項目二零件形狀公差與測量

1、全國職業(yè)院校機電類專業(yè)通用教材全國職業(yè)院校機電類專業(yè)通用教材公差配合與技術(shù)測量公差配合與技術(shù)測量項項 目目 二二經(jīng)過機械加工后的零件，由于機床夾具、刀具及工藝操作水平等因素的影響，零件的尺寸和形狀及表面質(zhì)量均不能做到完全理想而會出現(xiàn)加工誤差 。尺寸誤差l幾何形狀誤差l相互位置誤差l表面粗糙度加 工 誤 差零件在加工過程中，形狀和位置誤差（簡稱形位誤差）是不可避免的。如工件在機床上的定位誤差、切削力、夾緊力等因素都會造成各種形位誤差 形位誤差不僅會影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量（如工作精度、聯(lián)接強度、運動平穩(wěn)性、密封性、耐磨性、噪聲和使用壽命等），還會影響零件的互換性。 為了滿足零件的使用要求，保證零件的互

2、換性和制造的經(jīng)濟性，設(shè)計時必須合理控制零件的形位誤差，即對零件規(guī)定形狀和位置公差（簡稱形位公差）。 任務(wù)一 用水平儀測量直線度誤差任務(wù)二 用百分表測量平面度誤差任務(wù)三 用百分表測量圓度及圓柱度誤差項目二項目二 零件形狀公差與測量零件形狀公差與測量任務(wù)安排：任務(wù)安排：任務(wù)一任務(wù)一 用水平儀測量直線度誤差用水平儀測量直線度誤差1.1.熟悉常用的直線度測量器具和測量方法；熟悉常用的直線度測量器具和測量方法； 2.2.掌握形狀公差和形狀誤差檢測的相關(guān)概念；掌握形狀公差和形狀誤差檢測的相關(guān)概念； 3.3.了解水平儀等直線度測量儀器的構(gòu)成及工作原理了解水平儀等直線度測量儀器的構(gòu)成及工作原理4.4.能讀懂形

3、位公差的標(biāo)注。能讀懂形位公差的標(biāo)注。1.能正確使用框式水平儀或光學(xué)合像水平儀進行直線能正確使用框式水平儀或光學(xué)合像水平儀進行直線度的測量；度的測量； 2.會對直線度的測量后取得的記錄進行數(shù)據(jù)處理。會對直線度的測量后取得的記錄進行數(shù)據(jù)處理。知識知識目標(biāo)目標(biāo)能力能力目標(biāo)目標(biāo)一、一、 零件的幾何要素形位公差的研究對象就是構(gòu)成零件幾何特征的點、線、面，統(tǒng)稱為幾何要素，簡稱要素。 一、一、 零件的幾何要素按存在狀態(tài)分1）理想要素:具有幾何學(xué)意義，沒有任何誤差的要素，設(shè)計時在圖樣上表示的要素均為理想要素。2)實際要素:零件在加工后實際存在，有誤差的要素。通常由測得要素來代替。一、一、 零件的幾何要素按幾何

4、特征分1）輪廓要素：構(gòu)成零件輪廓的可直接觸及的點、線、面。2）中心要素：不可觸及的，輪廓要素對稱中心所示的點、線、面。一、一、 零件的幾何要素按在形位公差中所處的地位分1）被測要素：零件圖中給出了形狀或（和）位置公差要求，即需要檢測的要素。2）基準(zhǔn)要素：用以確定被測要素的方向或位置的要素，簡稱基準(zhǔn)。 一、一、 零件的幾何要素 按被測要素的功能關(guān)系分1）單一要素：僅對其本身給出形狀公差要求的要素。2）關(guān)聯(lián)要素：對其他要素有功能關(guān)系的要素，即規(guī)定位置公差的要素。 二、形位公差的相關(guān)概念 為控制機器零件的形位誤差，提高機器的精度和延長使用壽命，保證互換性生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)規(guī)定了14項形位公差項目 1形位

5、公差項目和符號 二、形位公差的相關(guān)概念2形位公差的標(biāo)注 按形位公差國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在圖樣上標(biāo)注形位公差時，應(yīng)采用代號標(biāo)注。無法采用代號標(biāo)注時，允許在技術(shù)條件中用文字加以說明。形位公差的代號包括：形位公差項目的符號、框格、指引線、公差數(shù)值、基準(zhǔn)符號以及其他有關(guān)符號。 二、形位公差的相關(guān)概念2形位公差的標(biāo)注 公差框格形位公差的框格有兩格或多格組成。第一格填寫公差項目的符號；第二格填寫公差值及有關(guān)符號；第三、四、五格填寫代表基準(zhǔn)的字母及有關(guān)符號 二、形位公差的相關(guān)概念2形位公差的標(biāo)注 框格指引線標(biāo)注時指引線可由公差框格的一端引出，并與框格端線垂直，箭頭指向被測要素，箭頭的方向是公差帶寬度方向或直徑方

6、向。 二、形位公差的相關(guān)概念2形位公差的標(biāo)注 基準(zhǔn)基準(zhǔn)代號的字母采用大寫拉丁字母。為避免混淆，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不許采用E、I、J、M、O、P、L、R、F等字母?；鶞?zhǔn)的順序在公差框格中是固定的 。二、形位公差的相關(guān)概念2形位公差的標(biāo)注 基準(zhǔn)無論基準(zhǔn)符號在圖樣上的方向如何，圓圈內(nèi)的字母要水平書寫。 二、形位公差的相關(guān)概念2形位公差的標(biāo)注 基準(zhǔn)二、形位公差的相關(guān)概念 其他標(biāo)注l如果對被測要素任意局部范圍內(nèi)的公差要求，應(yīng)將該局部范圍的尺寸（長度、邊長或直徑）標(biāo)注在形位公差值的后面，用斜線相隔。 二、形位公差的相關(guān)概念 其他標(biāo)注l如僅對要素的某一部分提出公差要求，則用粗點劃線表示其范圍，并加注尺寸。l同理，如要

7、求要素的某一部分作為基準(zhǔn)，該部分也應(yīng)用粗點劃線表示并加注尺寸 二、形位公差的相關(guān)概念形位公差帶是限制實際被測要素變動的區(qū)域，其大小是由形位公差值確定的。只要被測實際要素被包含在公差帶內(nèi)，則被測要素合格。形位公差帶控制的是點（平面、空間）、線（素線、軸線、曲線）、面（平面、曲面）、圓（平面、空間、整體圓柱）等區(qū)域，所以它不僅有大小、還具有形狀、方向、位置共四個要素。 3形位公差帶二、形位公差的相關(guān)概念形狀 ：隨實際被測要素的結(jié)構(gòu)特征、所處的空間以及要求控制方向的差異而有所不同。 3形位公差帶二、形位公差的相關(guān)概念方向：理論上應(yīng)與圖樣上形位公差框格指引線箭頭所指的方向垂直。 位置：有固定和浮動兩種

8、。 4.直線度公差帶三、水平儀 1. 框式水平儀三、水平儀 2. 光學(xué)合像水平儀 操操 作作 訓(xùn)訓(xùn) 練練一、被測零件：車床導(dǎo)軌二、測量器具：水平儀二、測量器具：水平儀三、直線度誤差測量水平儀測量：將水平儀放在機床導(dǎo)軌上，先調(diào)整導(dǎo)軌至水平，然后沿被測要素按節(jié)距進行連續(xù)測量。 直線度誤差的評定方法例： 用水平儀按6個相等跨距測量機床導(dǎo)軌的直線度誤差，各測點讀數(shù)分別為：-5、-2、+l、-3、+ 6、-3（單位m）。求：試換算成統(tǒng)一坐標(biāo)值，并畫出實際直線的誤差圖形；試用最小區(qū)域法求出直線度誤差值。 解：解：1. 選定h0=0，將各測點的讀數(shù)依次累加，即得到各點相應(yīng)的統(tǒng)一坐標(biāo)值hi，如表所列。 以測點

9、的序號為橫坐標(biāo)值，以hi為縱坐標(biāo)值，在坐標(biāo)紙上描點，并將相鄰點用直線連接；所得折線即是實際直線的誤差曲線，如圖所示。直線度誤差的評定方法2.作誤差曲線如圖所示。過點（0，0）和（5，-3）作一條直線，再過點（4，-9）作它的平行線。最小區(qū)域的確定條件為兩平行線包容誤差曲線，且三接觸點為“高一低一高”或“低一高一低”的情況。由圖可見，此二平行線間的區(qū)域符合條件，是最小區(qū)域，兩平行線在y方向的距離面即為直線度誤差值。 回顧與總結(jié)想一想 1.你使用的水平儀分度值是多少，單位是什么，和其他量具有什么區(qū)別？2.測量過程中出現(xiàn)過哪些問題？這些問題又是如何解決的？3.如何根據(jù)繪制的導(dǎo)軌誤差曲線圖表求得導(dǎo)軌的

10、直線度誤差？ 回顧與總結(jié) 你學(xué)會了嗎？1.熟悉常用的直線度測量器具和測量方法； 2.掌握形狀公差和誤差檢測的相關(guān)概念； 3.了解水平儀等直線度測量儀器的構(gòu)成及工作原理；4.能讀懂形位公差的標(biāo)注；5.能正確使用框式水平儀或光學(xué)合像水平儀進行直線度的測量； 6.會對直線度的測量后取得的記錄進行數(shù)據(jù)處理。任務(wù)二 用百分表測量平面度誤差1.熟悉常用的平面度測量器具和測量方法；2.了解百分表等指示表類測量儀器的構(gòu)成及工作原理；3.了解指示表類量儀的維護和保養(yǎng)方法。 知知識識目目標(biāo)標(biāo)技技能能目目標(biāo)標(biāo)一、平面度公差的相關(guān)概念平面度公差是被測實際要素對理想平面的允許變動全量，用來控制被測實際平面的形狀誤差。

11、平面度公差帶是距離為公差值t的兩平行平面間的區(qū)域。 實際平面必須位于間距為公差值0.1mm的兩平行平面間區(qū)域內(nèi)。平面度誤差測量平面度測量儀器有平晶（a）、平板和帶指示表的表架（b）、水平儀、自準(zhǔn)直儀和反射鏡等。 二、指示表類量儀 1. 普通百分表外形結(jié)構(gòu)圖二、指示表類量儀 2. 普通百分表內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖二、指示表類量儀 3. 杠桿百分表、千分表二、指示表類量儀 4. 內(nèi)徑百分表、千分表二、指示表類量儀 5. 深度百分表三、指示表類量儀的維護 使用時要仔細(xì)，提壓測桿的次數(shù)不要過多，距離不要過大，以免損壞機件，加劇測量頭端部以及齒輪系等的磨損。 不允許測量表面粗糙或有明顯凹凸的工作表面，這樣會使精密量

12、具的測桿發(fā)生歪扭和受到旁側(cè)壓力，從而損壞測桿和其他機件。 應(yīng)避免劇烈震動和碰撞，不要是測量頭突然撞擊在被測表面上，以防測桿彎曲變形，更不能敲打表的任何部位。 在遇到測量桿移動不靈活或發(fā)生阻滯時，不允許用強力推壓測量頭，應(yīng)送交維修人員檢查修理。 不應(yīng)把精密量具放置在機床的滑動部位，如機床導(dǎo)軌等處，以免使量具軋傷或摔 壞。 不要把精密量具放置在磁場附近，以免造成百分表機件感受磁性，失去應(yīng)用精度。三、指示表類量儀的維護 防止水或油液滲入百分表內(nèi)部，不應(yīng)是量具與切削液或冷卻劑接觸，以免機件腐蝕。 不要隨便拆卸精密量表或表體的后蓋，以免灰塵及油污進入機件，造成傳動系統(tǒng)的故障或弄壞機件。 在精密量表上不準(zhǔn)

13、涂抹任何油脂，否則會使測量桿和套筒黏結(jié)，造成動作不靈活，而且油脂易黏結(jié)塵土，從而損壞量表內(nèi)部的精密機件。三、指示表類量儀的維護 不使用時，應(yīng)使測量桿處于自由狀態(tài)，不應(yīng)有任何壓力加在上面。 若發(fā)現(xiàn)百分表有銹蝕現(xiàn)象，應(yīng)立即交量具修理站檢修。 精密量表不能與銼刀、鑿子等工具堆放在一起，以免擦傷、碰毛精密測量桿，或打碎玻璃表蓋等。 使用完畢后，必須用干凈的布或軟紙將精密量表的各部分擦干凈，然后裝入專用的盒子內(nèi)，使測量桿處于自由狀態(tài)，以免表內(nèi)彈簧失效。三、指示表類量儀的維護 操 作 訓(xùn) 練一、被測零件 操 作 訓(xùn) 練二、測量儀器百分表百分表百分表架百分表架 操 作 訓(xùn) 練二、測量儀器劃線平板劃線平板可調(diào)

14、支承可調(diào)支承用百分表測量平面度誤差三、測量方法及步驟將劃線平板和待測工作臺清理干凈。1. 將可調(diào)支承安放到平板上，然后將待測工作臺放置在可調(diào)支承上，調(diào)節(jié)可調(diào)支承使待測平面目測水平，如圖所示。用百分表測量平面度誤差3.取出百分表，將百分表校零，并輕輕用手指推動測頭觀察測桿和指針動作是否靈敏。4.將百分表安裝到百分表架上，使百分表測量桿與待測平面保持垂直。5.通過百分表讀數(shù)調(diào)整被測平面上最遠(yuǎn)的三個測點，使其處于同一水平面內(nèi)（即該三個點的百分表讀數(shù)一致）6.根據(jù)待測平面的大小和形狀依次等距測量零件上的若干個點，并記錄讀數(shù)值。7. 找出最高的點讀數(shù)Mmax和最低的點讀數(shù)Mmin8，計算平面度誤差：f=

15、Mmax-Mmin。 回顧與總結(jié)你學(xué)會了嗎？1. 熟悉常用的平面度測量器具和測量方法；2. 了解百分表等指示表類測量儀器的構(gòu)成及 工作原理；3. 能根據(jù)需要選擇合適的測量方法及設(shè)備； 4. 能正確使用百分表進行平面度的測量；5. 會對平面度的測量后取得的記錄進行數(shù)據(jù) 處理。任務(wù)三任務(wù)三 用百分表測量圓度及圓柱度誤差用百分表測量圓度及圓柱度誤差1.1.熟悉常用的圓度和圓柱度測量器具和測量方熟悉常用的圓度和圓柱度測量器具和測量方 法；法；2.2.理解形位公差的檢測原則；理解形位公差的檢測原則；3.3.掌握圓度及圓柱度的公差帶形狀及特點；掌握圓度及圓柱度的公差帶形狀及特點；4.4.了解指示表類儀器使

16、用和維護的方法。了解指示表類儀器使用和維護的方法。知知識識目目標(biāo)標(biāo)技技能能目目標(biāo)標(biāo)1.1.能熟練使用百分表和百分表架進行測量圓度能熟練使用百分表和百分表架進行測量圓度 及圓柱度；及圓柱度；2.2.會對圓度及圓柱度測量數(shù)據(jù)進行處理及評會對圓度及圓柱度測量數(shù)據(jù)進行處理及評 定。定。一、圓度公差與圓柱度公差1.圓度公差與公差帶 圓度公差是被測實際要素對理想圓的允許變動全量。用來控制回轉(zhuǎn)體表面（如圓柱面、圓錐面、球面等）正截面輪廓的形狀誤差。 任務(wù)三任務(wù)三 用百分表測量圓度及圓柱度誤差用百分表測量圓度及圓柱度誤差 被測圓柱面任一正截面的輪廓必須位于半徑差為公差值0.02mm的兩同心圓間區(qū)域內(nèi)。 圓度公

17、差帶是在同一正截面上半徑差為公差值t的兩同心圓間的區(qū)域。 2圓柱度公差與公差帶 圓柱度公差是被測實際要素對理想圓柱所允許的變動全量。用來控制被測實際圓柱面的形狀誤差。 圓柱度公差可以對圓柱表面的縱、橫截面的各種形狀誤差進行綜合控制，如正截面的圓度、素線的直線度、過軸線縱向截面上兩條素線的平行度誤差等。 被測圓柱面必須位于半徑差為公差值0.05mm兩同軸圓柱面間的區(qū)域內(nèi)。 圓柱度公差帶是半徑差為公差值t的兩同軸圓柱面間的區(qū)域。 二、形位誤差檢測原則 （1）與擬合要素比較原則）與擬合要素比較原則 是指測量時將被測實際要素與相應(yīng)的理想要素進行比較，在比較過程中測出實際要素的誤差值，誤差值可由直接方法

18、和間接方法得出，如圖所示。二、形位誤差檢測原則 （2）測量坐標(biāo)原則）測量坐標(biāo)原則 用坐標(biāo)測量裝置（如三坐標(biāo)測量機、工具顯微鏡）測量被測提取要素的坐標(biāo)值（如直角坐標(biāo)值、極坐標(biāo)值、圓柱面坐標(biāo)值），并經(jīng)數(shù)據(jù)處理獲得形位誤差值。（3）測量特征參數(shù)原則）測量特征參數(shù)原則用被測提取要素上具有代表性的參數(shù)（即特征參數(shù)）來近似表示該要素的形位誤差值。這是一種近似測量方法，易于實現(xiàn)，在實際生產(chǎn)中經(jīng)常使用。二、形位誤差檢測原則 （4）測量跳動原則）測量跳動原則 在被測實際要素繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)過程中，沿給定方向測量其對參考點或線的變動量。變動量是指指示器上最大與最小示值之差。測量跳動的原則主要用于圖樣上標(biāo)注了圓跳動或全跳動公差時的測量。（5）控制實效邊界原則）控制實效邊界原則 檢驗被測提取要素是否超過實效邊界，以判斷零件是否合格。判斷被測實體是否超越最大實體實效邊界的有效方法是用綜合