端面圆跳动与垂直度的控制关系研究

端面圆跳动与垂直度的控制关系研究
①
范国敏②1
,侯建明
2
(1.华北科技学院机电工程系,北京东燕郊　101601;2.廊坊市安次区建设局,河北廊坊　065020)
摘　要:从使用要求、控制条件以及公差带形状进行了研究,并对采用端面圆跳动替代端面垂直度项目的注意事项以及替代条件进行了分析和讨论。

关键词:端面圆跳动;垂直度;使用要求;控制条件;公差带形状
中图分类号:TH061　文献标识码:A 文章编号:1672-7169(2004)02-0088-03
凡在图样上已经标注的形位公差项目,如果对另一些项目的形位公差也能起到控制作用,并能满足使用功能要求时,则不必规定另一些项目
的形位公差。

只有在不能满足零件功能要求时,才进一步提出这些形位公差要求,例如圆柱度公差能控制圆度误差和素线直线度误差,素线直线度公差能控制圆柱体的轴线直线度误差,轮廓度公差能控制轮廓表面的直线度和平面度误差等,径向圆跳动公差能控制同轴度误差和圆度误差,端面垂直度公差能控制端面圆跳动误差,径向全跳动公差能控制圆柱度误差,位置度公差具有综合控制多项形位误差的功能,位置公差能控制形状公差,定位公差能控制定向公差,跳动公差能控制定位、定向和形状误差等等。

设计者只有熟悉这些形位公差项目的控制与被控制的关系,才能避免错误的选用。

本文主要研究端面圆跳动与端面垂直度的应用及控制关系,从以下几个方面进行研究:
1　端面圆跳动的公差带、测量位置和应用
1.1　端面圆跳动的公差带及测量位置
端面圆跳动的公差带是在与基准同轴的任一半径位置的测量圆柱面上距离为公差值的的两圆之间的区域。

图1中上图表示:被测要素为左端面,基准要素为右端小直径圆柱的轴线,项目符号为端面圆跳动。

测量时如图1中下图所示,指示器指针指在任一直径处不动,被测面绕基准线A (基准轴线)旋转一周时,在任一测量圆柱面内轴向的跳动量均不得大于0.05毫米。

公差带形状为与基准轴线同轴的任一直径位置的测量圆柱面
上,沿母线方向宽度为公差值0
.05毫米的圆柱
面,如图2所示。

图1　端面圆跳动测量
图2　端面圆跳动公差带
1.2　端面圆跳动的应用
为了确定连接件之间有正确位置,例如轴上装有滚动轴承、齿轮时轴的台肩与端面,端盖、连轴节端面等,通常应给出端面圆跳动要求,如图3
所示。

当零件的端面对轴线的垂直度误差的检测有困难时,端面中凹或中凸的平面度误差较小时,也可以采用检测端面圆跳动误差的方法替代垂直度误差的检测方法。

2　端面垂直度的公差带和应用
2.1　端面垂直度的公差带形状
端面垂直度的公差带是距离为公差值,且垂
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①②作者简介:范国敏(1975—　),女,蒙古族,内蒙古赤峰人,大学毕业,华北科技学院机电系助教。

收稿日期:2003-12-04
图3　轴肩端面圆跳动
直于直线或轴线的两平行平面之间的区域。

如图4所示,被测要素为左端面,基准要素为右端小直径轴的中心轴线,项目符号为端面垂直度。

被测端面必须位于距离为公差值0.
05毫米,且垂直于基准轴线的两平行平面之间的区域,如图5所示。

图4　端面垂直度
图5　端面垂直度公差带
2.2　端面垂直度公差的应用
垂直度是一项应用较广泛的定向位置公差,不仅用于零件的关联要素,而且应用于机器精度和性能的检测项目中(例如车床、铣床和钻床的产品精度检测)。

在实际使用中,垂直度能起到几个方面的控制作用,主要应用在以下几个方面:
(1)保证工作精度:例如块规、直角尺的垂直度误差会影响计量器具的工作精度,再如,夹具定位面也有垂直度公差要求,这不仅会直接影响被加工工件的定位精度,还会影响被加工工件的定向误差。

(2)保证运动精度:例如减速箱上各孔之间的垂直度误差会影响齿轮传动的啮合精度,柱塞、
阀杆端面对轴线的垂直度误差会影响轴向接触精度。

(3)保证零件的可装配性:例如变速箱体孔的垂直度误差不仅影响齿轮传动啮合性能,而且影响轴与其他零件的可装配性,也影响机器的使用性能。

(4)保证接触面的密封性:例如泵体法兰和
压盖端面与轴线间的垂直度误差与结合面的密封性直接相关,因此会影响泵的使用性能。

(5)保证零件的使用寿命:零件的垂直度误差会影响间隙配合的间隙量,减小接触面积,增大磨损,降低使用寿命。

3　端面圆跳动与垂直度的存在关系
根据以上对端面圆跳动和垂直度定义及使用性能的分析,可知端面圆跳动不仅反映端面的任一圆周上各点沿轴线的相对位置的变动量,同时也反映该测点圆周对基准轴线的垂直关系。

这种垂直关系与端面对基准轴线的垂直度关系是不同的。

端面对基准轴线的垂直度是端面圆跳动(端
面位置误差)和平面度(形状误差)误差的综合反映。

所以,只要被测端面对基准轴线存在端面圆跳动误差,则必然存在端面对基准轴线的垂直度误差,如图6所示。

当端面出现对称的形状误差,例如端面中凸或中凹的特殊情况,端面圆跳动可能等于零,但是端面垂直度误差可能很大,如图
7所示。

当端面只存在倾斜于基准轴线,
不存在平面度误差时,在最大直径处的端面圆跳动误差等于垂直度误差,如图8所示。

图6　圆跳动小于垂直度
图7　圆跳动等于零89
　第2期　范国敏等:端面圆跳动与垂直度的控
制关系研究
图8　圆跳动等于垂直度
4　端面圆跳动替代端面垂直度的情况端面圆跳动误差的测量方法较端面垂直度误差的测量方法要简便,所以在条件允许的情况下用测量端面圆跳动误差来替代测量端面垂直度误差。

端面圆跳动替代端面垂直度的情况主要有以下两种:
4.1　当零件的端面对轴线的垂直度误差的检测有困难时,采用检测端面圆跳动误差的方法替代端面垂直度误差的检测方法。

4.2　端面中凹或中凸的平面度误差较小时,也可以认为不存在平面度误差,此时端面只存在倾斜与基准轴线的情况,在最大直径处的端面圆跳动误差等于垂直度误差,通常采用检测端面圆跳动误差的方法替代端面垂直度误差的检测方法。

如图8所示。

5　关于采用端面圆跳动替代端面垂直度项目的注意事项
5.1　采用端面圆跳动替代垂直度公差要求时,其结果会降低端面垂直度精度,所以对端面垂直度有一定精度要求时,必须同时给出端面垂直度公差要求。

5.2　端面圆跳动与端面垂直度的测量方法不同,因为测量端面圆跳动误差较简便,尤其在测量轴的台肩、箱体孔端面的垂直度误差较为困难又不便于实施时,如果端面对基准轴线的垂直度精度要求不高,则可以优先选用端面圆跳动。

5.3　端面圆跳动与端面垂直度的功能是不同的,所以选用时,应在分析零件功能要求和精度高低的基础上,才能合理选用两项位置公差。

应该避免仅考虑测量的简便、不考虑零件端面的功能,一概选用端面圆跳动的错误标注。

例如安装轴承的齿轮轴的轴肩,一般固定联接的零件端面,低速旋转轴的台肩端面等,应选用端面圆跳动;对车床主轴的花盘,为保证花盘使用性能,应给出花盘端面的平面度和垂直度公差。

参考文献:
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阳:东北大学出版社,1999.
Discussion on Relationship of Butt end's Circle
Jump and Perpendicularity
FAN Guo-min1,HOU J ian-ming2
(1.Mechanical&Electronic Engineering Department
North China INStitate of Seience and Technology,Yanjiao Beijing-East China　101601)
A bstract:Butt end's Circle Jump can contro l Perpendicularity,even replace Butt end's Perpendicularity on special condition.I t is impo rtant to study controlled condition and the shape o f tolerance band.And to discuss the attention and the conditio n of the substitution also.
Key Words:Butt end's Circle Jump;Butt end's Perpendicularity;the Shape of T olerance Band;Controlled Con-ditions
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