互换性与测量技术(同济版)教学课件-NO4几何公差及检测.ppt

互换性与测量技术概述01方向公差、位置公差和跳动公差03几何公差的标注05形状公差02公差原则04几何公差的选择06第第4 4章章几何公差及检测几何误差的评定及检测07设计实例08 学学习目目标熟悉常用几何公差特征的公差带定义、特征(形状、大小、方向和位置)，并能正确标注；了解有关公差原则的术语及定义、公差原则的特点和适用场合，能熟练运用独立原则、包容要求和最大实体要求；了解几何误差的评定方法；初步具备几何公差特征、基准要素、公差等级(公差值)和公差原则的选择能力学学习重点重点几何公差的标注、用公差带四要素(形状、大小、方向和位置)分析公差原则学学习导航航完工后的零件总会存在着尺寸误差和形状误差，即使相互配合的零件局部实际尺寸处处合格，但是由于在装配时存在几何误差，因而配合时不能满足装配要求，也可能装配不上例如，如图4-1所示，加工一根轴零件，任意方向所测直径全部在尺寸公差范围 20f7内，装配时却装不进去,原因是轴存在直线度误差图图4-1 4-1 直线度误差影响装配直线度误差影响装配 学学习导航航零件的几何误差对零件的使用性能和寿命有很大影响零件的几何误差越大，其几何参数的精度越低为了满足零件装配后的功能要求，保证零件的互换性，必须对零件的几何要素规定相应的几何公差，来限制零件的几何误差。

本章将主要讲述几何误差和几何公差的相关知识及检测方法4.1第部分测量技术概述v 机械零件在加工过程中，机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统本身的制造、调整误差，以及加工工艺系统的受力变形、热变形、振动和磨损等因素的影响，都会使加工后的零件不仅有尺寸误差，而且构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置，与理想几何体也不可避免地存在几何差异，这种差异就是几何误差v 几何误差的大小是衡量产品质量的一项重要指标，为了保证机械产品的质量和互换性，满足零件装配后的功能要求，保证零件的互换性和经济性，必须规定几何公差来限制几何误差4.1 概 述 几何公差涉及的国家标准较多，现行的有关国家标准主要有以下几项：(1)产品几何量技术规范(GPS)几何要素 第1部分：基本术语和定义(GBT 18780.12002)2)产品几何量技术规范(GPS)几何要素 第2部分：圆柱面和圆锥面的提取中心线、平行平面的提取中心面、提取要素的局部尺寸(GBT 18780.22003)3)产品几何技术规范(GPS)几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注(GBT 11822008)4.1 概 述 (4)形状和位置公差 未注公差值(GBT 11841996)。

5)产品几何技术规范(GPS)公差原则(GBT 42492009)6)产品几何量技术规范(GPS)几何公差 位置度公差注法(GBT 133192003)7)产品几何技术规范(GPS)几何公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求(GBT 166712009)8)产品几何技术规范(GPS)几何公差 基准和基准体系(GBT 178512010)9)形状和位置公差 轮廓的尺寸和公差注法(GBT 178521999)4.1 概 述 几何误差对零件的使用性能影响很大，仅控制尺寸误差往往难以保证零件的工作精度、连接强度、密封性、耐磨性和互换性等方面的要求，主要表现在以下几个方面：(1)影响零件的配合性质如圆柱结合间隙配合，圆柱表面的形状误差会导致间隙大小分布不均，当配合件有相对转动时，会造成局部磨损加快，降低零件的使用寿命和运动精度2)影响零件的功能要求如机床导轨的直线度、平面度误差，会影响机床刀架的运动精度；平面的形状误差会减小相互配合零件的实际支承面积，增大单位面积压力，使接触表面的变形增大3)影响零件的可装配性如在孔轴结合中，轴的几何误差可能使轴无法装配4.1 概 述 任何机械零件都是由点、线、面组合而成的，这些构成零件几何特征的点、线、面称为几何要素。

例如，在图4-2(a)所示的零件上，点要素有球心和圆锥顶点，线要素有轴线和素线，面要素有圆柱面、球面、圆锥面和环状端平面几何公差的研究对象就是构成零件几何特征的要素4.1.1 相关基本概念图图4-2 4-2 零件几何要素零件几何要素按结构特征分按结构特征分1.(1)导出要素导出要素也称中心要素，是指由一个或几个尺寸要素的对称中心得到的中心点、中心线或中心平面导出要素虽然不能为人们直接感觉到，但随着相应轮廓要素的存在而客观存在着如图4-2(a)所示零件上的圆柱面的轴线、球面的球心和图4-2(b)所示两平行平面的中心平面2)组成要素组成要素也称轮廓要素，是指构成零件外形的直接为人们感觉到的点、线、面各要素，如平面、圆柱面、球面、曲线和曲面等如图4-2(a)所示零件上的球面、圆锥面、圆柱面、环状端平面、圆柱面的素线及图4-2(b)所示零件上的两平行平面4.1.1 相关基本概念按存在状态分按存在状态分2.(1)提取要素检验时测量所得是提取要素，包括提取组成要素和提取导出要素提取组成要素提取组成要素是指按规定方法由实际要素提取有限数目的点所形成的实际要素的近似替代提取导出要素提取导出要素是指由一个或几个提取组成要素得到的中心点(如提取球心)、中心线(如提取轴线)或中心面(如提取中心面)。

4.1.1 相关基本概念 (2)拟合要素为了对工件进行评定，应对实际要素进行拟合拟合要素有拟合组成要素和拟合导出要素拟合组成要素拟合组成要素是按规定方法由提取要素形成的并具有理想形状的要素拟合导出要素拟合导出要素是由一个或几个拟合组成要素导出的中心点、轴线或中心平面4.1.1 相关基本概念 图4-3(a)所示的要素都是公称要素，其中有公称组成要素和公称导出要素图4-3(b)所示为工件的实际要素，只有实际组成要素，没有实际导出要素图4-3(c)所示为提取要素，是对工件实际要素的替代，分为提取组成要素和提取导出要素图4-3(d)所示为拟合要素，分为拟合组成要素和拟合导出要素图图4-3 4-3 要素的分类要素的分类4.1.1 相关基本概念 (1)被测要素被测要素是指在设计图纸上给出了几何公差的要素，是检测的对象被测要素分为单一被测要素和关联被测要素如图4-4中的上平面2)基准要素基准要素是指用来确定被测要素方向或位置的要素基准要素在图样上都标有基准符号或基准代号如图4-4中的下平面灵敏度灵敏度5.图图4-4 4-4 被测要素和基准要素被测要素和基准要素4.1.1 相关基本概念按功能关系分按功能关系分4.单一要素关联要素单一要素是指仅对其本身给出形状公差的要素。

关联要素是指与其他要素有功能关系的要素功能关系包括垂直、倾斜、平行等如图4-4中上平面相对于下平面有平行度要求，故上平面属于关联要素1 1）（2 2）4.1.1 相关基本概念 几何公差是指被测提取要素的允许变动全量，表示零件的形状及其相互间位置的精度要求国家标准产品几何技术规范(GPS)几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注(GBT 11822008)把几何公差分为4类：形状公差、方向公差、位置公差和跳动公差形状公差是单一实际要素的形状所允许的变动全量方向公差是关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量位置公差是关联实际要素对基准在位置上所允许的变动全量跳动公差是关联实际要素绕基准轴线回转一周或连续回转时所允许的最大跳动量其中，形状公差无基准；方向公差、位置公差和跳动公差有基准轮廓度公差无基准时为形状公差，有基准时为方向公差或位置公差；位置度公差根据具体使用情况选择有或无基准4.1.2 几何公差的项目及符号4.1.2 几何公差的项目及符号几何公差带的形状几何公差带的形状1.4.1.3 几何公差带四要素图图4-5 4-5 几何公差带的形状几何公差带的形状 几何公差带与尺寸公差带的概念一致，但是几何公差带可以是空间区域，也可以是平面区域。

几何公差带呈何种形状由被测要素的形状特征、公差项目和设计表达的要求决定，在某些情况下，被测要素的形状就确定了公差带形状如轴线的几何公差带的具体形状需依据设计要求(如在给定平面内、给定方向上或任意方向等)来确定，可以是两平行直线、两平行平面或圆柱面如被测要素是平面，则其公差带只能是两平行平面在多数情况下，除被测要素的特征外，设计要求对公差带形状起着决定性作用4.1.3 几何公差带四要素 几何公差带的大小是以公差带的宽度或直径来表示的，且等于给定的公差值t要区分宽度、直径、半径几何公差是提取(实际)被测要素对其理想要素的允许变动几何公差带是限制提取(实际)被测要素变动的区域，它是几何误差的最大允许值标准对公差带的定义为由一个或几个理想的几何线或面所限定的、由线性公差值表示其大小的区域几何公差带的大小几何公差带的大小2.4.1.3 几何公差带四要素几何公差带的方向几何公差带的方向3.4.1.3 几何公差带四要素几何公差带的位置几何公差带的位置4.4.1.3 几何公差带四要素浮动指公差带位置随零件实际形状、尺寸、位置的变动而变化，如一般轮廓要素公差带浮动的几何公差带的方向或位置可以随实际被测要素的方向或位置的变动而变动，无须符合对其他要素保持正确方向和位置关系的要求。

在公差框格中没有标注基准的被测要素，其几何公差带是浮动的3.2.2 长度基准的量值传递系统4.2第部分形状公差4.2 形状公差形状公差是指单一提取(实际)要素的形状所允许的变动全量，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度和轮廓度(包括线轮廓度和面轮廓度)公差形状公差带是限制实际被测要素变动的一个区域零件提取要素在该区域内为合格形状公差带的特点是不涉及基准，它的方向和位置均是浮动的，只能控制被测要素形状误差的大小直线度、平面度、圆度和圆柱度公差直线度、平面度、圆度和圆柱度公差1.直线度公差用于控制直线、轴线的形状误差根据零件功能要求，直线度可分为在给定平面内、在给定方向上和任意方向上3种情况平面度公差用于控制平面的形状误差圆度公差用于控制圆柱形、圆锥形等回转体横截面的形状误差圆柱度公差用于控制横剖面和轴剖面内的各项形状误差(圆度、素线直线度、轴线直线度等)，是圆柱体各项形状误差的综合指标，也是国际上推广的一项评定圆柱面误差的先进指标4.2 形状公差4.2 形状公差4.2 形状公差4.2 形状公差轮廓度公差轮廓度公差2.轮廓度公差的被测要素有曲线和曲面线轮廓度公差用于限制平面内曲线(或曲面的截面轮廓线)的形状、方向或位置误差。

面轮廓度公差用于限制一般曲面的形状、方向或位置误差轮廓度公差带有两种情况：一种是不涉及基准，属于形状公差，其公差带的方向和位置是浮动的；另一种是涉及基准，属于方向或位置公差，公差带的方向或(和)位置是固定的轮廓度公差带具有如下特点：4.2 形状公差 (1)无基准要求的轮廓度，只能限制单一实际线或表面所允许的变动全量，以此根据功能要求控制工件上实际线或表面的形状误差其公差带的形状由理论正确尺寸决定2)有基准要求的轮廓度，关联实际要素对基准线或表面所允许的变动全量，以此根据功能要求控制被测实际要素的线或表面的形状误差其公差带的位置需由理论正确尺寸和基准决定线轮廓度公差、面轮廓度公差中拟合(理想)要素的形状、方向和位置的尺寸由理论正确尺寸决定4.2 形状公差4.2 形状公差4.2 形状公差4.2 形状公差4.2 形状公差4.3第部分方向公差、位置公差和跳动公差单一基准单一基准1.4.3.1 基准的建立 单一基准是由一个要素建立的基准，如一个圆柱面的轴线或一个平面、某表面上的一条直线、一个球的球心等建立的基准以单个要素作为基准时，用一个大写字母表示，图4-6所示为一个平面要素建立的基准，以底平面A为基准。

图图4-6 4-6 单一基准单一基准组合基准组合基准2.4.3.1 基准的建立 组合基准是由两个或两个以上的要素共同建立而作为独立基准使用的基准组合基准一般用于以两孔或两轴颈作为支承的零件上，如公共平面、公共轴线或公共中心平面等。