形位公差應用
(一) 概述
機械零件幾何要素的形狀何位置精度是該零件的主要質量指標之一,它在很大程度上影響著該零
件的質量和互換性,因而它也影響整個機械產品的質量.為了保證機械產品的質量,保證機械零件的互換性,就應該在零件圖紙上給出形狀和位置公差(簡稱形位公差),規定零件加工時產生的形狀和位置誤差(簡稱形位誤差)的允許變動範圍,並按圖紙上給出的行位公差來檢測形狀誤差. 與本文有關細節資料, 可參照JIS 標準(JIS B0021, B0022, B0023)
國家規定的形位公差項目有14個,其中,形狀公差項目有6個,位置公差項目有8個,位置公差分為定向公差,定位公差和跳動公差. 每個項目的名稱和符號件下面表1
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表1 形位公差分類,項目,及符號 分類 項目 直線度 平面度 圓度 符號 分類 項目 平行度 符號 定向垂直度 傾斜度 形狀公差圓柱度 線輪廓度 面輪廓度 位置公差同軸度 定位對稱度 位置度 跳動圓跳動 全跳動
形位公差: 指實際被測量要素對圖樣上給定的理想形狀,理想位置的允許變動量. 形位誤差: 指實際被測要素對其理想要素的變動量,時形位公差的控制對象. 形位誤差值不大於相應的形位公差值,則認為合格. 形狀公差: 指實際單一要素的形狀所允許的變動量.
形位公差帶: 是用來限制實際被測要素變動的區域.具有形狀,大小和方位等特性. 形位公差的選擇:
繪製圖紙圖樣並確定該零件的形位精度時,對於那些對形位精度有特殊要求的要求,應在圖紙上注出它們的形位公差.一般來講,零件上對形位精度有特殊要求的要素只占少數;而零件上對形位精度沒有特殊要求的要素則佔多數,它們的形位精度用一般加工工藝就能夠達到,因此在圖紙上不必注出它們的形位公差,以簡化圖樣標注.
在標注圖紙過程中,為確定形位公差和形位誤差,有必要了解構成零件幾何特徵的要素.按檢測關
係分被側要素(檢測的對象)和基準要素,基準要素指圖樣上規定用來確定被側要素方向或位置的要素.基準要素應有理想的狀態,理想的基準要素簡稱基準.基準有基準點,基準直線,基準平面等幾種形式.基準點用的極少,圖紙中常見的為基準直線和基準平面.
公差原則: 用來確定形位公差與尺寸公差之間的相互關係應遵循的原則. 公差原則分為:
獨立原則和相關原則,相關原則又分為包容原則和最大實體原則.
設計時,應從功能要求(配合性質,裝配互換及其他性能要求等)出發,來合理的使用不同的公差原則. 公差原則的選擇:
主要根據被側要素的功能要求, 零件尺寸大小和檢測方便來選擇,並充分利用給出的尺寸公差帶.
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(二)公差標注
(a) 形狀及位置公差標注方法共有三種,如圖1 (1)
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公差符號 公差數值
(2)
公差符號 公差數值 基準面字母代號
(3) 基準面字母代號(第一格為主要的
基準面,第二格為次要的基準面,如此類推) 公差符號 公差數值
(b) 引線 -- 公差方框與所要管製之幾何形態間用一帶有箭頭之引線相連. 有如下方法:
(1)指在輪廓線或延長線上 (2)指在延長線對正尺寸線 (3)指在中心線上延長線上
圖1 引線表示方法
(c) 基準面與基準線-----引線引至基準面或基準線處, 用一個實三角形表示, 三角形之底邊放法有 如下方法:
(1)放在輪廓線或延長線上 (2)放在延長線對正尺寸線 (3) 放在中心線上
圖2基準面及基準線表示方法
若公差方框與基準因相距過遠而不適宜用引線相連時, 可用一個大字線加一個方框以識別之, 同時應在公差方框之第三格寫入該基準面的大寫字.
(1)在基準面上的表示 (2)公差方框與距離之基準面
圖3 基準面與公差方框距離遠之表示方法 (JIS B0021)
以下是形狀及位置公差與基準面之表示範例 (JIS B0021)
表3 名稱 直線度 平面度 平行度 垂直度 誤差形式 定平面內的直線度公差 平面度公差 平面對軸線的平行度公差 平面對軸線的垂直度公差 文字說明示例 所標示的平面直線度誤差不大於0.1mm 箭咀所標示的平面度誤差不大 於0.1mm 所標示的平面度誤差不大於0.03mm 所標示的端面相對於A軸線面的垂直度誤形位公差 第 2 頁，共 10 頁
同軸度 對稱度 位置度 圓度 圓柱度 線輪廓度 曲面輪廓度 徑向圓跳動 端面圓跳動 同軸度公差 對稱度公差 位置度公差 圓度公差 圓柱度公差 線輪廓度公差 線輪廓度公差 徑向圓跳動公差 端面圓跳動公差 差不大於0.04mm 所標示圓柱軸線對圓柱軸線的同軸度誤差不大於0.01mm 所標示的內槽對距離為A面的對稱度誤差不大於0.01mm 所標示的圓孔軸線對 A,B,C面位置誤差不大於0.1mm 所標示的圓柱切面的圓度誤差不大於0.03mm 所標示的圓柱的圓度誤差不大於0.03mm 所標示的曲線切面的線輪廓誤差不大於0.03mm 所標示的曲線的輪廓誤差不大於0.03mm 所標示的圓軸對A,B軸線的徑向圓跳動不大於0.03mm 所標示的端面對A軸線的端面跳動不大於0.015mm
(三) 一般的應用公差數值
在零件設計期間, 當需要標注公差於圖則上時, 必頇考慮其零件之基本尺寸, 準確要求及加工技術的規限. 又當在加工期間, 如圖則上沒有特別注明公差數值時, 亦可根據零件的大小和要求來生產出合理的零件. 有關細節資料, 可參照DIN 標準 (DIN 7168). (a) 直線及角度一般的公差數值
表4 及5列出一般五金切削加工後的直線和角度公差數值. 表4五金切削加工後的直線公差數值 公差 級別 由 0.5 至 3 由 3 至 6 ?0.05 ?0.1 ?0.2 ?0.5 由 6 至 30 ?0.1 ?0.2 ?0.5 ?1 由 30 至 120 ?0.15 ?0.3 ?0.8 ?1.5 由 120 至 400 ?0.2 ?0.5 ?1.2 ?2 f(精) ?0.05 m(幼) ?0.1 g (中) ?0.15 sg(粗) 由 由 由2000由 由8000由由400 1000至 至 4000 12000 16000 至 至 至 至 至 2000 4000 12000 1000 8000 16000 20000 - - - ?0.3 ?0.5 ?0.8 ?0.8 ?1.2 ?2 ?3 ?4 ?5 ?6 ?2 ?3 ?4 ?5 ?6 ?7 ?8 ?3 ?4 ?6 ?8 ?10 ?12 ?12
表5五金切削加工後角度公差數值 (DIN 7168)
公差級別 f (精) m(幼) g (中) sg(粗) 10以上 ?1O ?130‘ ?3 00‘由10至50 ?30‘ ?50‘ ?2 0由50至120 ?20‘ ?25‘ ?1 0由120至400 ?10‘ ?15‘ ?30‘ 400以上 ?5‘ ?10‘ ?20‘
(b) 直線度及平直度一般的公差數值
表6列出五金切削加工後直線度及平直度的普遍公差數值. 直線度的數值是根據所標示平面的直線長度為準. 平面度則根據所標示平面的最長一邊或直徑來設定.
表6 五金切削後直線度及平直度公差數值 (DIN 7168) 公差 級別 一般 直線 和平面 公差及 工件尺 寸以毫米 6以下 由 由 由 由 由 由 6 30 120 400 1000 2000 至 至 至 至 至 至 30 120 400 1000 2000 4000 0.004 0.01 0.02 0.04 0.07 0.1 - 表示 由 8000以上 4000 至 8000 - - R 形位公差 第 3 頁，共 10 頁
形位公差的介绍
