機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第四章 形狀和位置公差及檢測(cè)

1、 第四章形狀和位置公差及檢測(cè) 零件在加工過(guò)程中，由于各種原因，使被加工零件的幾何要素不可避免地產(chǎn)生誤差。誤差主要包括：l 尺寸誤差l 形狀誤差（包括表面粗糙度）l 位置誤差v形位公差項(xiàng)目本章的主要內(nèi)容、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求1、主要內(nèi)容l形狀和位置公差項(xiàng)目及其公差帶的含義；l公差原則；l形狀和位置公差的選擇。2、特點(diǎn)l名詞術(shù)語(yǔ)較多、抽象、難理解。3、要求l了解形狀和位置公差項(xiàng)目；l理解各項(xiàng)形位公差的公差帶的含義；l理解公差原則的含義；l正確選擇形位公差；l正確標(biāo)注形狀和位置公差。4、重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：l各項(xiàng)形位公差的公差帶含義；l公差原則；l形位公差的選擇。l形位公差的標(biāo)注。難點(diǎn)：l各項(xiàng)形位公差的公差帶

2、含義；l公差原則；l形位公差的標(biāo)注。圖 軸加工600.1600.1第一節(jié)概 述v名詞術(shù)語(yǔ)要素構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、線、面稱(chēng)為要素。要素可分為：1、理想要素與實(shí)際要素（1）理想要素-具有幾何學(xué)意義的要素。是按設(shè)計(jì)要求，由圖紙上給定的點(diǎn)、線、面的理想狀態(tài)。（2）實(shí)際要素-零件上實(shí)際存在的要素，即加工后得到的要素。2、單一要素與關(guān)聯(lián)要素（1）單一要素僅對(duì)其本身給出形狀公差的要素。（2）關(guān)聯(lián)要素對(duì)其它要素有功能關(guān)系的要素，即規(guī)定位置公差的要素。 第二節(jié)形狀公差和誤差形狀公差-單一實(shí)際要素的形狀所允許的變動(dòng)全量。 形狀公差帶包括公差帶形狀、方向、位置和大小。一、各項(xiàng)形狀公差及公差帶圖 刀問(wèn)題： 設(shè)計(jì)一把

3、刀，應(yīng)該提出什么形狀公差要求？1直線度 用途： 用于控制直線、軸線的形狀誤差。直線度分為：l在給定平面內(nèi)直線度 l給定方向上直線度 l任意方向上直線度 注：任意方向的直線度標(biāo)志。2、平面度3、圓度舉例說(shuō)明平面度的應(yīng)用情況。4、圓柱度 圖a圖b問(wèn)題：哪個(gè)要求的高？5、線輪廓度5、面輪廓度 第三節(jié)位置公差和誤差v位置公差-關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的位置對(duì)基準(zhǔn)所允許的變動(dòng)全量。v位置公差又分為l定向公差l定位公差l跳動(dòng)公差一、定 向 公 差定向公差-指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在方向所允許的變動(dòng)全量。問(wèn)題： 設(shè)計(jì)一連桿，對(duì)兩個(gè)孔應(yīng)該提出什么形位公差要求？圖 連桿1、平行度 當(dāng)兩要素要求相互平行時(shí)，用平行度公差控制被測(cè)要

4、素對(duì)基準(zhǔn)的方向誤差。平行度分為：l在給定一個(gè)方向平行度l給定兩個(gè)方向平行度l任意方向上平行度圖 軸套與孔配合問(wèn)題： 設(shè)計(jì)一軸套與孔配合，應(yīng)該提出什么形位公差要求（保證臺(tái)階面緊密接觸）？2、垂直度當(dāng)兩要素要求相互垂直時(shí)，用垂直度公差控制被測(cè)要素對(duì)基準(zhǔn)的方向誤差。問(wèn)題： 設(shè)計(jì)一斜孔，應(yīng)該提出什么形位公差要求（保證斜孔軸線與橫孔軸線間的角度要求）？圖 加工斜孔3、傾斜度當(dāng)兩要素在090之間的某一角度時(shí)，用該公差控制被測(cè)要素對(duì)基準(zhǔn)的方向誤差。二、定 位 公 差定位公差-指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在位置上所允許的變動(dòng)全量。問(wèn)題： 設(shè)計(jì)減速器中的一根傳動(dòng)軸，和軸承配合的兩段應(yīng)該提出什么形位公差要求？圖 減速器中

5、的傳動(dòng)軸1、同軸度 用于控制軸類(lèi)零件的軸線對(duì)基準(zhǔn)軸線的同軸度誤差。問(wèn)題： 設(shè)計(jì)減速器中的一根傳動(dòng)軸上的鍵槽，應(yīng)該提出什么形位公差要求？2、對(duì)稱(chēng)度用于控制被測(cè)要素中心平面（軸線）對(duì)基準(zhǔn)中心平面（軸線）的共面（共線）性誤差。3、位置度用于控制被測(cè)要素（點(diǎn)、線、面）對(duì)基準(zhǔn)的位置誤差。復(fù)合位置度-由兩個(gè)位置度聯(lián)合控制各孔實(shí)際軸線的位置。三、跳 動(dòng) 公 差分為圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)。1圓跳動(dòng)圓跳動(dòng)又分為：（1）徑向圓跳動(dòng)（2）端面圓跳動(dòng)（3）斜向圓跳動(dòng)問(wèn)題：是什么樣的誤差？結(jié)論： 徑向圓跳動(dòng)誤差是被測(cè)零件橫截面上偏心誤差和圓度誤差的綜合反映。2全跳動(dòng)全跳動(dòng)又分為：（1）徑向全跳動(dòng)（2）端面全跳動(dòng) 問(wèn)題：是什么樣

6、的誤差？結(jié)論： 第四節(jié)公 差 原 則 公差原則-確定形位公差與尺寸公差之間相互關(guān)系所遵循的原則。一、術(shù)語(yǔ)和定義1. 作用尺寸（1）單一要素作用尺寸 在配合面的全長(zhǎng)上，與實(shí)際孔內(nèi)接的最大理想軸的尺寸，稱(chēng)為孔的作用尺寸；與實(shí)際軸外接的最小理想孔的尺寸，稱(chēng)為軸的作用尺寸；（2）關(guān)聯(lián)要素作用尺寸在配合面的全長(zhǎng)上，與實(shí)際孔內(nèi)接的最大理想軸的尺寸，與實(shí)際軸外接的最小理想孔的尺寸，而該理想軸（孔）必須與基準(zhǔn)要素保持圖紙上給定的幾何關(guān)系。2理想邊界理想邊界-具有一定尺寸大小和正確幾何形狀的理想包容面。對(duì)于關(guān)聯(lián)要素的理想邊界，除具有一定尺寸大小和正確幾何形狀外，還必須與基準(zhǔn)要素保持圖紙上給定的幾何關(guān)系。l理想邊

7、界又分為（1）最大實(shí)體邊界 具有最大實(shí)體尺寸和正確幾何形狀的理想包容面。（2）實(shí)效邊界 由圖樣上給定的被測(cè)要素最大實(shí)體尺寸和該要素的形位公差所形成的綜合極限邊界。3實(shí)效尺寸VS實(shí)效尺寸實(shí)效狀態(tài)時(shí)所具有的邊界尺寸。 VS=MMStlMMS-最大實(shí)體尺寸；lt-中心要素的形狀公差或定向、定位公差。l“+”用于軸，“”用于孔。n公 差 原 則 公差原則-確定形位公差與尺寸公差之間相互關(guān)系所遵循的原則。u獨(dú)立原則u相關(guān)原則（相關(guān)要求）l包容原則（包容要求）l最大實(shí)體原則（最大實(shí)體要求）二、公 差 原 則1獨(dú)立原則指圖樣上給定的形位公差與尺寸公差之間相互無(wú)關(guān)，分別滿(mǎn)足要求。2、相關(guān)原則（相關(guān)要求）指圖樣

8、上給定的形位公差與尺寸公差之間相互有關(guān)。又分為最大實(shí)體原則和包容原則。（1）包容原則（包容要求）l要求實(shí)際要素遵守最大實(shí)體邊界，即要求實(shí)際要素處處不得超越最大實(shí)體邊界，而實(shí)際要素的局部實(shí)際尺寸不得超越最小實(shí)體尺寸。l單一要素遵守包容原則l要求該軸的實(shí)際表面必須在直徑為10mm的最大實(shí)體邊界內(nèi)，其局部實(shí)際尺寸不得小于9.964mm。l關(guān)聯(lián)要素遵守包容原則（最大實(shí)體要求的零位公差）（2）最大實(shí)體原則（最大實(shí)體要求）此時(shí)，要求實(shí)際要素遵守實(shí)效邊界，即要求實(shí)際輪廓處處不得超越實(shí)效邊界，而局部實(shí)際尺寸在最大實(shí)體尺寸和最小實(shí)體尺寸之間。遵守此原則時(shí)，在形位公差框格內(nèi)加注符號(hào)“”。 * 圖上給定的形位公差值

9、是被測(cè)要素處于最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)給定的，當(dāng)偏離最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，公差值可以得到補(bǔ)償，最大補(bǔ)償值=最大實(shí)體尺寸-最小實(shí)體尺寸l單一要素遵守最大實(shí)體原則該圖的要求是：軸的實(shí)際輪廓必須位于直徑為 20.1mm（實(shí)效尺寸）的實(shí)效邊界內(nèi)，軸的局部實(shí)際尺寸必須在直徑為20mm（最大實(shí)體尺寸）與19.8mm（最小實(shí)體尺寸）之間。 圖上給定的直線度公差值 0.1mm是被測(cè)軸處于最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)給定的，當(dāng)實(shí)際軸偏離最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，直線度公差值可以得到補(bǔ)償。最大補(bǔ)償值= 0.2mm（最大實(shí)體尺寸最小實(shí)體尺寸）l關(guān)聯(lián)要素遵守最大實(shí)體原則該圖的要求是：孔的實(shí)際輪廓必須位于直徑為 29.95mm（實(shí)效尺寸）、且與基準(zhǔn)A垂直的關(guān)

10、聯(lián)實(shí)效邊界內(nèi)，孔的局部實(shí)際尺寸必須在直徑為30mm（最大實(shí)體尺寸）與30.03mm（最小實(shí)體尺寸）之間。 圖上給定的垂直度公差值 0.05mm是被測(cè)孔處于最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)給定的，當(dāng)實(shí)際孔偏離最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，垂直度公差值可以得到補(bǔ)償。最大補(bǔ)償值= 0.03mm（最大實(shí)體尺寸最小實(shí)體尺寸） 第五節(jié)形 位 公 差 的 選 擇總原則：在滿(mǎn)足零件功能要求的前體下選最經(jīng)濟(jì)的公差值。按類(lèi)比法確定形位公差值時(shí)應(yīng)考慮下列因素：1形狀公差與位置公差的關(guān)系形狀公差值 位置公差值。2形狀公差和尺寸公差的關(guān)系一般，形狀公差 尺寸公差。3形狀公差與表面粗糙度的關(guān)系例1、如圖所示為各零件標(biāo)注的形位公差，請(qǐng)說(shuō)明1、公差項(xiàng)目；2

11、、公差帶定義。1、公差項(xiàng)目 對(duì)圓柱面的母線提出了直線度的要求。2、公差帶定義 公差帶是距離為公差值0.02的兩條平行線間的距離。1、公差項(xiàng)目 對(duì)圓柱的軸線提出了直線度的要求。2、公差帶定義 公差帶是以公差值0.02為直徑的圓柱面內(nèi)的區(qū)域。1、公差項(xiàng)目 圓柱面的一條母線對(duì)圓柱面的另一條母線提出了平行度的要求。2、公差帶定義 公差帶是距離為公差值0.02的兩個(gè)平行平面間的距離。1、公差項(xiàng)目 階梯軸的大端面對(duì)圓柱軸線提出了垂直度的要求。2、公差帶定義 公差帶是距離為公差值0.03、并且與基準(zhǔn)軸線垂直的兩個(gè)平行平面間的距離。1、公差項(xiàng)目 階梯軸的大端面對(duì)圓柱軸線提出了端面圓跳動(dòng)的要求。2、公差帶定義

12、公差帶是與基準(zhǔn)軸線同軸的任意直徑位置上的測(cè)量圓柱面上，沿母線方向?qū)挾葹楣钪?.03的圓柱面區(qū)域。1、公差項(xiàng)目 階梯軸的大端面對(duì)圓柱軸線提出了端面全跳動(dòng)的要求。2、公差帶定義 公差帶是距離為公差值0.03、并且與基準(zhǔn)軸線垂直的兩個(gè)平行平面間的距離。l標(biāo)注形位公差符號(hào)：（1）圓柱面軸線的直線度公差為0.02；（2）圓柱孔遵守包容原則；（3）右端面相對(duì)左端面的平行度公差為0.03；（4）圓柱面軸線相對(duì)左端面的垂直度公差為0.05；（5）外圓柱面圓度公差為0.01。例、一零件對(duì)稱(chēng)度公差值為24 ，今測(cè)得被測(cè)零件的實(shí)際軸線各點(diǎn)距基準(zhǔn)軸線的最大距離為+16 ，最小距離為+8 。問(wèn)：此項(xiàng)公差是否合格，為什

13、么？答：此項(xiàng)公差不合格。 因?yàn)樵摿慵试S的對(duì)稱(chēng)度公差值為24 ，今測(cè)得被測(cè)零件的實(shí)際軸線各點(diǎn)距基準(zhǔn)軸線的最大距離為+16 ，即對(duì)稱(chēng)度誤差值為32 ，超過(guò)了規(guī)定的公差值為24 ，所以此項(xiàng)公差不合格。mmmmmmm例、一零件如下圖所示。答：1、遵守最大實(shí)體原則。 2、圖上給定的軸線直線度公差值0.1mm是軸在最大實(shí)體狀態(tài)下給定的。 3、最大補(bǔ)償量=20-19.8=0.2問(wèn)：1、采用了什么公差原則？2、圖上給定的軸線直線度公差值0.1mm是軸在何種狀態(tài)下給定的？3、當(dāng)實(shí)際軸偏離這個(gè)狀態(tài)時(shí)，其直線度公差值可以得到補(bǔ)償，最大補(bǔ)償量是多少？3例、一零件如圖1所示，今加工了一件，經(jīng)測(cè)量，20軸徑的實(shí)際尺寸為

14、19.9，其軸線的直線度誤差為0.15。試評(píng)定這個(gè)零件是否合格，并說(shuō)明理由。 圖 1答：合格。 20軸徑的實(shí)際尺寸為19.9在19.8-20之間，合格。軸線的直線度公差0.1是軸在最大實(shí)體狀態(tài)下給定的，當(dāng)偏離此狀態(tài)，可以得到補(bǔ)償，20軸徑的實(shí)際尺寸為19.9，補(bǔ)償量為0.1，此時(shí)允許的誤差值為0.2，誤差0.15小于0.2，所以合格。圖 1例、一零件如下圖所示：今加工了三件，各件的測(cè)量數(shù)據(jù)如下表，試分別評(píng)定這三個(gè)零件是否合格，并說(shuō)明理由。序號(hào)30孔的實(shí)際尺寸30孔軸線對(duì)A的垂直度誤差NO130.020.08NO230.100.02NO330.070.10序號(hào)30孔的實(shí)際尺寸30孔軸線對(duì)A的垂直

15、度誤差NO130.020.08答：不合格理由：雖然30孔的實(shí)際尺寸為30.02，在30-30.03之間合格。但允許的垂直度誤差值為0.05+（30.02-30）=0.07，而實(shí)際的垂直度誤差值為0.08，大于允許值0.07，所以，不合格。序號(hào)30孔的實(shí)際尺寸30孔軸線對(duì)A的垂直度誤差NO230.100.02答：不合格理由： 30孔的實(shí)際尺寸為30.10，不在30-30.03之間，所以，不合格。（雖然實(shí)際的垂直度誤差值為0.02，小于公差值0.05）序號(hào)30孔的實(shí)際尺寸30孔軸線對(duì)A的垂直度誤差NO330.070.10答：不合格理由： 30孔的實(shí)際尺寸為30.07，不在30-30.03之間，而且

16、實(shí)際的垂直度誤差值為0.10，大于公差值值0.05，所以，不合格。第五章表面粗糙度 表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差。機(jī)械加工中，刀痕、摩擦產(chǎn)生。 表面粗糙度直接影響零件的配合性質(zhì)、疲勞強(qiáng)度、耐磨性、抗腐蝕性極密封性等。 因此，表面粗糙度是評(píng)定機(jī)器零件和產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。本章的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求1、主要內(nèi)容 表面粗糙度評(píng)定參數(shù)及其數(shù)值；表面粗糙度的標(biāo)注；表面粗糙度參數(shù)值的選擇。2、要求l了解表面粗糙度評(píng)定參數(shù)及其數(shù)值；l掌握表面粗糙度的標(biāo)注；l掌握表面粗糙度參數(shù)值的選擇。 3、重點(diǎn) 表面粗糙度的主要評(píng)定參數(shù)的選擇及其標(biāo)注。 第一節(jié)表面粗糙度評(píng)定參數(shù)及其數(shù)值一、基本術(shù)語(yǔ)1 取樣長(zhǎng)度L判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。2 評(píng)定長(zhǎng)度Ln 評(píng)定輪廓所必須的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。3、中線制以中線m為基準(zhǔn)線評(píng)定輪廓的計(jì)算制。包括：l輪廓最小二乘中線l 輪廓的算術(shù)平均中線l 輪廓最小二乘中線 輪廓最小二乘中線指劃分輪廓的基準(zhǔn)線，在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，使輪廓上各點(diǎn)的輪廓偏距（輪廓線上的點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間的距離）的平方和為最小。l輪廓的算術(shù)平均中線 輪廓的算術(shù)平均中線，指在取樣長(zhǎng)度內(nèi)與輪廓走向一致，劃分輪廓使上、下兩邊面積相等的基準(zhǔn)線。二、主要評(píng)定參數(shù)1輪廓算術(shù)平均偏差Ra2、微觀不平度十點(diǎn)高度Rz3、輪廓最大高度Ry三、附加評(píng)定參數(shù) 除了以上三個(gè)主要評(píng)定參數(shù)外，還有間距參數(shù)和綜合參數(shù)等附加評(píng)定參數(shù)。四