在加工过程中,由于机床、夹具、刀具和工件所构成的工艺系统本身存在几何误差,同时因受力变形、热变形、振动、刀具磨损等影响,使被加工的零件不仅有尺寸误差,构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置也不可避免地存在差异,这种形状上的差异就是形状误差,而相互位置的差异就是位置误差。
例如,在车削圆柱表面时,刀具的运动轨迹与工件的旋转轴线不平行或者工件的刚性较差时,使加工出的零件表面产生锥度[图4-1(a)];加工细长轴时,由于工件刚性较差和跟刀架使用不当时,使工件出现腰鼓形、中凹形[图4-1(b)、图4-1(c)]等,这些均为形状误差。在铣床上加工四方工件时,相邻两个表面不垂直[图4-2(a)];在钻床上钻孔时,孔与零件的定位面不垂直[图4-2(b)]等,这些为位置误差。
图4-1 零件产生的形状误差
(a)锥形;(b)腰鼓形;(c)凹形
图4-2 零件产生的位置误差
(a)相邻两边不垂直;(b)轴线与基准面不垂直(www.xing528.com)
几何误差对零件的使用功能有很大影响,例如光滑工件的间隙配合中,形状误差使间隙分布不均匀,并加速局部磨损,导致零件的工作寿命降低;在过盈配合中则造成各处过盈量不一致而影响连接强度。对于在精密、高速、重载或在高温、高压条件下工作的仪器或机器,几何误差的影响更为突出。
因此,为满足零件的功能要求,保证互换性,必须对零件的几何误差给予限制,即规定必要的形状和位置公差。几何公差即形状和位置公差,简称形位公差。
现行的几何公差国家标准主要有:
GB/T 1182—2008《产品几何技术规范(GPS)几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注》;
GB/T 1184—2008《形状和位置公差 未注公差值》;
GB/T 4249—2009《产品几何技术规范(GPS)公差原则》;
GB/T 16671—2009《产品几何技术规范(GPS)几何公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》。
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