形位公差第一部分Word文档格式.docx
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由此可见,形位公差的应用和实施,同样是保证零件满足使用要求的一个重要措施。
尺寸公差和形位公差在图样上的联合使用,能更清楚明了的表达零件的使用要求。
形位公差也是设计思想的一个组成部分,主要用来控制形状、方向和位置的最大变动量。
形位公差在图样上的标注能更有利于设计思想的表达。
因此,在机械制图标准中贯彻执行好形位公差,是相当必要的,是有重要意义的。
图1-2上模座
图1-3上模座分析
2、几何要素基本术语与定义
2.1、基本术语与定义
2.1.1、要素
要素是工件上的特定部位,如点、线或面。
这些要素可以是组成要素(如圆柱体的外表面),也可以是导出要素(如中心线或中心面)。
2.1.1.1、组成要素
组成要素是组成工件的基本要素,主要有面或面上的线。
注:
组成要素是有实际意义的。
2.1.1.2、导出要素
由一个或几个组成要素得到的中心点、中心线或中心平面。
例如:
1、球心是由球面得到的导出要素,该球面为组成要素。
2、圆柱的中心线是由圆柱面得到的导出要素,该圆柱面为组成要素。
2.1.2、尺寸要素
由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状。
尺寸要素可以是圆柱形、球形、两平行对应面、圆锥形或楔形等。
2.1.2.1、局部实际尺寸(简称实际尺寸)
在实际要素的任意正截面上,两测量点之间测得的距离
2.1.2.2、作用尺寸
作用尺寸又分体外作用尺寸和体内作用尺寸。
2.1.2.2.1、体外作用尺寸
是指在被测要素的给定长度上,与实际内表面体外相接的最大理想面或与实际外表面体内相接的最小理想面的直径或宽度。
对关联要素,该理想面的轴线或中心平面必须与基准要素保持图样给定的几何关系;
2.1.2.2.2、体内作用尺寸
是指与实际内表面体内相接的最小理想面或与实际外表面体内相接的最大理想面的直径或宽度。
2.1.3、公称组成要素
由技术制图或其他方法确定的理论正确组成要素,见图1-1a)、图1-1b)、图1-2、图2-6。
2.1.3.1、公称导出要素
由一个或几个公称组成要素导出的中心点、中心轴线或中心平面,见图1-2、图2-6。
2.1.4、实际(组成)要素
由接近实际(组成)要素所限定的工件实际表面的组成要素部分,见图2-6。
零件上实际存在并将整个工件与周围介质分隔开的一组要素,通常用测得要素来代替,它并非要素的真实状况。
没有实际导出要素。
2.1.5、提取组成要素
按规定方法,由实际(组成)要素提取有限数目的点所形成的实际(组成)要素的近似替代,见图2-1、图2-2、图2-3、图2-4、图2-6。
该替代(的方法)由要素所要求的功能确定。
每个实际(组成)要素可以有几个这种替代。
2.1.5.1、提取导出要素
由一个或几个提取组成要素得到的中心点、轴线或中心平面,见图2-1、图2-6。
注(为方便起见):
提取圆柱(锥)面的导出中心线称为提取中心线;
两相对提取平面的导出中心面称为提取中心平面。
2.1.5.1.1、圆柱面的提取中心线
圆柱面的各横截面中心的轨迹,其中:
横截面的中心是拟合圆的圆心;
横截面垂直于由提取表面得到的拟合圆柱面(其半径可能与公称半径不同)的轴线。
见图2-1、图2-6。
2.1.5.1.2、圆锥的提取中心线
圆锥面的各横截面中心的轨迹,其中:
横截面垂直于由提取表面得到的拟合圆锥面(其角度可能与公称角度不同)的轴线。
见图2-4。
2.1.5.1.3、提取中心平面
两对应提取表面的所有对应点之间中点的轨迹,其中:
所有对应点的连线均垂直于拟合中点平面;
拟合中点平面是由两对应提取表面得到的两拟合平行平面的中心平面(两拟合平行平面之间的距离可能与公称距离不同)。
见图2-2。
2.1.6、拟合组成要素
按规定方法,由提取组成要素形成的并具有理想形状的组成要素,见图1-1a1)、图1-1a2)、图1-1a3)、图2-1、图2-2、图2-3、图2-4、图2-6。
2.1.6.1、拟合导出要素
由一个或几个拟合组成要素导出的中心点、轴线或中心平面,见图2-1、图2-2、图2-4、图2-6。
图2-1圆柱面的提取中心线
图2-2两平行提取表面的局部尺寸
图2-3角度的提取、拟合要素
图2-4圆锥面的提取中心线
2.1.7、基准要素
用来确定被测要素方向或(和)位置的要素,即作为基准的各点、线、面。
2.1.8、中心要素
与要素有对称关系的点、线、面。
如轴线、中心线、中心平面、中心点等。
2.1.9、被测要素
给出了形状或(和)位置公差的要素。
分为单一要素或关联要素
2.1.10、单一要素
仅对其本身给出形状或(和)位置公差的要素。
即一个点、一条线、一个圆柱面、一个平面等
2.1.11、关联要素
对其他要素有功能关系的要素(如有平行度、垂直度等要求)。
2.1.12、轮廓要素
组成轮廓的点、线、面。
如平面、圆柱表面、圆锥表面、球面等
2.1.13、提取组成要素的局部尺寸
一切提取组成要素上两对应点之间距离的统称。
2.1.13.1、提取圆柱面的局部尺寸、提取圆柱面的局部直径
要素上两对应点之间距离,其中:
两对应点之间的连线通过拟合圆圆心。
横截面垂直于由提取表面得到的拟合圆柱面的轴线。
2.1.13.2、两平行提取表面的局部尺寸
两平行对应提取表面上两对应点之间距离,其中:
所有对应点的连线均垂直于拟合中心平面。
2.2、几何要素定义间的相互关系
几何要素定义间相互关系的结构见图2-5,其图解图见图2-6。
图2-5几何要素定义间相互关系的结构框图
图2-6几何要素定义间的相互关系
3、形状和位置公差
3.1、公差分类
3.1.1、形状公差
形状公差只是局限于对产品零件中各要素除尺寸及尺寸公差之外的专门对几何形状的另一种限制或者要求。
比如零件中的这个平面,要求平要平到什么程度;
比如零件中的这个圆柱体,其各横截面要求圆要圆到什么程度;
又比如零件中的这个孔,要求直要直到什么程度;
又比如这是这个零件中的凸轮面,要求很规矩要规矩到什么程度等等。
形状公差一共有:
直线度公差、平面度公差、圆度公差、圆柱度公差、线轮廓度公差和面轮廓度公差等六种。
见表3-1。
形状公差是没有基准要求的,只是对形状具有明确的要求,所以只是属于形状公差的范围。
只是体现单一实际要素的形状所允许的变动全量(有基准要求的轮廓度除外)。
因此,形状公差只要求确定公差带大小和形状,其方向和位置将不予控制,如圆度公差。
形状公差是图样上給定的,如测得零件实际形状误差小于形状公差值,则零件的形状合格。
3.1.2、位置公差
位置公差就是对产品零件各要素之间的几何关系除尺寸及尺寸公差之外的另一种限制或者要求。
比如零件中的这个平面和另个平面平行,要平行到什么程度;
比如零件中的这个平面和另个平面垂直,要垂直到什么程度;
又比如零件中的这个孔和另个平面垂直,要垂直到什么程度等等。
位置公差一共有:
平行度公差、垂直度公差、倾斜度公差、位置度公差、同心度公差、同轴度公差、对称度公差、线轮廓度公差、面轮廓度公差、跳动公差和全跳动度公差等十一种。
见表3-2。
位置公差是有基准要求的,位置公差不但对线或面的轮廓的公差带大小、形状和方向有明确的要求,而且还有确定的位置关系,所以这样的零件其线或面的轮廓的变动是属于位置公差的范围。
因而位置公差体现的是关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。
不但要求确定公差带的大小和形状,其方向或(和)位置也将予以控制。
位置公差有两种类型,即定向公差和定位公差。
定向公差:
是位置公差中具有方向特性这一类型的公差,定向公差是关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。
定向公差只要求确定公差带大小、形状和方向,其位置将不予控制,如平行度公差、垂直度公差、倾斜度公差。
见图1-1。
定位公差:
是位置公差中具有方向和位置双重特性这一类型的公差,定位公差是关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。
定位公差不但要求确定公差带大小、形状和方向,同时位置也要确定,如位置度公差、同轴度公差、对称度公差等。
而跳动公差是关联实际要素绕基准轴线回转一周或连续回转所允许的最大跳动量,跳动公差又分单项跳动公差和全跳动公差。
详见公差带定义。
在此还要提一下“零形位公差”,零形位公差就是被测要素采用最大实体要求或最小实体要求时,其给出的形位公差值为零,用0
或0
表示,具体内容在最大实体要求(MMR)和最小实体要求(LMR)这部分再详细说明。
位置公差是图样上給定的,如测得零件实际位置误差小于位置公差值,则零件的位置合格。
3.1.3、附加符号
如要完整地表达形状公差所要表达的内容,除了有形状公差的几何特征符号是无法完成的,还需要其他多种符号在不同的部位协同表述各自不同的内容才能完整地表达出来。
附加符号见表3-3。
3.2、形位公差的公差框格
形位公差在标注时是用包含有各种信息参数内容的框格加指引线、箭头来实现的。
3.2.1、公差框格的组成
公差框格可分为两部分或三部分,见图3—1~图3—5,公差框格中的第一部分即第一个框格,其框格内标注有形位公差的几何特征符号;
公差框格中的第二部分即第二个框格,其框格内标注有形位公差的公差值;
公差框格中的第三部分即第三个及以后的所有框格,其框格内标注有形位公差的基准,这基准有可能是单项基准,也有可能是多项基准,也有可能是公共基准。
图3—1图3—2图3—3图3—4图3—5
3.2.2、几个相同要素具有同样要求时的标注方式
当有几个相同要素具有同样的形位公差要求时,应在几个相同要素中的一个要素进行标注,并在公差框格上方被测要素的尺寸之前注明要素的个数,并在两者之间加上符号“×
”,见图3—6、图3—7。
图3—6图3—7
3.2.3、如对被测要素在公差带内的形状要加以限制时的标注方式
根据零件的功能需要,往往在有形位公差限制的情况下,还要对其在公差带内的形状再加以限制,此时,要再加以限制的内容要标注在公差框格的下方,如图3—8。
其表达的意思就是:
被测要素的平面度要求为0.1mm,并且不允许中间凸起。
图3—8图3—9
3.2.4、如被测要素要给出几种几何特征的公差时的标注方式
往往会有在同一被测要素要给出几种几何特征的公差要求,此时只须将几种几何特征的公差的框格併在一起,但公差框格中的第一部分左端必须对齐,且只须引出一根指引线即可,标注方式见图3—9。
3.3、理论正确尺寸几何图框
确定被测要素的理想形状、理想方向、理想位置的尺寸,不附带公差,见图3—33、图3—34;
3.4、被测要素形位公差的标注
3.4.1、通常情况下的形位公差标注
在被测要素上标注形位公差时,是用指引线将公差框格和被测要素连接在一起,在被测要素端要有指引箭头指向被测要素表面。
此时必须注意:
3.4.1.1、公差框格只能水平或竖直摆放;
水平摆放时,公差框格中的第一部分即第一个框格只在左端(不能调转);
竖直摆放时,公差框格中的第一部分即第一个框格只在下端。
3.4.1.2、指引线可以从公差框格的前(左)端引出,也可以从公差框格的后(右)端引出,见图3—14、图3—15、图3—16。
图3—10图3—11
图3—12图3—13
图3—14图3—15图3—16
3.4.1.3、指引线箭头直接指向被测要素表面轮廓线或轮廓线的延长线上(应明显错开尺寸线)的(见图3—11、图3—12、图3—13),箭头也可以指向引出线的水平线,引出线引自被测平面(见图3—10)。
此种标注的有直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度以及线对线、线对面、面对面的平行度、垂直度、倾斜度和圆跳动、全跳动等形位公差特征项目;
当被测要素是圆的中心点、圆柱体的中心轴线或中心平面时,指引线箭头应和尺寸线相连(箭头必须在尺寸线的延长线上)。
在这种情况时,此种标注的有平行度(轴心线)、垂直度(轴心线)、倾斜度(轴心线)、对称度、位置度、同轴(心)度等形位公差特征项目,见图3—14、图3—15、图3—16以及形位公差标注示例。
3.4.1.4、指引线箭头指向被测要素表面轮廓线(面)时,有三种情况:
a、当被测要素的特征项目是圆度时,箭头必须垂直于中心轴线(见图3—11、图3—17、图3—18、图3—19),因为圆度公差带的宽度应在垂直于公称轴线的平面内确定。
b、当被测要素表面轮廓线(面)是直线、平面或圆柱(锥)面时,则指引线箭头应和被测要素垂直(另有规定除外),因为公差带的宽度方向应垂直于被测要素表面轮廓线(面)。
见图3—12、图3—13、图3—18、图3—19。
c、当被测要素表面轮廓线(面)是曲线或曲面时,则指引线箭头指向方向应垂直于轮廓曲线(曲面)该点的法线或法面(另有规定除外),因为公差带的宽度方向为被测要素的法向,见图3—17、图3—20、图3—22(是另有规定代表)。
图3—17图3—18图3—19
图3—20图3—21
图3—22图3—23
3.4.1.5、一个公差框格可以用于具有相同几何特征和公差值的若干个分离要素,见图3—24。
图3—24
3.4.2、形位公差的标注中的附加标记
3.4.2.1、若干个分离要素给出单一公差带时,可在公差框格内公差值的后面加注公共公差带的符号CZ,见图3—25。
图3—25
3.4.2.2、当被测要素的形式(是线而不是面)需要指明时,应在公差框格附近注明,见图3—26。
解释:
提取(实际)线应限定在间距等于0.02的两平行直线之间。
该两平行直线平行于基准平面A、且处于平行于基准平面B的平面内。
图3—26
3.4.2.3、以螺纹轴线为被测要素或基准要素时,默认为螺纹中径圆柱的轴线,否则应另有说明,例如用“MD”表示大径,用“LD”表示小径,见图3—27、图3—28。
以齿轮、花键轴线为被测要素或基准要素时,需说明所指的要素,如用“PD”表示节径,用“MD”表示大径,用“LD”表示小径。
图3—27图3—28
3.4.2.4、如果轮廓度特征适用于横截面的整周轮廓或由该轮廓所示的整周表面时,应采用“全周”符号表示,见图3—29、图3—30。
“全周”符号并不包括整个工件的所有表面,只包括由轮廓和公差标注所表示的各个表面。
图3—29
图3—30
3.4.2.5、当被测要素的限定在任意截面内都必须遵守时,应在公差框格附近注明,见图3—31。
在任意截面内(ACS),内圆的提取(实际)解释:
平面度要求为
中心应限定在直径等于φ0.1,以基准点A0.05,且中间不
为圆心的圆周内。
允许凸起。
图3—31图3—32
3.4.2.6、当被测要素在公差带内还有形状限制时,应在公差框格附近注明,见图3—32。
3.4.3、形位公差中理论正确尺寸(TED)的标注
当被测要素需要限定的形位公差特征项目是位置度、倾斜度、轮廓度时,用来确定其理论正确的位置、方向或轮廓的尺寸(称为理论正确尺寸TED)要用框格将其框起来,以示与其他尺寸的区别,见图3—33、图3—34。
图3—33图3—34
3.4.4、形位公差的标注中的限制性规定
3.4.4.1、需要对整个被测要素上任意限定范围标注同样几何特征的公差时,可在公差值的后面加注限定范围的线性尺寸值,并在两者之间用斜线隔开,见图3—35。
如果标注的是两项或两项以上同样几何特征的公差,可直接在整个要素公差框格的下方放置另一个公差框格,见图3—36。
图3—35图3—36
3.4.4.2、如果给出的公差仅适用于要素的某一指定局部,则应采用粗点划线示出该局部的范围,并加注尺寸,见图3—37、图3—38。
图3—37图3—38
3.4.5、形位公差的标注中的延伸公差带
当需要限定的被测要素是某部分要素的延伸部分时,需要用双点划线画出延伸部分的轮廓,并标注上尺寸和表示延伸公差带的专用标志
,在公差框格中的公差值之后也要附加标志符号,详见图3—39。
图3—39
3.4.5、有关形位公差的标注中的最大实体要求、最小实体要求、自由状态下的要求的标注形式详见相关公差原则部分。
3.5、形位公差带
3.5.1、形状和位置公差带
a、限制实际形状要素或实际位置要素的变动区域;
b、构成实际要素的点、线、面必须在该区域内;
c、形位公差是一个給定的数值,用t表示;
d、形位公差带是一个給定的区域,是形位误差的最大允许值。
它由大小、形状、方向、位置四方面因素来决定。
3.5.2、公差带的大小
公差带的大小由图样上給定的公差值t来决定。
t值可以是一个宽度,也可以是一个直径。
如果公差值为圆或圆柱形直径时,在公差值t前应加注“φ”。
如果公差值为圆球形直径时,在公差值t前应加注“Sφ”。
公差值t是从何而来?
它的决定因素有两个,一个是它本身的尺寸大小;
其二是它所选用的精度。
由此可在形位公差值表上查取。
在选用形位公差的精度时要充分考虑到零件的功能需要、加工手段等因素。
3.5.3、公差带的形状
公差带的形状是由被测实际要素的形状和误差特征来决定的,根据形位公差项目可分为九种主要形式:
两平行直线、两等距曲线、两同心圆、一个圆、一个球、一个圆柱、两同轴圆柱、两平行平面、两同距曲面。
见表3-4。
3.5.4、公差带的方向
方向是一个具有相对的概念,位置公差带的方向只相对于基准而言。
一般来说公差带的方向可分三个内容:
控制方向、公差带宽度方向和公差带方向。
控制方向是设计者设计时根据功能要求而确定的限制被测要素变动的方向(箭头所指的方向);
公差带宽度方向就是公差值t的方向,是表示其大小参数的方向。
控制方向和公差带宽度方向这两个方向是一致的(见图3—20、图3—22)。
设计者设计时千万要注意箭头的方向和要求控制的方向的一致性。
3.5.4.1、形状公差带的方向
形状公差带的方向---由图样上給定的方向和最小条件来确定;
3.5.4.2、位置公差带的方向
位置公差带的方向---由图样上給定的方向和定位基准的理想要素的方向和位置来确定。
当中心点、中心面、中心线在一个方向上给定公差时:
a、除非另有说明,位置公差公差带的宽度方向为理论正确尺寸(TED)的图框方向,并按指引线箭头所指互成0°
或90°
,(见图3—40);
图3—40
b、除非另有说明,方向公差公差带的宽度方向为指引线箭头方向,与基准互成0°
,(见图3—41);
图3—41
c、除非另有规定,当在同一基准体系中规定两个方向的公差时,它们的公差带是互相垂直的,(见图3—42);
图3—42
3.5.5、公差带的位置
公差带的位置分固定公差带和浮动公差带两种。
3.5.5.1、固定公差带
固定公差带---公差带的位置由图样上給定的基准来确定,不是随着实际形状或位置的变动而变动;
3.5.5.2、浮动公差带
浮动公差带---公差带的位置是随着零件实际尺寸在尺寸公差带内的变动而变动;
3.6、基准
3.6.1、基准的含义
产品零件上各要素之间一定存在着各种不同的几何关系,在我们对各种几何关系提出要求时(即位置公差),例如一个平面和另一个平面之间应该有相互平行关系的要求;
又例如一个圆柱体和一个平面之间或一个平面和另一个平面之间应该有相互垂直关系的要求;
又例如一个或一组孔(或圆柱体)和两(或三)个相互垂直的平面之间应该有位置关系要求等等。
这时就要确定出一个或几个理想的要素来作为(加工或测量时的)基础平台,对其它要素提出对其诸如平行度、垂直度、位置度等要求。
这时,这个理想的基础平台就是位置公差中的理想基准要素,简称为基准。
作为基础平台的理想要素有可能是点,也有可能是线,也有可能是面,分别称为基准点、基准线(轴线)和基准平面(中心平面)。
这些理想的点、线、面是没误差的,也就是纯属几何意义上的点、线、面。
也就是基准点仅有位置而没有大小,基准线仅有长度而没有宽度,基准面仅考虑范围而没有厚度。
3.6.2、基准要素
基准要素是用来确定被测要素方向或(和)位置的要素。
基准要素又可分为单一基准要素和组合基准要素。
3.6.2.1、单一基准要素
作为单一基准使用的单个要素,如图3—42;
3.6.2.
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