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科普形位公差

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-09-24
形位公差一般也叫几何公差包括形状公差位置公差。任何零件都是由点、线、面构成的,这些点、线、面称为要素。机械加工后零件的实际要素相对于理想要素总有误差,包括形状误差和位置误差。这类误差影响机械产品的功能,设计时应规定相应的公差并按规定的标准符号标注在图样上。20世纪50年代前后,工业化国家就有形位公差标准。国际标准化组织(ISO)于1969年公布形位公差标准,1978年推荐了形位公差检测原理和方法。中国于1980年颁布形状和位置公差标准,其中包括检测规定。形状公差和位置公差简称为形位公差。
加工后的零件会有尺寸公差,因而构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置就存在差异,这种形状上的差异就是形状公差,而相互位置的差异就是位置公差,这些差异统称为形位公差(Geometric tolerances).
      形位公差包括形状公差与位置公差,而位置公差又包括定向公差和定位公差,具体包括的内容及公差表示符号如下图所示
形位公差表示方法
形状公差
1、直线度 符号为一短横线(-),是限制实际直线对理想直线变动量的一项指标。它是针对直线发生不直而提出的要求。
2、平面度 符号为一平行四边形,是限制实际平面对理想平面变动量的一项指标。它是针对平面发生不平而提出的要求。
3、圆度 符号为一圆(○),是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标。它是对具有圆柱面(包括圆锥面、球面)的零件,在一正截面(与轴线垂直的面)内的圆形轮廓要求。
4、圆柱度 符号为两斜线中间夹一圆(/○/),是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。它控制了圆柱体横截面和轴截面内的各项形状误差,如圆度、素线直线度、轴线直线度等。圆柱度是圆柱体各项形状误差的综合指标。
5、线轮廓度 符号为一上凸的曲线(⌒),是限制实际曲线对理想曲线变动量的一项指标。它是对非圆曲线的形状精度要求。
6、面轮廓度 符号为上面为一半圆下面加一横,是限制实际曲面对理想曲面变动量的一项指标,它是对曲面的形状精度要求。
定向公差
1、平行度(∥) 用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或直线)的方向偏离0°的要求,即要求被测要素对基准等距。
2、垂直度(⊥) 用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或直线)的方向偏离90°的要求,即要求被测要素对基准成90°。
3、倾斜度(∠) 用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或直线)的方向偏离某一给定角度(0°~90°)的程度,即要求被测要素对基准成一定角度(除90°外)。
定位公差
1、 同轴度(◎) 用来控制理论上应该同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。
2、对称度 符号是中间一横长的三条横线,一般用来控制理论上要求共面的被测要素(中心平面、中心线或轴线)与基准要素(中心平面、中心线或轴线)的不重合程度。
3、位置度 符号是带互相垂直的两直线的圆,用来控制被测实际要素相对于其理想位置的变动量,其理想位置由基准和理论正确尺寸确定。
跳动公差
1、圆跳动 符号为一带箭头的斜线,圆跳动是被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动、回转一周中,由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。
2、全跳动 符号为两带箭头的斜线,全跳动是被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动的连续回转,同时指示器沿理想素线连续移动,由指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。
 

测量方法

形状误差
指零件上的点、线、面等几何要素在加工时可能产生的几何形状上的误差。
如:加工一根圆柱时,轴的各断面直径可能大小不同、或轴的断面可能不圆、或轴线可能不直、或平面可能翘曲不平等。
位置误差
指零件上的结构要素在加工时可能产生的相对位置上的误差。
如:阶梯轴的各回转轴线可能有偏移等。
目前有一种高效测量各种形位误差的测量方法,就是可以直接利用数据采集仪连接各种指示表,如百分表等,数据采集仪会自动读取测量数据并进行数据分析,无需人工测量跟数据分析,可以大大提高机械测量效率。
测量仪器:偏摆仪、百分表(或其他指示表)、数据采集仪
测量原理:数据采集仪可从百分表中实时读取数据,并进行形位误差的计算与分析,各种形位误差计算公式已嵌入我们的数据采集仪软件中,完全不需要人工去计算繁琐的数据,可以大大提高测量的准确率

测量示意图:
数据采集仪连接百分表测量形位误差的方法
数据采集仪连接百分表测量形位误差的方法
优势:
1)以较低的成本提高测量效率:与类似产品比较,其成本非常低,测量效率有较大的提高;
2)提高测量的准确性:传统方式采用测量人员的目视观看的方法容易导致错误的测量结果;
3)数据可追溯:保存数据记录,并可进行追溯与分析,传统模式由于无实时的记录,可追溯性较差分析;


形状公差

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形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动全量
形状公差用形状公差带表达。形状公差带包括公差带形状、方向、位置和大小等四要素。  形状公差项目有:直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度等6项。(注:此图中第一项直线度公差值前要加上Φ,以表明公差带的形状是一个圆柱面,参考GB/T17852-1999)
通俗点就是,和形状有关的要素。





位置公差

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位置公差是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量                     


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定向公差

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定向公差是指关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。这类公差包括平行度、垂直度、倾斜度3项。
 

跳动公差

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跳动公差是以特定的检测方式为依据而给定的公差项目。跳动公差可分为圆跳动与全跳动。
 

定位公差

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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。这类公差包括同轴度、对称度、位置度3项。
 

公差图标

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零件的形位公差共14项,其中形状公差6个,位置公差8个,列于下表。
直线度
 
直线度是表示零件上的直线要素实际形状保持理想直线的状况。也就是通常所说的平直程度。
直线度公差是实际线对理想直线所允许的最大变动量。也就是在图样上所给定的,用以限制实际线加工误差所允许的变动范围。
平面度
 
平面度是表示零件的平面要素实际形状,保持理想平面的状况。也就是通常所说的平整程度。
平面度公差是实际表面对平面所允许的最大变动量。也就是在图样上给定的,用以限制实际表面加工误差所允许的变动范围。
圆度
 
圆度是表示零件上圆的要素实际形状,与其中心保持等距的情况。即通常所说的圆整程度。
圆度公差是在同一截面上,实际圆对理想圆所允许的最大变动量。也就是图样上给定的,用以限制实际圆的加工误差所允许的变动范围。
圆柱度
 
圆柱度是表示零件上圆柱面外形轮廓上的各点,对其轴线保持等距状况。
圆柱度公差是实际圆柱面对理想圆柱面所允许的最大变动量。也就是图样上给定的,用以限制实际圆柱面加工误差所允许的变动范围。
线轮廓度
 
线轮廓度是表示在零件的给定平面上,任意形状的曲线,保持其理想形状的状况。
线轮廓度公差是指非圆曲线的实际轮廓线的允许变动量。也就是图样上给定的,用以限制实际曲线加工误差所允许的变动范围。
面轮廓度
 
面轮廓度是表示零件上的任意形状的曲面,保持其理想形状的状况。
面轮廓度公差是指非圆曲面的实际轮廓线,对理想轮廓面的允许变动量。也就是图样上给定的,用以限制实际曲面加工误差的变动范围。
平行度
 
平行度是表示零件上被测实际要素相对于基准保持等距离的状况。也就是通常所说的保持平行的程度。
平行度公差是:被测要素的实际方向,与基准相平行的理想方向之间所允许的最大变动量。也就是图样上所给出的,用以限制被测实际要素偏离平行方向所允许的变动范围。
垂直度
 
垂直度是表示零件上被测要素相对于基准要素,保持正确的90°夹角状况。也就是通常所说的两要素之间保持正交的程度。
垂直度公差是:被测要素的实际方向,对于基准相垂直的理想方向之间,所允许的最大变动量。也就是图样上给出的,用以限制被测实际要素偏离垂直方向,所允许的最大变动范围。
倾斜度
 
倾斜度是表示零件上两要素相对方向保持任意给定角度的正确状况。
倾斜度公差是:被测要素的实际方向,对于基准成任意给定角度的理想方向之间所允许的最大变动量。
对称度
 
对称度是表示零件上两对称中心要素保持在同一中心平面内的状态。
对称度公差是:实际要素的对称中心面(或中心线、轴线)对理想对称平面所允许的变动量。该理想对称平面是指与基准对称平面(或中心线、轴线)共同的理想平面。
同轴度
 
同轴度是表示零件上被测轴线相对于基准轴线,保持在同一直线上的状况。也就是通常所说的共轴程度。
同轴度公差是:被测实际轴线相对于基准轴线所允许的变动量。也就是图样上给出的,用以限制被测实际轴线偏离由基准轴线所确定的理想位置所允许的变动范围。
位置度
 
位置度是表示零件上的点、线、面等要素,相对其理想位置的准确状况。
位置度公差是:被测要素的实际位置相对于理想位置所允许的最大变动量。
圆跳动
 
圆跳动是表示零件上的回转表面在限定的测量面内,相对于基准轴线保持固定位置的状况。
圆跳动公差是:被测实际要素绕基准轴线,无轴向移动地旋转一整圈时,在限定的测量范围内,所允许的最大变动量。
全跳动
 
全跳动是指零件绕基准轴线作连续旋转时,沿整个被测表面上的跳动量。
全跳动公差是:被测实际要素绕基准轴线连续的旋转,同时指示器沿其理想轮廓相对移动时,所允许的最大跳动量。
 
                                     
                 

注意问题

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(1) 形位公差内容用框格表示,框格内容自左向右第一格总是形位公差项目符号,第二格为公差数值,第三格以后为基准,即使指引线从框格右端引出也是这样.
形位公差标注形位公差标注
(2) 被测要素为中心要素时,箭头必须和有关的尺寸线对齐.只有当被测要素为单段的轴线或各要素的公共轴线,公共中心平面时,箭头可直接指在轴线或中心线,这样标注很简便,但一定要注意该公共轴线中没有包含非被测要素的轴段在内.(新标准中箭头指向轴线或中心线的标法已废止)
(3) 被测要素为轮廓要素时,箭头指向一般均垂直于该要素.但对圆度公差,箭头方向必须垂直于轴线.
(4) 当公差带为圆或圆柱体时,在公差数值前需加注符号"Φ",其公差值为圆或圆柱体的直径.这种情况在被测要素为轴线时才有.同轴度的公差带总是一圆柱体,所以公差值前总是加上符号"Φ";轴线对平面的垂直度,轴线的位置度一般也是采用圆柱体公差带,需在公差值前也加上符号"Φ"。
形位公差标注举例形位公差标注举例
(5) 对一些附加要求,常在公差数值后加注相应的符号,如(+)符号说明被测要素只许呈腰鼓形外凸,(-)说明被测要素只许呈鞍形内凹,(>)说明误差只许按符号的小端方向逐渐减小.如形位公差要求遵守最大实体要求时,则需加符号○M.在框格的上,下方可用文字作附加的说明.如对被测要素数量的说明,应写在公差框格的上方;属于解释性说明(包括对测量方法的要求)应写在公差框格的下方.例如:在离轴端300mm处;在a,b范围内等.
形位公差是为了满足产品功能要求而对工件要素在形状和位置方面所提出的几何精度要求。以形位公差带来限制被测实际要素的形状和位置。
 

使用性能

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1.影响零件的功能要求。
2.影响零件的配合性质。
3.影响零件的互换性。
4. 影响零件本身及配合件寿命。
 

国家标准

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GB/T 1182—2008《产品几何技术规范(GPS
零件的形位公差图标零件的形位公差图标
)几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注》。
GB/T 1184—1996《形状和位置公差 未注公差值》。
GB/T 4249—2009《产品几何技术规范(GPS)公差原则》。
GB/T 16671—2009《形状和位置公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》。
GB/T 13319—2003《形状和位置公差 位置度公差》。


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