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机械公差大百科,图文并茂-经典

 南岸未阴 2024-02-17 发布于福建

直线度公差(Straightness)

线度表示工件上的直线要素实际形状与理想直线的状况,直线度公差是实际直线对理想直线所允许的最大变动量。

分析对象为直线,而非平面。工件上直线要素常见的有,圆柱(锥)面及平面的素线,圆柱(锥)面的轴线,平面与平面相交的棱线等。

1.在给定平面内,公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域。

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被测表面的素线必须位于平行于图样所示投影面而且距离为公差值 0.1的两平行直线内,标注如下图所示。

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2.在给定方向上公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。

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被测圆柱面的轴线必须位于直径为公差值Φ0.08 的圆柱面内。

被测圆柱面的任一素线必须位于距离为公差值0.03的两平行平面之间,如下图所示。

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评定基本原则,理想要素的位置符合最小条件,公差带图示如下。

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测量说明:使用CMM测量,测针能从多种角度接触目标物,能实现正确的测量。

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3.在任意方向上的直线度误差,如在公差值前加上注Φ,则公差带是直径为t的圆柱面内的区域。

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被测圆柱面的轴线必须位于直径为公差值Φ0.03(最大实体)的圆柱面内,标注如下图所示。

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最小区域直径即为实际要素的公差带,如下图所示(公差补偿)。

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通过直线度量规判断被测工件是否超越实效边界,则外部边界=最大实体尺寸+直线度公差,图示说明如下。

图片平面度公差(Flatness)

平面度是具有宏观凹凸高度相对于理想平面的偏差,用来控制被测平面的形状误差,平面度无基准要求。

公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域(包括最高点和最低点)。

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被测表面必须位于距离为公差值0.08的平行平面内。

1.被测表面必须位于距离为公差值0.03的平行平面内,如下图所示。

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利用CMM测量平面度,可以多点位,测量范围更广,实现高精度,稳定的测量。

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2.平面度不仅可以控制表面,而且还可以控制中心面的形状(由上下表面拟合生成),标注如下图所示。

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当平面度公差后带有M圈或L圈,则平面度不是一个固定值,而是随着尺寸大小变化而变化(公差补偿)。

尺寸

允许平面度

10.05(MMC)

0.03

10.00

0.08

9.95 (LMC)

0.13

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当平面度管控的是中心面,而不是表面时,则外部边界=最大实体尺寸+平面度公差(量规检测较适合有平面度要求薄型工件的测量)。

图片圆度公差(Circularity)

圆度表示工件上圆的要素实际形状与其中心保持等距的状况。公差是在同一正截面上,实际圆对理想圆所允许的最大变动量,半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。

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公差标注1:被测圆柱面任一正截面的圆周必须位于半径差为公差值0.03的两同心圆之间。

图片公差标注2:被测圆锥面任一正截面上的圆周必须位于半径差为公差值0.1的两同心圆之间。

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公差带图示说明如下图所示。

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圆度CMM测量方法图示。

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圆度计算方法

①最小区域法:以包容被测圆轮廓的半径差为最小的两同心圆的半径差作为圆度误差。

②最小二乘圆法:以被测圆轮廓上相应各点至圆周距离的平方和为最小的圆的中心为圆心,所作包容被测圆轮廓的两同心圆的半径差即为圆度误差。

③最小外接圆法:只适用于外圆,以包容被测圆轮廓且半径为最小的外接圆中心为圆心,所作包容被测圆轮廓的两同心圆半径差即为圆度误差。

④最大内接圆法:只适用于内圆,以内接于被测圆轮廓且半径为最大的内接圆中心为圆心,所作包容被测圆轮廓两同心圆的半径差即为圆度误差。圆柱度公差(Cylindricity)

圆柱度是表示工件上圆柱面外形轮廓上的各点,对其轴线保持等距状况。圆柱度公差是实际圆柱面对理想圆柱面所允许的最大变动量。

圆柱度是一种三维公差与基准要素不相关,是半径差为公差值t两同轴圆柱面之间的区域。

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公差标注:被测圆柱面必须位于半径为公差值0.03的两同轴圆柱面之间。

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公差带如下图所示。

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说明:圆柱度=圆度+直线度

CMM测量

CMM通过转换测针位置,能够从多角度及位置进行测量,当CMM按要求测量多个轮廓点的坐标值后,再利用测量软件计算出圆柱度误差值。

图片说明

1.对于单一形体或尺寸形体的要素是无需参照基准;

2.当尺寸公差无法精确定义形体的形状,需指定合适的形状公差以满足装配或互换性要求;

3.形状公差定义了一个公差带,要求被测形体或其线要素,中位线,中位面位于公差带内;

4. 形状公差的公差值需小于尺寸公差的大小。

平行度公差(Parallelism)

平行度,即通常所说的保持平行的程度,表示工件上被测实际要素相对于基准保持等距离的状况。平行度公差是被测要素的实际方向,与基准相平行的理想方向之间所允许的最大变动量。

平行度示例://0.03A

图片平行度公差带图示

图片1. 线与线平行度公差

公差带是距离为公差值t且平行于基准线、位于给定方向上的两平行平面之间的区域。

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被测轴线必须位于距离为公差值0.1且在给定方向上平行于基准轴线的两平行平面之间。

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被测轴线必须位于距离为公差值0.2且在给定方向上平行于基准线的两平行平面之间。

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公差带是两对互相垂直的距离分别为t1和 t2 且平行于基准线的两平行平面之间的区域。

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被测轴线必须位于距离分别为公差值0.2和0.1,在给定的互相垂直方向上且平行于基准轴线的两组平行平面之间

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如在公差值前加注Φ,公差带是直径为公差值 t 且平行于基准线的圆柱面内的区域。

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被测轴线必须位于直径为公差值0.03 且平行于基准轴线的圆柱面内。

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2. 线对面平行公差

公差带是距离为公差值t且平行于基准平面的平行平面之间的区域。

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被测轴线必须位于距离为公差值0.01且平行于基准表面B (基准平面) 的两平行平面之间。

图片3. 面对线平行度公差

公差带是距离为公差值 t 且平行于基准线的两平行平面之间的区域。

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被测表面必须位于距离为公差值0.01且平行于基准线 C (基准轴线)的两平行平面之间。

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4. 面对面平行度公差

公差带是距离为公差值t且平行于基准面的两平行平面之间的区域。

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被测表面必须位于距离为公差值 0.01 且平行于基准表面D (基准平面)的两平行平面之间。

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5. CMM测量平行度示意图

图片a被测表面特征 b基准平面

CMM测针能够改变角度及位置测量表面特征,通过传感器获取被测实际要素坐标数据,利用软件评价平行度值。

问题点

当被测实际要素属于非刚性部件,如柔软的树脂产品及橡胶等时,探针的测量力会导致测量表面变形,可能无法进行正确的测量。
此外,对于无法将目标物基准面顺利固定到基准平板上的形状,也难以进行准确的测量。

拖表测量平行度示意图

图片说明

1.平行度需要有基准;

2.平行度控制方向,不控制位置;

3.当平行度控制表面,同时也控制形状误差(平面度)

垂直度公差(Perpendicularity)

垂直度,即通常所说的两要素之间保持正交的程度,表示工件上被测要素相对于基准要素,保持正确的90°夹角状况。垂直度公差是被测要素的实际方向,对于基准相垂直的理想方向之间所允许的最大变动量。

垂直度标注示例

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垂直度公差带图示

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1.线对线垂直度公差

公差带是距离为公差值t且垂直于基准线的两平行平面之间的区域。

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被测轴线必须位于距离为公差值0.06且垂直于基准A (基准轴线)的两平行平面之间。

图片2.线对面垂直度公差

在给定方向上,公差带是距离为公差值t且垂直于基准面的两平行平面之间的区域。

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在给定方向上被测轴线必须位于距离为公差值 0.1且垂直于基准表面A的两平行平面之间。

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公差带是互相垂直的距离分别 t1和 t2且垂直于基准面的两对平行平面之间的区域。

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被测轴线必须位于距离分别为公差值0.2 和0.1之间的互相垂直且垂直于基准平面的两对平行平面之间。

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如公差值前加注Φ,则公差带是直径为公差值为t且垂直于基准面的圆柱面内的区域。

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被测轴线必须位于直径为公差值Φ0.01且垂直于基准面A(基准平面)的圆柱面内。

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3.面对线垂直度公差

公差带是距离为公差值t 且垂直于基准线的两平行平面之间的区域。

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被测面必须位于距离为公差值0.08且垂直于基准线A(基准轴线)的两平行平面之间。

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4.面对面垂直度公差

公差带是距离为公差值t 且垂直于基准面的两平行平面之间的区域。

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5.测量工件表面垂直度

如使用简易的测量工具,如测量表面与基准平面不垂直,将无法得到正确的测量。

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如使用CMM测量,即使测量表面与基准平面不垂直,探针也能在工件表面测量多点,从而完成测量。

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6.最大实体尺寸特征垂直度

图示标注

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公差带图示

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公差计算

塞规Ø=孔最大实体尺寸-垂直度公差

Ø=(10-0.05)-0.03=9.92

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斜度公差(Angularity)

倾斜度是表示零件上两要素相对方向保持任意给定角度的正确状况。倾斜度公差是被测要素的实际方向,对于基准成任意给定角度的理想方向之间所允许的最大变动量。

示例:被测面的公差带是距离为公差值0.03mm,且与基准面A成理论角度60°的两平行平面之间的区域。

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公差带图示

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一. 线对线倾斜度公差

被测线和基准线在同一平面内:公差带是距离为公差值 t 且与基准线成一给定角度的两平行平面之间的区域。

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被测轴线必须位于距离为公差值0.08且与 A-B公共基准线成一理论正确角度的两平行平面之间。

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被测线和基准线不在同一平面内:公差带是距离为公差值t且与基准成一给定角度的两平行平面之间的区域。如被测线与基准不在同一平面内,则被测线应投影到包含基准轴线并平行于被测轴线的平面上,公差带是相对于投影到该平面的线而言。

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被测轴线投影到包含基准轴线的平面上,它必须位于距离为公差值0.08并与A-B公共基准线成理论正确角度600的两平行平面之间。

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二. 线对面倾斜度公差

公差带是距离为公差值t且与基准成一给定角度的两平行平面之间的区域。

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被测轴线的公差带必须位于距离为公差值0.08且与基准面 A(基准平面)成理论正确角度600的两平行平面之间。

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如在公差值前加注Φ,则公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域,该圆柱面的轴线应与基准平面呈一给定的角度并平行于另一基准平面。

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被测轴线必须位于直径为公差值Φ 0.1的圆柱面公差带内,该公差带的轴线应与基准表面A(基准平面)成理论正确角度600,并平行于基准平面B。

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三. 面对线倾斜度公差

公差带是距离为公差值t且与基准线成一给定角度的两平行平面之间的区域。

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被测表面必须位于距离为公差值0.1且与基准线A(基准轴线)成理论正确角度 750 的两平行平面之间。

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四. 面对面倾斜度公差

公差带是距离为公差值t且与基准面成一给定角度的两平行平面之间的区域。

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被测表面必须位于距离为公差值0.1 且与基准面A(基准平面)成理论正确角度450 的两平行平面之间。

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五. 倾斜度测量

1. CMM测量倾斜度

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a 被测特征 b测量基准面

通过探针在基准面上测量多点,并设置为基准,再用探针对被测量特征进行测量,后利用测量软件评价倾斜度值。
如有第2基准、第3基准时,也可进行同样的设定及测量。

2. 千分表测量倾斜度

以正确的角度将工件固定到基准平面上,在该状态下移动千分表,千分表跳动的最大示值之差就是倾斜度的测量值。

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六. 说明

  1. 倾斜度是指直线及平面非90°时,对指定“相对于基准(作为基准的平面、直线)是否呈现正确倾斜状态”的参数。
    2. 测量倾斜度的数值单位是毫米(mm),并非角度(°),这点需特别注意。

置度(Position)

位置度是表示零件上的点、线、面等要素,相对其理想位置的准确状况。位置度公差是被测要素的实际位置相对于理想位置所允许的最大变动量。

三要素:基准,理想位置,位置度公差

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示例:公差带前加注记号Φ时、公差带是直径0.3mm的圆内区域。圆公差带的中心点的位置是相对于基准A、B及C的理论正确尺寸。

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公差带(以理想位置为中心的对称区域

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差带计算

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1. 点的位置度公差

如公差值前加注Φ,公差带是直径为公差值t的圆内的区域。圆公差带的中心点的位置由相对于基准A和B的理论正确尺寸确定。

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两个中心线的交点必须位于直径为公差值0.3的圆内,该圆的圆心位于由相对基准 A 和B(基准直线)的理论正确尺寸所确定的点的理想位置上。

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如公差值前加注SΦ,公差带是直径为公差值 t的球内的区域。球公差带的中心点的位置由相对于基准A、B、和C的理论正确尺寸确定。

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被测球的球心必须位于直径为公差值的0.3的球内。该球的球心位于由相对基准A、B、C的理论正确尺寸所确定的理想位置上。

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2. 线位置度公差

公差带是距离为公差值 t 且以线的理想位置为中心线对称配置的两平行直线之间的区域。中心线的位置由相对于基准 A的理论正确尺寸确定,此位置度公差仅给定一个方向。

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每根刻线的中心线必须位于距离为公差值0.05且由相对于基准A的理论正确尺寸所确定的理想位置对称的诸两平行直线之间。

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公差带是两对互相垂直的距离为 t1和t2且以轴线的理想位置为中心对称配置的两平行平面之间的区域。轴线的理想位置是由相对于三基面体系的理论正确尺寸确定的,此位置度公差相对于基准给定互相垂直的两个方向。

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各个被测孔的轴线必须分别位于两对互相垂直的距离为公差值0.05和0.2,由相对于C、A、B基准表面(基准平面)理论正确尺寸所确定的理想位置对称配置的两平行平面之间。

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如在公差值前加注Φ,则公差带是直径为 t 的圆柱面内的区域。公差带的轴线的位置由相对于三基面体系的理论正确尺寸确定。

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被测轴线必须位于直径为公差值Φ0.08且以相对于 C、A、B基准表面(基准平面)的理论正确尺寸所确定的理想位置为轴线的圆柱面内。

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每个被测轴线必须位于直径为公差值Φ0.1,由以相对于C、A、B基准表面(基准平面)的理论正确尺寸所确定的理想位置为轴线的圆柱面内。

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3. 平面或中心平面的位置度公差

公差带是距离为公差值 t 且以面的理想位置为中心对称配置的两平行平面之间的区域。面的理想位置是由相对于三基面体系的理论正确尺寸确定的。

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被测表面必须位于距离为公差值0.05,由以相对于基准线B (基准轴线) 和基准表面 A (基准平面) 的理论正确尺寸所确定的理想位置对称配置的两平行平面之间。

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4. 最大实体状态位置度

标注示例

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利用检测量规进行合格判定

优点:操作者技能及熟练度不影响检测品质,支持自动化生产检测。

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5. CMM测量位置度

设定基准,通过探针在被测特征上进行碰点测量。
测量孔时,通过测量深度不同的多个点位,可输出圆柱计算。

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a 基准平面A(XY面)

b 基准平面B(ZX面)

c 基准平面C(YZ面)

d 工件

同心度(Concentricity)
同心度,圆心的偏移程度。当被测要素为圆心(点),或薄型工件上的孔或轴线时,可视作点,而不是轴线,是同轴度的一种特殊形式。
一,点的同心度公差
公差带是直径为公差值Φt且与基准圆心同心的圆内区域。

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外圆的圆心必须位于直径为公差值Φ0.01且与基准圆心同心的圆内。

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二,CMM测量同心度

在同一截面上,一般先用探针测量基准圆,再用探针测量目标圆,通过软件功能评价同心度公差。

图片三,说明

1. ASME Y14.5-2018已取消同心度符号,由位置度代替;

2. 同心度是“2个截面圆中心点无偏差的程度”,同心度误差即为圆心的偏移程度。

3. 同心度是一种定位公差,而非定向公差;

4. 同心度与同轴度的区别在于,基准要素是中心点(平面);

5. 同心度是属于2D测量,适用于投影方式测量;

6. 跳动公差>同心度,因为跳动=同心度+圆度。

同轴度 (Coaxiality)

同轴度,即通常所说的共轴程度,表示零件上被测轴线相对于基准轴线,保持在同一直线上的状况。同轴度公差是被测实际轴线相对于基准轴线所允许的变动量。

一. 图纸示例

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二. 轴线的同轴度公差

公差带是直径为公差值Φt的圆柱面内的区域,该圆柱面的轴线与基准轴线同轴。

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大圆柱面的轴线必须位于直径为公差值Φ0.08且与公共基准线A-B(公共基准轴线) 同轴的圆柱面内的。

图片三. CMM测量

对“2个圆柱轴同轴 (中心轴无偏差)的程度”,即同轴度进行测量。同轴度控制的是轴心的位置关系,而轴心不能直接通过测量得到,需要根据圆的表面点来得到圆心位置,通常是使用计算机辅助计算得到,如CMM就很容易得到同轴度测量值。

通过探针测量基准要素(圆柱),再用探针测量目标要素(圆柱)。探针的接触方式,分为“点测量”和“自动触发(扫描)测量”,借助扫描测量,还能对圆柱内侧进行螺旋式移动测量。

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. 说明

1.ASME Y14.5-2018已取消同轴度符号。

2.必须有基准;

3.控制工件中心或中心线相对于基准的同轴误差;

4.同轴度是定位公差,可以控制方向。

跳动公差(Runout)

圆跳动是表示工件上的回转表面在限定的测量截面内,相对于基准轴线保持固定位置的状况。圆跳动公差是被测实际要素绕基准轴线,无轴向移动地旋转时,在限定的测量范围内所允许的最大变动量,圆跳动公差适用于每一个不同的测量位置。

径向圆跳动公差

公差带是在垂直于基准轴线的任一测量平面内、半径差为公差值 t且圆心在基准轴在线的两同心圆之间的区域。

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跳动通常是围绕轴线旋转一整周,也可对部分圆周进行限制。

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被测要素绕基准线A(基准轴线)旋转一个给定的部分圆周时,在任一测量平面内的径向圆跳动量均不得大于0.2。

当被测要素围绕基准线A(基准轴线)并同时受基准表面B (基准平面) 的约束旋转一周时,在任一测量平面内的径向圆跳动量均不得大于0.1。

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当被测要素围绕公共基准线A-B(公共基准轴线)旋转一周时,在任一测量平面内的径向圆跳动量均不得大于0.1。

图片2. 端面圆跳动公差

公差带是在与基准同轴的任一半径位置的测量圆柱面上距离为 t 的两圆之间的区域。

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被测面围绕基准线D (基准轴线)旋转一周时,在任一测量圆柱面内轴向的跳动量均不得大于0.1。

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3. 斜向圆跳动公差

公差带是在与基准同轴的任一测量圆锥面上距离为 t的两圆之间的区域。

除另有规定,基测量方向应被测面垂直。

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被测面围绕基准线C(基准轴线)旋转一周时,在任一测量圆锥面上的跳动量均不得大于0.1。

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被测曲面绕基准线C(基准轴线) 旋转一周时,在任一测量圆锥面上的跳动量均不得大于0.1。

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4. 斜向(给定角度的)圆跳动公差

公差带是在与基准同轴的任一给定角度的测量圆锥面上,距离为公差值t的两圆之间的区域。

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绕基准轴线A旋转一周时,在给定角为60°的任一测量圆锥面上跳动量均不得大于0.1mm。

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5. 径向圆跳动测量示意图

工件和测量仪器无轴向位移时测量圆跳动,同时需先确定基准,跳动公差是与基准相关联的要素(关联要素的几何公差),圆跳动应用在圆柱上是一个复合控制,可同时控制截面上的圆度和同心度。

径向圆跳动 = 同心度(轴偏移)+ 圆度(非圆)。

图片6. 说明

圆跳动可能包括圆度、同轴度、垂直度或平面度误差,这些误差的总值不能超过给定的圆跳动公差。

全跳动公差(Total Runout)

全跳动是指零件绕基准轴线作连续旋转时,沿整个被测表面上的跳动量。全跳动公差是被测实际要素绕基准轴线连续的旋转,同时指示器沿其理想轮廓相对移动时所允许的最大跳动量。

一. 径向全跳动公差

公差带是半径为公差值t且与基准同轴的两圆柱面之间的区域。

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被测要素绕公共基准A-B作若干次旋转,并在测量仪器与工件同时作轴向的相对移动时,被测要素上各点间的示值差均不得大于0.1,测量仪器或工件必须沿着基准轴线方向并相对于公共基准轴线A-B 移动。

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二. 端面全跳动公差

公差带是距离为公差值t且与基准垂直的两平行平面之间的区域。

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被测要素绕公共基准轴线D作若干次旋转,并在测量仪器与工件作径向的相对移动时,被测要素上各点间的示值差均不得大于0.1;测量仪器或工件必须沿着轮廓具有理想正确形状的线和相对于基准轴线D 的正确方向移动。

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三. 全跳动测量图示

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四. 说明

  1. 全跳动是指工件绕基准轴旋转360°时,整个要素或表面相对于基准的变化量。

  2. 全跳动可以管控工件旋转时表面的变化量,也可以管控轴向尺寸的变化量。

  3. 全跳动可以管控同心度、垂直度/平行度(轴向要素)、圆度、圆柱度、直线度,当然还有圆跳动。

  4. 径向全跳动=同心度+圆柱度=同心度+(圆度+直线度)

  5. 全跳动只适用于RFS(不相关原则),不可以采用M圈/L圈,这意味着包容边界仅由尺寸公差形成,与几何公差无关,没有公差补偿。

  6. 全跳动对防止圆柱体的表面锥度非常实用。

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