长度测量技术(形位公差)

形位公差1、形位公差的研究对象是什么，如何分类，各自的含义是什么？答：形位公差的研究对象是零件的几何要素，它是构成零件几何特征的点、线、面的统称。

其分类及含义如下：（1）理想要素和实际要素具有几何学意义的要素称为理想要素。

零件上实际存在的要素称为实际要素，通常都以测得要素代替实际要素。

（2）被测要素和基准要素在零件设计图样上给出了形状或（和）位置公差的要素称为被测要素。

用来确定被测要素的方向或（和）位置的要素，称为基准要素。

（3）单一要素和关联要素给出了形状公差的要素称为单一要素。

给出了位置公差的要素称为关联要素。

（4）轮廓要素和中心要素由一个或几个表面形成的要素，称为轮廓要素。

对称轮廓要素的中心点、中心线、中心面或回转表面的轴线，称为中心要素。

2、形状公差有哪些，各自的含义是什么，如何标注？答：形状公差有直线度、平面度、圆度和圆柱度。

其含义和标注如下：1）直线度表2-2为几种直线度公差在图样上标注的方式。

形位公差在图样上用框格注出，并用带箭头的指引线将框格与被测要素相连，箭头指在有公差要求的被测要素上。

一般来说，箭头所指的方向就是被测要素对理想要素允许变动的方向。

通常形状公差的框格有两格，第一格中注上某项形状公差要求的符号，第二格注明形状公差的数值。

2）平面度表2-3为平面度公差要求的标注方式。

平面度公差带只有一种，即由两个平行平面组成的区域，该区域的宽度即为要求的公差值。

3）圆度表2-4表示圆度公差在图样上的标注方式。

在圆度公差的标注中，箭头方向应垂直于轴线或指向圆心。

4）圆柱度如表2-5所示，由于圆柱度误差包含了轴剖面和横剖面两个方面的误差，所以它在数值上要比圆度公差为大。

圆柱度的公差带是两同轴圆柱面间的区域，该两同轴圆柱面间的径向距离即为公差值。

3、定向公差有哪些，各自的含义是什么，如何标注？答：定向公差有平行度、垂直度和倾斜度。

其含义和标注如下：1）平行度对平行度误差而言，被测要素可以是直线或平面，基准要素也可以是直线或平面，所以实际组成平行度的类型较多。

•
图4.25 最小实体要求用于被测要素
• 2)可逆要求用于最小实体要求 • 图样上形位公差框格在被测要素形位公差值后的符
号 后标注 时，则表示被测要素遵守最小实体要求的 同时遵守可逆要求。
•
可逆要求用于最小实体要求，除了具有上述最小实体 要求用于被测要素时的含义外，还表
• 示当形位误差小于给定的形位公差时，也允许实际尺寸超 出最小实体尺寸，当形位误差为0时，允许尺寸的超出量 最大，为形位公差值，从而实现尺寸公差与形位公差的相 互转换。此时，被测要素仍然遵守最小实体实效边界。
图4.16
实际尺寸
（2）作用尺寸
实际尺寸与形位误差综合形成的尺寸，是孔轴 配合时实际起作用的尺寸
1) 体外作用尺寸（dfe，Dfe）
2) 体内作用尺寸（dfi，Dfi）
图4.17 作用尺寸 (a)轴的作用尺寸 (b)孔的作用尺寸
• (3)最大实体状态和尺寸
• 实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限内并具有实体最 大（即材料最多）时的状态称为最大实体状态(MMC)
图4.23 最大实体要求同时用于被测要素和基准要素
• (3)最小实体要求及其可逆要求 • 最小实体要求用符号 表示。其标注形式如图 4．24所示，图4．24(a)表示最小实体要求用于被 测要素，图4．24(b)表示最小实体要求同时用于 被测要素和基准要素。
图4.24 最小实体要求的标注形式
• 1)最小实体要求用于被测要素 • 最小实体要求用于被测要素时，被测要素的形位公差
•
t形状<t位置 < T尺寸
• 3)形状公差与表面粗糙度的关系 • 一般情况下，形状公差值与表面粗糙度之间的关系为 • Ra=(0.2—0.3)t • 对高精度及小尺寸零件Ra=(05—0.7)t • · 4)凡有关标准已对形位公差作出规定的，如与滚动轴 承相配的轴和壳体孔的圆柱度公差、机床导轨的直线度公 差、齿轮箱体孔心线的平行度公差等，都应按相应标准规 定。

应用
在机械制造中，平行度常 用于确保零件的平面或线 段之间的平行关系，如机 床工作台、导轨等。
测量方法
通常使用塞尺、平尺、千 分尺等工具进行测量。
垂直度
定义
垂直度是表示两平面或两条线在空间位置上是否垂直 的公差。
应用
在机械制造中，垂直度常用于确保零件的平面或线段 之间的垂直关系，如轴承座、轴颈等。
测量方法
通常使用直角尺、百分表等工具进行测量。
倾斜度
定义
倾斜度是表示两平面或线 段在空间位置上是否具有 特定角度的公差。
应用
在机械制造中，倾斜度常 用于表示零件的表面或线 段之间的角度关系，如斜 齿轮、螺旋桨等。
测量方法
通常使用角度尺、测角仪 等工具进行测量。
同轴度
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定义
同轴度是表示两个轴线在空间位置上是否同轴的 公差。
测量环境的影响、测量人员的技术 水平等。
B
C
D
扩展不确定度
根据总不确定度和置信水平计算扩展不确 定度。
不确定度合成
将各不确定度分量按照一定的规则合成得 到总不确定度。
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在评定形位误差时，应选取统一的基准要 素作为评定基准，以确保评定结果的准确 性和一致性。
测得值原则
在评定形位误差时，应采用实际测量得到 的值进行评定，不应采用理论计算值或近 似值。
形位误差的测量不确定度评定
不确定度分量计算
根据不确定度来源分析，计算各不确定度 分量的数值。
A 不确定度来源分析
对测量过程中可能引入不确定度的 因素进行分析，如测量设备的精度、
应用
在机械制造中，同轴度常用于确保旋转零件的轴 线对中，如轴承、电机转子等。

在图21中可发现该 盘类零件的基准框格采 用了三格，这是因为该 零件对基准轴线V有方 向要求。而从定位原理 上讲基准 U、V 已构成 了基准体系。 基准W是一个辅助 基准平面（不属于基准 体系）。
GM标 准也可不 加圆，而 在框格下 标注 ALL AROUND 来表示。 图例在面 轮廓度公 差带介绍 中。 图 10 GM标准将面轮廓度定义为位置公差，使用又广，故有些特殊的标
注规定，在后面介绍面轮廓度公差时再讲述。
d) 螺纹、齿轮和花键（两国标准一样） 一般情况下，以螺纹中径轴线作为被测要素或基准要素。如用大 径轴线标注“MAJOR DIA”（MD）；用小径轴线标注“MINOR DIA” （LD）。 齿轮和花键轴线作为被测要素或基准要素时，如用节径轴线标注 “PITCH DIA”（PD）；用大径轴线标注“MAJOR DIA” （MD）， 用 小径轴线标注“MINOR DIA”（LD）。 e) 我国GB标准独有的四个符号（图11） GB标准规定了在公差带内进一步限制被测要素形状的四个符号。
Ø
图 6
Ø
带箭头的指引线可从框格任一方向引出，但不可同时从两端引
出。
3.2.2 GM标准（有四种,且可无带箭头的指引线）
d c a a) 形位公差框 格放于要素的尺寸 或与说明下面； b) 形位公差框 格用带箭头的指引 线与要素相连； c) 把形位公差 框格侧面或端面与 要素的延长线相连 ； d) 把形位公差 框格侧面或端面与 尺寸要素的尺寸线 的延长线相连。 b a 图 7
理想要素 Ideal Feature — 理论正确的要素(无误差)。 在技术制图中我们画出的要素为理想要素。理想轮廓要素用 实线(可见)或虚线(不可见)表示；理想中心要素用点划线表示。
2.4 按结构性能分： 单一要素 Individual Feature — 具有形状公差要求的要素。 关联要素 Related Feature — 与其它要素具有功能关系的要素。 功能关系是指要素间某种确定的方向和位置关系，如垂直、平 行、同轴、对称等。也即具有位置公差要求的要素。 2.5 按与尺寸关系分： 尺寸要素 Feature of Size — 由一定大小的线性尺寸或角度尺寸 确定的几何形状。 尺寸要素可以是圆柱形、球形、两平行对应面、圆锥形或楔形。 非尺寸要素 — 没有大小尺寸的几何形状。 非尺寸要素可以是表面、素线。 上述要素的名称将在后面经常出现，须注意的是一个要素在不 同的场合，它的名称会有不同的称呼。