互换性第三章几何公差及检测课件.ppt

上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),1,第三章 几何公差及检验,3.1 概 述几何公差（形状和位置公差）的意义,形状误差 的影响,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),2,形位公差共有14项（GB/T11821996）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),3,几何要素概念 构成零件几何特征的点、线、面。按不同的角度，要素可分为以下几种：（a）组成要素和导出要素组成要素（轮廓要素）：构成零件外形为人们直接感觉到的点、线、面。有一定的定形尺寸确定其几何形状的组成要素称尺寸要素。导出要素（中心要素）：轮廓要素对称中心所表示的点、线、面。其特点是它不能为人们直接感觉到，而是通过相应的轮廓要素才能体现出来。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),4,（b）提取要素和拟合要素提取组成要素（实际轮廓要素）：指零件上实际存在的轮廓要素，加工后得到的，通常由测得的要素代替，非真实状况。提取导出要素（实际中心要素）：指零件上实际存在的中心要素，加工后得到的，通常由测得的要素代替，非真实状况。拟合组成要素（理想要素）：按规定的方法，由提取组成要素形成的并具有理想形状的组成要素。图纸上给定的理想要素，具有几何学意义。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),5,（c）单一要素和关联要素单一要素：仅对其本身给出形状公差的要素。关联要素：对其他要素有功能关系的要素，即规定位置公差的要素。（d）被测要素和基准要素被测要素：给出的形位公差要求的要素，是测量的对象。基准要素：用来确定被测要素方向和位置的要素。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),6,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),7,标注方法：应按GB/T11821996规定标注。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),8,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),9,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),10,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),11,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),12,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),13,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),14,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),15,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),16,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),17,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),18,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),19,形位公差带是表示实际被测要素允许变动的区域。它体现了被测要素的设计要求。形位公差带的主要形状有10种。,两平行直线之间的区域,两等距离曲线之间的区域,两同心圆之间的区域,圆内区域,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),20,圆柱面内的区域,两平行平面之间的区域,四棱柱内的区域,球面内的区域,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),21,两同轴圆柱面之间的区域,两等距曲面之间的区域,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),22,必须注意：公差带形状相同的各形位公差项目，其设计要求不一定都是相同的。只有公差带完全相同（形状、大小、方向、位置都相同）的形位公差项目，才具有完全相同的设计要求。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),23,3.2 形状公差,形状公差：指单一实际要素的形状对其理想要素的形状所允许的变动全量（区域）。,各项形状公差及其公差带,方向、位置一般是浮动随实际被测要素的变动而变动。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),24,直线度定义：实际直线（轴线）形状所允许的变化全量。,1）给定平面内（动画）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),25,2）给定方向上,（a）给定一个方向（动画）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),26,（b）给定二个方向（动画）,2）给定方向上,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),27,3）在任意方向上（动画）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),28,平面度,园度（动画）：在同一横截面上实际圆地形状所允许地变动全量。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),29,圆柱度（动画）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),30,线轮廓度（动画）,a.无基准要求的理想轮廓线用尺寸加注公差来控制。理想轮廓线的理想位置是不定的。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),31,b.有基准要求的理想轮廓线用理论正确尺寸加注基准来控制。理想轮廓线的理想位置是唯一确定的。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),32,面轮廓度（动画）,a.无基准要求的面轮廓度公差带，理想轮廓面的理想位置是不定的。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),33,b.有基准要求的面轮廓公差用理论正确尺寸加注基准来控制。理想轮廓面的理想位置是唯一确定的。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),34,3.3 位置公差,定义：指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。,位置公差,定向公差（公差带一般具有确定的方向，而位置 则浮动）,定位公差（公差带一般具有确定的位置和方向）,跳动公差,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),35,定向公差 定义：指关联实际要素对基准在规定方向上允许的变动全量。它包括平行度、垂直度和倾斜度三种。特点：定向公差相对于基准有确定的方向，公差带的位置可以浮动；定向公差具有综合控制被测要素的方向和形状的功能。平行度（动画）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),36,平行度给定一个方向（动画）、a、b,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),37,平行度给定两个方向,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),38,平行度任意方向上（动画）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),39,垂直度,端面对轴线的垂直度（动画）,给定一个方向上的垂直度,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),40,给定两个方向上的垂直度,任意方向上的垂直度（动画）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),41,倾斜度公差带定义：距离为公差值t且与基准轴线或基准平面成理论正确角度的两平行平面之间的区域或圆柱面内的区域。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),42,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),43,当被测要素相对基准的角度或者说理论正确角度是0 时，平行度 90 时，垂直度 0 90 时，倾斜度倾斜度与角度的区别,倾斜度,角度,公差带形状,两平行平面或圆柱面,两个极限角形成的扇形区,与形状误差的关系,包容形状误差,不包容形状误差,量仪,不用通用角度量仪,用通用角度量仪,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),44,同一被测量实际要素的形状误差与定向误差的关系。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),45,定位公差定义：关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。它包括：同轴度、对称度和位置度。特点：定位公差带具有确定的位置，相对于基准的尺寸为理论正确尺寸；定位公差带具有综合控制被测要素位置、方向和形状的功能。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),46,同轴度,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),47,对称度 公差带是距离为公差值且相对于基准中心平面对称配置的两平行平面之间的区域。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),48,位置度点的位置度，公差带形状是圆或球状。线的位置度，给定一个方向时，公差带形状是两平行平面,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),49,给定两个相互垂直的方向时，公差带形状是四棱柱形,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),50,任意方向上，公差带形状是圆柱面。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),51,面的位置度，,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),52,同一被测量实际要素的定向误差与定位误差的关系。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),53,对于同一要素：T定向 T定位延伸公差带的应用定义：根据零件功能要求，位置度和对称度公差带需延伸到被测要素的长度界限之外的公差带。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),54,延伸公差带的标出延伸部分用双点划线画出。延伸部分的尺寸数值前和公差框格中公差 值后加注符号,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),55,3.跳动公差,定义：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。,跳动公差,圆跳动,全跳动,径向圆跳动,端面圆跳动,斜向圆跳动,径向全跳动,端面全跳动,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),56,圆跳动,径向圆跳动（动画）端面圆跳动,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),57,斜向圆跳动（动画）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),58,全跳动 定义：关联实际要素绕基准轴线连续回转，同时指示器沿理想母线连续移动时所允许的最大跳动量。径向全跳动（动画）端面全跳动,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),59,注意：跳动公差无轴向移动。公差带圆心（或轴线）在基准轴线上（或同轴）。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),60,形位公差举例,试将下列技术要求标注在右图中（1）左端面的平面度为0.01mm，右端面对左端面的平行度为0.04mm。（2）70H7的孔的轴线对左端面的垂直度公差为0.02mm。（3）210h7对70H7的同轴度为0.03mm。（4）4-20H8孔对左端面（第一基准）和70H7的轴线的位置度公差为0.15mm。,210h7,70H7,4-20H8,0.01,0.04,A,A,0.02,A,0.03,B,B,4-20H8 0.15,A,B,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),61,形位公差标注举例,将下列技术要求标注在图上。（1）100h6圆柱表面的圆度公差为0.005mm。（2）100h6轴线对40P7孔轴线的同轴度公差为0.015。（3）40P孔的圆柱度公差为0.005mm。（4）左端的凸台平面对40P7孔轴线的垂直度公差为0.01 mm。（5）右凸台端面对左凸台端面的平行度公差为0.02mm。,0.005,0.015,C,0.005,0.01,C,0.02,A,A,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),62,3.4 公差原则,定义：确定形位公差与尺寸公差之间相互关系所遵循的原则。（GB/T42491996）,公差原则,独立原则,相关原则,包容要求,最大实体要求,最小实体要求,可逆要求,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),63,独立原则 指给定的形位公差与尺寸公差相互无关，分别满足要求的原则。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),64,相关原则 指给定的形位公差与尺寸公差相互有关的原则。包容要求：指要求被测实际要素处处不得超出最大实体边界，而其局部实际尺寸不得超过最小实体尺寸。最大实体边界对于孔：DfeDmin 对于轴：dfedmax DaDmax dadmin Dfe 和 dfe 是体外作用尺寸,最大实体边界：尺寸为最大实体尺寸且具有正确几何形状的理想包容面。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),65,当轴的尺寸为最大实体尺寸（10）时，轴的形状公差值为零。当轴的尺寸偏离最大实体尺寸时，轴的形状公差值可以获得补偿。单一要素遵守包容要求，应在被测要素的尺寸极限偏差或公差带后加注符号 E,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),66,如图所示，圆柱表面遵守包容要求。圆柱表面必须在最大实体边界内。该边界的尺寸为最大实体尺寸20mm，其局部实际尺寸在 19.97mm20mm内。,200-0.03,E,直线度/mm,da/mm,0,20（dM）,19.97,-0.03,0.03,0.02,-0.02,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),67,包容要求适用于单一要素。主要用于需要严格保证配合性质的场合。最大实体要求（MMR）定义：被测要素实际轮廓处处不得超越最大实体实效边界，当其实际尺寸或（和）基准要素的实际轮廓偏离最大实体状态时，被测实际轮廓的中心要素形状、定向、定位公差获得补偿，而要素的局部实际尺寸应在最大实体尺寸与最小实体尺寸之间。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),68,最大实体实效状态（MMVC）：图样上给定的被测要素的最大实体尺寸（MMS）和该要素轴线、中心平面的定向或定位形位公差所形成的综合极限状态。最大实体实效边界（MMVB）：是指尺寸为最大实体实效尺寸且具有正确几何形状的理想包容面。,或者说是指实际尺寸达到最大实体尺寸且形位误差达到给定形位公差值时的综合极限状态。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),69,最大实体实效尺寸（MMVS）：是 在最大实体实效状态下的体外作用尺寸，等于最大实体尺寸加(或减)中心要素的形状公差或定向、定位公差。最大实体实效尺寸：dMV或DMV=MMS t 对于轴用“+”、对于孔用“”。t中心要素的形状公差或定向、定位公差。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),70,最大实体实效尺寸MMVS（单一要素）,S,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),71,最大实体实效尺寸MMVS（关联要素）,S,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),72,综述：最大实体要求应用的合格条件是：对于轴：dfedmax+t；dmaxdadmin对于孔：DfeDmin t；DminDaDmax Dfe 和 dfe 是体外作用尺寸,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),73,如图所示，该轴应满足下列要求：实际尺寸在19.7mm20mm之内；实际轮廓不超出最大实体实效边界，即其体外作用尺寸不大于最大实体实效尺寸dMMVS=dMMS+t=20+0.1=20.1mm当该轴处于最小实体状态时，其轴线直线度误差允许达到最大值，即等于图样给出的直线度公差值（0.1mm）与轴的尺寸公差(0.3mm)之和 0.4mm。,20 0-0.3,0.1 M,直线度/mm,da/mm,19.7,20（dMMS）,20.1(dMMVS),0.1,0.4,-0.3,-0.2,0.3,单一要素遵守最大实体要求:,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),74,关联要素遵守最大实体要求当基准孔 20为MMC，被测孔偏离至LMC时，同轴度公差获得补偿值为：40.1040.00 0.10,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),75,当被测孔40为MMC，基准孔20偏离至LMC时，同轴度公差获得补偿值为：20.03320.000 0.033当被测孔40和基准孔20偏离至LMC时，同轴度公差获得补偿值为：0.10.033 0.133（最大补偿值）此时，允许综合误差值给定公差值最大补偿公差值 0.03 0.133 0.163 当被测孔40和基准孔20都为MMC时，同轴度公差获得补偿值为“0”。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),76,应用于被测要素时，在被测要素形位公差框格中的公差值后标注符号“M”；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“M”。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),77,最大实体要求与独立原则相比校 按最大实体要求时，增加了被测要素的合格率，降低了成本。应用范围：适用于中心要素，主要应用于有自由装配关系的场合。大多数无严格要求的非运转的静止配合部件。保证装配的互换。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。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),78,零形位公差举例,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),79,最小实体要求（LMR）体内作用尺寸：是指在被测要素的给定长度上，与实际内表面体内相接的最小理想面或与实际外表面体内相接的最大理想面的直径或宽度。,Dfi,dfi,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),80,最小实体实效状态（LMVC）：在给定长度上，实际尺寸要素处于最小实体状态，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态。最小实体实效尺寸（LMVS）：为最小实体实效状态下的体内作用尺寸，它等于最小实体尺寸加（或减）中心要素的形状公差或定向、定位公差。dLVdLt；DLV DL+t t：中心要素的形状公差或定向、定位公差。最小实体实效边界（LMVB），：是指尺寸为最小实体实效尺寸（LMVS），且具有正确几何形状的综合理想包容面。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),81,最小实体要求定义：被测要素实际轮廓处处不得超越最小实体实效边界，被测要素实际轮廓或（和）基准要素实际轮廓偏离最小实体状态时，被测轮廓的中心要素形状、定向、定位公差获得补偿，而其局部实际尺寸应在最大实体尺寸与最小实体尺寸之间。最小实体要求合格的条件轴：d体内作用 dmint；dmaxdadmin孔：D体内作用 Dmax+t；DmaxDa Dmin,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),82,主要应用中心要素保证零件的最小壁厚和设计强度。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),83,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),84,可逆要求（RPR）前述如最大实体要求，实际尺寸偏离最大实体尺寸时，形位公差可获得一定的补偿。反过来，实际形位误差值小于给定公差值时，允许实际尺寸超出极限尺寸，得到补偿，但综合轮廓不能超过相应的控制边界。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),85,3.5 几何（形位）公差的选择,总原则：在满足零件功能要求的前提下，选择最经济的公差值。形位公差项目确定的主要根据 零件结构特点、功能要求和公差项目特点。公差等级选用 各类形位公差一般分为12个公差等级，其中圆度和圆柱度增加一个“0”级。公差等级：1级（或0级）12级 公差值：小 大,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),86,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),87,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),88,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),89,零件图纸上未标注的形位公差按形状和位置公差 未注公差值（GB/T11841996）确定。国准（GB/T11841996）对直线度、平面度、垂直度、对称度和圆跳动的未注公差值进行规定。其它项目如线、面轮廓度、倾斜度、位置度和全跳动均应由各要素的注出或未注出形位公差、线性尺寸公差或角度公差控制。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),90,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),91,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),92,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),93,按类比法确定公差值 一般件的重要处常用：6、7、8级。精密件的重要处常用：3、4、5级。考虑的因素（对同一要素）：T单项形状T综合形状 T定向T定位 T平行度 T尺寸（公差值）T平面度 T平行度（40%50%）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),94,T圆度T径向跳动（1/21/3）左右。圆柱形零件的轮廓要素的形状公差值，一般情况下：T形状 T尺寸 T形状0.5T尺寸Ra值T形状(20%25%)零件的结构特点，在满足功能要求下，适当降低12级。孔相对于轴。细长或较大的轴和孔。宽度较大（一般大于1/2的长度）的零件表面。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),95,距离较大的轴和孔。线对线和线对面相对面对面的定向公差。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),96,3.6 几何（形位）误差的检测,3.6.1 几何（形位）误差及其评定几何（形状）误差及其评定形状误差是被测实际要素对理想要素的变动量。理想要素的位置如何确定？评定准则。轮廓要素（线、面轮廓度除外）被测要素对理想要素的最大变动量为最小。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),97,中心要素,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),98,最小包容区域：指包容被测实际要素且具有最小宽度或直径的区域。最小包容区域法：按最小包容区域评定形状误差的方法。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),99,位置误差及其评定定向误差 指被测实际要素对一具有确定方向的理想要素的变动量（或对基准在方向上的变动量）。定向最小包容区域,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),100,定位误差 指被测实际要素对一具有确定位置的理想要素的变动量。定位最小包容区域,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),101,各最小包容区域的比较,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),102,对同一被测实际要素：形状误差定向误差定位误差圆跳动误差 被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动旋转一周，由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大和最小读数之差。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),103,全跳动误差 被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动连续回转，同时指示器沿理想素线连续移动，指示器测得的最大与最小读数之差。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),104,3.6.2 基准的建立和体现 实际基准要素都是有形状误差的，应以该实际要素的理想要素为基准，且理想要素的位置应符号最小条件。由实际轮廓要素建立基准时，以最小包容区域的体外边界作为理想基准要素（基准）。由实际中心要素建立基准时，以最小包容区域的中心要素作为理想基准要素（基准）。分析法：测量 列表 作图计算 基准。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),105,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),106,模拟法：用形状精度足够高的表面来体现基准。直接法：当基准实际要素形状精度很高时，就以其自身为基准。其误差忽略不计。目标法：以基准实际要素上规定的点、线和面作基准。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),107,3.6.3 几何（形位）误差检验原则,与理想要素比较原则平面度误差的测量,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),108,平面度误差的评定方法最小区域法对角线法：基准平面通过被测实际面的一条对角线，且平行于另一条对角线，被测实际表面相对基准平面的最高点与最低点之代数差为平面度误差。,最小区域的判别准则,三角形准则,交叉准则,直线准则,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),109,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),110,三点法：基准平面通过被测实际表面上相距最远且不在一条直线上的三点（对于矩形为三个角点），被测实际表面相对基准平面的最高点与最低点之代数差为平面度误差。圆度误差的测量测量量仪：圆度仪（转轴式和转台式）,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),111,评定方法：最小外接圆法最小区域法最大内切圆法最小二乘圆法：以最小二乘圆圆心作包容实际轮廓的内、外包容圆，两圆半径差为圆度误差。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),112,最小二乘圆定义：从实际轮廓上各点到该圆的距离平方和为最小。,上午3时9分,互换性与技术测量(第三章),113,最小区域判定准则 由两同心圆包容实际轮廓时，至少有4个实测点内、外相间地在两个圆周。,