第三章形位公差

第三章形位公差 姓名：农机化教研室电话：13897908498 邮箱：qinjunwei2006@163.com

主要内容 前言第一节概述第二节形位公差及其公差带第三节公差原则与公差要求第四节形位公差的选择

前言 • 1 形位误差 • 2 形位公差 • 3 形位公差国家标准

第一节概述 • 一形位公差的研究对象 • 二形位公差的项目及符号 • 三形位公差的意义和特征 • 四形位公差的标注

第二节形位公差及公差带 • 一形状公差与公差带 • 二轮廓度公差与公差带 • 三定向公差与公差带 • 四定位公差与公差带 • 五跳动公差与公差带

第三节公差原则与公差要求 公差原则和公差要求是用来处理尺寸公差和形位公差关系时应遵循的原则。公差原则和公差要求分为独立原则和相关要求。相关要求又分为包容要求和最大实体要求、最小实体要求和可逆要求。 • 一术语及其意义 • 二独立原则 • 三包容要求 • 四最大实体要求 • 五最小实体要求 • 六零形位公差

第四节形位公差选择 • 一形位公差特征项目的选择 • 二形位公差值的选择 • 三公差原则和公差要求的选择 • 四未注公差的规定

1 形位误差 加工过程中，由于机床、刀具、夹具和零件所组成的工艺系统本身存在误差，以及受到力变形、热变形、磨损等影响，加工后的零件形状及相对位置偏离了理想状态，从而产生了误差。即为形状和位置误差。比如孔和轴的配合。具有一定形状误差的孔和轴配合时，由于其配合间隙不均匀而影响了配合的性能，并能造成局部磨损，降低使用寿命。除此之外，形位误差还能影响到零件的装配性、工作精度、密封性等许多方面。因此，为了保证零件的互换性和使用要求，有必要对零件规定形位公差，用以限制形位误差。

2 形位公差 形位公差就是被测实际要素所允许的变动量。形状公差是指单一实际要素的形状所允许的变动量；位置公差是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动量。

3 形位公差国家标准 GB/T1182-1996《通则、定义、符号和图样表示法》 GB/T1184-1996《未注公差值》 GB/T4249-1996《公差原则》 GB/T16671-1996《最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》 GB/T17851-1999《基准和基准体系》 GB/T13319-1991《位置度公差》 GB/T1958-2004《形状和位置公差检测规定》

一形位公差研究对象及分类 • （一）形位公差研究对象 • （二）几何要素分类

二形位公差项目及符号 国家标准规定了14种形状和位置公差的特征项目，其名称和符号如表3-1所示。

三形位公差意义和特征 • （一）形位公差意义 • （二）形位公差特征

四形位公差的标注 • （一）公差框格 • （二）公差框格的图样标注

一形状公差与公差带 包括：直线度、平面度、圆度、圆柱度。特点：与基准无关，公差带位置不确定，且构成公差带几何图形的理想要素都不涉及尺寸。 • （一）直线度 • （二）平面度 • （三）圆度 • （四）圆柱度

二轮廓度公差与公差带 轮廓度包括线轮廓度和面轮廓度，它们的理想形状要由理论正确尺寸决定。轮廓度公差带分为无基准要求和有基准要求两种情况。（一）线轮廓度（二）面轮廓度

三定向公差与公差带 定向公差有平行度、垂直度和倾斜度三个项目。定向公差带相对于基准有确定的方向。公差带分别相对于基准保持平行、垂直和倾斜一理论正确角度a的关系，并且在相对于基准保持定向的条件下，公差带的位置可以移动。定向公差带能综合控制被测要素的方向和形状误差。 • （一）平行度 • （二）垂直度 • （三）倾斜度

四定位公差与公差带 关联实际要素相对于基准，在位置上所允许的变动量。定位公差带具有确定的位置，相对于基准的尺寸为理论正确尺寸。定位公差带具有综合控制被测要素位置、方向和形状的职能。 • （一）位置度 • （二）同轴度 • （三）对称度

五跳动公差与公差带 跳动是指实际被测要素绕基准轴线回转过程中，沿给定方向测量其对某参考点或某参考线的变动量。被测要素为回转表面或端面，基准要素为轴线。跳动公差带可以综合控制被测要素的位置、方向和形状。 • （一）圆跳动 • （二）全跳动

一术语及其意义 • （一）局部实际尺寸 • （二）体外作用尺寸 • （三）体内作用尺寸 • （四）最大实体状态、最大实体尺寸和最大实体边界 • （五）最小实体状态、最小实体尺寸和最小实体边界 • （六）最大实体实效状态、最大实体实效尺寸和最大实体实效边界 • （七）最小实体实效状态、最小实体实效尺寸和最小实体实效边界

二独立原则 • （一）独立原则的含义和识别 • （二）独立原则的应用 • （三）独立原则的标注

三包容要求 • （一）包容要求的含义 • （二）包容要求的标注及解释 • （三）包容要求的应用

四最大实体要求 当被测要素偏离最大实体尺寸时，被测轮廓的中心要素的形位误差可以获得补偿。实际轮廓要素应遵守最大实体实效边界，作用尺寸不超出（对孔不小于、对轴不大于）实效尺寸。最大实体要求用于中心要素（包括被测要素和基准要素）。 • （一）最大实体要求用于被测要素 • （二）最大实体要求用于基准要素 • （三）可逆要求用于最大实体要求 • （四）最大实体要求的应用（略）

五最小实体要求 最小实体要求是指被测要素的实际轮廓应遵守其最小实体实效边界。当其实际尺寸偏离最小实体尺寸时，允许其形位误差值超出在最小实体状态下给出的形位公差值，偏离多少就超出多少。最小实体要求适用于中心要素，可用于被测要素和基准要素。 • （一）最小实体要求用于被测要素 • （二）最小实体要求用于基准要素 • （三）可逆要求用于最小实体要求

六零形位公差 • （一）最大（最小）实体要求的零位公差的标注及解释 • （二）应用举例

一形位公差特征项目的选择 根据零件结构特点和在机器中所处的地位、功能要求和形位公差项目的特点来确定。当用尺寸公差控制形位误差能够满足精度要求，且又经济时，则可只给出尺寸公差。这时，尺寸公差应按包容原则给出。如果尺寸精度要求低而形位精度要求高，则不应由尺寸公差控制形位误差，而应独立给出形位公差，否则影响经济性。在形位公差的十四个项目中，有单项控制的公差项目，如圆度、平面度、直线度等；还有综合控制的公差项目，如圆柱度、位置公差的各个项目。应该充分发挥综合控制的公差项目的职能，这样可以减少图样上给出的形位公差项目，相应地减少形位误差检测的项目。当同样满足功能要求时，应该选用测量简便的项目代替测量较难的项目。

二形位公差值的选择 • （一）形位公差等级和公差值 • （二）形位公差值（或等级）的选择

三公差原则和公差要求的选择 对于需要严格保证配合性质的场合选用包容要求。对于要保证装配性的场合可选用最大实体要求。对于需要保证零件强度和最小壁厚等场合可选用最小实体要求。可逆要求与最大（小）实体要求联用，能充分利用公差带，扩大被测要素实际尺寸的范围，使尺寸超过最大（小）实体尺寸而体外（内）作用尺寸未超过最大（小）实体实效边界的废品变为合格品，提高效益。在不影响使用性能要求的前提下可以选用。有时独立原则、包容要求和最大实体要求都能满足某种同一功能要求，在选用它们时应注意它们的经济性和合理性。选择公差原则和公差要求时，应根据被测要素的功能要求，充分发挥给出公差的职能和采用该种公差原则的可行性与经济性。对于以下要求可选用独立原则：（1）尺寸精度和形位精度要求都比较严，且需要分别满足要求。（2）尺寸精度与形位精度要求相差较大，应分别提出要求。（3）为保证运动精度、密封性等特殊要求，常单独提出与尺寸精度无关的形位公差要求。其它尺寸公差与形位公差无联系的零件，也广泛采用独立原则。

四未注公差的规定 为了简化制图，形位精度由一般的机床加工就可保证的，则不必在图样上具体注出形位公差。图样上如果没有具体注明形位公差值的要素，则其形位精度要求由下列未注形位公差的规定来处理。（1）对未注直线度、平面度、垂直度、圆跳动和对称度各规定了H、K、L三个公差等级。见表3-16至3-19。（2）未注圆柱度公差值不作规定，由构成圆柱度公差的圆度公差、直线度和相应的线的平行度的注出或未注公差控制。（3）未注平行度公差值等于尺寸公差值或直线度和平面度未注公差值中的大者。（4）未注圆度公差值不能大于表3-19的径向圆跳动值。（5）未注线轮廓度、面轮廓度倾斜度、位置度和全跳动的公差值均由各要素的注出或未注线性尺寸公差或角度公差控制。

（一）形位公差研究对象 图3-1 零件几何要素研究对象是构成零件几何特征的点、线、面等要素。如图3-1中所示的球面、圆柱面、圆锥面、端平面、素线、轴线、球心等。

（二）几何要素分类 • 1 按结构特征分 • 2 按存在状态分 • 3 按所处地位分 • 4 按功能要求分

（一）形位公差意义 形位公差是指实际被测要素的允许变动量；形状公差是指实际单一要素的形状所允许的变动量；位置公差是指实际关联要素的位置对基准所允许的变动量。形位公差带具有形状、大小、方向、位置等特性。

（二）形位公差特征 形位公差对被测实际要素的限制可用形位公差带形象直观的表达出来。形位公差带，即是限制被测实际要素变动量的空间线之间的区域或是空间面之间的区域。 • 1 形位公差带的要素 • 2 形位公差带的特征

（一）公差框格 国标规定，形位公差要求在公差框格中给出。公差框格由两个或多个矩形方框组成，框格中的内容从左到右按顺序填写：公差特征符号、公差值、基准。 • 1 公差特征符号 • 2 公差值 • 3 基准符号 • 4 指引线

（二）公差框格的图样标注 （1）当对同一要素有一个以上的公差特征项目要求时，为方便起见可将一个框格放在另一个框格的下方。

（二）公差框格的图样标注（续1） （2）当一个以上的要素作为被测要素。如6个要素，应在框格上方标明，如“6×”、“6槽”。

（二）公差框格的图样标注（续2） （3）对几个表面有同一数值的公差带要求，其表示方法如图所示。

（二）公差框格的图样标注（续3） 确定被测要素的理想形状、方向、位置的尺寸，该尺寸不附带公差，是理论上正确的尺寸，称为理论正确尺寸。为区别于未注公差尺寸，用带方框的尺寸表示。如图所示。

（一）直线度 • 1 直线度公差的功能 • 2 直线度公差的形式

（二）平面度 • 1 平面度公差的功能 • 2 平面度公差的公差带

（三）圆度 实际圆形状公差带是在同一正截面上，半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。 0.03的意义是：被测圆柱面任一正截面的圆周必须位于半径差为公差值0.03mm的两同心圆之间。

（四）圆柱度 公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。 0.1的意义：被测圆柱面必须位于公差值0.1mm的两同轴圆柱面之间。

（一）线轮廓 公差带是包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域。诸圆的圆心位于具有理论正确几何形状的曲线上。 0.04的意义：在平行于图样所示投影面的任一截面上，被测轮廓线必须位于包络一系列直径为公差值0.04mm且圆心位于具有理论正确几何形状的线上的两包络线之间。

（二）面轮廓度 公差带是包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域，诸球的球心应位于具有理论正确几何形状的面上。 0.02的意义：被测轮廓面必须位于包络一系列球的两包络面之间，诸球的直径为公差值0.02mm，且球心位于具有理论正确几何形状的面上的两包络面区域。

（一）平行度 平行度公差带：关联被测要素相对于基准要素在给定方向上偏离0º变动量。 • 1 给定一个方向的平行度 • 2 给定相互垂直的两个方向的平行度 • 3 给定任意方向的平行度问题

（二）垂直度 公差带：用于控制被测要素相对于基准要素在给定方向上偏离90º的变动量 • 1 给定一个方向的垂直度 • 2 给定相互垂直的两个方向的垂直度 • 3 给定任意方向的垂直度

（三）倾斜度 倾斜度公差带是限制关联被测要素相对于基准要素在给定方向上偏离0º～90º的变动量。 • 1 给定一个方向的倾斜度 • 2 给定任意方向的倾斜度

（一）位置度 位置度公差带用于控制被测要素相对于基准要素在位置上所允许的变动量。 • 1 点的位置度 • 2 线的位置度 • 3 面的位置度

（二）同轴度 • 1 点的同心度 • 2 线的同轴度

（三）对称度 • 1 面对面的对称度 • 2 面对线的对称度

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