形位公差基础理论.

形位公差基础理论BasicTheoryofFormandLocationTolerance1XX-XX-2015内容概要(Outline)参考标准基本观念形位公差和测量公差原则最大实体原则(公差判定)参考标准ASMEY14.5M-1994(几何尺寸&公差)GB1958-80(形状和位置公差检测规定)GB11337-89(平面度检测)GB/T1182-1996（形状与位置公差）基本观念公差值为绝对值,它是实际要求偏离理想要素的变动量(范围),不存在负值公差分为形状公差和位置公差形状误差是独立要素,与基准无关位置误差分为定位和定向误差二类为什么标注形位公差?装配及互换性功能(运动精度/密封性)成本Example1直径处处相等,但实配有间隙,影响功能直径处处相等,但轴弯曲变形,不能实配Example2长宽ok,垂直度不好,影响实配同轴度不好,影响实配几何公差分为五大类88分类项目特征符号是否需要基准形状公差形状直线度否平面度否圆度否圆柱度否形状或位置公差轮廓线轮廓度是或否面轮廓度是或否位置公差定向平行度是垂直度是倾斜度是定位位置度是同心度(对中心点)是同轴度(对轴线)是对称度是跳动(动态)圆跳动是全跳动是零件之几何特征99•尺寸偏差•形位误差•表面波纹度•表面粗糙度•晶体、晶格要素轮廓要素中心要素单一要素关联要素被测要素基准要素理想要素实际要素要素尺寸要素和非尺寸要素基准的通用术语及定义基准目标理论正确尺寸参考尺寸基准目标(DatumTargets)理论正确尺寸(TheoryDimension)参考尺寸(ReferenceDimension)平面度误差（Flatness）定义:实际平面相对其理想平面的变动量,理想平面的位置应符合最小条件实际平面理想平面平面度误差值(f)Figure1S1S2公差带：距离为平面度公差值f的两平行平面之间的区域平面度---标注1818平面度的测量工具：厚度塞尺+大理石平台/CMM/平晶方法1：将产品被测面放置于大理石平台上，用厚度塞尺测量，记录通止数值。方法2：使用CMM在被测面上取若干点，通过软件拟合计算出所需要的被测面平面度实际测量值。平面度---评定方法原则1.最小包容区域法2.最小二乘法3.对角线平面法4.三远点平面法第1种方法的评定结果小于或等于其它三种方法最小包容区域法1.定义:以最小区域面SMZ作为评定基面的方法,按此方法求得平面度误差值fMZ,见下图所示:公式:fMZ=f=dmax-dmin式中:dmax,dmin------各测得点相对最小区域面SMZ的最大,最小偏离值.d值在SMZ上方取正值,下方取负值.最小包容区域法2.最小包容区域判别方法:(1)三角形准则:三个高极点与一个低极点(或相反),其中一个低极点(或高极点)位于三个高极点(或低极点)构成的三角形之内或位于三角形的一条边上,见下图:最小包容区域法(2)交叉准则:成相互交叉形式的两个高极点与两个低极点,见下图所示:最小包容区域法(3)直线准则:成直线排列的两个高极点与一个低极点(或相反),见下图所示:最小二乘法定义:以最小二乘中心面SLS作为评定基面的方法,按此方法求得平面度误差值fLS,见下图所示:公式:fLS=dmax-dmin式中:dmax,dmin------各测得点相对最小二乘中心平面SLS的最大,最小偏离值.d值在SLS上方取正值,下方取负值.对角线平面法定义:以对角线平面SDL作为评定基面的方法,按此方法求得平面度误差值fDL,见下图所示:公式:fDL=dmax-dmin式中:dmax,dmin------各测得点相对对角线平面SDL的最大,最小偏离值.d值在SDL上方取正值,下方取负值.三远点平面法定义:以三远点平面STP作为评定基面的方法,按此方法求得平面度误差值fTP,见下图所示:公式:fTP=dmax-dmin式中:dmax,dmin------各测得点相对三远点平面STP的最大,最小偏离值.d值在STP上方取正值,下方取负值.平面度、共面度、翘曲度三者区别被测要素是一连续平滑的面被测要素是多个小端面(点)被测要素是一个(易变形)大面治具加工基准面IC,背光板,BGA/LGAMotherboard,PC板特征适合对象量测方法项目平面度(Flatness)共面度(Coplanarity)翘曲度(Warpage)用三次元直接量测面上各点坐标值,用最小二乘法评定1.测各端面(点)坐标值;2.找三个高点,定理想基面;3.找最低点即为共面度1.根据翘曲方向,将被测要素分成几个区段,一般为米字形;2.求单位区段长度的最大变异(高度差)直线度(straightness)定义:实际被测直线相对理想直线的允许变动量公差带：如图所示直线度公差带是直径为直线度公差值的圆柱面内的区域直线度3030直线度的测量工具：厚度塞尺+大理石平台/CMM/刀口尺方法1：将产品被测要素（线、轴线）放置于大理石平台上，用厚度塞尺测量，记录通止数值。方法2：使用CMM在被测要素（线、轴线）上取若干点，通过软件拟合计算出所需要的被测要素的直线度实际值。3131圆度和圆柱度(Roundness/Circularity）圆度定义:实际被测要素圆相对理想圆的允许变动量公差带：在同一截面上，半径差为圆度公差值的同心圆之间的区域3232圆柱度(Circularity）定义:实际被测要素圆柱相对理想圆柱的允许变动量公差带：半径差为圆柱度公差值的两同轴圆柱面之间的区域3333圆度和圆柱度测量方法1：圆度仪测量圆度及圆柱度方法出如下两图；方法2：使用CMM在被测要素（截面圆、圆柱面）上取若干点，通过软件拟合计算出所需要的被测要素的圆度、圆柱度实际测量值。平行度垂直度倾斜度平行度（Parallelism）3535公差带：当以平面为基准时(如图),公差带是距离为平行度公差值,平行于基准平面的两平行平面之间的区域.平行度(2)平行度(3)垂直度(Perpendicularity)公差带：当以平面为基准时,若被测要素为平面(如下图),则其垂直度公差带是距离为垂直度公差值,垂直于基准平面的两平行平面之间的区域。.垂直度(2)两个基准垂直度(3)倾斜度(Angularity)Meaning公差带:任意方向上线对面的倾斜度公差带(如下图)是直径为倾斜度公差值,与基准平面成理论正确方向的圆柱面内的区域.4242平行度垂直度倾斜度当理论正确角度为0时,称为平行度公差;当理论正确角度为90时,称为垂直度公差;当理论正确角度为其它任意角度时,称为倾斜度(角度)公差.轮廓度公差(Profiletolerance)4343当轮廓度公差未标明基准时，其公差带是浮动的，属于形状公差当轮廓度公差标明基准时，其公差带是固定的，属于位置公差线轮廓度(Profileofaline)1定义(无基准):实际被测要素相对理想轮廓线的允许变动量。公差带：距离为线轮廓度公差值，相对理想轮廓线对称分布的两等距曲线之间的区域。2定义(有基准):实际被测要素相对具有确定位置的理想轮廓线的允许变动量。公差带：距离为线轮廓度公差值，相对具有确定位置的理想轮廓线对称分布的两等距曲线之间的区域。面轮廓度(Profileofasurface)1定义(无基准):实际被测要素相对理想轮廓面的允许变动量。公差带：距离为面轮廓度公差值，相对理想轮廓面对称分布的两等距曲面之间的区域。2定义(有基准):实际被测要素相对具有确定位置的理想轮廓面公差带：距离为面轮廓度公差值，相对具有确定位置的理想轮廓面对称分布的两等距曲面之间的区域。的允许变动量。轮廓度公差测量同轴(心)度(Concentricity）4747当理论正确尺寸为0时，且基准要素和被测要素均为轴线时，称为同轴度公差；若基准要素和被测要素的轴线足够短，或均为中心点时，称为同心度公差；同轴(心)度测量4848同轴度或同心度的检测可以用三坐标及圆度仪等仪器来检测对称度(Symmetry)4949是距离为对称度公差值，中心平面（中心线、轴线）与基准中心要素（中心平面、中心线、轴线）重合的两平行平面（或两平行直线）之间的区域。对称度公差测量5050对称度的检测可以用三坐标及高度仪、卡尺等仪器来检测如左图,三坐标通过两边分中建好B基准后,通过在线L1和L2上对称采点,求其对应的中心线,找出偏离基准B最大的值*2即为对称度L1L2位置度误差（Position）5151计算公式:根据被测要素的不同，位置度公差可以分为点的位置度、线的位置度及面的位置度。如下图，各孔的中心线必须位于直径为位置度公差0.25，轴线位于由基准A、B、C和理论正确尺寸所确定的理想位置上的圆柱面公差带内。Positiontol=2(X1-X2)2+(Y1-Y2)2位置度(1)5252位置度(2)位置度测量ψt=2(10-9.98)2+(15-15.02)2=0.0566ψt=2(60-60.01)2+(15-15.06)2=0.1217位置度的检测可以用三坐标及高度仪、影像投影仪等仪器来检测跳动公差跳动公差是基于特定的测量方法规定的具有综合性质的形位公差项目。跳动公差可以分为圆跳动和全跳动圆跳动公差(CircularRunout)圆跳动公差是关联实际被测要素相对理想圆的允许变动量，理想圆的圆心在基准轴线上。根据允许变动的方向，圆跳动可以分为径向圆跳动、轴向（端面）圆跳动、斜向圆跳动三种。全跳动公差(TotalRunout)5757全跳动公差是关联实际被测要素相对理想回转面的允许变动量。当理想回转面是以基准轴线为轴线的圆柱面时，称为径向全跳动。当理想回转面是与基准轴线垂直的平面时，称为轴向（端面）全跳动。跳动公差的测量5858跳动公差的检测可以用三坐标及圆度仪、跳动仪等仪器来检测。跳动公差的测量5959公差原则的分类独立原则包容要求最大实体要求最小实体要求独立原则定义:图样上给出的各项尺寸公差和形位公差,如果不规定特有的相互关系,则彼此无关,应分别满足各自的要求标示符号:包容要求定义:控制被测要素处于最大实体边界内的一种公差原则，它适用于单一尺寸要素。标示符号:最大实体要求定义：当被测要素的实际尺寸偏离最大实体尺寸时,允许形位误差超出在最大实体状态下给出的公差值.标示符号:最小实体要求定义：当被测要素的实际尺寸偏离最小实体尺寸时,允许形位误差超出在最小实体状态下给出的公差值.标示符号:最大实体原则判定10.010.0210.0410.0810.10.50.520.540.580.6MMCLMC6666