通用公差基本知识.ppt
公差基本知识,公差基本知识,1.公差的意义 2.一般公差 3.其它公差 3.1 形状公差 3.2 姿势公差 3.3 位置公差 3.4 晃动公差 4.尺寸公差和配合,1,目录,公差基本知识,公差是什么?1.规定的最大值和最小值间的差 2.在等差数列或等差级数中某一项与下一项相减得到的一定的数.上述3条中为了运用到产品设计或生产中,从几何层面来看时,公差的定义?意为规定的尺寸中“最大值和最小值的差”.,2,1.公差的意义,公差基本知识,一般公差也可以称为普通公差或允许公差,目的在于在不特别要求精密度的部分进行整体标注,可以不用一一标注公差.因为时间或制造价格的原因不可能做出毫无偏差且尺寸完全合适的部品,所以在图纸上标注的所有尺寸上都允许使用.但是大部分尺寸都不需要特别的精密度,所以此部分如果有一般使用的标准公差的话,设计者可以不用很辛苦地来一个一个地决定公差.设计者可以不用在所有尺寸上一一标注公差,所以图纸会变得很简单.具有相似功能的部分,公差等级对设计者来说都是一样的,所以制作者可以很有效率地生产部品.,3,2.一般公差(General Tolerance),普通公差一般会标注到如下图标注栏所示的注释(note)栏里.图纸中标注的尺寸中,没有标注公差的尺寸并不是该尺寸没有公差的意思,而是使用注释(note)栏中的普通公差的意思.,4,2.一般公差(General Tolerance),公差基本知识,未特别言及时,各个尺寸都有公差.公差或标注到尺寸上,或在标注栏,标题栏中规定.尺寸和公差不能遗漏或重复,各个形状的特征要表达完整.开孔时,不使用Drill和Reamer等“加工”用语,标注上尺寸即可.尺寸输入时,要排列整齐,便于查读.在图纸上标示为直角的部品的形状,或是中心线等情况下不用标注尺寸.未言及时,所有尺寸测定为20C.除厚度薄的塑料部品或金属板材外,所有尺寸和公差都在不固定的状态下测定.,5,2.一般公差(General Tolerance)尺寸输入基础,公差基本知识,开孔多的部品上各自使用的”直角坐标公差方式”和“最大实体公差方式”的标示方法和特征如下所示.-竖列式;链式标示(Chain Dimensioning)从基准面数第一个孔,从第一个孔到第二个孔,再从第二个孔到第三个孔,以这种方法来表示尺寸和公差的方式,最容易发生累积公差.-并列式;基准面式标示(Base Line Dimensioning)从基准面到第一个孔,从基准面到第二个孔,再从基准面到第三个孔,以这种方法表示尺寸和公差的方式,虽避免了从基准面开始的累积公差,但孔之间会发生.,6,4.一般公差(General Tolerance)直角坐标公差方法,公差基本知识,7,4.一般公差(General Tolerance)直角坐标公差方法,-基准孔式;直接标示(Direct Dimensioning)采用直接标示孔与孔之间的尺寸和公差的方式,在相应孔之间不会发生累 积公差,但是在未直接指定的孔之间或以基准面为准的尺寸上会发生.,公差基本知识,正/负方式:标注尺寸的代表值,在其后标注公差的方式 极限尺寸的标注方式:尺寸的上限值(upper limit)和下限值(lower limit)一起标注的方式 公差值带有+/-值的情况是可以有如下三种形态.,8,2.一般公差(General Tolerance)公差标记方法,Equal Bilateral Tolerance中间值的+两边公差值一样的情况.,Unequal Bilateral Tolerance中间值的+两边公差值不一样的情况.,Unilateral Tolerance 中间值的+或 一边有公差值,另一边为0时.,正/负方式,极限尺寸的标注方式,公差基本知识,9,2.一般公差(General Tolerance),公差基本知识,10,2.一般公差(General Tolerance)铸造加工的铸件适用的普通公差(KS B 0411),公差基本知识,11,2.一般公差(General Tolerance)切削加工部分适用的普通公差(KS B 0412),公差基本知识,12,2.一般公差(General Tolerance)问题 以下设计尺寸上的问题点?,公差基本知识,尺寸公差为了部品的尺寸偏差规则从很久以前开始就使用了.但是,只靠尺寸公差,不能在图纸上 恰当地表达出部品机能上的要求事项,使设计者的意图在准确地传达到制造,检查部门或外协厂时 收到限制.而且为了确保组装性和互换性,会要求部品达到需要值以上的更精密的公差,所以也成 为生产上出现问题,制造费用增加的原因.为了解决这些问题点而导入几何公差.几何公差(Geometric Dimensioning and Tolerance)是指在机械制品设计中通过在尺寸公差上赋予 适当的形状或位置公差,将制品设计者的意图明确简略地标示出来,适用最大的制作公差,生产出 最有效最经济的产品,在产品的性能或缺陷部品之间赋予互换性,明确设计尺寸和公差要求,使制作和 检查简易化,在设计,生产,检查方面可以进行统一分析.,13,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing),公差基本知识,目 的 1)设计者的意图要明确地简略地传达给制作者或检查者.2)使用最大的制作公差,进行最有效最经济的产品生产.3)在性能件和结合件间赋予互换性.4)明确设计尺寸和公差要求,是制作和检查容易化.5)设计,生产,检查方面可以进行统一的分析.6)适当规定尺寸公差和形位公差.,14,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing),公差基本知识,必要性 使用Datum系统,与部品要求的性能相关的尺寸公差可以在图纸上标注-提交关于加工和组装工序设计,检查方法等的基准 使用最大实体公差方式,防止组装时的累积公差,保障完全的互换性.-从图纸上的部品尺寸就可以计算出性能Gauge的制作尺寸-通过性能Gauge,就可以很容易地检证尺寸公差和状态及位置等的复合性能 国际上通用的技术图纸信息系统-将图纸的公差表示和分析方法明确规定基准,防止设计者和制作者,检查者 间的信息传达错误.-国内或国际企业间的图纸信息在传达时减少因图纸分析不同的争论.,15,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing),公差基本知识,几何公差系统关联的规定和特性符号的比较 美国工业规则(ANSI)-ANSI Y14.5-1956-ANSI Y14.5M-1982 国际标准规则(ISO)-ISO/R 1101-1969 韩国工业标准(KS):以ISO标准为基准1986,87年指定-KS B0425:几何偏差的定义和表示-KS B0608:几何公差的图示方法-KS B0243:几何公差的Datum-KS B0242:最大实体公差方式-KS B0418:制图 几何公差表示方式(位置图公差方式)-KS B0417:制图 公差表示方式的基本原则-KS B0146:关于个别未注公差的形体的基本原则,16,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing),公差基本知识,17,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)公差符号,公差基本知识,18,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)公差符号,公差基本知识,19,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing),公差基本知识,20,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)公差的种类,公差基本知识,公差带和Datum 公差带(Tolerance Zone):在尺寸公差中公差意为最大最小允许尺寸差异的直线距离,但是在几何公差中使用的公差带在平行的两平面,曲面,直线间的距离,圆内的区域,圆 柱的内部空间等.Datum:Datum是指相互关联的两个形体(Form)中成为基准的那个,适用于无关联形体 的独立形体上的几何公差不使用Datum.在几何公差中将假定为最正确的点,平面,或轴线(Axis)等指定为Datum,标示为Datum识别符号(Datum Identification Symbol).,21,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing),公差基本知识,1 Datum 平面:最少 3点-经过3点(A1,A2,A3)的平面中信赖性高的那个面(例:平板上接触的面)-3点(A1,A2,A3)之间的间隔越远越好,部品的重心最好位于三点组成的三角形内部.-尽可能将部品中最宽,组装时为基准的那个面指定为第1 Datum.2 Datum 平面:最少 2点-与第1 Datum 平面 A成直角(或一定角度),经过2点(B1,B2)的平面中信赖性高的那个面(例:平板与直角尺接触的面)-2点(B1,B2)之间的间隔越大越好-尽可能将部品中最长,组装时为基准的那个面指定为第2 Datum.,22,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)确定形体中的Datum 平面,-A-,-B-,公差基本知识,23,第3 Datum 平面:最小 1点-与第1和第2 Datum 平面 A,B成直角(或一定角度),经过1点(C1)的平面-组装时的基准平面指定为第3 Datum.,-C-,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)确定形体中的Datum 平面,公差基本知识,24,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)确定形体中的Datum 平面,1 Datum 平面:圆周-一般指定为机械加工的外径部位,在测定时比较方便.2 Datum 平面:最少 1点-一般与第1 Datum 平面 A成直角,且在组装时为基准的那个平面部位-是与Datum A的轴线成直角的断面,和露出最大的点中至少与一个点接触的面,-A-,-B-,公差基本知识,25,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)实例,公差基本知识,Datum根据以下规则做的图示.1)线和面本身为Datum时 如(一)所示在轮廓线 或轮廓线的延长线(尺寸辅助线)上做图示.尺寸辅助线上做图示的时候在尺寸线不同的位置上 标记Datum 三角符号.2)轴线或中心面为Datum时,如(二)所示在尺寸线相同的位置 进行图示.尺寸线的箭头标注朝向尺寸辅助线外面时另一边用 Datum三角符号来代替.3)拥有同样轴线或中心平面的两个形体的共用轴线或 中心平面被指定为Datum的时候表示轴线或中心平面 的中心线的图示如(三)所示.,26,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)Datum 图示 方法,(一),(二),(三),公差基本知识,几何公差使用正四边形的公差框格标注,可以为两栏或多栏,根据规则如下进行标注.1)公差的框格为实线.2)第一栏标注公差特征符号.3)第二栏标注公差.4)第三栏标注Datum.两个以上的Datum需同时参照时(共同Datum)如()所示进行标注.两个以上的Datum(复数Datum)中指定优先顺序时如()所示先标注优先顺序靠前的Datum.无优先顺序时在一个栏中并列标注.一个形体要指示几个几何公差时按()进行图示标注.,27,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)几何公差的框格标注,几何公差实例,公差基本知识,几何公差框格标注如图所示文字的大小以82为宜.KS中规定Datum识别符号为正四边形,Datum 三角符号等腰直角三角形.,28,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)几何公差框格标注,公差框格标注的大小,公差基本知识,表面粗糙度中使用平面指示符号来指向对象平面,但是几何公差是使用在末端添加箭头的线 来指向对形形体.在线或面上使用几何公差时,如(一)所示在轮廓线或轮廓线的延长线(尺寸辅助线)上标注.尺寸辅助线上标注时必须与尺寸线明显地分开.在对象形体的轴线或中心平面上使用几何公差时,如()所示,可以在尺寸线的延长线或尺寸线 同一位置标注.在拥有同样轴线或中心平面的两个形体的共用轴线或中心平面上标注几何公差时,如(三)所示在 共用轴线或中心平面的中心线上标注.,29,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)几何公差图示方法,公差基本知识,30,几何公差 图示方法,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)几何公差 图示方法,公差基本知识,几何公差上为了体现设计者的意图,而使用多种附加符号.Datum 识别符号也是附加符号中的一个.,31,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)几何公差的附加符号,几何公差附加符号,公差基本知识,形状公差(form tolerances)包括直线度公差,平面度公差,圆度公差,圆柱度公差,线 轮廓度公差,面轮廓度公差等.形状公差不需要Datum.直线度公差(straightness):定义平面,圆柱的表面和轴线(axis)应该是准确度为多少的直线.投影到平面上时,公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域.公差为t时,公差带是直径为t的圆柱(cylinder)面内的区域.平面度公差(flatness):定义平面的准确度应该是多少.公差带是距离为公差t的两平行平面之间的区域.圆度公差(roundness,circularity):定义圆的准确度应该是多少 公差带是在同一正截面上,半径差为公差 t的两同心圆之间的区域.圆柱度公差(cylindricity):圆度公差是以与轴线垂直的平面为对象,圆柱度公差则是以圆柱整体表面为对象.公差带是半径差为公差t的两同轴(coaxial)圆柱面之间的区域.同时使用直线度,圆度,平行度公差时一样.,32,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.1 形状公差,公差基本知识,线轮廓度公差(profile of a line):轮廓(profile)是指物体的外部形状,有时也指直线或曲线,圆弧的综合.如果直线度公差是对直线的定义,那么线轮廓度公差是对曲线的定义.公差带是包络一系列直径为公差t的圆的两包络线之间的区域,诸圆的圆心位于具有理论 正确几何形状的线上.面轮廓度公差(profile of a surface):限指平面或曲面的所有表面脱离基准轮廓的范围.公差带是包络一系列直径为公差t的球的两包络面之间的区域,诸球的球心应位于具有理论 正确几何形状的面上.,33,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.1 形状公差,公差基本知识,34,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.1 形状公差,形状公差,公差基本知识,定向公差(orientation tolerances)有平行度公差,垂直度公差,倾斜度公差,且需要Datum.平行度公差(parallelism):是指两个平面,具有一个平面和中心的形体,两轴线的平行准确度应达到多少.两个形体中一个为Datum.公差带是指距离为公差值t,且平行于Datum线的两平行线之间的区域(投影 到平面上时);或距离为公差值t,且平行于Datum平面的两平行平面间的区域.垂直度公差(perpendicularity):是指以Datum为基准,平面,轴线的垂直准确度应达到多少.公差带是指直径为公差t,且垂直于Datum 平面的圆柱面内的区域(公差为t时),或距离为公差值t,垂直于Datum平面的两平行平面之间的区域.,35,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.2 定向公差,公差基本知识,倾斜度公差(angularity):成90以外的其它任意角度的表面,轴线,中间面为对象.公差带是距离为公差值t,且与Datum线或平面成一给定角度的两平行直线间的区域.,36,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.2 定向公差,定向公差,公差基本知识,定位公差(locational tolerances)有位置度公差,同轴度公差,对称度公差,需要Datum.位置度公差(true position):其它形体或与Datum相关的形体的位置对从指定位置基准所允许的变动全量,仅限于点、线、面超出关联形体的指定位置的程度.关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量，它限制零件的两个或两个以上的点、线、面之间的相互位置关系 用于点(point)上时,公差带为以理论正确位置为圆心,直径为公差t的圆的内部区域.用于直线时,公差带是距离为公差t,且以线的理想位置为中心线对称配置的两平行线 之间的区域.位置度公差包括直线度,平行度,圆度,垂直度公差.同轴度公差(concentricity):必须是与Datum的轴线处同一直线上的轴线 轴 Datum 轴.用于点时,公差带是直径为公差值t,且与Datum点同心的圆内的区域 用于轴线时,直径为公差值t的圆柱面的区域,该圆柱面的轴线与Datum轴线同轴.,37,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.3 定位公差,公差基本知识,对称度公差(symmetry):是相对Datum轴线或Datum中心平面相互对称的形体脱离 对称位置的程度.公差带是距离为公差值t,且相对Datum轴线或Datum中心平面对称配置的两平行平面之间的区域.,38,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.3 位置公差,位置公差,公差基本知识,跳动公差(run-out tolerances)包括圆跳动公差和全跳动公差.跳动公差是以Datum为基准的圆度,直线度,垂直度,同轴度,平行度 公差,需要Datum.圆跳动公差(circular run-out):当对象圆柱以Datum轴线为基准进行回转时,该表面 在半径方向或轴线方向跳动的程度.用于半径方向(radial)时,公差带垂直于轴线的任一测量平面(measuring plane)内 半径差为公差t,且圆心在Datum 轴线上的两个同心圆之间的区域.用于轴线方向时,公差带是在与Datum同轴的任一半径位置的测量圆柱(measuring cylinder)面上距离为t的两圆之间的区域 全跳动公差(total run-out):圆跳动公差是以与轴线垂直的断面的表面为对象,全跳动 公差是以圆柱的整个表面为对象.用于半径方向时,公差带是半径差为公差值t,且与Datum 轴线同轴的两圆柱面之间 区域.,39,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.4 跳动公差,公差基本知识,用于轴线方向时,公差带是距离为公差t,且与Datum 轴线垂直的两平行平面之间的区域.全跳动公差包括以Datum为基准的圆度,直线度,垂直度,圆柱度,平行度公差的公差.,40,3.几何公差(GD&T:Geometric Dimensioning&Tolerancing)3.4 跳动公差,公差,公差基本知识,如果按照正确的尺寸(Just Size或Theoretically Exact Dimension)很容易加工,且费用不高的话,公差这个概念就是不需要的.但是在现实中按照正确的尺寸加工几乎是不可能的,为了能加工得 更加接近正确的尺寸,有时候需要投入更多的费用和时间.如果使用未按照正确的尺寸加工的 部品组装成的产品在组装性和完善性上会存在问题,且性能或品质会恶化.相反,如果要求尺寸非常正确就会导致制造成本上升.所以,有必要根据各个机械部品用途和功能 不同,对允许的尺寸偏差进行规定,该偏差即尺寸公差.,41,尺寸公差=最大允许尺寸 最小允许尺寸,4.尺寸公差和配合 尺寸公差,公差基本知识,1)尺寸:表现形体大小的量,以mm为单位表示.2)实际尺寸:形体的实际尺寸 3)极限尺寸:形体允许的尺寸的两个极端尺寸,即最大极限尺寸和最小极限尺寸 4)最大极限尺寸:形体允许的最大尺寸(最大极限尺寸)(基准尺寸)5)最小极限尺寸:形体允许的最小尺寸(最大极限尺寸)(基准尺寸)6)基准尺寸:根据使用上尺寸允许差和下尺寸允许差,按照允许极限尺寸算出的成为基准 尺寸.,42,4.尺寸公差和配合 尺寸公差用语(KS B 0401),公差基本知识,7)上尺寸允许差:对应最大极限尺寸,和基准尺寸的差 8)下尺寸允许差:对应最小极限尺寸,和基准尺寸的差 9)尺寸公差:最大尺寸和最小允许尺寸的差,43,4.尺寸公差和配合 尺寸公差用语(KS B 0401),孔和轴的尺寸允许差,公差基本知识,10)公差等级:按尺寸公差,配合公差方式,同一公差等级对所有基本尺寸的一组公差被认为具有 同等精确程度,根据 ISO 规定,根据尺寸进行区分,公差可以分为 01,02,03.18等级的共 20个等级.IT 01-IT 4:主要为Gauge类(超精密加工部品)IT 5-IT 10:主要为进行配合的部品(切削加工品)IT 5 IT 7:精密加工部品 IT 8 IT 10:一般加工部品 IT 11 IT 16:不配合的情况 公差等级如IT 7所示,在记号IT上写入表示等级的数字即可.,44,4.尺寸公差和配合 尺寸公差用语(KS B 0401),公差基本知识,45,4.尺寸公差和配合,尺寸 500mm 以下使用的IT公差,公差基本知识,46,4.尺寸公差和配合,尺寸大于500mm时使用的IT 公差,公差基本知识,限界测量中,轴和孔配合时,或紧紧咬合,或晃动.因此机械部品之间的相对位置关系叫作配合.轴和孔之间的配合是能够左右大部分器具组装性或性能的非常重要的部分,在KS规则中分为 3大类配合.1)间隙配合(Clearance Fit)-具有间隙的配合-孔的最小极限尺寸 轴的最大极限尺寸 2)过渡配合(Transition Fit)-根据孔和轴的实际尺寸,可能具有间隙或过盈的配合 3)过盈配合(Interference Fit)-具有过盈的配合-孔的最大极限尺寸 轴的最小极限尺寸,47,4.尺寸公差配合 配合,公差基本知识,48,4.尺寸公差和配合 配合方式,公差基本知识,49,4.尺寸公差和配合 常用的孔基准配合,备注)1.尺寸不同也有例外.2.配合孔尺寸允许差请参照KS B 0401,公差基本知识,50,4.尺寸公差和配合 常用的轴基准配合,备注)1.尺寸不同也有例外.2.配合孔尺寸允许差请参照KS B 0401,公差基本知识,无论是孔基准式,轴基准式,表示孔的记号写在前面.例)20 H7g6,20 H7/g6 等 强制配合方式 有过盈的过盈或过渡配合的结合方法分以下3种.施加外力的结合方法(Forced Fits)使用液压,空压或锤子通过物理冲击等方法,施加外力进行组装的方法 将轴冷却使之收缩的结合方法(Expansion Fits)要装进轴或衬套(Bush)等内部的部品使用辅助剂冷却使之收缩进行组装,在常温下依靠温度上升使之膨胀进行结合的方法.加热孔使之膨胀的结合方法(Shrinkage Fits)带有孔形体的部品加热后使之膨胀进行组装,在常温下依靠温度下降 使之收缩进行结合的方法.,51,4.尺寸公差和配合 配合表示法,尺寸公差使用时,52,尺寸公差使用时,53,
