几何精度设计之公差原则

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几何精度设计之公差原 则
2020年4月24日星期五
公差原则
基本内容:公差原则的定义,有关作用尺寸
、边界和实效状态的基本概念,独立原则、包 容要求、最大实体要求、最小实体要求的涵义 及应用。
重点内容:包容要求、最大实体要求的涵义
及应用。
难点内容:包容要求、最大实体要求、最小
实体要求的涵义及应用。
公差原则的定义
定义:处理尺寸公差和几何公差关系的规定 分类:
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
有关公差原则的术语及定义
1.体外作用尺寸
●外表面(轴)的体外作用尺寸 dfe 与实际外表面体外
相接的最小理想面的直径(或宽度)。
●内表面(孔)的体外作用尺寸 dfi 与实际内表面体外
相接的最大理想面的直径(或宽度)。
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对于关联要素孔、轴,该理想面的轴线(或中心平 面)必须与基准保持图样上给定的几何关系。
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2. 最大实体状态MMC和最大实体尺寸MMS
● MMC 实际要素在尺寸公差带内并具有实体最大 的状态。
● MMS
轴的MMS=dM=轴的上极限尺寸dmax 孔的MMS=DM=孔的下极限尺寸Dmin
3. 最小实体状态LMC和最小实体尺寸LMS
● LMC 实际要素在尺寸公差带内并具有实体最小的 状态。
● LMS
轴的LMS=dL=轴的下极限尺寸dmin 孔的LMS=DL=孔的上极限尺寸Dmax
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4. 最大实体实效状态MMVC和最大实体实效尺 寸MMVS
●MMVC 实际要素处于最大实体状态,且其对应导出 要素的几何误差等于图样上标注的几何公差时的综合极限状
态(图样上该几何公差的数值t的后面标注了符号 M )。
●MMVS 此综合极限状态的体外作用尺寸。
轴的MMVS=dMV=轴的上极限尺寸dmax +t 孔的MMVS=DMV=孔的下极限尺寸Dmin - t
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5. 最小实体实效状态LMVC和最小实体实效尺 寸LMVS
●LMVC 实际要素处于最小实体状态,且其对应导出 要素的几何误差等于图样上标注的几何公差时的综合极限状
态(图样上该几何公差的数值t的后面标注了符号 L )。
●LMVS 此综合极限状态的体外作用尺寸。
轴的LMVS=dLV=轴的下极限尺寸dmax -t 孔的LMVS=DLV=孔的上极限尺寸Dmin +t
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6. 边界
设计时给出边界,用于控制被测要素实际尺寸和几 何误差的综合结果。边界的形状是被测要素的反形,是 具有理想形状的极限包容面。
单一要素的边界没有方位的约束。而关联要素的边 界应与基准保持图样上给定的几何关系。
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二、独立原则
φ30
定义:图样上给定
的每一个尺寸和几何 要求均是独立的,应 分别满足要求。
标注:不需加注任
何特别符号。
标注示例
Φ0.015
在独立原则中尺寸公差和几何公差各自独立
示例: 地控制提取要素的尺寸误差和几何误差
(a)
(b) 图 独立原则的标注(一)
(a)
(b)
图 独立原则的标注(二)
独立原则的应用
① 尺寸公差与几何公差需要分别满足要求,两者不 发生联系。
独立原则的应用
②应用于要求严格控制要素的几何误差的场合 。
③ 用于未注尺寸公差的要素。
三、包容要求
1.包容要求的含义
包容要求适用于单一尺寸要素,用最大实体边界MMB控 制单一要素的实际尺寸和形状误差的综合结果,并要求 实际尺寸不得超出最小实体尺寸。
按包容要求给出尺寸公差时,需要在公称尺寸的上、 下偏差后面或尺寸公差带代号后面标注符号 E ,如
E , 100H7 E
图样上对孔或轴标注了符号 E ,就应满足下列要求 : 对于轴
dfe≤ dmax 且 da≥ dmin
对于孔 D ≥ 几何量精度设计与检测 fe D3-m15in 且 Da≤ Dmax
2. 按包容要求标注的图样解释
在最大实体边界范围内,该要素的实际尺寸和形状误 差相互依赖,所允许的形状误差值完全取决于实际尺 寸的大小。因此,若轴或孔的实际尺寸处处皆为最大 实体尺寸,则其形状误差必须为零,才能合格。
3. 包容的主要应用范围
包容要求常用于保证孔与轴的配合性质,特别是配合
公差较小的精密配合要求。
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按包容要求给孔、轴尺寸公差后,若对形状精度有更高 的要求,还可以进一步给出形状公差值,这形状公差值必须 小于给出的尺寸公差值。
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四、最大实体要求
1.最大实体要求的含义 最大实体要求适用于尺寸要素的尺寸及其导出要素(轴
线、中心平面等)几何公差的综合要求。用最大实体实效边 界MMVB控制被测尺寸要素的实际尺寸及其导出要素几何 误差的综合结果,并要求实际尺寸不得超出极限尺寸。
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2. 最大实体要求应用于被测要素
●标注方法 在被测要素几何公差框格中的公差值后面标注符号 M 。 ●含义
① 图样上标注的几何公差值是被测要素处于最大实 体状态时给出的公差值。
② 给出最大实体实效边界MMVB:
对于轴
dfe≤ dMV 且 dmax≥ da≥ dmin
对于孔
Dfe≥ DMV 且 Dmax ≥ Da ≥ Dmin
③ 允许尺寸公差补偿几何公差。
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被测要素按最大实体要求标注的图样解释
单一要素示例
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关联要素示例
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最大实体要求应用于被测要素而标注的几何公差值为零
可以给出被测要素处于最大实体状态下的几何公差值
为零,用“0 M ”的形式注出。在这种情况下,被测要素的 MMVB边界就是MMB边界,这边界尺寸等于MMS。达到 包容要求的效果。
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标注的方向或位置公差值为零的示例
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3. 最大实体要求应用于基准要素
基准要素尺寸公差与被测要素方向、位置公差的关系 可以是彼此无关而独立的,或者是相关的。基准要素本 身可以采用独立原则、包容要求或最大实体要求。
基准要素尺寸公差与被测要素方向、位置公差的关系 采用最大实体要求时,必须在被测要素几何公差框格中 的基准字母后面标注符号 M 。
最大实体要求应用于基准要素的含义如下: (1)基淮要素的实际轮廓也受相应的边界控制。 (2)在一定条件下,允许基准要素的尺寸公差补偿 被测要素的方向、位置公差。
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4. 最大实体要求附加采用可逆要求
●标注方法 在被测要素几何公差框格中的公差值后面标注双重符
号M R 。 ●含义
允许尺寸公差与几何公差相互补偿。
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5. 最大实体要求的主要应用范围
只要求装配互换的要素,通常采用最大实体要求。 例如,用螺栓或螺钉连接的盘形零件上圆周布置的通 孔的位置度公差广泛采用最大实体要求,以充分利用 图样上给出的通孔的尺寸公差。
此外,“0 M ”的应用,对于单一要素可以获得包容
要求的效果;对于关联要素可以在获得包容要求效果
的同时,保证方向、位置精度。
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小结: 包容要求与最大实体要求
合格条件及 公差原则含义
包容要求
dm ≤dMMS=dmax
轴 da ≥dLMS=dmin
Dm≥DMMS=Dmin
孔 Da≤DLMS=Dmax
边界尺寸为最大实体尺寸 MMS(dmax,Dmin)
最大实体要求
dm≤dMV=dMMS+t形位

dmin≤da≤dmax
Dm≥DMV=DMMS-t形位

Dmin≤Da≤Dmax
边界尺寸为最大实体实效尺寸 MMVS=MMS±t
标注
单一要素
在尺寸公差带后 加注 E
用于被测要素 时
用于基准要素 时
在几何公差框格第二格 公差值后加 M
在几何公差框格相应的 基准要素后加 M
主要用途
用于保证配合性质
用于保证零件的可装配性
例题 :
E
— φ0.008
a
A
Ø
12
0 -0.
05
ø 0.04 M A
Ø 25 -0.05
b
图例 采用公差原则
a
独立原则
b
包容要求
c
最大实体要求
c
边界及边界尺寸mm

最大实体边界 Ø20
最大实体实效边界
Ø12.04
给定的形 位公差 mm
Ø 0.008
0
Ø 0.04
可能允许的最大形位 误差值mm
Ø 0.008 Ø 0.021
Ø 0.09
五、最小实体要求
定义:控制被测要素的实际轮廓处于其最小实体实效
边界之内的一种公差要求。
标注:在被测要素形位公差框格中的公差值后标注符
号 L 。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“ L ”。
应用:适用于中心要素。主要用于需保证零件的强度
和壁厚的场合。
边界:最小实体实效边界。即:体内作用尺寸不得超
出最小实体实效尺寸,其局部实际尺寸不得超出最大 实体尺寸和最小实体尺寸。DLV=DL±t 内表面为“+” ,外表面为“-”。
(1)最小实体要求应用于注有公差的要素
【工程实例4-3】试解释图4.74(a)标注的含义。
(a)
(b)
(c)
图4.74 最小实体要求应用举例
解:对该图例的解释如下:
a.外尺寸要素的提取要素不得违反其最小实体实效状态(LMVC),其直 径为LMVS=69.8mm;LMVC的方向与基准A相平行,并且其位置在与 基准A同轴的理论正确位置上;
b. 外尺寸要素的提取要素各处的局部直径应小于MMS=70mm,且应大于 LMS=69.9mm;
c. 轴线的位置度公差Φ0.1mm是该外尺寸要素为其最小实体状态(LMC) 时给定的,若该外尺寸要素为最大实体状态(MMC)时,其轴线位置 度误差允许达到最大值,即轴线位置度公差Φ0.1mm与轴线尺寸公差 Φ0.1mm之和Φ0.2mm;若该轴处于LMC与MMC之间,其轴线位置度公 差在Φ0.1mm~Φ0.2mm之间变化。图4.74(c)给出了表达上述关系 的动态公差带图。
§3.5 几何误差
几何误差是指被测提取要素对其拟合要素的 变动量,是几何公差的控制对象。
3.5.1 实际要素的体现
测量几何误差时,难于测遍整个实际要素来取得无限 多测点的数据,而是考虑现有计量器具及测量本身的可行 性和经济性,采用均匀布置测点的方法,测量一定数量的 离散测点来代替整个实际要素。
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3.5.2 几何误差及其评定
1.形状误差及其评定
形状误差是指被测提取要素对其拟合要素的变动量,拟 合要素的位置应符合最小条件。
最小条件就是拟合要素处于符合最小条件的位置时,被 测提取要素对拟合要素的最大变动量为最小。
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2.方向误差及其评定
• 方向误差是指被测提取要素对其具有确定方向的拟合 要素的变动量,拟合要素的方向由基准确定。
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3.位置误差及其评定
位置误差是指被测提取要素对其具有确定位置的拟合 要素的变动量,拟合要素的位置由基准和理论正确尺 寸确定。
位置误差值用定位最小包容区域(简称定位最小区域) 的宽度或直径来表示。
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3.6 几何精度的设计
几何精度设计包括下列内容: 几何公差特征项目及基准要素的选择、 公差原则的选择 几何公差值的选择。
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3.6 几何精度的设计
3.6.1几何公差特征项目及基准要素的选择 几何公差特征项目的选择主要从被测要素的
几何特征、功能要求、测量的方便性和特征项目 本身的特点等几方面来考虑。
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3.6 几何精度的设计
3.6.2 公差原则的选择 公差原则主要根据被测要素的功能要求、零件
尺寸大小和检测方便来选择,并应考虑充分利用 给出的尺寸公差带,还应考虑用被测要素的几何 公差补偿其尺寸公差的可能性。
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3.6 几何精度的设计
3.6.3 几何公差值的选择
零件上仅少数要素对尺寸公差和几何公差有特殊要 求,需要单独注出公差,而大多数要素对尺寸公差和几 何公差均无特殊要求,按一般公差处理即可,不必注出 公差。
按GB/T 1184-1996的规定,直线度公差、平面度公 差、方向公差、同轴度公差、对称度公差、跳动公差各 分1、2、3、…、12级,圆度、圆柱度公差各分0、1、 2、3、…、12级;一般公差(未注几何公差)分H、K、L
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