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周小飞部分常用形位公差实际应用初探(无锡宏大纺织机械专件有限公司,江苏无锡214062)机械工程师2008年第12期P154-156摘要:结合图例详细论述了部分常用形位公差在设计和生产实践中的应用、测量以及误区等,在活学活用形位公差和深刻理解形位公差方面作了一些有益的探讨。关键词:形位公差;实际应用:关系:测量中图分类号:TH126文献标识码:A文章编号:1002—2333(2008)12—0154-03l形状公差在实际运用中,一般没有特殊要求时,标注了圆柱度就没有必要再标注圆度或直线度了。如果一定要单独标注圆度、直线度,则其公差值必须小于圆柱度公差值(见图1),以表示在设计上对径向或轴向形状公差提出进一步的要求。如若单独标注的圆度或直线度公差值t1大于圆柱度公差值t2,而圆柱度公差本身要求其所包容的圆度、直线度公差值均需≤t1,这样就与t2>t1产生矛盾,不可能同时满足二者,致使单独标注的圆度或直线度公差失去了意义,属于无效的不合理标注(见图2)。圆柱度的检验要求较高,通常用圆度仪(或其它类似仪器)或配备计算机的三坐标测量装置检测。如果缺少这些装置,则最好不要在图样中采用圆柱度,此时可分别用圆度和圆柱面素线的平行度组合来代替圆柱度使用(见图3)。我公司专业生产高速回转类纺织机械专件产品,如各种轴承,其核心零件如芯轴、轴壳、滚柱、外圈等对外圆的形状要求很高,,考虑我公司的生产和检测现状,在图样设计中普遍采用了圆度加圆柱面素线平行度的组合手段来有效地控制该类零件的形状公差,取得了良好的成效。需要注意的是,当用圆度和平行度组合来代替圆柱度时,应根据圆柱体的长径比确定图度公差值与平行度公差值。若设圆柱体长度为L,直径为D,则:(1)当圆柱体长度大于其直径时(L>D),素线平行度公差值必须大于其圆度公差值,见图4(a)。(2)当圆柱体长度等于其直径时(L=D),素线平行度公差值必须等于其圆度公差值,见图4(b)。(3)当圆柱体长度小于其直径时(L<D),素线平行度公差值必须小于其圆度公差值,见图4(c)。圆度的检测相对圆柱度来讲,对测量设备的要求较宽:对于图4(a)所示情况,以长轴类零件为例,圆度通常用轴承检查仪或类似仪器配用扭簧比较仪进行测量,关键只要保证要测量的外圆的轴线同量仪的回转轴线一致,同时固定轴向位置即可;而素线平行度一般用杠杆千分尺测量其头、尾两个位置X、Y方向的直径差,取其最大值即可,此法一般要按轴的名义尺寸做一根标准芯棒,以作调校杠杆千分尺之用。对于图4(b)、(c)所示情况,以圈、套类零件为例,圆度通常用自制的外圆量仪配用扭簧比较仪进行测量,同样只要保证要测量的外圆的轴线同量仪的回转轴线一致,同时固定轴向位置即可;素线平行度的测量基本同上,当然也可用千分表配置自制测量座等方法进行测量。以上圆度测量方法需要运用测量特征参数原则来测量圆度误差,典型的即我们在生产中广泛应用的“两点三点法”,该法的优点是设备简单,测量方便。运用两点、三点法测量圆度误差从理论上讲,先要假定被测对象具有正弦波动的特性,即零件表面呈“弧边形”,生产上常称其为棱圆,弧边数称之为棱数(包括二棱的椭圆),实际上被测对象的外表面往往是很复杂的,会出现二棱、三棱、五棱或不规则的情况。因此,两点和三点测量法所反映的圆度误差是一种近似值。两点测量法也称直径法,是在测量平面内按多个方向测量直径的变化情况,找到最大差值。但两点法只能反映偶数棱的圆度误差,根据被测对象为正弦波动的假设,对于正奇数棱的状态就不能反映出来,因此若单独运用两点法测量,在测量前必须已知被测表面为偶数棱,否则测量结果将不可靠。当已知被测对象为偶数棱,设两点法测得的直径最大差值为,Fmax,则圆度误差f为:f=Fmax/2。实际测量可用接触式测量(百分表、内径表、内径尺、外径千分尺),也可用非接触式的如气动量仪等,两支承之一可采用可调式支承,这样可实现快速对准(见示意图5)。三点测量法一般可分为顶点式测量法和鞍式测量法两类,其中顶点式测量法应用较多,而鞍式测最法常用于测量大直径零件。两种方法下被测件回转一周中仪器所示读数的最大差值,都不是被测对象的圆度误差。圆度误差f实际为:f=F/K,K为校正系数。以顶点式为例,其实际测量可用接触式或非接触式(见图6、7)。接着,我们再以顶点式为例具体的探讨一下如何实施“两点三点”测量法:上面公式中提到的系数K与被测对象的棱数n,与测量装置的两固定支承间的夹角a,以及测量方向的倾斜角度b有关,根据选择a及b的基本原则,一般推荐使用a为60°、72°、90°、108°、120°,a/b为120°/60°、60°/30°。两点和三点联合测量法是指对同一被测对象用一个二点测量装置和两个具有不同a角度的三点测量装置一起进行测量,或