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形位公差讲义

一、课程导言

本课程旨在帮助学员深入理解形位公差的概念和应用。

通过学习本课程，学员将掌握形位公差的基本知识，并能够运用这些知识解决实际工程问题。

认识形位公差的重要性

1

保证产品质量

形位公差控制着产品的尺寸、形状和位置精度，直接影响产品的性能和可靠性。

2

提高产品精度

准确的形位公差能够确保产品部件之间的配合精度，提升产品的整体加工精度。

3

降低生产成本

合理的形位公差可以避免过度加工和返工，降低生产成本。

本课程的教学目标

了解形位公差的基本概念和原理

掌握尺寸链分析的方法和步骤

熟练运用几何形状公差和位置公差

掌握公差分配的原则和方法

二、基本概念

形位公差是机械加工领域的核心概念之一，它定义了零件的尺寸和形状精度要求。

形位公差的定义

偏差允许范围

形位公差是指在设计允许范围内，零件实际尺寸和形状允许的偏差。

尺寸控制

它规定了零件尺寸、形状和位置的允许误差，以确保零件能满足功能要求。

制造精度

形位公差是控制零件制造精度的重要工具，确保产品质量和可靠性。

形位公差的构成要素

几何公差符号

表示公差类型，例如直线度、平面度、垂直度等。

公差带

指允许偏差的区域，公差值即为该区域的大小。

基准

是用来确定公差带位置和方向的参考元素。

被测要素

是指要进行形位公差控制的零件表面或几何特征。

几何公差的分类

形状公差

描述零件几何形状的误差，例如直线度、圆度、平面度等。

位置公差

描述零件表面或轴线相对基准的误差，例如垂直度、平行度、同轴度等。

方向公差

描述零件表面或轴线方向的误差，例如角度公差。

跳动公差

描述零件表面或轴线在旋转或移动时产生的误差，例如圆跳动、全跳动等。

三、尺寸链分析

尺寸链的定义

尺寸链是设计零件和部件时，为了保证其几何形状和位置精度，将所有相关尺寸按其相互关系组成的一个闭合链。

尺寸链分析的意义

分析尺寸链的目的是为了确定每个尺寸对最终尺寸的影响大小，并合理分配公差，确保产品质量达到设计要求。

尺寸链的概念

定义

尺寸链是指由多个尺寸组成的闭合环路，这些尺寸相互关联，共同影响零件的最终尺寸或位置。

组成

尺寸链通常包含：基本尺寸、封闭尺寸、中间尺寸，它们通过加减运算构成一个封闭的环路。

尺寸链分析的方法

1

封闭环法

将尺寸链闭合形成一个循环

2

节点法

选取关键节点进行尺寸分析

3

图表法

使用图表直观展现尺寸关系

尺寸链分析的步骤

1

确定尺寸链

首先，需要确定尺寸链的组成部分，并识别出影响尺寸链闭合的尺寸。

2

建立尺寸链方程

根据尺寸链的组成部分，建立相应的尺寸链方程，以描述尺寸之间的关系。

3

分析尺寸链

通过对尺寸链方程的分析，可以确定尺寸链的类型、闭合条件和误差分配。

四、几何形状公差

几何形状公差是指零件实际形状与理想几何形状之间的允许偏差，用来控制零件的形状误差。

直线度公差

控制直线形特征的形状误差。

圆柱度公差

控制圆柱形特征的形状误差。

平面度公差

控制平面形特征的形状误差。

直线度公差

定义

指一条直线上的点在给定范围内偏离该直线的最大距离。

应用

用于控制轴线、平面或其他直线形特征的直线度。

测量

可使用百分表、测长仪等测量工具进行测量。

圆柱度公差

1

定义

圆柱度公差是指一个实际圆柱体表面上各点到其轴线的距离，在公差范围内允许的最大偏差。

2

控制

圆柱度公差控制了圆柱体的形状，确保其表面在整个长度范围内保持圆柱形。

3

应用

圆柱度公差广泛应用于轴类、套类等圆柱形零件，确保零件的配合精度和工作性能。

平面度公差

指平面形体表面上所有点到其理想平面的最大距离

测量时，选取三个点，用测微仪测量三点间的距离，计算出最大距离，即为平面度公差值

平面度公差主要用于控制零件表面的平整度，保证零件之间的配合和功能

五、位置公差

定义

位置公差是指被测要素相对于其理想位置的允许偏差，表示被测要素在空间位置上的允许变动范围。

作用

位置公差用于控制零件各要素之间的相对位置，确保产品的功能和性能。

垂直度公差

定义

垂直度公差是指被测要素的中心线或中心平面与基准要素的中心线或中心平面之间的最大允许偏差。

符号

垂直度公差的符号为⊥，并用尺寸公差符号表示公差值。

测量

垂直度公差通常用角度测量仪器进行测量，例如角度尺、经纬仪等。

平行度公差

定义

两表面或轴线之间的平行度公差是指，允许这两者之间偏离平行的最大距离。

符号

平行度公差的符号为两个平行线段，并带有公差值。

同轴度公差

定义

是指两轴线之间的最大允许偏差，通常用符号“            ”表示。

应用

常用于轴承、齿轮、轴套等零件的加工要求。

测量

可采用同轴度测量仪、三坐标测量机等工具进行测量。

六、总公差分配

公差分配的概念

总公差分配是指将零件的总公差分配到尺寸链的各个组成部分上。

公差分