形状和位置公差习题与答案.docx
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形状和位置公差习题与答案
形状和位置公差
一、基本内容：
1、形位公差的标注：
被测要素、公差框格、指引线（垂直于框格引出，指向公差带宽度方向）、基准（分清轮廓要素和中心要素，字母放正，单一基准和组合基准）
2、公差带的特点（四要素）大小、方向、形状、位置
3、公差原则
基本概念
最大、最小实体状态和实效状态：
（1）最大和最小实体状态
MMC：
含有材料量最多的状态。
孔为最小极限尺寸；轴为最大极限尺寸。
LMC：
含有材料量最小的状态。
孔为最大极限尺寸；轴为最小极限尺寸。
MMS=Dmin；dmax
LMS=Dmax；dmin
（2）最大实体实效状态
最大实体实效状态MMVC：
是指实际尺寸达到最大实体尺寸且形位误差达到给定形位公差值时的极限状态。
最大实体实效尺寸MMVS：
在实效状态时的边界尺寸。
A）单一要素的实效尺寸是最大实体尺寸与形状公差的代数和。
对于孔：
最大实体实效尺寸MMVSh=最小极限尺寸—形状公差
对于轴：
最大实体实效尺寸MMVSs=最大极限尺寸+形状公差
B）关联要素的实效尺寸是最大实体尺与位置公差的代数和。
对于孔：
最大实体实效尺寸MMVSh=最小极限尺寸—位置公差
对于轴：
最大实体实效尺寸MMVSs=最大极限尺寸+位置公差
理想边界
理想边界是设计时给定的，具有理想形状的极限边界。
（1）最大实体边界（MMC边界）
当理想边界的尺寸等于最大实体尺寸时，该理想边界称为最大实体边界。
（2）最大实体实效边界（MMVC边界）
当理想边界尺寸等于实效尺寸时，该理想边界称为实效边界。
包容原则（遵守MMC边界）
（1）定义：
要求被测实际要素的任意一点，都必须在具有理想形状的包容面内，该理想形状的尺寸为最大实体尺寸。
即当被测要素的局部实际尺寸处处加工到最大实体尺寸时，形位误差为零，具有理想形状。
（2）包容原则的特点
A、要素的作用尺寸不得超越最大实体尺寸MMS。
B、实际尺寸不得超越最小实体尺寸LMS。
按包容原则要求，图样上只给出尺寸公差，但这种公差具有双重职能，即综合控制被测要素的实际尺寸变动量和形状误差的职能。
形状误差占尺寸公差的百分比小一些，则允许实际尺寸的变动范围大一些。
若实际尺寸处处皆为MMS，则形状误差必须是零，即被测要素应为理想形状。
因此，采用包容原则时的尺寸公差，总是一部分被实际尺寸占用，余下部分可被形状误差占用。
最大实体要求（遵守最大实体实效边界）
定义：
是被测要素或基准要素偏离最大实体状态，而形状、定向、定位公差获得补偿的一种公差原则。
特点：
*遵守最大实体实效边界
*要求被测要素的作用尺寸不得超越最大实体实效尺寸，实际尺寸不得超越极限尺寸。
*公差框格中形位公差值后加注符号
。
二、练习
1．改正图2-7中各项形位公差标注上的错误（不得改变形位公差项目）。
改正：
2．试将下列技术要求标注在图2-17上。
（1）φd圆柱面的尺寸为φ300-0.025mm，采用包容要求，φD圆柱面的尺寸为φ500-0.039mm，采用独立原则。
（2）φd表面粗糙度的最大允许值为Ra=1.25μm，φD表面粗糙度的最大允许值为Ra=2μm。
（3）键槽侧面对φD轴线的对称度公差为0．02mm。
（4）φD圆柱面对φd轴线的径向圆跳动量不超过0．03mm，轴肩端平面对φd轴线的端面圆跳动不超过0．05mm。
3．如图2-32所示，被测要素采用的公差原则是＿＿，最大实体尺寸是＿＿mm，最小实体尺寸是＿＿mm，实效尺寸是＿＿mm，当该轴实际尺寸处处加工到20mm时，垂直度误差允许值是＿＿mm，当该轴实际尺寸处处加工到φ19.98mm时，垂直度误差允许值是＿＿mm。
答：
包容要求φ20φ19.98φ20.010φ0.01
4．如图2-34所示，要求：
（1）指出被测要素遵守的公差原则。
（2）求出单一要素的最大实体实效尺寸，关联要素的最大实体实效尺寸。
（3）求被测要素的形状、位置公差的给定值，最大允许值的大小。
（4）若被测要素实际尺寸处处为φ19.97mm，轴线对基准A的垂直度误差为φ0.09mm，判断其垂直度的合格性，并说明理由。
解：
（1）被测要素遵守最大实体要求。
（2）单一要素的实效尺寸=φ20.02mm 要素的实效尺寸=φ20.05mm
（3）直线度公差的给定值为φ0.02mm，垂直度公差的给定值为φ0.05mm。
直线度误差的最大允许值为φ0.12mm，垂直度误差的最大允许值为φ0.15mm。
（4）此时允许的垂直度误差为：
0.03+0.05=0.08<0.09，故不合格。
4-1在表2.1中填写出形位公差各项目的符号,并注明该项目是属于形状公差还是属于位置公差。
解：
见表2．1（符号略）
表2．1
项目
符号
形位公差类别
项目
符号
形位公差类别
同轴度
位置公差
圆度
形状公差
圆柱度
形状公差
平行度
位置公差
位置度
位置公差
平面度
形状公差
面轮廓度
形状公差或位置公差
圆跳动
位置公差
全跳动
位置公差
直线度
形状公差
4-2在表2.2中填写出常用的十种公差带形状。
解：
见表2．2。
表2．2
序号
公差带形状
序号
公差带形状
1
两平行直线
6
两平行平面
2
两等距曲线
7
两等距曲面
3
两同心圆
8
一个四棱柱
4
一个圆
9
一个圆柱
5
一个球
10
两同轴圆柱
4-3．说明图2.1中形状公差代号标注的含义（按形状公差读法及公差带含义分别说明）。
解：
1）φ60f7圆柱面的圆柱度公差值为0。
05mm。
圆柱面必须位于半径差为公差值0。
05mm的两同轴圆柱面之间。
2）整个零件的左端面的平面度公差是0。
01mm。
整个零件的左端面必须位于距离为公差值0。
01mm的两平行平面之间。
3）φ36h6圆柱表面上任一素线的直线度公差为0。
01mm。
圆柱表面上任一素线必须位于轴向平面内，距离为公差0。
01的两平行直线之间。
4）φ36h6圆柱表面任一正截面的圆的圆度公差为0。
01mm,在垂直于φ36h6轴线的任一正截面上，实际圆必须位于半径差为公差值0。
01mm的两同心圆之间。
4-4按下列要求在图2.2上标出形状公差代号。
（1）Φ50圆柱面素线的直线度公差为0.02mm。
（2）Φ30圆柱面的圆柱度公差为0.05mm。
（3）整个零件的轴线必须位于直径为0.04mm的圆柱面内。
解：
按要求在图2.1上标出形状公差代号
图2.1
4-5将下列技术要求用代号表注在图2.5上。
（1）Φ20d7圆柱面任一素线的直线度公差为0.05mm。
（或Φ20d７圆柱面任一素线必须位于轴向平面内距离为公差值０.０５mm的两平行直线之间。
）
（2）被测Φ４０m７轴线相对于Φ20d7轴线的同轴度公差为Φ０.０１mm。
（或Φ４０m7轴线必须位于直径为公差值０.０１mm，且与Φ２０d７轴线同轴的圆柱面内。
）
（3）被测度１０H６槽的两平行平面中任一平面对另一平面的平行度公差为０.０１５mm（或宽１０H６槽两平行平面中任一平面必须位于距离为公差值０.０１５mm，且平行另一平面的两平行平面之间）。
（4）１０H６槽的中心平面对Φ４０m７轴线的对称度公差为０.０１mm。
（或１０H６槽的中心平面必须位于距离位于距离为公差值0.01mm，且直对通过Φ40m7轴线的辅助平面对称配置的两平行平面之间。
）
（5）Φ20d7圆柱面的轴线对Φ40m7圆柱右肩面的垂直度公差为Φ0.02mm。
（或Φ20d7圆柱面轴线必须位直径为公差值0.02mm，且垂直于Φ40m7圆柱右肩面的圆柱右肩面的圆柱面内。
）
解：
见图2.2
图2.2
4-6．说明图2.6中形位公差标注的含义。
解：
1）零件的左侧面对基准平面B（右侧面）的平行度公差为0.02mm。
若有平行度误差，则史允许按符号的方向（即从下往上）逐渐减小。
2）零件下表面任一50mm×50mm的正方形面积上，平面度公差为0.。
06mm。
3）槽的中心平面对基准中心平面A（零件左、右两侧面的中心平面）的对称度公差为0.。
01mm，被测要素的尺寸公差与对称度公差遵守最大实体原则。
4-7试述形位公差带与尺寸公差带的异同点。
答：
形位公差带与尺寸公差带的相同点是公差带的公能是相同的。
形位公差带是限制实际要素变动的区域；尺寸公差带是限制实际尺寸变动的区域。
只有零件的实际尺寸或实际要素位于其公差带内，才是合格的，否则是不合格的。
形位公差带与尺寸公差带的不同点是：
（1）形位公差带通常是空间区域，尺寸公差带是平面区域。
（2）形位公差带由四个要素（形状、大小、方向、位置）组成，尺寸公差带由两个要素（位置、大小）组成。
4-8．径向圆跳动与同轴度、端面跳动与端面垂直度有那些关系？
答：
径向圆跳动与同轴度的关系：
对径向圆跳动，被测要素是圆柱表面；对同轴度，被测要素是圆柱面的轴线。
两者之间的关系可以这样来分析，同一测量面内的径向圆跳动主要来自该测量截面内的同轴度误差和圆度误差。
若截面轮廓线为一理想圆，则径向圆跳动主要由同轴度误差引起。
若该被测截面没有同轴度误差，则径向圆跳动主要由圆度误差引起。
由此可见，存在同轴度误差，必然存在径向圆跳动，而存在径向圆跳动并不能说明一定有同轴度误差。
径向圆跳动公差能综合控制同轴度误差和圆度误差。
端面圆跳动与端面垂直度的关系：
端面圆跳动与端面垂直度的被测要素都是端面，基准都是轴心线。
二者都可控制回转体端面形位误差，但控制效果不尽一样。
端面圆跳动控制端面的被测圆周上各沿轴向的位置误差，不能控制整个被测端面的垂直度误差和平面度误差。
垂直度公差可以综合控制整个被测端面对基准轴线的垂直度误差和平面度误差。
由此可见，被测端面存在圆跳动误差，必然存在垂直度误差，反之，存在垂直度或平面度误差，不一定存在圆跳动误差。
4-9试述径向全跳动公差带与圆柱度公差带、端面跳全动公差带与回转体端面垂直度公差带的异同点。
答：
径向全跳动公差带与圆柱度公差带形状相同，区别在于径向全跳动公差带必须与基准轴线同轴，位置是固定的。
而圆柱度公差带的轴线则与其它无关，位置浮动。
端面全跳动公差带与回转体端面垂直度公差带形状一样，均为垂直于基准轴线的一对平行平面。
公差带的另三个要素，只要公差值相同，则大小、方向、位置完全相同。
4-10什么叫实效尺寸？
它与作用尺寸有何关系？
答：
被测要素的最大实体尺寸和允许扩散工艺最大形位误差的综合结果所形成的极限状态，称为实效状态。
实效状态时的边界尺寸，称为实效尺寸。
它与作用尺寸的关系是：
实效尺寸是实效状态时理想包容面的尺寸，它是一个定值，即为最大或最小作用尺寸。
由此可见，实效尺寸只有一个，作用尺寸有许多。
4-12如图2.13所示，试按要求填空并回答问题。
（1）当孔处在最大实体状态时，孔的轴线对基准平面A的平行度公差为__0.05___mm。
（2）孔的局部实际尺寸必须在__6.5____mm至______6.6___mm之间。
（3）孔的直径均为最小实体尺寸Φ6.6mm时,孔轴线对基准A的平行度公差为_0.15_mm。
（4）一实际孔，测得其孔径为Φ6.55mm,孔轴线对基准A的平行度误差为0.12mm。
问该孔是否合格？
__不合格（因为孔径为φ6．55mm。
平行度差为0．1mm）_______。
（5）孔的实效尺寸为___φ6．45_______mm。
4-13.一销轴尺寸标注如图2.14所示,试按要求填空,并填表。
（1）销轴的局部实际尺寸必须在φ10mm至φ9．985mm之间。
（2）当销轴的直径为最大实体尺寸_____φ10___mm时，允许的轴线直线度误差为________零____mm。
此时，销轴为一个Φ10mm的理想圆柱。
（3）填表2.4
（mm）
单一要素实际尺寸
销轴轴线的直线度公差
Φ10
0
Φ9.995
φ0．005
Φ9.99
φ0．01
Φ9.985
φ0．015
4-15看传动座零件工作图（图2.19）,解释图中形位公差标注的含义。
表2．7
序号
代号
读法
公差带含义
（1）
上端φ13mm孔轴线对右下端φ13mm孔轴的平行度公差为φ0．025mm
上端φ13mm孔轴线必须位于直径为公差值φ0．025mm。
且平行于右下端φ13mm孔轴线的圆柱面内。
（2）
右下端φ13mm孔轴线对底面右侧面的平行度公差为φ0．025mm
右下端φ13mm孔轴线必须位于直径为公差值φ0．025mm，且平行于底面、右侧面的圆柱面内
（3）
4个M6mm螺孔轴线分别对底面和后面的位置度公差为φ0．20mm
4个6mm螺孔轴线必须分别位于直径为公差值φ0．20mm，且相对底面和后面所确定的理想位置为轴线的圆柱面内
4-16根据下列要求和说明，在零件图2.20中进行标注（单位为mm）。
解：
见图2．8。
图2.8
4-18识读图2.8中形位公差标注,按要求填空：
图2.8
（1）被测要素：
___φ25mm圆柱面_；基准要素：
_φ15mm圆柱面轴线_____；公差带形状：
___两同心圆_____；
（2）被测要素：
___槽φ10mm的中心平面_；基准要素：
_φ25mm圆柱面轴线___；公差带形状：
___两平行平面_____；
（3）被测要素：
____φ20mm轴心线____；基准要素：
_______φ25mm轴的轴心线____；公差带形状：
____一个圆柱面________；
（4）被测要素：
___孔φ8mm轴心线_；基准要素：
___φ15mm轴的轴心线_____；公差带形状：
_____两平行平面_______；
（5）被测要素：
φ15mm轴的轴心线__；公差带形状：
一个圆柱面___；
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