差控制。39-6 形位形位误误差及其差及其检测检测n形状形状误误差及其差及其评评定(定(给给定平定平面内的直面内的直线线度度误误差)差)n形位形位误误差的差的检测检测原原则则40-形状形状误误差及其差及其评评定定n形状形状误误差:差:实际单实际单一要素一要素对对其理想要素的其理想要素的变动变动量
28、量n理想要素的位置理想要素的位置应该应该符合最小条件符合最小条件n按照最小条件的要求,用最小包容区域的按照最小条件的要求,用最小包容区域的宽宽度或直径来表示形状度或直径来表示形状误误差。差。n最小包容区域的判断:最小包容区域的判断:直直线线度度误误差差:相:相间间准准则则 平面度平面度误误差差:三角形准:三角形准则则、交叉准、交叉准则则41-直直线线度度误误差最小包容区域判断差最小包容区域判断42-平面度平面度误误差最小包容区域判断差最小包容区域判断43-直直线线度度误误差的差的评评定定n最小包容区域最小包容区域n两端点两端点连线连线方法方法nP107例例5XYOff44-形位形位误误差的差的
29、检测检测原原则则n与理想要素比较原则 将被测要素与理想要素相比较,量值由直接法或间接法获得。n测量坐标值原则 测量被测实际要素的坐标值,经数据处理获得形位误差值。n测量特征参数原则 测量被测实际要素具有代表性的参数表示形位误差值。n测量跳动原则 被测实际要素绕基准轴线回转过程中,沿给定方向或线的变动量。n控制实效边界原则 检验被测实际要素是否超过实效边界,以判断被测实际要素合格与否。45-nOVER46-与理想要素比与理想要素比较较的原的原则则n应用最为广泛的一种方法,理想要素可用不同的方法获得,如用刀口尺的刃口,平尺的工作面,平台和平板的工作面以及样板的轮廓面等实物体现,也可用运动轨迹来体现
30、,如:精密回转轴上的一个点(测头)在回转中所形成的轨迹(即产生的理想圆)为理想要素,还可用束光、水平面(线)等体现。刀口尺贴切直线实际线光隙小时,按标准光隙估读间隙大小,光隙大时(20m),用厚薄规测量。HOME47-测测量坐量坐标值标值原原则则n几何要素的特征总是可以在坐标中反映出来,用坐标测量装置(如三坐标测量仪、工具显微镜)测得被测要素上各测点的坐标值后,经数据处理就可获得形位误差值。该原则对轮廓度、位置度测量应用更为广泛。如图所示,用测量坐标值原则测量位置度误差。xiyixiyififi=2(xi)2+(yi)2(i=1,2,3,4)HOME48-测测量特征参数原量特征参数原则则n用该
31、原则所得到的形位误差值与按定义确定的形位误差值相比,只是一个近似值,但应用此原则,可以简化过程和设备,也不需要复杂的数据处理,故在满足功能的前提下,可取得明显的经济效益。在生产现场用得较多。如:以平面上任意方向的最大直线度来近似表示该平面的平面度误差;用两点法测圆度误差;在一个横截面内的几个方向上测量直径,取最大、最小直径差之半作为圆柱度误差。HOME49-测测量跳量跳动动的原的原则则n如图所示,图A为被测工件通过心轴安装在两同轴顶尖之间,两同轴顶尖的中心线体现基准轴线;图B为V形块体现基准轴线,测量中,当被测工件绕基准回转一周中,指示表不作轴向(或径向)移动时,可测得圆跳动,作轴向(或径向)移动时,可测得全跳动。(A)(B)HOME50-控制控制实实效效边边界原界原则则n按最大实体要求给出形位公差时,要求被测实体不得起过最大实体边界,判断被测实体是否超过最大实体边界的有效方法就是用位置量规。如图所示,用位置量规检验零件同轴度误差。工件被测要素的最大实体实效边界尺寸为12.04mm,故量规测量部分的基本尺寸为 12.04mm,基准本身遵守包容要求,故基准遵守最大实体边界,故量规的定位部分的基本尺寸为 25mm。工件位置量规DMV=12.04mmdM=25mmHOME51-