企業(yè)培訓_形狀與位置公差標準培訓教材

1 形位公差分類 2 形位公差評定的基本原則 形位公差評定的基本原則 最小條件原則 H1 H2 H3 H1為直線度誤差 直線度 3 1形位公差框格 無基準要求的形狀公差 公差框格僅兩格 有基準要求的位置公差 公差框格為三格至五格 形位公差框格在圖樣上一般為水平放置 必要時也可垂直放置 逆時針轉 3 標注 3 2被測要素的標注 兩國標準不同 3 2 1中國GB標準 形位公差框格通過用帶箭頭的指引線與要素相連 a 被測要素是輪廓要素時 箭頭置于要素的輪廓線或輪廓線的延長線上 但必須與尺寸線明顯地分開 見圖 左 b 被測要素是中心要素時 帶箭頭的指引線應與尺寸線的延長線對齊 見圖 右 當尺寸線箭頭由外向內標注時 則箭頭合一 素線直線度 軸線直線度 帶箭頭的指引線可從框格任一方向引出 但不可同時從兩端引出 3 標注 3 2 2GM標準 有四種 且可無帶箭頭的指引線 a 形位公差框格放于要素的尺寸或與說明下面 當某些公差特征項目的符號可同時應用于輪廓及中心要素時 GM標準的標注方法與我國GB標準相同 它在這些公差特征項目中有專門說明 圖11 b 形位公差框格用帶箭頭的指引線與要素相連 d 把形位公差框格側面或端面與尺寸要素的尺寸線的延長線相連 c 把形位公差框格側面或端面與要素的延長線相連 3 標注 3 2 3幾個特殊標注 除非另有要求 其公差適用于整個被測要素 對實際被測要素的形狀公差在全長上和給定長度內分別有要求時 應按圖12標注 GM標準與我國GB標準相同 圖12 b 輪廓度中若表示的公差要求適用范圍不是整個輪廓時 應標注出其范圍 見圖9標注 僅GM標準 圖13 c 輪廓度中若表示的公差要求適用于整個輪廓 則在指引線轉角處加一小圓 全周符號 見圖14 GM新標準與我國GB標準相同 圖14 GM標準也可不加圓 而在框格下標注ALLAROUND來表示 圖例見面輪廓度公差帶的介紹 GM標準將面輪廓度定義為位置公差 使用又廣 故有些特殊的標注規(guī)定 在后面介紹面輪廓度公差時再講述 3 3 1符號 GM標準規(guī)定字母I O和Q不用 我國GB標準還要多 E I J M O P L R F 基準字母一般不許與圖樣中任何向視圖的字母相同 GM新標準 ISO GMA 91標準我國GB標準 3 3 2與基準要素的連接 GM新標準與我國GB標準相同 a 基準要素是輪廓要素時 符號置于基準要素的輪廓線或輪廓線的延長線上 但必須與尺寸線明顯地分開 見圖15 圖15 A A A 3 3基準要素的標注 b 基準要素是中心要素時 符號中的連線應與尺寸線對齊 圖16 圖17 a b c d 20 20 3 3 3GMA 91標準基準符號的標注與形位公差框格標注一樣 不明確定義輪廓要素和中心要素 因此GM圖樣的右上角或左上角專門有 基準說明表 對基準要素進行描述 4 基準Datum 4 1定義基準 與被測要素有關且用來定其幾何位置關系的一個幾何理想要素 如軸線 直線 平面等 可由零件上的一個或多個要素構成 模擬基準要素 在加工和檢測過程中用來建立基準并與基準要素相接觸 且具有足夠精度的實際表面 圖18 在建立基準的過程中會排除基準要素的形狀誤差 圖19 模擬基準要素是基準的實際體現(xiàn) 4 2類型單一基準 一個要素做一個基準 組合 公共 基準 二個或二個以上要素做一個基準 典型的例子為公共軸線做基準 基準體系 由二個或三個獨立的基準構成的組合 三基面體系DatumReferenceFrame 三個相互垂直的理想 基準 平面構成的空間直角坐標系 見圖21 圖21 A 板類零件三基面體系 圖22 用三個基準框格標注 B 盤類零件三基面體系 圖23 雖然 還余下一個自由度 由于該零件對于基準軸線M無定向要求 即該零件加工四個孔時 可隨意將零件放置于夾具中 而不影響其加工要求 用二個基準框格標注 在圖24中可發(fā)現(xiàn)該盤類零件的基準框格采用了三格 這是因為該零件對基準軸線V有方向要求 而從定位原理上講基準U V已構成了基準體系 基準W是一個輔助基準平面 不屬于基準體系 圖24 由上可知 三基面體系不是一定要用三個基準框格來表示的 對于板類零件 用三個基準框格來表示三基面體系 對于盤類零件 只要用二個基準框格 就已經(jīng)表示三基面體系了 在實際工作中 大量接觸到的三基面體系原理為一面二銷見圖25 上面是從三基面體系的原理來論述基準框格的表示數(shù)量 在實際使用中 只需能滿足零件的功能要求 無需強調基準框格的數(shù)量多少 圖25 圖27 圖26 基準目標DatumTarget 用于體現(xiàn)某個基準而在零件上指定的點 線或局部表面 分別簡稱為點目標 線目標和面目標 圖28 1 點目標可用帶球頭的圓柱銷體現(xiàn) 2 線目標可用圓柱銷素線體現(xiàn) 3 面目標可為圓柱銷端面 也可為方形塊端面或不規(guī)則形狀塊的端面體現(xiàn) 基準目標的位置必須用理論正確尺寸表示 面目標還應標注其表面的大小尺寸 圖26 圖29 示例 圖26 用基準目標來體現(xiàn)基準 能提高基準的定位精度 基準體系中基準的順序前后表示了不同的設計要求 見圖30 圖30 4 3基準順序 5 公差帶ToleranceZone 5 1定義公差帶 實際被測要素允許變動的區(qū)域 它體現(xiàn)了對被測要素的設計要求 也是加工和檢驗的根據(jù) 5 2四大特征 形狀 大小 方向 位置A形狀Form公差帶形狀主要有 兩平行直線 兩同心圓 兩等距曲線 兩平行平面 兩同軸圓柱 兩等距曲面 一個圓柱 一個球 不同的公差特征項目一般具有不同形狀的公差帶 其中有些項目只有唯一形狀的公差帶 有些項目根據(jù)不同的設計要求具有數(shù)種形狀的公差帶 下面按公差特征項目逐一進行介紹 當實際被測要素的誤差在公差帶內合格 超出則不合格 直線度 圖32兩組相互垂直的兩平行直線 圖31兩平行直線 若系給定平面上線的直線度 如刻度線 則公差帶為兩平行直線 直線度 軸線 圖33一個圓柱 圖34兩平行平面 平面度 圓度 圖35兩同心圓 圓柱度 圖36兩同軸圓柱 從理論上分析 圓柱度即控制了正截面方向的形狀誤差 又控制了縱截面方向的形狀誤差 但目前還難以找到與此相配的測量方法 線輪廓度 圖37兩等距曲線 采用線輪廓度首先必須將其理想輪廓線標注出來 因為公差帶形狀與之有關 當線輪廓度帶基準成為位置公差時 則公差帶將與基準有方向或 和位置要求 理想線輪廓到底面位置由尺寸公差控制 則線輪廓度公差帶將可在尺寸公差帶內上下平動及擺動 圖38兩等距曲面 GM標準對周邊要求的兩種標注形式 采用面輪廓度首先必須將其理想輪廓面標注出來 因為公差帶形狀與之有關 面輪廓度 圖39 我國GB標準面輪廓公差帶為對稱于理想輪廓面一種 圖a GM 04標準用符號U表示公差帶不對稱于理想輪廓的分布 0 6U0 6 GM標準面輪廓度的標注 0 6U0 0 6U0 2 復合輪廓度 美國ASME新標準 圖41 圖42 我國GB標準尙未放入此標注形式 因可用25 0 25來等效替代上格 圖43兩平行平面 對于垂直度 被測要素可能是線或面 基準要素也可能是線或面 因此存在 面對面垂直度 圖43 面對線垂直度 線對面垂直度 線對線垂直度 垂直度 平行度 傾斜度屬于定向公差 其被測要素為關聯(lián)要素 垂直度 線對線垂直度 圖44兩平行平面 圖45兩平行平面 面對線垂直度 軸線對面垂直度 圖46兩平行直線 圖47一個圓柱 線對面垂直度 對于平行度 被測要素可能是線或面 基準要素也可能是線或面 因此存在 面對面平行度 圖48 面對線平行度 線對面平行度 線對線平行度 圖48兩平行平面 平行度的公差帶與垂直度的公差帶一樣 可為兩平行平面 兩平行直線 一個圓柱 不再一一介紹 平行度 圖49一個圓柱 線對線平行度 對于傾斜度 被測要素可能是線或面 基準要素也可能是線或面 因此存在 面對面傾斜度 圖50 面對線傾斜度 線對面傾斜度 線對線傾斜度 圖50兩平行平面 傾斜度的公差帶與垂直度的公差帶一樣 可為兩平行平面 兩平行直線 一個圓柱 不再一一介紹 采用傾斜度首先必須將其理想角度標注出來 因為公差帶方向與之有關 傾斜度 位置度公差描述的是被測要素實際位置對理想位置允許的變動區(qū)域 因此位置度有點的位置度 線的位置度 面的位置度 而位置度用的最多的是孔組的位置度 點的位置度 圖51一個球 位置度 S 0 6 軸線的位置度 任意方向 圖52一個圓柱 我國GB標準將此類圖樣一般用同軸度標注 右圖是用量規(guī)來描述零件的檢測 詳見公差原則 0 4 面的位置度 圖53兩平行平面 我國GB標準將此類圖樣一般用對稱度標注 孔 要素 組的位置度a 盤類件 孔組的位置度由兩種位置要求組成 一個是各孔 要素 之間的位置要求 一個是孔組 整組要素 的定位要求 圖54一組圓柱 當兩種位置相同時 合一個框格標注 當兩種位置不相同時 分上下兩格分別標注 稱為復合位置度 見圖56 b 板類件 圖55一組矩形 一般位置度 給二個相互垂直的方向 圖56一組圓柱 復合位置度 檢查孔組定位要求的量規(guī) 檢查各孔之間位置要求的量規(guī) 各孔之間位置要求的公差帶 孔組定位要求的公差帶 圖57 公差帶大小 若公差帶為圓 圓柱或球 則在公差值的數(shù)字前加注 或S 表示其圓 圓柱或球的直徑 公差帶的大小均以公差帶的寬度或直徑表示 即圖樣上形位公差框格內給出的公差值 t S t 公差值均以毫米為單位 若公差值為公差帶的寬度 距離 則在公差值的數(shù)字前不加注符號 t C方向和位置Orientation Location公差帶的方向和位置可以是固定的 也可以是浮動的 如被測要素相對于基準的方向和位置關系是用理論正確尺寸標注的 則公差帶方向和位置是固定的 否則就是浮動的 見圖60 2x 8 0 05 0 5MA 50 0 2 對于形狀公差因無基準而言 所以其公差帶的方向和位置肯定是浮動的 公差帶的浮動不是無限的 它受該方向的尺寸公差控制 2x 8 0 05 圖60 50 自由狀態(tài)條件 F這符號放置于形位公差框格中公差值的后面 描述零件在制造中造成的力釋放后的變形 所以 只有非剛性零件才應用此符號 圖63的設計要求是當零件處于自由狀態(tài)時 左側圓柱面的圓度誤差不得大于2 5mm 當零件處于約束狀態(tài)時 注 右側圓柱面的徑向圓跳動不得大于2mm 圖63 幾種特殊情況 6 4延伸公差帶 P當圖64左示螺紋連接時 按常規(guī)方法標注 將出現(xiàn)干涉現(xiàn)象 延伸公差帶就是為了解決此問題而產(chǎn)生的一種特殊標注方法 它的原理是把螺紋部分的公差帶延伸至實體外 圖64右 圖64 圖65 GM標準標注延伸公差帶的兩種形式 圖65 6 公差原則 線性尺寸公差與形位公差之間關系 6 1問題的提出 20h6 0 0 013 0 0210 20H7 要求這一對零件的最小間隙為0 最大間隙為0 034 圖67 圖66 但當孔和軸尺寸處處都加工到 20時 由于存在形狀誤差 則裝配時的最小間隙將不可能為0 這就產(chǎn)生了線性尺寸公差與形位公差之間的關系問題 設計人員繪制圖66 67孔 軸配合之目的是 6 2有關術語為了明確線性尺寸公差與形位公差之間關系 對尺寸術語將作進一步論述與定義 6 2 1局部實際尺寸 在實際要素的任意正截面上 兩對應點之間測得的距離 特點 一個合格零件有無數(shù)個 圖68 6 2 2作用尺寸A體外作用尺寸 在被測要素的給定長度上 與實際內表面 孔 體外相接的最大理想面 軸 或與實際外表面 軸 體外相接的最小理想面 孔 的直徑或寬度 圖69 特點 一個合格零件只有一個 但一批合格零件仍有無數(shù)個 孔 軸 B體內作用尺寸 在被測要素的給定長度上 與實際內表面 孔 體內相接的最小理想面 軸 或與實際外表面 軸 體內相接的最大理想面 孔 的直徑或寬度 特點 一個合格零件只有一個 但一批合格零件仍有無數(shù)個 孔軸 圖70 6 2 3最大實體狀態(tài) MMC 和最大實體尺寸 MMS A最大實體狀態(tài) MMC 實際要素在給定長度上處處位于尺寸極限之內 并具有實體最大 即材料最多 時的狀態(tài) B最大實體尺寸 MMS 實際要素在最大實體狀態(tài)下的極限尺寸 內表面 孔 DMM 最小極限尺寸Dmin 外表面 軸 dMM 最大極限尺寸dmax 特點 一批合格零件只有一個 唯一 但未考慮形狀誤差 6 2 4最小實體狀態(tài) LMC 和最小實體尺寸 LMS A最小實體狀態(tài) LMC 實際要素在給定長度上處處位于尺寸極限之內 并具有實體最小 即材料最少 時的狀態(tài) B最小實體尺寸 LMS 實際要素在最小實體狀態(tài)下的極限尺寸 內表面 孔 DLM 最大極限尺寸Dmax 外表面 軸 dLM 最小極限尺寸dmin 4特點 一批合格零件只有一個 唯一 但未考慮形狀誤差 6 2 5最大實體實效狀態(tài) MMVC 和最大實體實效尺寸 MMVS A最大實體實效狀態(tài) MMVC 在給定長度上 實際要素處于最大實體狀態(tài) MMC 且其中心要素的形狀或位置誤差等于給出公差值時的綜合極限狀態(tài) 圖71 t t B最大實體實效尺寸 MMVS 最大實體實效狀態(tài) MMVC 下的體外作用尺寸 內表面 孔 DMV 最小極限尺寸Dmin 中心要素的形位公差值t MMS MMS 孔 軸 外表面 軸 dMV 最大極限尺寸dmax 中心要素的形位公差值t 特點 綜合考慮了尺寸和形狀 唯一 6 2 6最小實體實效狀態(tài) LMVC 和最小實體實效尺寸 LMVS A最小實體實效狀態(tài) LMVC 在給定長度上 實際要素處于最小實體狀態(tài) LMC 且其中心要素的形狀或位置誤差等于給出公差值時的綜合極限狀態(tài) 圖72 t t LMS LMS B最小實體實效尺寸 LMVS 最小實體實效狀態(tài) LMVC 下的體內作用尺寸 內表面 孔 DLV 最大極限尺寸Dmax 中心要素的形位公差值t 孔 軸 外表面 軸 dLV 最小極限尺寸dmin 中心要素的形位公差值t 4特點 綜合考慮了尺寸和形狀 唯一 6 2 7邊界 由設計給定的具有理想形狀的極限包容面 A最大實體邊界 MMB 尺寸為最大實體尺寸 MMS 的邊界 B最小實體邊界 LMB 尺寸為最小實體尺寸 LMS 的邊界 C最大實體實效邊界 MMVB 尺寸為最大實體實效尺寸 MMVS 的邊界 D最小實體實效邊界 LMVB 尺寸為最小實體實效尺寸 LMVS 的邊界 建立邊界概念系便于理解 且可與量規(guī)設計相結合 GMA 91標準從通過計算量規(guī)基本尺寸的角度來描述該要求是一個相當好 而容易理解的方法 您記住了嗎 一起再來想一想 最大實體尺寸 MMS 實際要素在最大實體狀態(tài)下的極限尺寸 內表面 孔 DMM 最小極限尺寸Dmin 外表面 軸 dMM 最大極限尺寸dmax 最大實體實效尺寸 MMVS 最大實體實效狀態(tài) MMVC 下的體外作用尺寸 內表面 孔 DMV 最小極限尺寸Dmin 中心要素的形位公差值t 外表面 軸 dMV 最大極限尺寸dmax 中心要素的形位公差值t 6 3獨立原則圖樣上給定的每一個尺寸和形狀 位置要求均是獨立的 應分別滿足要求 兩者無關 GM 美國 新標準與ISO 我國GB標準統(tǒng)一 將獨立原則作為尺寸公差和形位公差相互關系應遵循的基本原則 獨立原則在圖樣的形位公差框格中沒有任何關于公差原則的附加符號 圖73 采用獨立原則要素的形位誤差值 測量時需用通用量儀測出具體數(shù)值 以判斷其合格與否 圖73 20 0 5 0 0 5 GMA 91與美國舊標準將原則1 PERFECTFORMATMMC 即下面要講的包容要求 作為尺寸公差和形位公差相互關系的基本原則 規(guī)定要素執(zhí)行獨立原則需用S表示 并強調在應用位置度時 不論是被測要素還是基準要素執(zhí)行獨立原則必須標明S 應用于其它特征符號項目時S可省略 原則2 見下圖 圖74 6 4相關要求 按我國GB標準分類介紹 尺寸公差和形位公差相互有關的公差要求 A包容要求EnvelopeRequirement GM新標準未單獨列出 1 實際要素應遵守其最大實體邊界 MMB 其局部實際尺寸不得超出最小實體尺寸 LMS 的要求 3 該要求的實質是 被測要素在MMC時形狀是理想的 當被測要素的尺寸偏離了MMS 被測要素的形位公差數(shù)值可以獲得一補償值 從被測要素的尺寸公差處 2 包容要求僅用于單一 被測要素 且這些要素必須是尺寸要素 包容要求GM新標準標注形式是直線度0M 圖74 設計中如認為補償后可能獲得的公差值太大時 應提出進一步要求 加注 0 25 圖75 則補償值到0 25為止 圖75 4 包容要求主要使用于必須保證配合性能的場合 如前面圖64和圖65的尺寸公差與形位公差采用包容要求 則裝配時的最小間隙將保證為0 Dmin dmax 20 20 0 0 0 5 GB標準標注形式是在尺寸公差后加E 見圖76右圖 圖76 5 包容要求的測量方法 一般采用極限量規(guī) 通 止規(guī) 如采用通用量儀測量 則應考慮安全裕度數(shù)值及量具的不確定度 6 我國GB標準 包容要求 與 最大實體要求 應用的場合不同 測量方法也有區(qū)別 本人認為我國GB標準的分類較合理 20 0M 0 0 5 0 0 5 20 E GM新標準 GB標準 GM舊標準將包容要求作為基本原則 在圖上無標住符號 0 0 5 20 GM舊標準 tA tA tABC B最大實體要求MaximumMaterialRequirement1 被測要素的實際輪廓應遵守其最大實體實效邊界 MMVB 當其實際尺寸偏離最大實體尺寸 MMS 時 允許其形位公差值超出在最大實體狀態(tài) MMC 下給出的公差值的一種要求 2 最大實體要求可以只用于被測要素 也可同時用于被測要素和基準要素 圖77 但這些要素必須是尺寸要素 圖77 最大實體要求的標注形式為加M 0 0 5 圖78 3 1 最大實體要求應用于被測要素 圖78 圖79 被測要素的實際輪廓在給定的長度上處處不得超出最大實體實效邊界 MMVB 即其體外作用尺寸不應超出最大實體實效尺寸 且其局部實際尺寸不得超出最大實體尺寸 MMS 和最小實體尺寸 LMS 該要求的實質是 框格中被測要素的形位公差值是該要素處于最大實體狀態(tài) MMC 時給出的 即被測要素在MMC時就允許有一個形位公差值 而當被測要素的尺寸偏離了MMS后 被測要素的形位誤差值可以超出在最大實體狀態(tài)下給出的形位公差值 即可從被測要素的尺寸公差處獲得一個補償值 圖78是最大實體要求應用于被測要素 而被測要素是單一要素 圖79是最大實體要求應用于被測要素 而被測要素是關聯(lián)要素 兩者主要區(qū)別為后者的圓柱公差帶必須與基準A垂直 因為它是定向公差 垂直度 圖79 MMS LMS 3 2 最大實體要求應用于基準要素最大實體要求應用于基準要素時 情況相當復雜 此時必須注意基準要素本身采用什么原則或要求 基準要素本身采用最大實體要求時 則相應的邊界為最大實體實效邊界 基準要素本身不采用最大實體要求時 則相應的邊界為最大實體邊界 當基準要素的實際輪廓偏離其相應的邊界時 即其體外作用尺寸偏離其相應的邊界尺寸 則允許基準要素在一定的范圍內浮動 其浮動范圍等于基準要素的體外作用尺寸與其相應的邊界尺寸之差 此種要求公差值的補償是通過基準要素的體外作用尺寸來實現(xiàn)的 故不能簡單的用圖表來描述其補償關系 GMA 91標準用圖表來描述是錯誤的 5 最大實體要求的零件一般用綜合量規(guī)或檢具測量其形位誤差 此外還必須用通用量儀測量要素的局部實際尺寸是否合格 4 最大實體要求主要使用于只要能滿足裝配的場合 當基準采用基準體系 第二基準和第三基準為尺寸要素又采用最大實體要求時 作為第二基準對第一基準 或作為第三基準對第一基準 第二基準將有位置公差的要求 因此我們看到GM的圖樣上形位公差的框格很多 而其中有些框格就是表示上述要求的 這些框格僅用來確定綜合量規(guī)或檢具上基準定位銷的尺寸 在測量時一并帶過 無須再單獨檢查 見下頁圖80 兩者區(qū)別為 采用最大實體要求基準孔的基準定位采用圓柱銷 與零件的實際基準要素有間隙 可產(chǎn)生補償值 不采用最大實體要求基準孔的基準定位采用圓錐銷或彈性銷 與零件的實際基準要素無間隙 不能產(chǎn)生補償值 當基準采用基準體系 第二基準和第三基準為尺寸要素不采用最大實體要求時 則基準要素與被測要素遵守獨立原則 6 說明 被測要素和基準要素都采用最大實體要求 被測要素遵守最大實體實效邊界 MMVS MMS t 24 4 0 4 24 8 7 實例 基準要