评定实际要素的形状误差时,理想要素相对于实际要素的位置,必须有一个统一的评定准则,这个准则就是“最小条件”。最小条件是指实际被测要素相对于理想要素的最大变动量为最小。此时,对实际被测要素评定的误差值为最小。由于符合最小条件的理想要素是唯一的,因此按此评定的形状误差值也将是唯一的。
评定形状误差的方法为最小包容区域法(简称最小区域法),最小区域法是指包容被测实际要素时,具有最小宽度f或直径φf的包容区域,形状与其公差带相同。形状误差值用最小区域的宽度或直径表示。
对于轮廓要素,符合最小条件的理想要素处于实体之外并与被测实际要素相接触,使被测实际要素对它的最大变动量为最小。如图7-1(a)所示,h1、h2和h3分别是理想要素处于不同位置时实际要素的最大变动量。由于h1<h2<h3,h1为最小,因此符合最小条件的理想要素为Ⅰ—Ⅰ,最小宽度为f=h1。
图7-1 最小条件和最小区域
对于中心要素,符合最小条件的理想要素穿过实际中心要素,使实际要素对它的最大变动量为最小。如图7-1(b)所示,符合最小条件的理想轴线为L1,最小直径为φf=φd1。又如图7-1(c)所示,符合最小条件的理想圆为C1组,其区域是最小区域,区域的宽度Δr1就是圆度误差。
图7-2 相间准则
1.形状误差的评定
1)直线度误差值的评定
直线度误差用最小包容区域法来评定。如图7-2所示,由两条平行直线包容实际被测直线时,实际被测直线上至少有高、低相间三点分别与这两条平行直线接触,称为“相间准则”,这两条平行直线之间的区域即为最小包容区域,该区域的宽度f即为符合定义的直线度误差值。
直线度误差值还可以用两端点连线法来评定。
2)平面度误差值的评定
平面度误差值用最小包容区域法来评定。如图7-3所示,由两个平行平面包容实际被测平面时,实际被测平面上至少有四个极点或者三个极点分别与这两个平行平面接触,且具有下列形式之一:
(1)至少有三个高(低)极点与一个平面接触,有一个低(高)极点与另一个平面接触,并且这一个极点的投影落在上述三个极点连成的三角形内,称为“三角形准则”。
(2)至少有两个高极点和两个低极点分别与这两个平行平面接触,并且高极点连线与低极点连线在空间呈交叉状态,称为“交叉准则”。
(3)一个高(低)极点在另一个包容平面上的投影位于两个低(高)极点的连线上,称为“直线准则”。
图7-3 平面度误差最小包容区域判别准则
(a)三角形准则;(b)交叉准则;(c)直线准则
那么,这两个平行平面之间的区域即为最小包容区域,该区域的宽度f即为符合定义的平面度误差值。(www.xing528.com)
平面度误差值的评定方法还有三远点法和对角线法。三远点法就是以实际被测平面上相距最远的三点所形成的平面作为评定基准,并以平行于此基准平面的两包容平面之间的最小距离作为平面度误差值;对角线法是以通过实际被测平面的一条对角线的两端点的连线、且平行于另一条对角线的两端点连线的平面作为评定基准,并以平行于此基准平面的两包容平面之间的最小距离作为平面度误差值。
图7-4 圆度误差最小包容区域判别准则
3)圆度误差值的评定
圆度误差值用最小包容区域法来评定。如图7-4所示,由两个同心圆包容实际被测圆时,实际被测圆上至少有四个极点内、外相间地与这两个同心圆接触,则这两个同心圆之间的区域即为最小包容区域,该区域的宽度f即这两个同心圆的半径差就是符合定义的圆度误差值。
圆度误差值还可以用最小二乘法、最小外接圆法或最大内接圆法来评定。
4)圆柱度误差值的评定
圆柱度误差值可按最小包容区域法评定,即作半径差为最小的两同轴圆柱面包容实际被测圆柱面,构成最小包容区域,最小包容区域的径向宽度即为符合定义的圆柱度误差值。但是,按最小包容区域法评定圆柱度误差值比较麻烦,通常采用近似法评定。
采用近似法评定圆柱度误差值时,是将测得的实际轮廓投影于与测量轴线相垂直的平面上,然后按评定圆度误差的方法,用透明膜板上的同心圆去包容实际轮廓的投影,并使其构成最小包容区域,即内外同心圆与实际轮廓线投影至少有四点接触,内外同心圆的半径差即为圆柱度误差值。显然,这样的内外同心圆是假定的共轴圆柱面,而所构成的最小包容区域的轴线,又与测量基准轴线的方向一致,因而评定的圆柱度误差值略有增大。
最小条件是评定形状误差的基本原则,在满足零件功能要求的前提下,允许采用近似方法评定形状误差。当采用不同评定方法所获得的测量结果有争议时,应以最小区域法作为评定结果的仲裁依据。
2.定向误差值的评定
如图7-5所示,评定定向误差时,理想要素相对于基准A的方向应保持图样上给定的几何关系,即平行、垂直或倾斜于某一理论正确角度,按实际被测要素对理想要素的最大变动量为最小构成最小包容区域。定向误差值用对基准保持所要求方向的定向最小包容区域的宽度f或直径φf来表示。定向最小包容区域的形状与定向公差带的形状相同,但前者的宽度或直径则由实际被测要素本身决定。
图7-5 定向最小包容区域示例
(a)平行度;(b)垂直度;(c)倾斜度
3.定位误差值的评定
评定定位误差时,理想要素相对于基准的位置由理论正确尺寸来确定。以理想要素的位置为中心来包容实际被测要素时,应使之具有最小宽度或最小直径来确定定位最小包容区域。定位误差值的大小用定位最小包容区域的宽度f或直径φf来表示。定位最小包容区域的形状与定位公差带的形状相同。
如图7-6所示,评定零件上第一孔的轴线的位置度误差时,被测轴线可以用心轴来模拟体现,实际被测轴线用一个点表示,理想轴线的位置由基准A、B和理论正确尺寸Lx、Ly确定,用点O表示,以点O为圆心,以OS为半径作圆,则该圆内的区域就是定位最小包容区域,位置度误差值为
φf=2×OS
图7-6 定位最小包容区域示例
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