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關(guān)于公差與測量精度
2020-11-20  來源:   字號: 

關(guān)于公差與測量精度

一,、關(guān)于公差

(一)公差的定義

  實際參數(shù)值的允許變動量,。參數(shù),既包括機械加工中的幾何參數(shù),,也包括物理,、化學(xué)、電學(xué)等學(xué)科的參數(shù),。所以說公差是一個使用范圍很廣的概念,。對于機械制造來說,制定公差的目的就是為了確定產(chǎn)品的幾何參數(shù),,使其變動量在一定的范圍之內(nèi),,以便達到互換或配合的要求。

  將以某個基準值為基礎(chǔ),,可允許誤差的******尺寸與最小尺寸之差稱為“公差”,。例如,制造長度為50 mm的圓柱,,若規(guī)定在±0.1 mm的誤差內(nèi)則為合格品,,則可以說“公差為±0.1 mm”。

  雖然圖紙上規(guī)定了長度為50 mm,,但實際制造品基本上都不會剛好是50 mm,。無論使用多么高精度的加工設(shè)備,都會產(chǎn)生如同49.997 mm,、50.025 mm這種極微小的誤差,。另外,在確認制造品是否為規(guī)定長度(50 mm)的測量中,,可變因素也會引起測量值產(chǎn)生偏差,。氣溫、濕度變化引起的材質(zhì)膨脹,、收縮,,因測量儀壓力產(chǎn)生的變形等都屬于變形因素。

  如上所述,,在制造工序和檢查工序中,,必須考慮到相對于設(shè)計值的誤差,。若不允許產(chǎn)生誤差,則可以說大部分的制造品都不合格,。以設(shè)計值為基礎(chǔ),,在不引起各工序產(chǎn)生偏差的前提下,設(shè)定可允許誤差范圍(可維持品質(zhì)的范圍),,即為公差的作用所在,。

           十0.15

如:  50                       十0.15   為上偏差,      一0.05   為下偏差        

           一0.05

  50是基本尺寸, 加工時******可以做到50.15,   最小可以做到49.95,  在49.95到50.15之間任何尺寸均是合格的, 它們的公差范圍是0.15 一(一0.05)=0.20.  

(二)公差的分類

  幾何參數(shù)的公差有尺寸公差、形狀公差,、位置公差等,。

  1、尺寸公差,。指允許尺寸的變動量,,等于******極限尺寸與最小極限尺寸代數(shù)差的絕對值。

  2,、形狀公差,。指單一實際要素的形狀所允許的變動全量,包括直線度,、平面度,、圓度、圓柱度,、線輪廓度和面輪廓度6個項目。

  3,、位置公差,。指關(guān)聯(lián)實際要素的位置對基準所允許的變動全量,它限制零件的兩個或兩個以上的點,、線,、面之間的相互位置關(guān)系,包括平行度,、垂直度,、傾斜度、同軸度,、對稱度,、位置度、圓跳動和全跳動8個項目,。公差表示了零件的制造精度要求,,反映了其加工難易程度。

(三)公差的設(shè)定

  公差的設(shè)定需要滿足以下要求:

  1.滿足產(chǎn)品的制造能力,,如果產(chǎn)品的制造能力達不到公差設(shè)定的要求,,公差設(shè)定得再高也沒有意義; 

  2.通過公差分析,,設(shè)定的公差應(yīng)當滿足產(chǎn)品的裝配、功能,、外觀和質(zhì)量等要求;

  3.公差與產(chǎn)品的成本相關(guān),,公差越嚴格,產(chǎn)品成本就越大,,在滿足以上要求的前提下,,公差越寬松越好;

  4.合理設(shè)計產(chǎn)品特征,可以以較寬松的要求設(shè)定公差,,從而降低產(chǎn)品成本,。

(四)確定公差的兩個基本要素 

  公差帶是由標準公差和基本偏差兩個基本要素確定的,標準公差確定公差帶的大??;基本偏差確定公差帶相對于零錢的位置。 

  1,、標準公差:標準公差是由國家標準規(guī)定的,,用于確定公差帶大小的任一公差。公差等級確定尺寸的精確程度,,國家標準把公差等組分為20個等級,,分別用IT01、IT0,、IT1~IT18表示,,稱為標準公差,IT(International Tolerance)表示標準公差,。當基本尺寸一定時,,公差等級愈高,標準公差值愈小,,尺寸的精確度就愈高,。基本尺寸和公差等級相同的孔與軸,,它們的標準公差相等,。為了使用方便,國家標準把≤500的基本尺寸范圍分為 13尺寸段,,按不同的公差等級對應(yīng)各個尺寸分段規(guī)定出公差值,,并用表的形式列出。

  2,、基本偏差,;國家標準規(guī)定用來確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差;一般為最靠近零線的那個偏差為基本偏差。當公差帶位于零線的上方時,,基本偏差為下偏差,;當公差帶位于零錢的下方時,基本偏差為上偏差,,如下圖示:

  

  孔和軸的基本偏差系列見下圖,,基本偏差的代號用字母表示,大寫代表孔,,小寫代表軸,。在26個字母中,除去易與其他混淆的I,,L,,O,Q,,W(i,,l,o,,q,,w)5個字母外,采用21個,。再加上用兩個字母CD,,EF,F(xiàn)G,,ZA,,ZB,ZC,,Js(cd,,ef,fg,,za,zb,,zc,,js)表示的7個,共有28個代號,,即孔和軸各有28個基本偏差,。

  1)基本偏差代號用拉丁字母表示,大寫字母表示的基本偏差代號,,小寫字母表示軸的基本偏差代號,。由于圖中用基本偏差只表示公差帶大小,故公差帶一端畫成開口。

  2)本偏差從A~H為下偏差,,J~ZC為上偏差,,JS的上下偏差分別為+IT/2和-IT/2。

  3)軸的基本偏差從a~h為上偏差,,j~zc為下偏差,,js的上下偏差分別為+IT/2T和-IT/2??缀洼S的另一偏差可由基本偏差和標準公差算出,。

 

(五)國家標準公差數(shù)值與等級

  公差等級分為IT01、IT0,、IT1,、…、IT18共20級,,等級依次降低,,公差值依次增大。IT表示國際公差,。公差等級或公差數(shù)值選擇的基本原則是:應(yīng)使機器零件制造成本和使用價值的綜合經(jīng)濟************,,一般配合尺寸用IT5~IT13,特別精密零件的配合用IT2~IT5,,非配合尺寸用IT12~IT18,,原材料配合用IT8~IT14。

 

二,、關(guān)于測量精度

(一)精度定義

  精度是指被測量的測量值之間的一致程度以及與真值的接近程度,。是反映儀表誤差大小的術(shù)語。 由傳感器的基本誤差極限和影響量(如溫度變化,、 濕度變化,、 電源波動、 頻率改變等) 引起的改變量極限確定,。

  精度也即精密度,、正確度和精確度的綜合概念。從測量誤差的角度來說,,精確度(準確度)是測得值的隨機誤差和系統(tǒng)誤差的綜合反映,。如果進一步解釋,精密度,,系指在相同條件下,,對被測量物進行多次反復(fù)測量,測得值之間的一致(符合)程度,。精度高,,不一定正確度高,,也就是說,測得值的隨機誤差小,,不一定其系統(tǒng)誤差亦小,。精度指的是表示測量正確程度的標準。在“該測量儀的精度較高,,可獲得預(yù)期的測量結(jié)果”,,“測量的精度降低,也許需要進行圖像校正”等情況下使用,。將該標準適用于測量工序的項目為測量精度,。以使用的測量設(shè)備精度為基準,判斷得到的準確結(jié)果精確程度的尺度(指標),。測量儀的測量精度越高(=可更細致的測量),,越能進行準確地測量。

  精度這個詞應(yīng)用場合較多,,比如設(shè)計精度,、加工精度、儀器儀表精度等等,,精度是和誤差相對的概念,,它是指達到某項功能時在各種因素影響下綜合誤差分布范圍的大小。因此精度等級可以認為是綜合誤差散布的精確程度的等級,。如儀器儀表的精度等級,,就是考慮到多項誤差綜合后的等級。

  舊國家標準GB-159-174-59中精度等級的定義是“實際尺寸制造的準確程度的等級”,。 由于實際尺寸是通過加工和測量后得到的尺寸,,必須有制造和測量誤差來決定其精確程度。因此,,僅從尺寸的指標來看,,使用精度等級也是成立的,但作為通用術(shù)語,,有其局限性,。再如儀器儀表的精度等級,若僅考慮實際尺寸制造得如何那就更不確切了,。而用“誤差散布的精確程度的等級”來定義精度等級就較為全面和科學(xué),。

(二)精度等級

  在正常的使用條件下,儀表測量結(jié)果的準確程度叫儀表的準確度,。引用誤差越小,儀表的準確度越高,,而引用誤差與儀表的量程范圍有關(guān),,所以在使用同一準確度的儀表時,往往采取壓縮量程范圍,以減小測量誤差,。在工業(yè)測量中,,為了便于表示儀表的質(zhì)量,通常用準確度等級來表示儀表的準確程度,。準確度等級就是******引用誤差去掉正,,負號及百分號。準確度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一,。

  1,、我國工業(yè)儀表精度等級有:一級標準(0.005、0.02,、0.05),、二級標準(0.1、0.2,、0.35,、0.4、0.5),、一般工業(yè)標準(1.0,、1.5、2.5,、4.0),。 級數(shù)越小,精度(準確度)就越高,。

  2,、工業(yè)過程測量和控制用檢測儀表和顯示儀表精確度等級 有:0.01,0.02,,(0.03),,0.05,0.1,,0.2,,(0.25),(0.3),,(0.4),,0.5,1.0,,1.5,,(2.0),2.5,,4.0,,5.0 ;共16個,,其中括號里的5個不推薦使用。依據(jù)標準為 《GBT 13283-2008 工業(yè)過程測量和控制用檢測儀表和顯示儀表精確度等級》,。

  精度數(shù)字越小說明儀表精確度越高.其計算式如下:

  δ =(△max) /(А max) ×100%

  式中: δ 為精度等級,; △max 為******測量誤差; А max 為儀表量程

(三)精度的表示

  精度常使用三種方式來表征:

  1,、******誤差占真實值的百分比,,如測量誤差3%;

  2、******誤差,,如測量精度±0.02mm;

  3,、誤差正態(tài)分布,如誤差0%~10%占比例65%,,誤差10%~20%占比例20%,,誤差20%~30%占10%,誤差30%以上占5%,。

  比較以上三種表征方式,,可以看出:

  1、******誤差百分比方式簡單直觀,。由于基于真實值,,不具體。在不知道真實值的情況下,,無法判讀誤差的具體大小,。

  2、******誤差方式簡單直觀,,反應(yīng)了誤差的具體值,,但是有片面性。

  3,、誤差正態(tài)分布方式科學(xué),、全面、系統(tǒng),,但是表述較為復(fù)雜,,所以反而不如前兩種應(yīng)用廣泛。


三,、公差等級與精度等級的關(guān)系

  公差等級是指幾何量參數(shù)精確程度的等級,。它具有適用于單一參數(shù)的應(yīng)用特征,如公差等級IT7,。

  精度等級是指誤差散布的精確程度的等級,。具有適用于多參數(shù)或多因素誤差綜合作用結(jié)果的應(yīng)用特征,如儀器儀表精度等級,。

  公差等級與精度等級既有區(qū)別又有聯(lián)系,。二者都可以是精度高低的標志,,而精度等級卻包含著公差等級,反之則不然,。

  從以上論述可知,公差等級和精度等級有所不同,,因此應(yīng)用起來應(yīng)有所區(qū)別,。但二者也有一定的關(guān)系。在公差制創(chuàng)立的初期,,公差等級的劃分與加工方法緊密相聯(lián),。 如舊國標GB159-174-59中2級代表著磨削精度,4級代表著精車的精度,。在當時,,公差等級取名為精度等級是合理的。隨著科學(xué)技術(shù)的進步,,新工藝新方法不斷出現(xiàn),,上述那種對應(yīng)關(guān)系就不恰當了。同時,,每種加工方法所能達到的精度等級也不是固定不變的,。比如,若磨削精度定為2級,,而現(xiàn)在鏡面磨削工藝已超過1級,,鏡面車削也可達到1級,再者,,舊國家標準相鄰精度之間的公差值是變動的,,沒有規(guī)律可循,不能適應(yīng)現(xiàn)代化機械加工工藝發(fā)展的要求,,如繼續(xù)使用精度等級在概念上和規(guī)律上會造成混亂,。所以新國家標準GB/T1800.1-97改用“標準公差等級”是正確和合理的。它的確是幾何量參數(shù)精確程度的等級,,并且和國際標準ISO的規(guī)定一致,。

  公差等級與精度等級可以同時應(yīng)用在同一零件上,但二者并不矛盾,。比如,,國家標準GB197-81《普通螺紋公差與配合》中,規(guī)定了內(nèi),、外螺紋各直徑的公差等級,,同時根據(jù)螺紋的公差帶和短、中,、長旋合長度的不同,,產(chǎn)生的累積誤差也不一樣,,又將螺紋分為3 種精度等級,即精密級,、中等級和粗糙級,。很顯然螺紋的精度與旋合長度有關(guān),在同一精度等級中,,不同的旋合長度,,對中徑采用不同的公差等級,通常S組比N組高一級,,N組比L組高一級,,而且相同的旋合長度內(nèi),不同的精度等級對中徑采用不同的公差等級,。通常精密級比中等級高1-2級,,中等級比粗糙級高1-2級。由此可見,,公差等級與精度等級在同一零件上同時使用是十分協(xié)調(diào)的,。

  如設(shè)計某零件孔的要求為Φ30H7,我們認為該孔的公差等級為IT7,。當零件通過加工和測量后,,其實際尺寸在 Φ30-Φ30.021之間時,就可以說該孔的精度等級為7級,,IT7就是該零件精度高低的標志,。從同時使用公差等級和精度等級的螺紋標準來看,公差等級高則標志著精度等級也高,。而精度等級高,,公差等級則必定高。從這里不難看出,,二者是彼此緊密聯(lián)系的,。在機械工程中,大家對公差等級和精度等級應(yīng)有一個正確的理解和全面的認識,。


四,、公差等級與精度間的轉(zhuǎn)換

  玖瑞科技長期從事利用機器視覺為主的技術(shù)手段進行測量,選擇什么樣的標準對設(shè)計公差與系統(tǒng)測量精度之間進行轉(zhuǎn)換,,有著較為豐富的工程實際意義,。

  如:一個設(shè)計真值為Amm,最小公差為1.2mm的設(shè)計工件或產(chǎn)品,,從設(shè)計規(guī)則來看,,測量結(jié)果表達為A-0.6mm-----A+0.6mm之間的任意測量結(jié)果均為合格品,但如上述系統(tǒng)測量誤差的存在,現(xiàn)實中卻不一定100%這么肯定,。

1,、選擇1/1精度為0.6mm的測量系統(tǒng)對其測量時:

  由于測量系統(tǒng)會把0-0.6mm之間的任意值均視為0.6mm對待,故示數(shù)A+0.6時,,其真值范圍為:A+1.2----A,;示數(shù)A-0.6時,其真值范圍為:A-1.2-----A,。

  概括來講,,測量合格也不一定真的100%合格,測量不合格也不一定真的100%不合格,,具體分析為:測量示數(shù)值為A時一定100%合格,隨著接近A+0.6/A-0.6時,,顯示合格但不一定合格的比例在增加,;顯示數(shù)A+0.6---A+1.2及A-0.6----A-1.2時,不合格但會一定比例的合格品,。顯示數(shù)大于A+1.2及小于A-1.2的一定100%的不合格,。

2、選擇1/2精度為0.3mm的測量系統(tǒng)對其測量時:

  由于測量系統(tǒng)會把0-0.3mm之間的任意值均視為0.3mm對待,,故示數(shù)A+0.6時,,其真值范圍為:A+0.9----A+0.3;示數(shù)A-0.6時,,其真值范圍為:A-0.9-----A-0.3,。

  概括來講,測量合格也不一定真的100%合格,,測量不合格也不一定真的100%不合格,,具體分析為:測量示數(shù)值為A-0.3-----A+0.3時一定100%合格,隨著接近A+0.6/A-0.6時,,顯示合格但不一定合格的比例在增加,;顯示數(shù)A+0.6---A+0.9及A-0.6----A-0.9時,不合格但會一定比例的合格品,。顯示數(shù)大于A+0.9及小于A-0.9的一定100%的不合格,。

3、選擇1/3精度為0.2mm的測量系統(tǒng)對其測量時:

  由于測量系統(tǒng)會把0-0.2mm之間的任意值均視為0.2對待,,故示數(shù)A+0.6時,,其真值范圍為:A+0.8----A+0.4;示數(shù)A-0.6時,,其真值范圍為:A-0.8----A-0.4,。

  概括來講,測量合格也不一定真的100%合格,,測量不合格也不一定真的100%不合格,,具體分析為:測量示數(shù)值為A+0.4----A-0.4時一定100%合格,,隨著接近A+0.6/A-0.6時,顯示合格但不一定合格的比例在增加,;顯示數(shù)在A+0.6----A+0.8及A-0.6---A-0.8時,,顯示不合格但會有一定比例的合格品。顯示數(shù)大于A+0.8及小于A-0.8的一定100%不合格,。

4,、選擇1/6精度為0.1mm的測量系統(tǒng)對其測量時:

  由于測量系統(tǒng)會把0-0.1mm之間的任意值均視為0.1對待,故示數(shù)A+0.6時,,其真值范圍為:A+0.7----A+0.5,;示數(shù)A-0.6時,其真值范圍為:A-0.7----A-0.5,。

  概括來講,,測量合格也不一定真的100%合格,測量不合格也不一定真的100%不合格,,具體分析為:測量示數(shù)值為A+0.5----A-0.5時一定100%合格,,隨著接近A+0.6/A-0.6時,顯示合格但不一定合格的比例在增加,;顯示數(shù)在A+0.6----A+0.7及A-0.6---A-0.7時,,顯示不合格但會有一定比例的合格品。顯示數(shù)大于A+0.7及小于A-0.7的一定100%不合格,。


  由可見選擇的精度越高,,測量的準確性越高,但成本預(yù)算也會越高,,要根據(jù)民用級,、工業(yè)普通級、工業(yè)高精度級,、軍工級,、航空級等不同的需求選擇不同的測量精度來進行系統(tǒng)設(shè)計尤為重要,玖瑞科技致力于視覺技術(shù)測量領(lǐng)域,,積累了較為豐富的工程實踐經(jīng)驗可為你提供參考,。