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3.19行位公差和表面粗糙度讲义


形位公差
零件的精度 零件的形位精度是零件的形状精度和位置精度的简称。 图纸上的公差值体现了零件的设计 精度,制造中的加工误差反映了零件的加工精度。 精度是产品或零件质量要求之一,包含了精密度和精确度两个概念,零件的精度又包含了 设计精度和加工精度两方面。 1. 精密度和精确度: : 精密度是指在精度方面能够达到或应具有的范围,如机床精密度是指加工零件所使用 的机床能达到的精度范围;量具的精密度是指测量零件所使用的量具能达到的精度范 围,零件精密度是指根据零件的功用对其本身提出具有一定范围的精度要求。 精确度是指在精度方面相对于理想状态的符合程度。如零件加工后的精度即被加工零 件的精确度。 通常为了加工出精密度高的零件,需要精密度相适应的机床设备,如果掌握、运用工 艺精度理论,并采用一定的工艺方法,也可以在一定精密度的设备上加工出精度更改 的零件。 2. 设计精度和加工精度 设计精度是指根据整机性能对其组成零件的几何参数提出一定范围的精度要求, 设计精度是指根据整机性能对其组成零件的几何参数提出一定范围的精度要求,在零 件图上用公差表示。 件图上用公差表示。 加工精度是指加工后零件的几何参数与理想零件的符合程度, 加工精度是指加工后零件的几何参数与理想零件的符合程度,他们之间的差异值成为 加工误差。 加工误差。 其中几何参数是指零件的尺寸、形状和相互位置。其精度分别为尺寸精度、形状精度 寸精度、 寸精度 和位置精度。 和位置精度。 3. 形位公差的概念 要素——构成零件几何特征的点、线、面。 构成零件几何特征的点、 要素 构成零件几何特征的点 要素可从不同的角度分类: (1)按存在的状态可分为理想要素和实际要素 理想要素——具有几何意义的要素,设计者在图样上给出的均为理想要素,它没有形 位误差。 实际要素——零件上实际存在的要素,测量时由测得的要素来代替,由于测量误差的 存在, 实际要素并非要素的真实状况。 (2)按在形位公差中所处的地位可分为被测要素和基准要素。 被测要素——在图样上给出了形状或(和)位置公差的要素。 基准要素——用来确定被测要素方向或(和)位置的要素。 被测要素按其功能关系又可分为单一要素和关联要素。 单一要素——仅给出形状公差要求的要素。 关联要素——对其它要素有功能关系的要素。 (3)按要素的几何特征可分为轮廓要素(如圆柱面、圆锥面、平面、素线、曲线、 轮廓要素( 轮廓要素 如圆柱面、圆锥面、平面、素线、曲线、 曲面等)和中心要素(如轴线、球心、圆心、两平行平面的中心平面等) 曲面等)和中心要素(如轴线、球心、圆心、两平行平面的中心平面等) 。

1. 形状公差——单一实际要素的形状所允许的变动全量 。 形状公差包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度。 形状公差包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度 直线度(-)——是限制实际直线对理想直线变动量的一项指标。它是针对直线发生不 直而提出的要求。 平面度——符号为一平行四边形,是限制实际平面对理想平面变动量的一项指标。它是 针对平面发生不平而提出的要求。 圆度(○)——是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标。它是对具有圆柱面(包括圆 锥面、球面)的零件,在一正截面(与轴线垂直的面)内的圆形轮廓要求。 圆柱度(/○/)——是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。它控制了圆柱 体横截面和轴截面内的各项形状误差,如圆度、素线直线度、轴线直线度等。圆柱度是 圆柱体各项形状误差的综合指标。 线轮廓度(⌒)——是限制实际曲线对理想曲线变动量的一项指标。它是对非圆曲线的 形状精度要求。 面轮廓度——符号是用一短线将线轮廓度的符号下面封闭, 是限制实际曲面对理想曲面 变动量的一项指标。它是对曲面的形状精度要求。 2.定向公差——关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。 定向公差包括平行度、垂直度、倾斜度。 定向公差包括平行度、垂直度、倾斜度。 平行度(‖)——用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或直 线)的方向偏离 0°的要求,即要求被测要素对基准等距。 垂直度(⊥)——用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或直 线)的方向偏离 90°的要求,即要求被测要素对基准成 90°。 倾斜度(∠)——用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或直 线)的方向偏离某一给定角度(0°~90°)的程度,即要求被测要素对基准成一定角度 (除 90°外) 。 3.定位公差——关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量。 定位公差包括同轴度、对称度和位置度 定位公差包括同轴度、对称度和位置度。 同轴度(◎)——用来控制理论上应该同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。 对称度——符号是中间一横长的三条横线,一般用来控制理论上要求共面的被测要素 (中心平面、中心线或轴线)与基准要素(中心平面、中心线或轴线)的不重合程度。 位置度——符号是带互相垂直的两直线的圆, 用来控制被测实际要素相对于其理想位置 的变动量,其理想位置由基准和理论正确尺寸确定。 4.跳动公差——关联实际要素绕基准轴线回转一周或连续回转时所允许的最大跳动量。 跳动公差包括圆跳动和全跳动。 跳动公差包括圆跳动和全跳动。 圆跳动——符号为一带箭头的斜线,圆跳动是被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动、

回转一周中,由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。 全跳动——符号为两带箭头的斜线, 全跳动是被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动的 连续回转,同时指示器沿理想素线连续移动,由指示器在给定方向上测得的最大与最小 读数之差。 公差特征项目符号见表 1

表面粗糙度
表面粗糙度是指零件加工表面上具有的由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征。 表面粗糙度是指零件加工表面上具有的由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征。 它是一种微观几何形状误差。 它是一种微观几何形状误差。 表面粗糙度如何产生? 表面粗糙度如何产生? 如何产生 零件经切削加工或其他方法所形成的表面,由于加工中的材料塑性变形、机械振动、 零件经切削加工或其他方法所形成的表面,由于加工中的材料塑性变形、机械振动、摩 擦等原因, 擦等原因,在零件表面产生的加工痕迹 关于表面粗糙镀的一些概念 1.实际轮廓---是平面与实际表面相交所得的轮廓线。按照相截方向的不同,它又可分为 横向实际轮廓和纵向实际轮廓。 在评定和测量表面粗糙度时, 除特殊指明, 通常均按横向实际轮廓,即与加工纹理方向垂直的截面上的轮廓 2.取样长度-----用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。表面越粗糙,取样长度 --就应越大。规定取样 长度是为了限制和减弱其他几何形状误差对表面粗糙度测量结果的影响。 在 取样长度范围内, 一般包括 5 个以上的轮廓峰与轮廓谷。 取样长度的选用值见 GB/T 1031-1995 表面粗糙度参数 及其数值。 3.评定长度---用以评定轮廓所必需的一段长度,可包括一个或几个取样长度。由于零件 表面加工存在不均匀性,为了充分合理地反映被测表面的粗糙度特征,需 要用几个取样长度来评定。评定长度的选用值。见下表 常用加工方法推荐选用的最小评定长度 表面轮廓特点及其加工方法 取样长度 l (mm) 2.5 规则和均匀性较好(如车、铣、刨) 规则和均匀性较差(如精车、磨) 规则和均匀性很差(如精磨、研磨) 0.8 0.25

评定长度 ln (mm) (1-3)l (2-6)l (6-17)l

4.基准线----评定表面粗糙度参数数值大小的一条参考线称为基准线。基准线有两种: 轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线。 5.轮廓最小二乘中线---轮廓的最小二乘中线是在取样长度内, 使轮廓上各点轮廓偏距的 平方和为最小的线。 6.轮廓算术平均中线---轮廓的算术平均中线是在取样长度内,划分实际轮廓为上、下两 部分,且使上、下面积相等的线。 7.轮廓算术平均偏差(Ra)--R ---在取样长度内,被测轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的 算术平均值,Ra 值越大,则表面越粗糙。Ra 能客观地反映 被测轮廓的几何特性。Ra 值可用电动轮廓仪直接测量,但 不够直观。 8.微观不平度十点高度(Rz)---在取样长度内,5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大 谷深的平均值之和。Rz数值越大,表面也越粗糙。Rz用

于评定表面粗糙度高度参数有较好的直观性,易在光学 仪器上测量,但反映被测轮廓几何形状特性有局限性。 9.轮廓最大高度(Ry)---在取样长度内,轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和 谷底线分别指在取样长度内, 平行于中线且通过轮廓最高点和 最低点的线。参数Ry,测量简单,当被测表面很小,不适宜采 用Rz,Rz评定时,可采用Ry。

表面粗糙度的符号: 表面粗糙度的符号: 的符号 1.表面粗糙度的符号、 1.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 它的意义是什么? 什么

基本符号、表示表面可用任何方法获得。当不加粗糙度参数值或有关说明(例如: 基本符号、表示表面可用任何方法获得。当不加粗糙度参数值或有关说明(例如:表面处 局部热处理状况等) 仅适用于简化代号标注。 理、局部热处理状况等)时,仅适用于简化代号标注。 2.表面粗糙度的符号、代号为 .表面粗糙度的符号、 的符号 时,它的意义是什么? 它的意义是什么? 什么

基本符号加一短划,表示表面是用去除材料的方法获得。例如: 基本符号加一短划,表示表面是用去除材料的方法获得。例如:车、铣、钻、磨、剪切、 剪切、 抛光、腐蚀、电火花加工、气割等。 抛光、腐蚀、电火花加工、气割等。 3.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号、 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 它的意义是什么? 什么

基本符号加一小圈,表示表面是用不去除材料的方法获得。例如: 基本符号加一小圈,表示表面是用不去除材料的方法获得。例如:铸、锻、冲压变形、 冲压变形、 热轧、冷轧、粉末冶金等。或者是用于保持原供应状况的表面( 热轧、冷轧、粉末冶金等。或者是用于保持原供应状况的表面(包括保持上道工序的状 况)。 4.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号、 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 它的意义是什么? 什么

用任伺方法获得的表面粗糙度, 的上限值为3.2μ 用任伺方法获得的表面粗糙度,Ra的上限值为3.2μm。 3.2 5.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号、 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 它的意义是什么? 什么

用去除材料方法获得的表面粗糙度, 的上限值为3.2μ 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Ra的上限值为3.2μm。 3.2 6.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号、 它的意义是什么 什么? 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 用不去除材料方法获得的表面粗糙度, 的上限值为3.2 3.2μ 用不去除材料方法获得的表面粗糙度,Ra的上限值为3.2μm。 7.表面粗糙度的符号、 7.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 它的意义是什么? 什么

用去除材料方法获得的表面粗糙度, 的上限值为3.2μ 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Ra的上限值为3.2μm,Ra的下限值为1.6μm。 3.2 的下限值为1.6μ 1.6 8.表面粗糙度的符号、 8.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 它的意义是什么? 什么

用任伺方法获得的表面粗糙度,Ry的上限值为3.2μ 用任伺方法获得的表面粗糙度,Ry的上限值为3.2μm。 的上限值为3.2 9.表面粗糙度的符号、 它的意义是什么 什么? 9.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 用不去除材料方法获得的表面粗糙度,Rz的上限值为200μ 的上限值为200 用不去除材料方法获得的表面粗糙度,Rz的上限值为200μm。 10.表面粗糙度的符号、 10.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 它的意义是什么? 什么

用去除材料方法获得的表面粗糙度,Rz的上限值为3.2μ 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Rz的上限值为3.2μm,Rz的下限值为1.6μm。 的上限值为3.2 Rz的下限值为1.6μ 的下限值为1.6 11.表面粗糙度的符号、 它的意义是什么 什么? 11.表面粗糙度的符号、代号为 表面粗糙度的符号 时,它的意义是什么? 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Ry的上限值为3.2μ 的上限值为3.2 Ry的下限值为12.5μ 的下限值为12.5 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Ry的上限值为3.2μm,Ry的下限值为12.5μm。 12.表面粗糙度标注时要注意哪些? 12.表面粗糙度标注时要注意哪些? 表面粗糙度标注时要注意哪些 高度参数选用R 标注时可省略其代号,选用Ry Rz时 代号不能省略。 Ry、 高度参数选用Ra时,标注时可省略其代号,选用Ry、Rz时,代号不能省略。 图样上给定的表面粗糙度代号是对完工后的表面要求, 图样上给定的表面粗糙度代号是对完工后的表面要求,一般只需注出符号及参数允许值 即可。如对零件表面功能有特殊要求(加工纹理、加工余量等附加要求),可在基本符 即可。如对零件表面功能有特殊要求(加工纹理、加工余量等附加要求),可在基本符 号周围可标注有关的参数或代( 号周围可标注有关的参数或代(符)号。 表面粗糙度符号画法

d' =h/10;H=1.4h;h为字体高度。
表面粗糙度标注方法 示例1

表面粗糙度代(符)号应注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或它们的延长线上。符号的尖 端必须从材料外指向表面。 表面粗糙度标注方法 示例2

图3 中心孔工作表面、键槽工作面、倒角、圆角的表面,可以简化标注。 表面粗糙度标注方法 示例3

图4 齿轮、渐开线花键、螺纹等工作表面没有画出齿(牙)形时的标注方法。 表面粗糙度标注方法 示例4

图5 同一表面有不同的表面粗糙度要求时,须用细实线画出其分界线,并注出相应的表面粗糙 度的符号和尺寸。 表面粗糙度标注方法 示例5

图6 需要表示局部热处理或局部镀涂时,应用粗点划线画出其范围并标注相应的尺寸,也可将 其要求注写在表面粗糙度符号内。 表面粗糙度标注方法 示例6

图7 零件连续表面及重复要素(孔、槽、齿……等)的表面和用细实线联接不连续的一表面,其 代(符)号只标注一次。

表面粗糙度标注方法 示例7

图8 零件大部分表面要求相同时,在右上角统一标注,并加注“其余”二字。为了简化标注, 或位置受到限制时,可标注简化代号,也可采用省略注法,但必须在标题栏附近说明这些简化 代(符)号的意义。采用统一标注和简化标注时,其代号和文字说明均应是图形上其它表面所注 代号和文字的1.4倍。 表面粗糙度参数和各项规定注写的位置的规定 表面粗糙度参数和各项规定注写的位置的规定
粗糙度高 度参数允许 加工方法

粗糙度间距参数值(mm) 加工余量(mm) 取样长度(mm)

加工纹理方向符号

注意:高度参数选用 Ra 时,标注时可省略其代号,选用 Ry、Rz 时,代号不能省略。


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