項(xiàng)目二零件形狀公差與測(cè)量

1、全國職業(yè)院校機(jī)電類專業(yè)通用教材全國職業(yè)院校機(jī)電類專業(yè)通用教材公差配合與技術(shù)測(cè)量公差配合與技術(shù)測(cè)量項(xiàng)項(xiàng) 目目 二二經(jīng)過機(jī)械加工后的零件，由于機(jī)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(huì)出現(xiàn)加工誤差 。尺寸誤差幾何形狀誤差相互位置誤差表面粗糙度加 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(jī)床上的定位誤差、切削力、夾緊力等因素都會(huì)造成各種形位誤差 形位誤差不僅會(huì)影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量（如工作精度、聯(lián)接強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、密封性、耐磨性、噪聲和使用壽命等），還會(huì)影響零件的互換性。 為了滿足零件的使用要求，保證零件的互換性和

2、制造的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)時(shí)必須合理控制零件的形位誤差，即對(duì)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(cè)量直線度誤差任務(wù)二 用百分表測(cè)量平面度誤差任務(wù)三 用百分表測(cè)量圓度及圓柱度誤差項(xiàng)目二項(xiàng)目二 零件形狀公差與測(cè)量零件形狀公差與測(cè)量任務(wù)安排：任務(wù)安排：任務(wù)一任務(wù)一 用水平儀測(cè)量直線度誤差用水平儀測(cè)量直線度誤差1.1.熟悉常用的直線度測(cè)量器具和測(cè)量方法；熟悉常用的直線度測(cè)量器具和測(cè)量方法； 2.2.掌握形狀公差和形狀誤差檢測(cè)的相關(guān)概念；掌握形狀公差和形狀誤差檢測(cè)的相關(guān)概念； 3.3.了解水平儀等直線度測(cè)量儀器的構(gòu)成及工作原理了解水平儀等直線度測(cè)量儀器的構(gòu)成及工作原理4.4.能讀懂形位公差

3、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(jìn)行直線能正確使用框式水平儀或光學(xué)合像水平儀進(jìn)行直線度的測(cè)量；度的測(cè)量； 2.會(huì)對(duì)直線度的測(cè)量后取得的記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。會(huì)對(duì)直線度的測(cè)量后取得的記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。知識(shí)知識(shí)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(duì)象就是構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、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(jì)時(shí)在圖樣上表示的要素均為理想要素。2)實(shí)際要素:零件在加工后實(shí)際存在，有誤差的要素。通常由測(cè)得要素來代替。一、一、 零件的幾何要素按幾何特征分

4、1）輪廓要素：構(gòu)成零件輪廓的可直接觸及的點(diǎn)、線、面。2）中心要素：不可觸及的，輪廓要素對(duì)稱中心所示的點(diǎn)、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(cè)要素：零件圖中給出了形狀或（和）位置公差要求，即需要檢測(cè)的要素。2）基準(zhǔn)要素：用以確定被測(cè)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(cè)要素的功能關(guān)系分1）單一要素：僅對(duì)其本身給出形狀公差要求的要素。2）關(guān)聯(lián)要素：對(duì)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(jī)器零件的形位誤差，提高機(jī)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(xiàng)形位公差項(xiàng)目 1形位公差項(xiàng)

5、目和符號(hào) 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(shí)，應(yīng)采用代號(hào)標(biāo)注。無法采用代號(hào)標(biāo)注時(shí)，允許在技術(shù)條件中用文字加以說明。形位公差的代號(hào)包括：形位公差項(xiàng)目的符號(hào)、框格、指引線、公差數(shù)值、基準(zhǔn)符號(hào)以及其他有關(guān)符號(hào)。 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(xiàng)目的符號(hào)；第二格填寫公差值及有關(guān)符號(hào)；第三、四、五格填寫代表基準(zhǔn)的字母及有關(guān)符號(hào) 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(shí)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(cè)要素，箭頭的方向是公差帶寬度方向或直徑方向。

6、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(hào)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(hào)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)注如果對(duì)被測(cè)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)注如僅對(duì)要素的某一部分提出公差要求，則用粗點(diǎn)劃線表示其范圍，并加注尺寸。同理，如要求要素的某一

7、部分作為基準(zhǔn)，該部分也應(yīng)用粗點(diǎn)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(shí)際被測(cè)要素變動(dòng)的區(qū)域，其大小是由形位公差值確定的。只要被測(cè)實(shí)際要素被包含在公差帶內(nèi)，則被測(cè)要素合格。形位公差帶控制的是點(diǎn)（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(gè)要素。 3形位公差帶二、形位公差的相關(guān)概念形狀 ：隨實(shí)際被測(cè)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(dòng)兩種。 4.直線

8、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(cè)零件：車床導(dǎo)軌二、測(cè)量器具：水平儀二、測(cè)量器具：水平儀三、直線度誤差測(cè)量水平儀測(cè)量：將水平儀放在機(jī)床導(dǎo)軌上，先調(diào)整導(dǎo)軌至水平，然后沿被測(cè)要素按節(jié)距進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。 直線度誤差的評(píng)定方法例： 用水平儀按6個(gè)相等跨距測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差，各測(cè)點(diǎn)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(shí)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(cè)點(diǎn)的讀數(shù)依次累加，即得到各點(diǎn)相應(yīng)的統(tǒng)一坐標(biāo)值hi，如表所列。 以測(cè)點(diǎn)的序號(hào)為橫坐

9、標(biāo)值，以hi為縱坐標(biāo)值，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，并將相鄰點(diǎn)用直線連接；所得折線即是實(shí)際直線的誤差曲線，如圖所示。直線度誤差的評(píng)定方法2.作誤差曲線如圖所示。過點(diǎn)（0，0）和（5，-3）作一條直線，再過點(diǎn)（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(diǎn)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(cè)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)軌的直線度誤差？

10、 回顧與總結(jié) 你學(xué)會(huì)了嗎？1.熟悉常用的直線度測(cè)量器具和測(cè)量方法； 2.掌握形狀公差和誤差檢測(cè)的相關(guān)概念； 3.了解水平儀等直線度測(cè)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(jìn)行直線度的測(cè)量； 6.會(huì)對(duì)直線度的測(cè)量后取得的記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。任務(wù)二 用百分表測(cè)量平面度誤差1.熟悉常用的平面度測(cè)量器具和測(cè)量方法；2.了解百分表等指示表類測(cè)量儀器的構(gòu)成及工作原理；3.了解指示表類量儀的維護(hù)和保養(yǎng)方法。 知知識(shí)識(shí)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(cè)實(shí)際要素對(duì)理想平面的允許變動(dòng)全量，用來控制被測(cè)實(shí)際平面的形狀誤差。 平面度公差帶

11、是距離為公差值t的兩平行平面間的區(qū)域。 實(shí)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(cè)量平面度測(cè)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(hù) 使用時(shí)要仔細(xì)，提壓測(cè)桿的次數(shù)不要過多，距離不要過大，以免損壞機(jī)件，加劇測(cè)量頭端部以及齒輪系等的磨損。 不允許測(cè)量表面粗糙或有明顯凹凸的工作表面，這樣會(huì)使精密量具的測(cè)桿發(fā)生

12、歪扭和受到旁側(cè)壓力，從而損壞測(cè)桿和其他機(jī)件。 應(yīng)避免劇烈震動(dòng)和碰撞，不要是測(cè)量頭突然撞擊在被測(cè)表面上，以防測(cè)桿彎曲變形，更不能敲打表的任何部位。 在遇到測(cè)量桿移動(dòng)不靈活或發(fā)生阻滯時(shí)，不允許用強(qiáng)力推壓測(cè)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(jī)床的滑動(dòng)部位，如機(jī)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(jī)件感受磁性，失去應(yīng)用精度。三、指示表類量儀的維護(hù) 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(jī)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(jìn)入機(jī)件，造成傳動(dòng)系統(tǒng)的故障或弄壞機(jī)件。 在精密量表上不準(zhǔn)涂抹任何油脂

13、，否則會(huì)使測(cè)量桿和套筒黏結(jié)，造成動(dòng)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(jī)件。三、指示表類量儀的維護(hù) 不使用時(shí)，應(yīng)使測(cè)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(cè)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(cè)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(hù) 操 作 訓(xùn) 練一、被測(cè)零件 操 作 訓(xùn) 練二、測(cè)量儀器百分表百分表百分表架百分表架 操 作 訓(xùn) 練二、測(cè)量儀器劃線平板劃線平板可調(diào)支承可調(diào)支承

14、用百分表測(cè)量平面度誤差三、測(cè)量方法及步驟1. 將劃線平板和待測(cè)工作臺(tái)清理干凈。2. 將可調(diào)支承安放到平板上，然后將待測(cè)工作臺(tái)放置在可調(diào)支承上，調(diào)節(jié)可調(diào)支承使待測(cè)平面目測(cè)水平，如圖所示。用百分表測(cè)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(dòng)測(cè)頭觀察測(cè)桿和指針動(dòng)作是否靈敏。4.將百分表安裝到百分表架上，使百分表測(cè)量桿與待測(cè)平面保持垂直。5.通過百分表讀數(shù)調(diào)整被測(cè)平面上最遠(yuǎn)的三個(gè)測(cè)點(diǎn)，使其處于同一水平面內(nèi)（即該三個(gè)點(diǎn)的百分表讀數(shù)一致）6.根據(jù)待測(cè)平面的大小和形狀依次等距測(cè)量零件上的若干個(gè)點(diǎn)，并記錄讀數(shù)值。7. 找出最高的點(diǎn)讀數(shù)Mmax和最低的點(diǎn)讀數(shù)Mmin8，計(jì)算平面度誤差：f=Mma

15、x-Mmin。 回顧與總結(jié)你學(xué)會(huì)了嗎？1. 熟悉常用的平面度測(cè)量器具和測(cè)量方法；2. 了解百分表等指示表類測(cè)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(cè)量方法及設(shè)備； 4. 能正確使用百分表進(jìn)行平面度的測(cè)量；5. 會(huì)對(duì)平面度的測(cè)量后取得的記錄進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理。任務(wù)三任務(wù)三 用百分表測(cè)量圓度及圓柱度誤差用百分表測(cè)量圓度及圓柱度誤差1.1.熟悉常用的圓度和圓柱度測(cè)量器具和測(cè)量方熟悉常用的圓度和圓柱度測(cè)量器具和測(cè)量方 法；法；2.2.理解形位公差的檢測(cè)原則；理解形位公差的檢測(cè)原則；3.3.掌握?qǐng)A度及圓柱度的公差帶形狀及特點(diǎn)；掌握?qǐng)A度及圓柱度的公差帶形狀及特點(diǎn)；4.4.了解指示表類儀器使用和維

16、護(hù)的方法。了解指示表類儀器使用和維護(hù)的方法。知知識(shí)識(shí)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(jìn)行測(cè)量圓度能熟練使用百分表和百分表架進(jìn)行測(cè)量圓度 及圓柱度；及圓柱度；2.2.會(huì)對(duì)圓度及圓柱度測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及評(píng)會(huì)對(duì)圓度及圓柱度測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及評(píng) 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(cè)實(shí)際要素對(duì)理想圓的允許變動(dòng)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(cè)量圓度及圓柱度誤差用百分表測(cè)量圓度及圓柱度誤差 被測(cè)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)。 圓度公差帶是

17、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(cè)實(shí)際要素對(duì)理想圓柱所允許的變動(dòng)全量。用來控制被測(cè)實(shí)際圓柱面的形狀誤差。 圓柱度公差可以對(duì)圓柱表面的縱、橫截面的各種形狀誤差進(jìn)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(cè)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(cè)原則 （1）與擬合要素比較原則）與擬合要素比較原則 是指測(cè)量時(shí)將被測(cè)實(shí)際要素與相應(yīng)的理想要素進(jìn)行比較，在比較過程中測(cè)出實(shí)際要素的誤差值，誤差值可由直接方法和間接

18、方法得出，如圖所示。二、形位誤差檢測(cè)原則 （2）測(cè)量坐標(biāo)原則）測(cè)量坐標(biāo)原則 用坐標(biāo)測(cè)量裝置（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、工具顯微鏡）測(cè)量被測(cè)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(cè)量特征參數(shù)原則）測(cè)量特征參數(shù)原則用被測(cè)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(cè)量方法，易于實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常使用。二、形位誤差檢測(cè)原則 （4）測(cè)量跳動(dòng)原則）測(cè)量跳動(dòng)原則 在被測(cè)實(shí)際要素繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)過程中，沿給定方向測(cè)量其對(duì)參考點(diǎn)或線的變動(dòng)量。變動(dòng)量是指指示器上最大與最小示值之差。測(cè)量跳動(dòng)的原則主要用于圖樣上標(biāo)注了圓跳動(dòng)或全跳動(dòng)公差時(shí)的測(cè)量。（5）控制實(shí)效邊界原則）控制實(shí)效邊界原則 檢驗(yàn)被測(cè)提取要素是否超過實(shí)效邊界，以判斷零件是否合格。判斷被測(cè)實(shí)體是否超越最大實(shí)體實(shí)效邊界的有效方法是用綜合