《尺寸和形位公差》課件

尺寸和形位公差本演示文稿旨在全面介紹尺寸和形位公差的概念、應(yīng)用及設(shè)計方法。我們將深入探討公差的基礎(chǔ)知識，包括其定義、重要性以及在工程設(shè)計中的應(yīng)用。通過學(xué)習(xí)本課程，您將掌握公差設(shè)計的基本原則和方法，能夠更好地應(yīng)用于實際工程項目中，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。課程介紹：為什么要學(xué)習(xí)公差？確保互換性公差保證了批量生產(chǎn)的零件能夠相互替換，無需進行額外的加工或調(diào)整。這對于大規(guī)模生產(chǎn)和維護至關(guān)重要。保證功能公差確保零件在裝配后能夠滿足設(shè)計的功能要求。合理的公差設(shè)計可以避免零件之間的干涉或配合過松，從而保證產(chǎn)品的性能?？刂瞥杀具^嚴(yán)的公差會增加加工難度和成本，而過松的公差則可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。合理的公差設(shè)計需要在功能和成本之間找到平衡點。公差基礎(chǔ)知識：定義與重要性1公差的定義公差是指允許的尺寸或形位變化的范圍。它是設(shè)計、制造和檢驗中的一個重要概念。2公差的重要性公差對于保證產(chǎn)品的功能、互換性和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。合理的公差設(shè)計可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和競爭力。3公差的應(yīng)用公差廣泛應(yīng)用于機械、電子、航空航天等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，產(chǎn)品的精度和可靠性都至關(guān)重要，公差設(shè)計是保證這些要求的關(guān)鍵。尺寸公差：概念與術(shù)語基本尺寸設(shè)計時給定的尺寸，是設(shè)計的基礎(chǔ)。極限尺寸允許尺寸變化的兩個極端值，包括最大極限尺寸和最小極限尺寸。偏差極限尺寸與基本尺寸之差，分為上偏差和下偏差?；境叽?、極限尺寸、偏差1基本尺寸在設(shè)計中給定的理論尺寸，是確定零件大小的基準(zhǔn)。例如，一個軸的基本尺寸可能是20mm。2極限尺寸實際尺寸允許偏離基本尺寸的范圍。例如，如果一個軸的基本尺寸是20mm，極限尺寸可能是20.02mm（最大極限尺寸）和19.98mm（最小極限尺寸）。3偏差偏差是極限尺寸與基本尺寸的差值。上偏差是最大極限尺寸減去基本尺寸，下偏差是最小極限尺寸減去基本尺寸。例如，上偏差是0.02mm，下偏差是-0.02mm。公差帶：大小與位置公差帶大小公差帶的大小由公差值決定。公差值越大，公差帶越大，允許的尺寸變化范圍也越大。公差帶位置公差帶的位置由基本尺寸和偏差決定。公差帶可以位于基本尺寸之上、之下或兩側(cè)。公差帶選擇公差帶的選擇需要根據(jù)零件的功能要求和配合類型來確定。不同的配合類型需要選擇不同的公差帶。公差等級：選擇原則精度要求根據(jù)零件的功能要求選擇合適的精度等級。精度要求高的零件需要選擇較小的公差等級。1加工能力考慮加工設(shè)備的精度和加工工藝的穩(wěn)定性。選擇能夠保證加工質(zhì)量的公差等級。2成本因素公差等級越小，加工成本越高。需要在精度和成本之間找到平衡點。3標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表查詢標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表是確定公差大小的重要工具。通過查表，可以根據(jù)基本尺寸和公差等級，快速確定標(biāo)準(zhǔn)公差值。不同國家和行業(yè)有不同的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表，如ISO標(biāo)準(zhǔn)、中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）等。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)的數(shù)值表。標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表通常包含多個公差等級，每個等級對應(yīng)不同的公差值。公差值的大小與基本尺寸有關(guān)，基本尺寸越大，公差值越大。因此，在查表時，需要首先確定基本尺寸和公差等級，然后才能找到對應(yīng)的公差值。配合的種類：間隙、過渡、過盈1過盈配合孔的尺寸小于軸的尺寸，裝配時需要施加壓力或加熱，結(jié)合緊密。2過渡配合孔的尺寸與軸的尺寸相近，可能出現(xiàn)間隙或過盈，取決于實際尺寸。3間隙配合孔的尺寸大于軸的尺寸，裝配后存在間隙，可以自由轉(zhuǎn)動或滑動?；字婆c基軸制1基孔制孔的公差帶位置固定，通過改變軸的公差帶來實現(xiàn)不同的配合。2基軸制軸的公差帶位置固定，通過改變孔的公差帶來實現(xiàn)不同的配合?；字剖浅Ｓ玫呐浜现贫?，因為孔的加工相對困難，固定孔的公差帶可以簡化加工過程?；S制適用于特殊場合，如需要頻繁更換軸的場合?？纵S配合的選擇孔軸配合的選擇取決于零件的功能要求。滑動配合適用于需要相對滑動的部件，如導(dǎo)軌。旋轉(zhuǎn)配合適用于需要旋轉(zhuǎn)的部件，如軸承。固定配合適用于需要固定連接的部件，如螺栓連接。配合公差帶圖示間隙配合軸的公差帶完全位于孔的公差帶之下，保證裝配后始終存在間隙。過渡配合軸的公差帶與孔的公差帶部分重疊，可能出現(xiàn)間隙或過盈。過盈配合軸的公差帶完全位于孔的公差帶之上，保證裝配后始終存在過盈。配合公差帶圖示可以直觀地展示孔和軸的尺寸變化范圍，幫助設(shè)計人員選擇合適的配合類型和公差等級。通過觀察公差帶的位置和大小，可以判斷配合的松緊程度。形位公差概述定義形位公差是指實際零件的幾何形狀和位置相對于理想幾何形狀和位置的允許偏差。作用形位公差可以保證零件的幾何精度，提高產(chǎn)品的性能和可靠性。重要性在精密機械和自動化設(shè)備中，形位公差對于保證產(chǎn)品的精度和穩(wěn)定性至關(guān)重要。形位公差的定義與作用1定義形位公差是指零件的實際幾何形狀和位置相對于理想幾何形狀和位置的允許變動量。2保證裝配確保零件能夠順利裝配到一起，避免干涉和裝配困難。3保證功能確保零件在工作過程中能夠滿足設(shè)計的功能要求，如運動平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確等。4提高壽命減少零件的磨損和變形，延長產(chǎn)品的使用壽命。形位公差的分類形狀公差限制零件的形狀誤差，如直線度、平面度、圓度等。位置公差限制零件的位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度等。跳動公差限制零件在旋轉(zhuǎn)或移動過程中的跳動誤差，如圓跳動、全跳動等。形狀公差：直線度、平面度1直線度指實際直線要素在其理想直線要素的允許變動量。用于控制零件的直線程度，避免彎曲或扭曲。2平面度指實際平面要素在其理想平面要素的允許變動量。用于控制零件的平面程度，避免凹凸不平。圓度、圓柱度圓度指實際圓要素在其理想圓要素的允許變動量。用于控制零件的圓形程度，避免橢圓或多邊形。圓柱度指實際圓柱要素在其理想圓柱要素的允許變動量。用于同時控制零件的圓度和直線度，保證圓柱形狀的精度。線輪廓度、面輪廓度線輪廓度指實際曲線要素在其理想曲線要素的允許變動量。用于控制零件的曲線形狀精度。1面輪廓度指實際曲面要素在其理想曲面要素的允許變動量。用于控制零件的曲面形狀精度。2位置公差：平行度、垂直度1垂直度指實際要素相對于基準(zhǔn)要素的垂直程度的允許變動量。2平行度指實際要素相對于基準(zhǔn)要素的平行程度的允許變動量。傾斜度、同軸度、對稱度1對稱度指實際要素相對于基準(zhǔn)要素的對稱程度的允許變動量。2同軸度指實際要素相對于基準(zhǔn)要素的同軸程度的允許變動量。3傾斜度指實際要素相對于基準(zhǔn)要素的傾斜程度的允許變動量。位置度孔銷其他位置度是指實際要素（如孔、銷等）相對于其理論位置的允許變動量。位置度公差可以控制零件的定位精度，保證裝配和功能的實現(xiàn)。跳動公差：圓跳動、全跳動圓跳動指實際要素在旋轉(zhuǎn)一周時，相對于基準(zhǔn)軸線的跳動量。用于控制旋轉(zhuǎn)零件的徑向和軸向跳動誤差。全跳動指實際要素在旋轉(zhuǎn)一周并沿基準(zhǔn)軸線移動時，相對于基準(zhǔn)軸線的跳動量。用于全面控制旋轉(zhuǎn)零件的跳動誤差。跳動公差對于保證旋轉(zhuǎn)零件的平衡性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。在高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備中，跳動誤差會導(dǎo)致振動和噪音，降低產(chǎn)品的使用壽命?；鶞?zhǔn)的概念與建立基準(zhǔn)的定義基準(zhǔn)是指在零件上選定的用于確定其他要素的位置或形狀的要素。基準(zhǔn)可以是平面、直線、點等?；鶞?zhǔn)的作用基準(zhǔn)是測量和加工的依據(jù)。通過建立基準(zhǔn)，可以保證零件的幾何精度和裝配質(zhì)量。基準(zhǔn)的建立基準(zhǔn)的建立需要根據(jù)零件的功能要求和設(shè)計意圖來確定。合理的基準(zhǔn)選擇可以簡化測量和加工過程?；鶞?zhǔn)要素的選擇原則1功能基準(zhǔn)選擇與零件功能密切相關(guān)的要素作為基準(zhǔn)，保證零件的功能要求。2裝配基準(zhǔn)選擇與裝配相關(guān)的要素作為基準(zhǔn)，保證零件的裝配精度和互換性。3工藝基準(zhǔn)選擇便于測量和加工的要素作為基準(zhǔn)，簡化生產(chǎn)過程。基準(zhǔn)體系的建立第一基準(zhǔn)通常選擇零件的主要平面作為第一基準(zhǔn)，保證零件的整體穩(wěn)定性。第二基準(zhǔn)通常選擇與第一基準(zhǔn)垂直的直線作為第二基準(zhǔn)，確定零件的旋轉(zhuǎn)方向。第三基準(zhǔn)通常選擇與第一和第二基準(zhǔn)垂直的點作為第三基準(zhǔn)，確定零件的精確位置。形位公差標(biāo)注方法1公差框格使用公差框格來標(biāo)注形位公差，框格中包含形位公差符號、公差值和基準(zhǔn)符號。2指引線使用指引線將公差框格與被測要素連接起來，明確標(biāo)注對象。3基準(zhǔn)符號使用基準(zhǔn)符號來標(biāo)注基準(zhǔn)要素，明確測量和加工的依據(jù)。尺寸公差與形位公差的關(guān)系相互補充尺寸公差和形位公差相互補充，共同保證零件的幾何精度。尺寸公差控制零件的大小，形位公差控制零件的形狀和位置。協(xié)同作用在設(shè)計中，需要綜合考慮尺寸公差和形位公差，才能保證零件的功能要求。共同影響尺寸公差和形位公差都會影響產(chǎn)品的性能和可靠性。合理的公差設(shè)計可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和競爭力。獨立原則與包容原則獨立原則尺寸公差和形位公差分別標(biāo)注，互不影響。這種原則適用于對形狀要求不高的場合。1包容原則尺寸公差和形位公差相互關(guān)聯(lián)，共同控制零件的幾何精度。這種原則適用于對形狀要求高的場合。2最大實體要求（MMR）1定義當(dāng)零件處于最大實體狀態(tài)時，允許形位公差值增大。最大實體狀態(tài)是指孔的尺寸最小，軸的尺寸最大。2應(yīng)用MMR可以放寬公差要求，降低加工成本。但需要保證在最不利的情況下，零件也能滿足功能要求。最小實體要求（LMR）1定義當(dāng)零件處于最小實體狀態(tài)時，允許形位公差值增大。最小實體狀態(tài)是指孔的尺寸最大，軸的尺寸最小。2應(yīng)用LMR適用于對強度要求較高的場合。通過放寬公差要求，可以降低加工成本，但需要保證零件的強度?？赡嬖瓌t可逆原則是指在公差分析中，可以將公差反向應(yīng)用，從而簡化計算過程。例如，可以將孔的公差轉(zhuǎn)移到軸上，或者將軸的公差轉(zhuǎn)移到孔上。公差分配原則重要性根據(jù)零件的功能要求和加工難度，合理分配公差，保證產(chǎn)品的性能和降低生產(chǎn)成本。公差分配是公差設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。合理的公差分配可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。不合理的公差分配會導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降或生產(chǎn)成本增加?？偣罘峙浞椒ǘx總公差是指整個裝配體的公差?？偣罘峙浞椒ㄊ侵笇⒖偣罘峙涞礁鱾€零件上，使各個零件的公差之和等于總公差。目標(biāo)目標(biāo)是保證整個裝配體的功能要求，并盡可能降低生產(chǎn)成本。等精度分配法1定義將總公差平均分配到各個零件上，使各個零件的公差值相等。這種方法適用于精度要求相同的場合。2優(yōu)點簡單易行，易于理解和操作。3缺點沒有考慮各個零件的功能要求和加工難度，可能導(dǎo)致部分零件的公差過嚴(yán)或過松。等公差分配法定義將總公差按照一定的比例分配到各個零件上，使各個零件的公差值成比例關(guān)系。這種方法適用于精度要求不同的場合。按函數(shù)關(guān)系分配法1定義根據(jù)零件的公差與裝配體的功能之間的函數(shù)關(guān)系，將總公差分配到各個零件上。這種方法適用于精度要求高的場合。2優(yōu)點能夠保證裝配體的功能要求，并盡可能降低生產(chǎn)成本。3缺點計算復(fù)雜，需要進行大量的數(shù)學(xué)分析。公差設(shè)計的步驟產(chǎn)品功能分析分析產(chǎn)品的各項功能要求，確定關(guān)鍵尺寸和形位。初步公差設(shè)計根據(jù)功能要求和加工能力，初步確定各個零件的公差值。公差分析與優(yōu)化對初步公差設(shè)計進行分析和優(yōu)化，確保滿足功能要求并降低生產(chǎn)成本。公差驗證與調(diào)整對最終公差設(shè)計進行驗證和調(diào)整，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。產(chǎn)品功能分析確定功能要求明確產(chǎn)品需要實現(xiàn)的各項功能，如運動、定位、承載等。1識別關(guān)鍵尺寸識別影響產(chǎn)品功能的關(guān)鍵尺寸和形位，這些尺寸和形位需要進行嚴(yán)格的公差控制。2分析影響因素分析影響產(chǎn)品功能的各種因素，如材料、加工工藝、環(huán)境條件等。3確定關(guān)鍵尺寸與形位1功能重要性根據(jù)功能要求，確定對產(chǎn)品性能影響最大的尺寸和形位。2裝配關(guān)系根據(jù)裝配關(guān)系，確定影響裝配精度和互換性的尺寸和形位。3傳遞鏈確定影響誤差傳遞的尺寸和形位。初步公差設(shè)計1參考標(biāo)準(zhǔn)參考相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，初步確定各個零件的公差值。2考慮加工能力考慮加工設(shè)備的精度和加工工藝的穩(wěn)定性，選擇能夠保證加工質(zhì)量的公差等級。3成本因素需要在精度和成本之間找到平衡點，避免過嚴(yán)的公差導(dǎo)致加工成本增加。公差分析與優(yōu)化通過公差分析，評估初步公差設(shè)計是否滿足功能要求。如果發(fā)現(xiàn)不滿足要求，需要進行公差優(yōu)化，調(diào)整各個零件的公差值，使整個裝配體滿足功能要求。公差驗證與調(diào)整保證質(zhì)量通過實驗或仿真驗證最終公差設(shè)計是否滿足功能要求，并進行必要的調(diào)整，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。公差驗證是公差設(shè)計中的最后一步，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過實驗或仿真，可以發(fā)現(xiàn)公差設(shè)計中存在的問題，并及時進行調(diào)整，避免批量生產(chǎn)后出現(xiàn)質(zhì)量問題。公差測量方法直接測量使用測量工具直接測量零件的尺寸和形位。適用于精度要求不高的場合。間接測量通過測量相關(guān)要素，間接計算零件的尺寸和形位。適用于精度要求高的場合。比較測量將零件與標(biāo)準(zhǔn)件進行比較，確定零件的尺寸和形位。適用于批量生產(chǎn)的場合。尺寸測量工具介紹1卡尺用于測量零件的長度、寬度、厚度等尺寸。精度較低，適用于粗略測量。2千分尺用于測量零件的長度、寬度、厚度等尺寸。精度較高，適用于精密測量。3坐標(biāo)測量機（CMM）用于測量零件的尺寸和形位。精度高，功能強大，適用于復(fù)雜零件的測量。形位公差測量工具介紹千分表用于測量零件的直線度、圓度、跳動等形位公差。自動準(zhǔn)直儀用于測量零件的平行度、垂直度、傾斜度等形位公差。形狀測量儀用于測量零件的形狀和位置誤差。精度高，功能強大，適用于復(fù)雜零件的測量。測量過程中的注意事項1清潔測量前，需要清潔零件和測量工具，避免灰塵和污垢影響測量結(jié)果。2溫度測量過程中，需要控制環(huán)境溫度，避免溫度變化影響測量結(jié)果。3校準(zhǔn)測量前，需要對測量工具進行校準(zhǔn)，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。測量數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)記錄詳細(xì)記錄測量數(shù)據(jù)，包括測量時間、測量地點、測量人員、測量工具等。數(shù)據(jù)處理對測量數(shù)據(jù)進行處理，計算零件的尺寸和形位誤差。數(shù)據(jù)分析對測量數(shù)據(jù)進行分析，評估零件的質(zhì)量是否滿足要求。公差標(biāo)準(zhǔn)簡介：ISO標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO標(biāo)準(zhǔn)是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。1公差標(biāo)準(zhǔn)ISO公差標(biāo)準(zhǔn)包括尺寸公差、形位公差等，是國際通用的公差標(biāo)準(zhǔn)。2應(yīng)用廣泛在產(chǎn)品設(shè)計和制造中，參考ISO標(biāo)準(zhǔn)可以保證產(chǎn)品的互換性和質(zhì)量。3中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）1國家標(biāo)準(zhǔn)GB標(biāo)準(zhǔn)是中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會制定的標(biāo)準(zhǔn)，是中國國內(nèi)通用的標(biāo)準(zhǔn)。2參考ISOGB標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中，參考了ISO標(biāo)準(zhǔn)，與ISO標(biāo)準(zhǔn)有一定的兼容性。美國國家標(biāo)準(zhǔn)（ASME）1國家標(biāo)準(zhǔn)ASME標(biāo)準(zhǔn)是美國機械工程師協(xié)會制定的標(biāo)準(zhǔn)，在美國及其他國家廣泛應(yīng)用。2技術(shù)先進ASME標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上較為先進，具有較高的參考價值。公差在設(shè)計中的應(yīng)用案例分析機械電子其他通過案例分析，了解公差設(shè)計在實際工程中的應(yīng)用，學(xué)習(xí)如何根據(jù)具體情況選擇合適的公差標(biāo)準(zhǔn)和分配方法。案例一：軸承配合設(shè)計軸承軸承配合設(shè)計需要考慮軸和孔的尺寸公差和形位公差，以保證軸承的旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命。軸承配合設(shè)計是機