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形位误差的测量
7
键槽尺寸及形位误差检测
教学内容
一、概述
1.零件的要素——任何一个零件都是由点、线、面组成,所以,点、线面称为要素。
(1)按结构特征分:
轮廓要素和中心要素;
(2)按存在状态分:
理想要素和实际要素;
(3)按所处地位分:
被测要素和基准要素;
(4)按功能要求分:
单一要素和关联要素。
2.形位公差项目及代号
共14个形位公差项目(见表)
3.形位公差的含义和特征
(1)含义:
形位公差是一个以理想要素为边界的平面或空间的区域,公差即为实际要素不要超过该区域。
(2)特征:
包含公差带区域的形状、大小、方向和位置。
4.形位公差的标注
(1)标注内容(以图3-1为例讲解)
图3-1
①框格
②指引线
③箭头
④项目(平行度等)
⑤形位公差数值
⑥基准符号及基准代号
(2)书写方式
①在图纸中可以水平或垂直放置,一般以水平放置为主;
②框格内容从左到右的顺序:
公差项目、公差值、基准代号;
③公差值的单位mm;
④项目用代号;
⑤指引线要垂直于框格,可弯折,但不超过二次;
⑥指引线箭头的位置
箭头和尺寸线对齐——表示中心要素
箭头和尺寸线错开——表示轮廓要素;
⑦基准的表示方法
细实线和尺寸线对齐——表示中心要素
细实线和尺寸线错开——表示轮廓要素;
⑧可简化的标注:
同一要素有多项要求;
不同要素有同一要求
结构相同的几个要素有相同要求。
二、形状公差与公差带(举例说明标注、解释及公差带)
1.直线度
圆柱面素线的直线度公差、圆柱体轴线的直线度公差,如图3-2所示。
图3-2
2.平面度
平面的平面度公差,如图3-3所示。
图3-3
3.圆度
圆柱面的圆度公差、圆锥面的圆度公差,如图3-4所示。
图3-4
4.圆柱度
圆柱体的圆柱度公差,如图3-5所示
图3-5
5.线轮廓度
轮廓线的线轮廓度公差,如图3-6所示。
图3-6
6.面轮廓度
轮廓面的面轮廓度公差,如图3-7所示。
图3-7
三、位置公差
1.基准——是确定其他要素和该要素间的几何关系的依据。
举例说明以下基准
(1)单一基准
(2)组合基准
(3)基准体系
2.定向的位置公差(举例说明标注、解释及公差带)
(1)平行度
面对面的平行度公差、线对线的平行度公差,如图3-8所示。
图3-8
(2)垂直度
面对线的垂直度公差、线对面的垂直度公差,如图3-9所示。
图3-9
(3)倾斜度
面对线的垂直度公差,如图3-10所示。
图3-10
平行度、垂直度可以看成是倾斜度的特殊情况。
(4)定向公差特点
定向公差给出后,同时也限制了被测要素的形状公差,所以,一旦被测要素给出定向公差后,一般不再设定形状公差,若要设形状公差,其值要小于定向公差值。
3.定位的位置公差
(1)同轴度
圆柱中心轴线对公共基准的同轴度公差,如图3-11所示。
图3-11
(2)对称度
普通槽对称中心面对基准平面的对称度公差、键槽的对称中心面对圆柱轴线的对称度公差,如图3-12所示。
图3-12
(3)位置度
圆柱孔轴线对基准体系的位置度公差,如图3-13所示。
图3-13
(4)定位公差特点
总结:
定位公差包含了定向公差和形状公差,故设计时,一般给出定位公差后,不再给出定向公差和形状公差。
设计时,T尺寸>
T定向>
T形状
4.跳动公差
——属于定位公差的一种,它是针对特定的测量方法来定义。
1.圆跳动
——被测要素在某一测量截面内相对于基准轴线的最大变动量。
(1)径向圆跳动
圆柱面对公共基准的径向圆跳动公差,如图3-14所示。
图3-14图3-15
(2)端面圆跳动
圆柱端面对基准轴线的端面径向圆跳动公差,如图3-15所示。
(3)斜向圆跳动
一般情况下,斜向圆跳动的测量圆锥面是指与基准轴线同轴的法向圆锥面
2.全跳动
——在圆跳动的基础上,被测要素还要作轴向移动
(1)径向全跳动
圆柱面对公共基准的径向全跳动公差,如图3-16所示。
图3-16图3-17
(2)端面全跳动
圆柱端面对基准轴线的端面全跳动公差,如图3-17所示。
四、形位公差的选择
1.选择范围:
选择公差项目、公差数值、基准以及正确的标注。
(1)公差项目的选择
①形状公差
轴类零件——圆柱度,考虑经济性,也可以用圆度+直线度
箱体类零件——平面度
②位置公差
阶梯轴——同轴度或径向圆跳动+端面圆跳动
箱体类零件——平行度、垂直度
(2)基准要素的选择
(3)公差数值的选择(表3-7~3-10)
举例说明查表过程
2.未注形位公差
(1)圆度未注公差值等于其尺寸公差值;
(2)平行度等于其尺寸公差值或直线度未注公差值;
(3)圆柱度、同轴度未作规定;
(4)直线度、平面度、垂直度、对称度、圆跳动、分别规定了未注公差值表,按H、K、L等级。
五、键的公差
1.键的作用——联接零件、传递扭矩和动力
举例:
齿轮和轴的联接、凸轮和轴的联接、联轴器和轴的联接、带轮和轴的联接等
2.键的分类
(1)平键
普通平键有A、B、C三种形式,其中A型平键两端为半圆形,适用于轴中间。
(2)半圆键
该键对轴的削弱较大,所以用于轻载或锥形轴
(3)切向键
一般成对使用
3.平键
(1)普通平键
(2)导向平键
(3)薄型平键
4.平键的公差与配合
(1)尺寸公差
键的国标代号——GB1096,键的宽度为工作尺寸,键宽度b公差带代号h8。
①轴键槽(如图3-18所示)的公差带代号
较松键联接——H9
正常键联接——N9
较紧键联接——P9
图3-18图3-19
②轮毂槽(如图3-19所示)的公差带代号
较松键联接——D10
正常键联接——Js9
(2)形位公差(如图3-20所示)
图3-20
①对称度
对称度公差值得选取以b为主要参数,按8级精度选取。
②平行度
主要由机床精度来保证,有时可以不标注。
(3)表面粗糙度
(一般)轴键槽、轮毂槽的两侧面取Ra3.2,底面取Ra12.5。
六、形位误差的检测原则
1.与理想要素比较原则
2.测量坐标值原则
3.才测量特征参数原则
4.测量跳动原则
5.控制实效边界原则
七、形位误差测量
1.实训目的
(1)掌握平行度、垂直度、圆跳动、同轴度和平面度误差测量的方法;
(2)掌握百分表、平板、角尺、偏摆仪、V型铁、厚薄规、半径规等的使用方法;
(3)轴键槽和轮毂槽尺寸、形位误差检测。
2.测量方法
(1)平行度误差测量:
平行度误差常用的方法有打表法和水平仪法。
(2)垂直度误差测量:
常用的方法有光隙法(透光法)、打表法、水平仪法、闭合测量法等。
本次以光隙法测量。
(3)跳动误差测量:
跳动误差是被测表面绕基准轴线回转时,测头与被测面作法向接触的指示表上最大值与最小值的差值。
(4)平面度误差测量:
主要有间隙法、打表法、光轴法和干涉法。
本次实训主要以打表法测量。
3.平行度误差测量步骤
(1)测量前,擦净检验平板2和被测零件1,然后按图3-21将被测零件基准放在平板2上,并使被测零件的基准面与平板工作面贴合,(最薄的厚薄规不能塞入两面之间为准);
图3-21
(2)将百分表装入磁性表座3,把百分表测量头放在被测平面上,预压百分表0.3—0.5mm。
并将指示表指针调至零;
(3)移动表座3,沿被测平面多个方向移动,此时,被测平面对基准的平行度由百分表(千分表)读出,记录百分表(千分表)在不同位置的读数;
(4)所有读数中的最大值减去最小值,即为平行度误差;
(5)判断零件的合格性。
4.垂直度误差测量步骤
(1)按图3-22所示,将被测零件的基准和宽座角尺放在检验平板上,并用塞尺(厚薄规)检查是否接触良好(以最薄的塞尺不能插入为准);
图3-22
(2)移动宽座角尺,对着被测表面轻轻靠近,观察光隙部位的光隙大小,或用厚薄规检查最大和最小光隙尺寸值,也可以用目测估计出最大和最小光隙值,并将其值记录下来;
(3)最大光隙值减去最小光隙值即为垂直度误差;
(4)判断零件的合格性。
5.跳动误差测量步骤
(1)根据图纸中的跳动要求,直接将被测工件放在V型铁上;
(2)如果零件一端有圆锥孔,用莫氏塞规插入被测件的锥孔中(或),擦净偏摆仪顶尖和零件中心孔,利用两端中心孔将其装在偏摆仪上,锁紧偏摆仪的紧定螺钉。
此时被测零件不能轴向窜动但能转动自如;
(3)将百分表或千分表装在磁性表座上,把百分表或千分表的测量头轻轻放在零件的被测面Φ350-0.039(或Φ400-0.039)上,并压表0.2--0.4mm,然后将指示表指针调到零;
(4)轻轻转动被测零件一圈,从指示表中读出最大值和最小值并记录,其最大和最小值代数差即为该截面的跳动误差;
(5)移动磁性表座,测量被测表面的不同截面,重复步骤(3);
(6)得出实测结果。
6.平面度误差测量步骤
(1)如图3-23所示,将被测工件放在检验平板上,用对角线法,将被测件平面两对角线的对角点分别调平(即指示表示值相同);
也可以用三远点法,即选择平面上三个较远的点,调平这三点,即三点指示表读数相同;
图3-23图3-24
(2)在被测面按图3-24的布点形式进行测量,测量时,四周的布点应离被测平面边缘10mm,并记录数据;
(3)数据处理
举例说明:
如图3-25为一平面相对检验平板的坐标值,求平面度误差。
0+4+6
-5+20-9
-10-3+8
图3-25
解1:
三点法
任取三点+4,-9,-10按图3-26的规律列出三点等值方程
0P2P…nP
QP+Q2P+Q…nP+Q
2QP+2Q2P+2Q…nP+2Q
.....
.....
nQP+nQ2P+nQ…nP+nQ
图3-26
+4+P=-9+2P+Q
-10+2Q=+4+P
由上式解出P=+4,Q=+9,可以将P、Q值转换被测平面的坐标值,同时可以按三点法计算测量结果,如图3-27所示。
0+4+P+6+2P
-5+Q+20+P+Q-9+2P+Q
-10+2Q-3+P+2Q+8+2P+2Q
0+8+14
+4+33+8
+8+19+34
图3-27
所以,平面度误差为:
(+34)-0=34μm
解2:
对角线法:
按规律列出两等值对角点的等值方程:
0=+8+2P+2Q
+6+2P=-10+2Q
解得P=-6,Q=+2。
按规律和P、Q值转换被测平面的坐标值得到图3-28所示的结果
0+2-6
-3+16-19
-6-50
图3-28
其平面度误差为:
(+16)-(-19)=35μm
7.键槽尺寸、形位误差检测
(1)尺寸检测
槽宽测量量具——内侧千分尺或游标卡尺
槽深测量量具——外径千分尺或游标卡尺
(2)形位误差检测
对称度检测量具——键槽对称度检查仪、量规(适用于批量生产的检测)
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