形狀和位置公差標準的應用

1、形狀和位置公差標準的應用形狀和位置公差標準的應用 形狀和位置的精度設計對保證產品質量和降低制造成本具有十分重要的意義。其形狀和位置的精度會直接影響機器和設備的性能和各項精度指標，如軸類零件的旋轉精度、結合件的聯(lián)接強度和密封性、齒輪零件的承載均勻性等。 形狀和位置的精度設計主要包括形位公差項目的選擇、公差值的選擇、公差原則的選擇和基準的選擇。 形位公差項目的選擇形位公差項目的選擇 形位公差項目的選擇，取決于零件的幾何特征與功能要求，同時還要考慮檢測的方便性。 形狀公差項目主要是按要素的幾何形狀特征制定的，因此要素的幾何特征自然是選擇形狀公差項目的基本依據(jù)。平面零件的形狀誤差應選擇平面度公差；導軌

2、導向面的形狀誤差應選擇直線度公差；圓柱形零件的形狀誤差可選擇圓度、圓柱度、軸線的直線度、素線的直線度等。 位置公差項目是按要素間幾何方位關系制定的，所以關聯(lián)要素的公差項目應以它與基準間的幾何方位關系為基本依據(jù)。對線(軸線)、面可規(guī)定定向和定位公差，對點要素只能規(guī)定位置度公差，只有回轉零件才規(guī)定同軸度公差和跳動公差。 形位公差項目的選擇形位公差項目的選擇 為了檢測方便，有時可將所需的公差項目用控制效果相同或相近的公差項目來代替。例如要素為一圓柱面時，圓柱度是理想的項目，因為它綜合控制了圓柱面的各種形狀誤差，但是由于圓柱度檢測不便，故可選用圓度、直線度幾個分項，或者選用徑向跳動公差等進行控制。又如

3、徑向圓跳動可綜合控制圓度和同軸度誤差，而徑向圓跳動誤差的檢測簡單易行，所以在不影響設計要求的前提下，可盡量選用徑向圓跳動公差項目。同樣可近似地用端面圓跳動代替端面對軸線的垂直度公差要求。端面全跳動的公差帶和端面對軸線的垂直度的公差帶完全相同，可互相替代。 形位公差值的選擇 形位公差要求的高低是用公差等級數(shù)字的大小來表示的。按國家標準的規(guī)定，對14項形位公差特征，除線、面輪廓度及位置度未規(guī)定公差等級外，其余項目均有規(guī)定。一般劃分為12級，即112級，1級精度最高，12級精度最低；圓度和圓柱度則最高級為0級，劃分為13級。直線度、平面度公差值 圓度、圓柱度公差值平行度、垂直度及傾斜度公差值 同軸度

4、、對稱度、圓跳動及全跳動公差值 選用形位公差值時，應考慮零件的功能要求，并考慮加工的經濟性和零件的結構、檢測性等情況外，還應考慮形位公差項目、尺寸公差及表面粗糙度之間的情況 形位公差的選擇形位公差的選擇 1形狀公差與位置公差的關系 同一要素上給定的形狀公差值應小于位置公差值，定向公差值應小于定位公差值。如同一平面上，平面度公差值應小于該平面對基準平面的平行度公差值。 2形位公差和尺寸公差的關系 圓柱形零件的形狀公差一般情況下應小于其尺寸公差值；線對線或面對面的平行度公差值應小于其相應距離的尺寸公差值。圓度、圓柱度公差值約為同級的尺寸公差的50，因而一般可按同級選取。例如：尺寸公差為IT6，則圓

5、度、圓柱度公差通常也選6級，必要時也可比尺寸公差等級高12級。 3形位公差與表面粗糙度的關系 通常表面粗糙度Ra值約占形狀公差值的20-25。 4.考慮零件的結構特點 對于剛性較差的零件(如細長軸)和結構特殊的要素(如跨距較大的軸和孔、寬度較大的零件表面)，在滿足零件功能要求的前提下，可適當降低成1-2級選用。形位公差的選擇形位公差的選擇 基準的選擇基準的選擇 基準是確定關聯(lián)要素方向和位置的依據(jù)。在選擇選擇基準時，一般應根據(jù)設計和使用要求，并考慮基準統(tǒng)一原則以及零件的結構特征等。 基準的選擇基準的選擇 1根據(jù)零件的功能要求及對被測要素間的幾何關系來選擇基準。如軸類零件，常以兩個軸承為支承運轉，

6、其運動軸線是安裝軸承的兩軸頸的公共軸線。因此可選這兩處軸頸的公共軸線(組合基準)為基準。 2根據(jù)裝配關系應選零件上相互配合、相互接觸的定位要素作為各自的基準。如盤、套類零件多以其內孔軸線徑向定位裝配或以其端面軸向定位，因此根據(jù)需要可選其軸線或端面作為基準。 3從零件結構考慮，應選較寬大的平面、較長的軸線作為基準，以使定位穩(wěn)定。 4對結構復雜的零件，一般應選三個基準面，以確定被測要素在空間的方向和位置。 5從加工檢測方面考慮，應選擇在夾具、量具中定位的相應要素作基準，應盡量使工藝基準、測量基準與設計基準統(tǒng)一。 公差原則的應用公差原則的應用 公差原則(tolerancing principle)是

7、確定和處理尺寸(線性尺寸和角度尺寸)公差和形位公差之間關系的原則，包括獨立原則和相關要求。目前, 公差原則的國家標準有：GB/T4249-1996和GB/T16671-1996。 分類分類獨立原則包容要求最大實體要求最小實體要求相關原則公差原則有關術語和定義-體外作用尺寸 在被測要素的給定長度上，與實際內表面（孔）體外相接的最大理想面，或與實際外表面（軸）體外相接的最小理想面的直徑或寬度，稱為體外作用尺寸，即通常所稱作用尺寸。有關術語和定義-體外作用尺寸圖例 50-0.025-0.050BA1A2A3A4 0.012局部實際尺寸和單一要素的體外作用尺寸有關術語和定義-體外作用尺寸圖例 A1A2

8、A3BG基準平面9010-0.028-0.013G0.01 G關聯(lián)體外作用尺寸關聯(lián)體外作用尺寸有關術語和定義-體內作用尺寸 在被測要素的給定長度上，與實際內表面（孔）體內相接的最小理想面，或與實際外表面（軸）體內相接的最大理想面的直徑或寬度，稱為體內作用尺寸。有關術語和定義實體狀態(tài) 最大實體狀態(tài)（MMC）：實際要素在給定長度上具有最大實體時的狀態(tài)最大實體尺寸（MMS）：實際要素在最大實體狀態(tài)下的極限尺寸最小實體狀態(tài)（LMC）：零件處于允許的材料量最少時的狀態(tài)最小實體尺寸（LMS）：實際要素在最小實體狀態(tài)下的極限尺寸200-0.03有關術語和定義最大實體邊界 n邊界：由設計給定的具有理想形狀的極

9、限包容面。n最大實體邊界：尺寸為最大實體尺寸的邊界。有關術語和定義-最大實體實效狀態(tài)、尺寸 在給定長度上，要素處于最大實體尺寸且其中心要素的形狀或位置誤差等于給出公差值時的體外作用尺寸。 孔、軸的最大實體實效尺寸與其最大實體尺寸、形位公差之間有如下關系： - MVMDDtMVMddt有關術語和定義最大實體實效邊界 n邊界：由設計給定的具有理想形狀的極限包容面。n最大實體實效邊界：尺寸為最大實體實效尺寸的邊界。有關術語和定義-最大實體實效狀態(tài)、尺寸 有關術語和定義-最大實體實效狀態(tài)、尺寸 尺寸代號 獨立原則n定義：圖樣上給定的每一個尺寸和形狀、位置要求均是獨立的，應分別滿足要求。n標注：不需加注

10、任何符號。300-0.033標注00.015獨立原則的應用n應用：應用較多，在有配合要求或雖無配合要求，但有功能要求的幾何要素都可采用。適用于尺寸精度與形位精度精度要求相差較大，需分別滿足要求，或兩者無聯(lián)系，保證運動精度、密封性，未注公差等場合。n測量：應用獨立原則時，形位誤差的數(shù)值一般用通用量具測量。包容要求n定義：實際要素應遵守最大實體邊界，其局部實際尺寸不得超過最小實體尺寸。n標注：在單一要素尺寸極限偏差或公差帶代號之后加注符號“ E ”n應用：適用于單一要素。主要用于需要嚴格保證配合性質的場合。n邊界：最大實體邊界。n測量：可采用光滑極限量規(guī)（專用量具）包容要求標注包容要求標注 300

11、-0.03330h7 EE包容要求應用舉例包容要求應用舉例 n如圖所示，圓柱表面遵守包容要求。n圓柱表面必須在最大實體邊界內。該邊界的尺寸為最大實體尺寸20mm，n其局部實際尺寸在 19.97mm20mm內。200-0.03EDa/mm0 20（dM）19.97-0.030.03 0.02-0.02直線度/mm 最大實體要求n定義：控制被測要素的實際輪廓處于其最大實體實效邊界之內的一種公差要求。當其實際尺寸偏離最大實體尺寸時，允許其形位誤差值超出其給出的公差值，即形位誤差值能得到補償。n標注：應用于被測要素時，在被測要素形位公差框格中的公差值后標注符號“ M ”；應用于基準要素時，應在形位公差

12、框格內的基準字母代號后標注符號“ M ”。最大實體要求的應用 n應用：適用于中心要素。主要用于只要求可裝配性的零件，能充分利用圖樣上給出的公差，提高零件的合格率。n邊界：最大實體要求應用于被測要素，被測要素遵守最大實體實效邊界。即：體外作用尺寸不得超出最大實體實效尺寸，其局部實際尺寸不得超出最大實體尺寸和最小實體尺寸。n最大實體實效尺寸：MMVS=MMSt t被測要素的形位公差，“+”號用于軸，“-”號用于孔。最大實體要求應用舉例最大實體要求應用舉例如圖所示，該軸應滿足下列要求：n實際尺寸在19.7mm20mm之內；n實際輪廓不超出最大實體實效邊界，即其體外作用尺寸不大于最大實體實效尺寸dMM

13、VS=dMMS+t=20+0.1=20.1mmn當該軸處于最小實體狀態(tài)時，其軸線直線度誤差允許達到最大值，即等于圖樣給出的直線度公差值（0.1mm）與軸的尺寸公差(0.3mm)之和 0.4mm。20 0-0.30.1 MDa/mm19.7 20（dMMS） 20.1(dMMVS)0.10.4-0.3-0.20.3直線度/mm 最大實體要求應用實例最大實體要求應用實例如圖所示，被測軸應滿足下列要求：n實際尺寸在11.95mm12mm之內；n實際輪廓不得超出關聯(lián)最大實體實效邊界，即關聯(lián)體外作用尺寸不大于關聯(lián)最大實體實效尺寸dMMVS=dMMS+t=12+0.04=12.04mmn當被測軸處在最小實

14、體狀態(tài)時，其軸線對A基準軸線的同軸度誤差允許達到最大值，即等于圖樣給出的同軸度公差（ 0.04 ）與軸的尺寸公差（0.05）之和（ 0.09 ）。12 -0. 0525 -0.05 0.04 M A 0包容要求與最大實體要求的區(qū)別包容要求與最大實體要求的區(qū)別 包容要求包容要求最大實體要求最大實體要求公差原則含義公差原則含義 dm dMMS=dmax da dLMS=dmin DmDMMS=Dmin DaDLMS=Dmax邊界尺寸為最大實體尺寸邊界尺寸為最大實體尺寸MMS(dmax，Dmin) dmdMMVS=dMMS+t形位形位 dmindadmax DmDMMVS=DMMS-t形位形位 Dm

15、inDaDmax邊界尺寸為最大實體實效尺寸邊界尺寸為最大實體實效尺寸 MMVSMMSt標注標注單一要素單一要素在尺寸公差帶后加注 E用于被測要素用于被測要素時時在形位公差框格第二格公差值后加 M用于基準要素用于基準要素時時在形位公差框格相應的基準要素后加 M主要用途主要用途用于保證配合性質用于保證零件的可裝配性軸軸孔孔公差原則或公差要求的選擇公差原則或公差要求的選擇 獨立原則 獨立原則是處理形位公差和尺寸公差關系的基本原則以下三種情況采用獨立原則： 1.尺寸精度和形位精度均有較嚴格的要求且需要分別滿足，或者二者要求相差較大例如：為了保證與軸承內圈的配合性質，對減速器中的輸出軸上與軸承相配合的軸頸分別提出尺寸精度和圓柱度要求；打印機、印刷機的滾筒，其圓柱度要求較高，而尺寸精度要求較低，應分別提出要求。 2.有特殊