第4章 几何公差及检测

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图4-55 用V形块测量圆度误差
4.平行度误差的测量 (1)面对面的平行度误差的测量
图4-57 面对面的平行度误差的测量
(2)线对线的平行度误差的测量
如图4-58所示,基准轴线和被测轴线均由芯轴模拟,将模拟
基准轴线的芯轴放在等高的支架上,在测量距离为L2的两个
位置上测得的读数分别为M1和M2,则平行度误差为
2.对称度
(a)
(b)
图 4-29 对称度公差
3.位置度 (1)点的位置度
(a)
(b)
图4-30 点的位置度公差
(2)线的位置度
(a)
(b)
图4-31 线的位置度公差
(3)面的位置度
(a)
(b)
图4-32 面的位置度公差
4.5.2 位置误差及评定 图4-33 定位最小区域
4.6 跳动误差及公差 1.圆跳动 (1)径向圆跳动
f

L1 L2
M1 M2
图4-58 线对线的平行度误差的测量
(3)线对面的平行度误差的测量 如图4-59所示,测量时以芯轴模拟被测孔的轴心线,测量距 离为L2的两个位置上测得的读数分别为M1和M2,则平行度误 差为
f

L1 L2
M1 M2
图4-59 线对面的平行度误差的测量
5.垂直度误差的测量 垂直度误差可用平板和带指示表的表架、自准直仪和三坐 标测量机等测量。 (1)面对面的垂直度误差的测量
何公差各自独立,应分别满足要求的公差原则。
图4-45 独立原则标注示例
4.7.3 包容要求
1.图样标注 2.表示的含义 3.遵守的理想边界及合格条件
对于外表面
d fe
≤d
M(d
),
max
d
a
d(L d min)
对于内表面
Dfe
D M(D min), Da

D(L D

max
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
图4-46 包容要求应用示例
4.检测时所用的计量器具和方法
常用光滑极限量规来检测遵守包容要求的要素。(详见
第6章)
光滑极限量规时一种无刻度量具,它分为通规和止规。
通规用来模拟和体现被测要素的最大实体边界,控制被
测要素的体外作用尺寸。
止规体现被测要素的最小实体尺寸,控制被测要素的局
4.4.2 方向公差带的定义、标注及解释
1.平行度公差 (1)面对面
(a)
(b)
图4-20 面对面平行度公差
(2)线对面
(a)
(b)
图4-21 线对面平行度公差
(3)面对线
Hale Waihona Puke Baidu
(a)
(b)
图4-22 面对线平行度公差
(4)线对线(给定方向)
(a)
(b)
图4-23 给定方向线对线平行度公差
(5)线对线(任意方向)
部实际尺寸。
4.7.4 最大实体要求 1.图样标注 2.表示的含义 3.遵守的边界及合格条件
对于外表面 dfe dMV dmax t
d max d a d min
对于内表面 Dfe DMV Dmin t
Dmax Da Dmin 4.检测时所用的计量器具和方法 被测要素采用最大实体要求时,根据合格条件,检测时, 一是用综合量规(又称为位置量规或功能量规)检验被测要 素是否超越最大实体实效边界;二是用通用计量器具测量被 测要素局部实际尺寸是否在最大、最小极限尺寸之间。 5.特殊情况—零几何公差 当关联被测要素采用最大实体要求且几何公差值为零时称
【本章难点】
1.几何公差中公差带的形状、大小、方向和位置四要素; 2.形状公差、定向公差、位置公差的含义、特点和区别; 3.组成要素和导出要素在图样上的标注区别; 4.提取组成要素与基准要素在图样上的标注区别。
4.1 概述 零件在加工过程中不仅有尺寸误差,而且还会产生形状和 位置误差。为保证机械产品质量和互换性,必须对形状和位置 加以控制,规定形状和位置公差。 4.1.1 几何公差的作用 如图4-1所示的光轴,尽管其各段的截面尺寸都在 30f 7 的尺寸范围内,但由于轴发生弯曲,所以孔、轴配合时就不 能满足配合要求,甚至无法装配。
4.检测时所用的计量器具和方法
检测时,仍是用综合量规检验被测要素是否超越最大实体 实效边界;通用计量器具测量被测要素局部实际尺寸,但其 合格范围是在最小实体尺寸和最大实体实效尺寸之间。
(a)
(b)
(c)
图4-49 可逆要求用于最大实体要求应用示例
4.8 几何公差的选择
4.8.1 几何公差项目的选择 选择几何公差项目时可以从以下几个方面考虑: 1.零件的几何特征 2.零件的功能要求 3.检测的方便性和经济性
4.2 几何公差的标注
4.2.1 几何公差的几何特征、符号及附加符号 按国家标准,几何公差的几何特征共有14种。几何特征及 符号见表4-1。 几何公差带具有形状、大小、方向和位置四要素。
(a)两平行直线 (b)两等距曲线 (c)两平行平面 (d)两等距曲面
(e)圆柱面
(f)两同心圆
(g)一个圆
(h)一个球
1-球面;2-圆锥面;3-端面;4-圆柱面;5-锥顶;6-素线;
7-轴线;8-球心
零件的几何要素可以分成以下几类:
1.按存在状态分类 (1)理想要素(Ideal Feature) (2)实际要素(Real Feature) 2.按在几何公差中所处的地位分类 (1)提取组成要素(Measured Feature) (2)基准要素(Datum Feature) 3.按功能关系分类 (1)单一要素(Single Feature) (2)关联要素(Associated Feature) 4.按几何特征分类 (1)组成要素(Integral Feature) (2)导出要素(Derived Feature)
图4-1 配合示意图
4.1.2 几何公差的研究对象
如图4-2所示的零件可以看成由球、圆锥台、圆柱和圆锥 等基本几何体组成。组成这个零件的几何要素有:
点——球心、锥顶; 线——轴线、圆锥素线、圆柱素线; 面——球面、圆锥面、端平面、圆柱面。
(a)
(b)
图4-2 零件几何要素示例
(a)平面图(b)立体图
尺寸。 尺寸为最大实体尺寸的边界称为最大实体边界,用MMB表
示。
如图4-41a所示的圆柱形外表面,其最大实体尺寸dM 30m m,其最大实体边界为直径等于 30 mm的理想圆柱面,如图4-
41b所示。
(a)
(b)
图4-41 单一要素的最大实体尺寸和边界 关联要素的最大实体边界的中心要素还必须与基准保持图 样上给定的几何关系,如图4-42所示。
第 4 章 几何公差及检测
【学习指南】
1.学会标注几何公差; 2.学会根据不同的应用场合选择不同的公差原则; 3.学会几何误差检测的常用方法,进行常用检测方法的实训。
【本章要点】
1.14 种几何公差特征项目的名称及符号; 2.典型的几何公差的特点; 3.几何公差的评定原则; 4.独立的原则的标注、含义、检测及主要应用场合; 5.包容要求的标注、含义、检测及主要应用场合; 6.最大实体要求的标注、含义、检测及主要应用场合; 7.几何公差的标注方法; 8.常用的几何公差检测的原理及方法。
图4-60 面对面的垂直度误差的测量
(2)面对线的垂直度误差的测量 如图4-61所示,用导向块模拟基准轴线,将被测零件放置在 导向块内,然后测量整个被测表面,取指示表读数的最大值 与最小值之差作为垂直度误差。
图4-61 面对线的垂直度误差的测量
6.倾斜度误差的测量 如图4-62所示,将被测零件放在定角座上,然后测量整个被 测表面,取指示表读数的最大值与最小值之差作为倾斜度误 差。
(a)
(b)
图4-24 任意方向线对面平行度公差
2.垂直度
(a)
(b)
图4-25 面对面垂直度公差
3.倾斜度
(a)
(b)
图4-26 线对线倾斜度公差
4.4.3 方向误差及评定
图4-27 定向最小区域
4.5 位置误差及公差 4.5.1 位置公差带的定义、标注及解释 1.同轴度
(a)
(b)
图 4-28 同轴度公差
图4-62 面对面的倾斜度误差的测量
7.同轴度误差的测量 同轴度误差可用V形架和带指示表的表架、圆度仪和三坐标 测量机等测量。
4.9.2 几何误差常用检测方法
1.直线度误差的测量 (1)贴切法(间隙法或光隙法)
(a)测量方法
(b)标准光隙的获得
图4-51 用贴切法测量直线度误差
(2)测微仪法(打表法)
图4-52 用测微仪法测量直线度误差 (3)节距法(跨距法)
图4-53 用节距法测量直线度误差
3.圆度误差的测量 (1)用游标卡尺、千分尺或用平板和带指示表的表架测量 (两点法测量) (2)用V形块和带指示表的表架测量(三点法测量)
(a)
(b)
6.面轮廓度
(a)
(b)
(c)
4.3.2 形状误差及评定 形状误差的方法称为最小区域法。
图4-16 直线度误差的最小包容区域
4.4.1 基准 1.单一基准
4.4 方向误差及公差
(a)
(b)
图4-17 直线度误差的最小包容区域
2.组合基准(公共基准)
图4-18 组合基准
图4-19 基准体系
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) 图4-4 公差框格标注示例
2.提取组成要素的标注方法 图4-5 提取组成要素的标注示例
3.基准要素的标注方法
(a)
(b)
图4-6 基准代号
(a)
(b)
图4-7 基准要素标注示例
4.3 形状误差及公差
4.3.1 形状公差与公差带 1.直线度 (1)在给定平面;
(a)
(a)
(b)
图4-42关联要素的最大实体尺寸和边界
4.最小实体状体、尺寸、边界
(a)
(b)
图4-43 单一要素的最小实体尺寸和边界
5.最大实体实效状体、尺寸、边界 DMV Dmin t ,d MV d max t 图4-44为单一要素的最大实体实效边界的示例。
(a)
(b)
4.7.2 独立原则 独立原则是指被测要素在图样上给出的尺寸公差与几
d fe d MV d max t d MV d max t d a d min 对于内表面
Dfe DMV Dmin t Dmax Da DMV Dmin t 如图4-49a所示的轴,其体外作用尺寸应小于等于 20.1 m m,局部实际尺寸在19.7mm到 20.1mm之间。
4.8.2 几何公差数值的选择 1.几何公差值的规定 2.几何公差值的选用 实体实效 边界的废品变为合格品,提高了经济效益。
4.8.3 几何公差选用和标注实例 图4-50 齿轮轴几何公差应用示例
4.9
4.9.1 几何误差检测原则
1.与理想要素比较原则 2.测量坐标原则 3.测量特征参数原则 4.测量跳动原则 5.控制实效边界原则
图4-39 孔、轴的实际尺寸和作用尺寸
图4-40 关联要素的体外作用尺寸
3.最大实体状态、尺寸、边界 最大实体状态下的尺寸称为最大实体尺寸。内、外表面的 最大实体尺寸分别用 DM、dM表示,即 DM Dmin ,d M d max
式中: Dmin 、 dmax 分别为孔的最小极限尺寸和轴的最大极限
(b)
图4-8 给定平面的直线度公差
(2)给定方向;
(a)
(b)
图4-9给定方向的直线度公差
(3)任意方向;
(a)
(b)
图4-10任意方向的直线度公差
2.平面度
(a) 3.圆度
(b) 图4-11平面度公差
(a)
(b)
图4-12圆度公差
4.圆柱度
(a) 5.线轮廓度
(b) 图4-13 圆柱度公差
为零几何公差,用0○M 表示。
4.7.5 最小实体要求
(a)
(b)
图4-48 最小实体要求应用示例
4.7.6 可逆要求
可逆要求不能单独采用,只能与最大实体要求或最小实体 要求联合使用。
1.图样标注 2.表示的含义 3.遵守的理想边界及合格条件 此时仍遵守最大实体实效边界。合格条件为: 对于外表面
(i)两同心圆柱面
(j)一段圆柱面
(k)一段圆锥面
表4-1 几何公差特征项目的名称及符号
公差类型
几何特征
符号
有无基准
直线度

平面度

形状
圆度

圆柱度

形状或位置
线轮廓度 面轮廓度
有或无 有或无
平行度

定向
垂直度

倾斜度

位置度
有或无
定位
同轴(同心)度

对称度

圆跳动

跳动
全跳动

4.2.2 几何公差标注 1.公差框格的标注方法
(a)
(b)
图4-34 径向圆跳动公差
(2)端面圆跳动
(a)
(b)
图4-35 端面圆跳动公差
(3)斜向圆跳动
(a)
(b)
图4-36 斜向圆跳动公差
2.全跳动 (1)径向全跳动
图4-37 径向全跳动公差 (2)端面全跳动
(a)
(b)
图4-38 径向全跳动公差
4.7 公差原则 4.7.1 术语及定义 1.局部实际尺寸(简称实际尺寸) 2.体外作用尺寸
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