模塊七　幾何公差與誤差

第二篇公差配合與技術(shù)測(cè)量模塊七幾何公差與誤差課題一基本概念任務(wù)要素分析及幾何公差的標(biāo)注任務(wù)說明◎分析幾何誤差的產(chǎn)生對(duì)使用功能的影響，指出任務(wù)中各幾何要素哪些是被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素、單一要素和關(guān)聯(lián)要素、輪廓要素和中心要素，說明各幾何公差代號(hào)的標(biāo)注方法。技能點(diǎn)◎幾何公差及其標(biāo)注方法?！驇缀喂畲?hào)的識(shí)讀。知識(shí)點(diǎn)◎幾何要素、理想要素和實(shí)際要素的概念；單一要素和關(guān)聯(lián)要素的概念；輪廓要素和中心要素的概念?！驇缀喂畹捻?xiàng)目及符號(hào)。◎幾何公差的特殊表示方法。一、任務(wù)實(shí)施（一）任務(wù)引入加工如圖7-1所示的軸套零件，試說明幾何誤差的產(chǎn)生對(duì)使用功能的影響，指出圖中各幾何要素中哪些是被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素、單一要素和關(guān)聯(lián)要素、輪廓要素和中心要素，說明圖中各幾何公差代號(hào)的標(biāo)注方法。（二）分析及解決問題1．幾何誤差對(duì)使用功能的影響（1）影響工作精度（2）影響工作壽命（3）影響可裝配性2．指出各要素的名稱（1）指出被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素1）被測(cè)要素。它是指零件設(shè)計(jì)圖樣上給出形狀公差或（和）位置公差要求的要素。被測(cè)要素包括單一要素和關(guān)聯(lián)要素。①單一要素。它是指在圖樣上僅對(duì)其本身給出了形狀公差要求的要素。②關(guān)聯(lián)要素。與其他要素有功能關(guān)系的要素，即圖樣上給出了位置公差的要素。2）基準(zhǔn)要素。它是指用來(lái)確定被測(cè)要素方向或（和）位置的要素。（2）指出輪廓要素和中心要素1）輪廓要素。是指構(gòu)成零件外輪廓的并能直接為人們所感覺到的點(diǎn)、線、面。2）中心要素。它是指對(duì)稱輪廓的中心點(diǎn)、線或面。（3）說明圖中幾何公差代號(hào)標(biāo)注的方法1）公差框格。2）被測(cè)要素的標(biāo)注。3）基準(zhǔn)要素的標(biāo)注?；鶞?zhǔn)符號(hào)由一個(gè)基準(zhǔn)方框和一個(gè)涂黑的基準(zhǔn)三角形用細(xì)實(shí)線連接而成，在基準(zhǔn)方框內(nèi)標(biāo)注表示基準(zhǔn)的字母。二、知識(shí)鏈接（一）幾何公差的特征符號(hào)二、知識(shí)鏈接（一）幾何公差的特征符號(hào)（二）特殊表示法1．全周符號(hào)對(duì)于視圖所表示的所有輪廓線或輪廓面的幾何公差要求，可在公差框格指引線的彎折處畫一個(gè)細(xì)實(shí)線小圓圈，如圖7-2所示為全周符號(hào)的標(biāo)注。2．局部限制的規(guī)定如圖7-3所示為局部限制示意圖，它表示直線度公差在全長(zhǎng)范圍內(nèi)為0.1mm，在被限制的任一300mm長(zhǎng)的范圍內(nèi)的直線度公差值為0.05mm。3．理論正確尺寸理論正確尺寸是確定被測(cè)要素的理想形狀、理想方向和理想位置的尺寸，該尺寸不附帶公差，為與未注公差的尺寸相區(qū)別，理論正確尺寸以框格相圍。4．延伸公差帶延伸公差帶是指將被測(cè)要素的公差帶延伸到工件實(shí)體之外，控制工件外部的公差帶，以保證相配零件與該零件能順利裝入的公差帶，其標(biāo)注實(shí)例如圖7-4所示。課題二形狀公差與誤差任務(wù)說明形狀公差帶的含義任務(wù)說明◎由一個(gè)實(shí)例引入形狀公差與形狀公差帶的定義，解釋圖中各形狀公差代號(hào)的含義以及公差帶的形狀。技能點(diǎn)◎識(shí)讀形狀公差代號(hào)，會(huì)標(biāo)注和解釋。知識(shí)點(diǎn)◎形狀公差及形狀誤差的定義?！蛐螤罟顜У亩x?！蛐螤钫`差的檢測(cè)。一、任務(wù)實(shí)施（一）任務(wù)引入加工如圖7-5所示的軸類零件，試說明形狀公差與形狀公差帶的定義，解釋圖中各形狀公差代號(hào)的含義以及公差帶的形狀。（二）分析及解決問題1．形狀公差與公差帶的定義形狀公差是指單一實(shí)際要素的形狀所允許的變動(dòng)全量。形狀公差包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度。（1）直線度公差被限制的直線有平面內(nèi)的直線、直線回轉(zhuǎn)體上的素線、平面與平面的交線和軸線等。直線度公差可分為給定平面內(nèi)的直線度、給定方向上的直線度和任意方向上的直線度三種，其公差帶的定義、標(biāo)注和解釋見表7-2。本任務(wù)中的直線度公差值為0.015mm，為任意方向上的直線度公差，公差帶是直徑為0.015mm的圓柱體，屬于第三種直線度公差帶。（2）平面度公差它是限制實(shí)際表面對(duì)其理想平面變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)。公差帶是距離為公差值t的兩平行平面之間的區(qū)域。它是限制實(shí)際圓對(duì)其理想圓變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)，用于對(duì)圓柱（錐）面的正截面或球面上通過球心的任一截面上的圓輪廓提出形狀精度要求，其公差帶的定義、標(biāo)注和解釋見表7-3。（3）圓度公差（4）圓柱度公差圓柱度是限制實(shí)際圓柱面對(duì)其理想圓柱面變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)。它是評(píng)定圓柱形零件形狀精度的一個(gè)較好的綜合指標(biāo)，其公差帶的定義、標(biāo)注和解釋見表7-3。（5）線輪廓度公差線輪廓度公差是限制實(shí)際平面曲線對(duì)理想曲線變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)。線輪廓度公差帶的定義、標(biāo)注和解釋見表7-4。（6）面輪廓度公差面輪廓度公差是限制實(shí)際曲面對(duì)理想曲面變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)。面輪廓度公差帶的定義、標(biāo)注和解釋見表7-5。2．圖中形狀公差代號(hào)的含義及公差帶的形狀。二、知識(shí)鏈接（一）形狀誤差的評(píng)定準(zhǔn)則形狀誤差是指被測(cè)實(shí)際要素的形狀對(duì)其理想要素的變動(dòng)量。理想要素相對(duì)于實(shí)際要素的位置應(yīng)符合最小條件。最小條件就是形狀誤差的評(píng)定準(zhǔn)則。最小條件是指被測(cè)實(shí)際要素對(duì)其理想要素的最大變動(dòng)量為最小。此時(shí)，包容區(qū)域?yàn)樽钚?，即包容被測(cè)實(shí)際要素且具有最小寬度和直徑的區(qū)域。滿足這種準(zhǔn)則所評(píng)定的誤差是唯一的。h1、h2、h3

是對(duì)應(yīng)于理想要素處于不同位置時(shí)所得到的最大變動(dòng)量，且h1<h2<h3，h1為最小值，則理想要素在A1—B1位置符合最小條件。顯然，在A1—B1

位置時(shí)兩理想平行直線包容區(qū)域最小，因此，h1

可定為直線度誤差。用刀口形直尺檢測(cè)短小零件時(shí)，將刀口形直尺的刃口放在被測(cè)零件表面上，當(dāng)?shù)犊谛沃背吲c被測(cè)直線貼緊時(shí)，便符合最小條件。此時(shí)刀口形直尺與被測(cè)直線之間產(chǎn)生的最大間隙就是被測(cè)直線的直線度誤差。當(dāng)間隙較大時(shí)，可用塞尺直接測(cè)出最大間隙值，即為被測(cè)直線的直線度誤差；當(dāng)間隙較小時(shí)，可按標(biāo)準(zhǔn)光隙估計(jì)其間隙大小。（二）形狀誤差的檢測(cè)1．直線度的檢測(cè)對(duì)較短的被測(cè)直線，可用刀口形直尺、平尺、精密短導(dǎo)軌等作為標(biāo)準(zhǔn)件；對(duì)于較長(zhǎng)的被測(cè)直線，可用光軸或拉緊的優(yōu)質(zhì)鋼絲等作為標(biāo)準(zhǔn)件。2．平面度的檢測(cè)可用平晶干涉法來(lái)測(cè)量高精度的小平面零件，它是利用光波干涉原理根據(jù)干涉條紋的數(shù)目和形狀來(lái)評(píng)定平面度誤差的。還可用打表法、斑點(diǎn)法或用水平儀、自準(zhǔn)直儀檢測(cè)平面度誤差。3．圓度和圓柱度的檢測(cè)圓度儀是測(cè)量圓度、圓柱度誤差的專用高精度儀器。它利用測(cè)量頭與被測(cè)件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳感器將半徑的變化傳出，經(jīng)電路處理后得到所需測(cè)量結(jié)果。4．線輪廓度和面輪廓度的檢測(cè)可用輪廓樣板利用光隙法觀察間隙大小來(lái)檢測(cè)線輪廓度誤差，還可利用投影儀等將零件輪廓投影放大進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)，或用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x檢測(cè)。課題三方向、位置、跳動(dòng)公差與誤差任務(wù)說明方向、位置、跳動(dòng)公差帶的含義任務(wù)說明◎由一個(gè)實(shí)例引入方向、位置、跳動(dòng)公差與方向、位置、跳動(dòng)公差帶的定義，解釋圖中各方向、位置、跳動(dòng)公差代號(hào)的含義以及公差帶的形狀。技能點(diǎn)◎識(shí)讀方向、位置、跳動(dòng)公差代號(hào)，會(huì)標(biāo)注和解釋。知識(shí)點(diǎn)◎方向、位置、跳動(dòng)公差及方向、位置、跳動(dòng)誤差的定義?！蚍较?、位置、跳動(dòng)公差帶的定義?！蚍较颉⑽恢?、跳動(dòng)誤差的檢測(cè)。一、任務(wù)實(shí)施（一）任務(wù)引入加工如圖7-7所示的零件，試說明方向、位置、跳動(dòng)公差與方向、位置、跳動(dòng)公差帶的定義，解釋圖中各方向、位置、跳動(dòng)公差代號(hào)的含義及公差帶的形狀。（二）分析及解決問題方向公差是關(guān)聯(lián)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在方向上允許的變動(dòng)全量。1．方向公差（1）平行度公差平行度公差是限制被測(cè)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在平行方向上變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)，被測(cè)要素對(duì)基準(zhǔn)的理想方向成0°角。它包括線對(duì)線、線對(duì)面、面對(duì)線、面對(duì)面平行度公差。（2）垂直度公差垂直度公差是限制被測(cè)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在垂直方向上變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)，被測(cè)要素對(duì)基準(zhǔn)的理想方向成90°角。它包括線對(duì)線、線對(duì)面、面對(duì)線、面對(duì)面垂直度公差。垂直度公差帶的形狀有：當(dāng)給定一個(gè)方向時(shí)，公差帶是距離為公差值t且垂直于基準(zhǔn)的兩平行平面之間的區(qū)域。（3）傾斜度公差傾斜度公差是限制被測(cè)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在傾斜方向上變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)，被測(cè)要素對(duì)基準(zhǔn)的理想方向成任意角度。它包括線對(duì)線、線對(duì)面、面對(duì)線、面對(duì)面傾斜度公差。2．位置公差（1）位置度公差位置公差是關(guān)聯(lián)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在位置上允許的變動(dòng)全量。位置度公差是限制被測(cè)要素的實(shí)際位置對(duì)理想位置變動(dòng)量的指標(biāo)，它的定位尺寸為理論正確尺寸。位置度公差一般分為點(diǎn)的位置度、線的位置度及面的位置度公差。（2）同軸度公差同軸度公差是限制被測(cè)軸線對(duì)基準(zhǔn)軸線變動(dòng)量的指標(biāo)。當(dāng)軸線很短時(shí)可以將同軸度看成同心度。同軸度公差帶是直徑為公差值t的圓柱面內(nèi)的區(qū)域，該圓柱面的軸線與基準(zhǔn)軸線同軸。（3）對(duì)稱度公差對(duì)稱度公差是限制被測(cè)要素偏離基準(zhǔn)要素的指標(biāo)。當(dāng)給定一個(gè)方向時(shí)，對(duì)稱度公差帶是距離為公差值t且相對(duì)基準(zhǔn)的中心平面對(duì)稱配置的兩平行平面之間的區(qū)域。3．跳動(dòng)公差跳動(dòng)公差是關(guān)聯(lián)實(shí)際要素繞基準(zhǔn)軸線旋轉(zhuǎn)一周或連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)所允許的最大跳動(dòng)量。（1）圓跳動(dòng)公差（2）全跳動(dòng)公差圓跳動(dòng)公差是被測(cè)表面繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)一周時(shí)，在給定方向的任一測(cè)量面上所允許的跳動(dòng)量。徑向圓跳動(dòng)公差能控制被測(cè)圓柱面的圓度和同軸度的綜合誤差。軸向圓跳動(dòng)公差能控制被測(cè)端面的平面度和垂直度的綜合誤差。斜向圓跳動(dòng)公差能控制被測(cè)圓錐面或球面的圓度和同軸度的綜合誤差。全跳動(dòng)公差是被測(cè)表面繞基準(zhǔn)軸線連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，在給定方向上所允許的最大跳動(dòng)量。徑向全跳動(dòng)公差能控制被測(cè)圓柱面的圓柱度和同軸度的綜合誤差。軸向全跳動(dòng)公差能控制被測(cè)端面的平面度和垂直度的綜合誤差。4．圖中各位置公差代號(hào)的含義及公差帶的形狀二、知識(shí)鏈接（一）方向、位置、跳動(dòng)誤差的檢測(cè)1．方向誤差的檢測(cè)（1）平行度誤差的檢測(cè)可采用打表法和水平儀法進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)用打表法檢測(cè)面對(duì)面的平行度誤差時(shí)，可將被測(cè)零件放置在平板上打表檢測(cè)被測(cè)平面。指示表的最大讀數(shù)Mmax與最小讀數(shù)Mmin之差即為該零件的平行度誤差。（2）垂直度誤差的檢測(cè)可采用光隙法、打表法或水平儀法進(jìn)行檢測(cè)。（3）傾斜度誤差的檢測(cè)

可按檢測(cè)平行度的打表法進(jìn)行檢測(cè)，但要加一個(gè)定角套或?qū)Ｓ弥С凶M(jìn)行，適合于批量生產(chǎn)的零件檢測(cè)。單件則可在平板上配以萬(wàn)能角度尺或其他方法來(lái)檢測(cè)。2．位置誤差的檢測(cè)（1）同軸度誤差的檢測(cè)若零件為六面體，可用差值法來(lái)檢測(cè)。若工件為圓柱體（軸類零件）鍵槽，則可將零件放在V形架上加定位塊進(jìn)行檢測(cè)。（3）位置度誤差的檢測(cè)同軸度可在圓度儀或三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x上檢測(cè)。（2）對(duì)稱度誤差的檢測(cè)一般采用加心棒測(cè)量坐標(biāo)值的方法進(jìn)行檢測(cè)。3．跳動(dòng)誤差的檢測(cè)

檢測(cè)跳動(dòng)誤差時(shí)一般常采用將零件基準(zhǔn)面放在V形架上（或用兩頂尖、心軸和導(dǎo)向套筒等），百分表打在被測(cè)表面上的方法檢測(cè)，被測(cè)表面上測(cè)得的百分表讀數(shù)的最大差值即為跳動(dòng)誤差。（二）公差原則2．相關(guān)原則1．獨(dú)立原則獨(dú)立原則是指圖樣上給定的幾何公差與尺寸公差各自獨(dú)立、彼此無(wú)關(guān)的公差原則。相關(guān)原則是指圖樣上給定的幾何公差與尺寸公差相互有關(guān)的公差原則。（1）包容原則包容原則是要求實(shí)際要素的任意一點(diǎn)都必須在具有理想形狀的包容面內(nèi)的一