光滑圆柱体结合的极限与配合.ppt

2020 3 26 几何精度设计与检测 2011 09 讲授 黄鹏 东南大学机械工程学院 feihonghp 2020 3 26 第二章光滑圆柱体结合的极限与配合 学习指导本章学习的目的是掌握基础标准 极限与配合 的一般规律 为合理选用尺寸公差与配合 学习其它典型零件的公差与配合 进行尺寸精度设计打下基础 学习极限与配合标准中的术语定义 要着重搞清其概念与作用 并抓住它们之间的区别与联系进行分析 重点要掌握标准公差与基本偏差的结构 特点和基本规律 掌握尺寸公差与配合的选用原则 2020 3 26 第二章光滑圆柱体结合的极限与配合 2 1极限与配合的基本术语及定义2 2极限与配合国家标准2 3公差带与配合的标准化2 4一般公差 线性尺寸的未注公差2 5极限与配合的选择2 6尺寸极限与配合的正确标注 2020 3 26 极限与配合国家标准 公差与配合国家标准主要包括的标准GB T1800 1 1997 极限与配合基础第一部分 词汇 GB T1800 2 1998 极限与配合基础第二部分 公差 偏差和配合的基本规定 GB T1800 3 1998 极限与配合基础第三部分 标准公差和基本偏差数值表 GB T1800 4 1999 极限与配合标准公差等级和孔 轴的极限偏差表 GB T1801 1999 极限与配合公差带和配合的选择 GB T1804 2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB T1803 2003 极限与配合尺寸至18mm孔 轴公差带 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 一 孔和轴的定义在满足互换性的配合中 孔和轴具有广泛的含义 1 孔孔指圆柱形内表面及其它内表面中 由单一尺寸确定的部分 其尺寸由D表示 2 轴轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分 其尺寸由d表示 包容性质 孔为包容面 轴为被包容面 如图所示 d1 D1 D2 两反向或相向的表面 其间没有材料而形成孔 两表面背向 其外没有材料而形成轴 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 二 有关尺寸的术语与定义1 尺寸 用特定单位表示线性尺寸值的数值 2 基本尺寸 由设计给定的尺寸 一般要求符合标准的尺寸系列 用D d表示 3 极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值 两者中大的称为最大极限尺寸 小的称为最小极限尺寸 孔和轴的最大 最小极限尺寸分别为Dmax dmax和Dmin dmin表示 4 实际尺寸 通过测量所得的尺寸 包含测量误差 且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同 用Da da表示 真实尺寸 也常称它为 局部实际尺寸 2020 3 26 孔 轴的极限尺寸 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 三 偏差与公差1 尺寸偏差某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差 简称偏差 2 实际偏差 Ea ea 实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差Ea Da Dea da d3 极限偏差极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差上偏差 ES es ES Dmax Des dmax d下偏差 EI ei EI Dmin Dei dmin d 0 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 4 尺寸公差允许尺寸的变动量 等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值 孔 轴的公差分别用Th和Ts表示 公差 极限尺寸与偏差的关系 Th Dmax Dmin ES EI Ts dmax dmin es ei 2020 3 26 公差与极限偏差的比较 从数值上看 极限偏差是代数值 可以为正 负或零值 而公差一定是正值 公差是允许尺寸的变动范围 是没有正负号的绝对值 也不能为零 零值意味着加工误差不存在 是不可能的 从作用上看 极限偏差用于控制实际偏差 是判断完工零件是否合格的依据 而公差用于限制误差 控制一批零件实际尺寸的差异程度 从工艺上看 对某一具体零件 公差大小反映加工的难易程度 即加工精度的高低 它是制定加工工艺的主要依据 而极限偏差表示与基本尺寸偏离的程度 与加工难易程度无关 两者区别 两者联系 公差是上 下偏差之代数差的绝对值 所以确定了两极限偏差也就确定了公差 2020 3 26 解 孔的上偏差ES Dmax D 40 025 40 0 025mm孔的下偏差EI Dmin D 40 40 0mm孔公差Th Dmax Dmin 40 025 40 0 025mm 例2 1孔的基本尺寸为D 40mm 最大极限尺寸Dmax 40 025mm 最小极限尺寸Dmin 40mm 求孔的极限偏差与公差 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 尺寸公差带 在公差带图中由代表上 下偏差的两条直线所限定的一个区域 公差带图画法 1 零线 2 确定公差带大小位置 0 基本尺寸 ES EI es ei Th Ts 孔 轴 零线 3 孔 轴 或 或在公差带里写孔 轴 4 作图比例基本一致 5 基本尺寸和极限尺寸单位 mm 极限偏差和公差单位 m 上线偏差的数值冠以 号 偏差数值为0 不必标出 6 基本尺寸相同的孔 轴公差带才能画在一张图上 2020 3 26 例2 2 尺寸公差带图 画出基本尺寸为 50mm 最大极限尺寸为 50 025mm 最小极限尺寸为 50mm的孔与最大极限尺寸为 49 975mm 最小极限尺寸为 49 959mm的轴的公差带图 0 50 孔 轴 25 25 41 公差带基本参数 公差带大小 由基本偏差确定 由标准公差确定 公差带位置 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 四 配合与配合制1 配合的概念基本尺寸相同 相互结合的孔 轴公差带之间的关系 称为配合 2 间隙与过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差 差值为正称为间隙X差值为负称为过盈Y 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 3 配合的种类通过公差带图 能清楚地看到孔 轴公差带之间的关系 根据其公带位置不同 可分为三种类型 间隙配合 过盈配合和过渡配合 0 基本尺寸 孔 轴 孔 轴 孔 轴 2020 3 26 1 间隙配合 具有间隙 包括最小间隙为零 的配合称为间隙配合 其特征值是最大间隙Xmax和最小间隙Xmin 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙 用Xmax表示 Xmax Dmax dmin ES ei孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙 用Xmin表示 Xmin Dmin dmax EI es平均间隙 孔和轴都为平均尺寸时形成的间隙Xav Xmax Xmin 2 Xmax Xmin 0 轴 孔 2020 3 26 2 过盈配合 具有过盈 包括最小过盈等于零 的配合称为过盈配合 此时 孔的公差带在轴的公差带之下 其特征值是最大过盈Ymax和最小过盈Ymin 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈 用Ymax表示 Ymax Dmin dmax EI es孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈 用Ymin表示 Ymin Dmax dmin ES ei平均过盈 孔和轴都为平均尺寸时形成的过盈Yav Ymax Ymin 2 轴 0 Ymax Ymin 孔 2020 3 26 3 过渡配合 可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合 此时 孔的公差带与轴的公差带相互重叠 其特征值是最大间隙Xmax和最大过盈Ymax 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙 用Xmax表示 Xmax Dmax dmin ES ei孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈 用Ymax表示 Ymax Dmin dmax EI es平均间隙 过盈 孔和轴都为平均尺寸时形成的间隙 过盈 Xav Yav Xmax Ymax 2 轴 0 Xmax Ymax 孔 2020 3 26 配合公差 配合公差是指允许间隙或过盈的变动量 它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值 它反映配合的松紧变化程度 表示配合精度 是评定配合质量的一个重要的综合指标 在数值上 它是一个没有正 负号 也不能为零的绝对值 它的数值用公式表示为 对于间隙配合Tf Xmax Xmin 对于过盈配合Tf Ymin Ymax 对于过渡配合Tf Xmax Ymax 将最大 最小间隙和过盈分别用孔 轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式 则得共同公式为 Tf Th Ts 2020 3 26 配合公差带图 直观表达相互配合的孔 轴的配合精度和配合性质 配合公差带大小由配合公差确定 位置由极限间隙或极限过盈确定 2020 3 26 例2 3 计算 孔 50mm与轴 50mm孔 50mm与轴 50mm孔 50mm与轴 50mm求出配合的极限间隙或极限过盈 配合公差并画出公差带图 说明配合类别 0 0 0 50 50 50 孔 轴 39 25 50 孔 39 轴 79 54 孔 39 轴 34 9 间隙配合 过盈配合 过渡配合 2020 3 26 计算 解 1 最大间隙Xmax ES ei 0 039 0 050 0 089mm最小间隙Xmin EI es 0 0 025 0 025mm配合公差Tf Xmax Xmin 0 089 0 025 0 064mm 2 最大过盈Ymax EI es 0 0 079 0 079mm最小过盈Ymin ES ei 0 039 0 054 0 015mm配合公差Tf Ymin Ymax 0 015 0 079 0 064mm 3 最大间隙Xmax ES ei 0 039 0 009 0 030mm最大过盈Ymax EI es 0 0 034 0 034mm配合公差Tf Xmax Ymax 0 030 0 034 0 064mm 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 4 配合制改变孔和轴的公差带位置可以得到很多配合 GB T1800 1 1997对配合规定了两种配合制 基孔制和基轴制 1 基孔制配合 基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度 基孔制中的孔为基准孔 H 其下偏差为零 0 基本尺寸 孔 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 间隙配合 过渡配合 过盈配合 过渡或过盈 轴 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 2 基轴制配合 基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度 基轴制中的轴为基准轴 h 其上偏差为零 0 轴 孔 孔 孔 孔 孔 孔 孔 间隙配合 过渡配合 过盈配合 过渡或过盈 孔 2020 3 26 2 1极限与配合的基本术语及定义 总结 2020 3 26 2 2极限与配合国家标准 孔 轴公差带是由公差带的大小和位置两个基本要素组成的 前者决定公差数值的大小 即配合的精度 后者决定配合性质 为了实现互换性和满足各种使用要求 国家标准按不同的基本尺寸 对这两个基本要素分别予以标准化 规定了标准公差和基本偏差两个系列 2 2 1标准公差系列2 2 2基本偏差系列 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 标准公差IT ISOTolerance 是国标规定的 用以确定公差带大小的任一公差值 它等于标准公差等级系数 a 和标准公差单位 i 的乘积 1 标准公差单位 标准公差因子 为了评定零件精度等级或公差等级的高低 合理规定公差数值 需要建立公差单位 1 对于基本尺寸至500mm IT5 IT18的公差单位 计算公差的基本单位 与基本尺寸呈一定的相关关系 计算公式 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 用于补偿与直径成正比的测量误差 主要反映加工误差 为抛物线规律 式中 单位为 m D 尺寸段内首尾两个尺寸的几何平均尺寸 单位为mm IT ai IT5 IT18 a 标准公差等级系数 确定公差等级的参数 反映精度的高低 标准公差计算公式见表1 2 2020 3 26 标准公差因子与零件尺寸的关系 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 表1 2尺寸 500mm的标准公差计算公式 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 2 基本尺寸大于500 3150mm的公差单位用I表示 计算公式国标规定的大尺寸公差单位采用线性关系 主要反映测量误差 IT aI IT5以下 a 标准公差等级系数 公式表明 标准公差的数值是由反映公差等级的等级系数a和反映与基本尺寸关系的公差单位I两者的乘积 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 尺寸500 3150mm的标准公差计算公式 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 2 公差等级 确定尺寸精确程度的等级称为公差等级 标准公差有20个等级 IT01 IT0 IT1 IT18高低从IT01到IT18 等级依次降低 而相应的标准公差值依次增大 IT国际公差 ISOTolerance 的缩写IT6可读作 标准公差6级或6级标准公差 简称6级公差 孔 轴公差带的大小由公差值确定 它是公差带设计的一个主要参数 为保证设计标准化 公差值不应随意选取 应按数值标准化原理确定出标准公差值 供设计人员选择 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 对高精度IT01 IT0 IT1 主要考虑检测误差的影响 其尺寸误差与基本尺寸呈线性关系 且三个标准公差等级之间的常数和系数 均采用优先数系的派生系列R10 2 IT2 IT3 IT4三个标准公差等级的标准公差 是在IT1与IT5之间按等比级数插入 在IT5 IT18各级中 IT ai 标准公差等级系数a采用优先数系R5 每隔5个等级 标准公差数值扩大10倍 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 特点 A 同一基本尺寸的孔与轴 其标准公差数值大小应随公差等级的高低而不同 公差等级 公差值 B 同一公差等级的孔与轴 随着基本尺寸大小的不同应规定不同的标准公差值 基本尺寸 标准公差数值 C 公差是加工误差的允许值 同一等级的公差具有相同的加工难易程度 总之 标准公差的数值 一与公差等级有关 二为基本尺寸的函数 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 3 基本尺寸分段为减少标准公差的数目 简化公差表格以利生产 国标对基本尺寸进行了分段 将基本尺寸分为若干段 在同一段内由于标准公差值相差很小 标准规定 其标准公差值相等 基本尺寸分段见表1 1 在标准公差和基本偏差的计算公式中 基本尺寸一律以所属尺寸段的首 尾两项的几何平均值来计算 按几何平均值计算出的公差数值 再经尾数化整 得出标准公差数值 表1 1为标准公差数值表 2020 3 26 表1 1标准公差数值表 尺寸分段 2020 3 26 2 2 1标准公差系列 标准公差计算举例2 4 基本尺寸段为18 30mm 求该尺寸段IT6 IT7的公差值 解 mm公差单位 m查表1 2IT6 10iIT7 16i即IT6 10 1 31 m 13 1 m 13 mIT7 16 1 31 m 20 96 m 21 m 2020 3 26 课堂练习判断题 2 不论公差数值是否相等 只要公差等级相同 则尺寸的精度就相同 1 两个标准公差中 数值大的所表示尺寸精度必定比数值小的所表示的尺寸精度低 3 在尺寸公差带图中 孔公差带和轴公差带的相对位置关系可以确定孔 轴的配合种类 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 1 基本偏差及其代号 1 基本偏差确定零件公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差 一般为靠近零线的那个偏差 a 它是公差带位置标准化的唯一指标b 除JS和js外 均指靠近零线的偏差c 与公差等级无关 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 2 基本偏差代号 用拉丁字母表示 大写表示孔 小写表示轴在26个字母中除去5 I L O Q W 加7 CD EF FG JS ZA ZB ZC 共有孔和轴各有28种基本偏差其中JS和js相对于零线完全对称对于轴 a h的基本偏差为上偏差es 其绝对值依次减小j zc的基本偏差为下偏差ei 其绝对值依次增大对于孔 A H的基本偏差为下偏差EI 其绝对值依次减小J ZC的基本偏差为上偏差ES 其绝对值依次增大 2020 3 26 基本尺寸 基本尺寸 0 0 轴 孔 K M N 基本偏差系列 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 3 基本偏差特点 1 H为基准孔 基本偏差为下偏差 值为零 h为基准轴 基本偏差为上偏差 值为零 2 JS js 与零线对称 上偏差ES es IT 2 下偏差EI ei IT 2 上下偏差均可作为基本偏差 JS js 数值 对IT7 IT11 若IT的数值 m 为奇数 则取偏差 IT 1 2 JS js将逐渐代替近似对称的基本偏差J j 3 孔的基本偏差系列中 A H的基本偏差为下偏差EI 正值 J ZC的基本偏差为上偏差ES 除J K M外 皆为负值 轴的基本偏差中a h的基本偏差为上偏差es 负值 j zc的基本偏差为下偏差ei 除j外 皆为正值 4 各公差带只画出了基本偏差一端 另一端取决于标准公差数值的大小 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 2 轴的基本偏差 轴的基本偏差是在基孔制的基础上制定的 是根据科学实验和生产实践的需要确定的 其计算公式见表1 3 其值已经标准化 见表1 4 基孔制中 轴的基本偏差a h用于间隙配合 其数值的绝对值正好等于最小间隙的数值 基本偏差j k m n主要用于过渡配合 基本偏差p zc基本上用于过盈配合 在生产实践中 轴的基本偏差数值可直接查表1 4 轴的基本偏差确定后 在已知公差等级的情况下 可确定轴的另一个极限偏差 ei es ITores ei IT例 查表 40t6ei 48 m IT 16 m es 64 m 2020 3 26 表1 3轴和孔的基本偏差计算公式 2020 3 26 表1 4轴的基本偏差数值 2020 3 26 轴的基本偏差数值 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 3 孔的基本偏差 基本尺寸 500mm时 孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算而来 换算规则为 在孔 轴为同一标准公差等级 或孔比轴低一级的配合条件下 当基轴制中孔的基本偏差代号与基孔制中轴的基本偏差代号同名 如F和f 时 保证两种基准制的同名配合松紧相同 两者具有相同的极限间隙或极限过盈 如 30F8 h8和 30H8 f8 30M7 h6和 30H7 m6 30U7 h6和 30H7 u6即为两种基准值的同名配合 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 3 孔的基本偏差 两种规则为 通用规则 用同一字母表示的孔 轴基本偏差的绝对值相等 符号相反 1 对于A H 不论是否同级配合 EI es 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 通用规则 2 对于K ZC 同级配合 基孔制时 Xmax ES ei ITn ei基轴制时 Xmax ES ei ES ITn 因为 ITn ei ES ITn 由此可得孔的基本偏差为 ES ei应用范围 IT IT8的K M N和IT IT7的P ZC 通常孔 轴采用同级配合 尺寸 500mm 但IT IT8 基本尺寸大于3mm的N除外 其ES 0 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 特殊规则 1 对于J ZC 非同级配合 基孔制时 Xmax ES ei ITn ei基轴制时 Xmax ES ei ES ITn 1 因为 ITn ei ES ITn 1 由此可得孔的基本偏差为 ES ei ITn ITn 1应用范围 IT IT8的J K M N和IT IT7的P ZC 孔的标准公差等级应比轴低一级相配合 尺寸3 500mm 基轴制 基孔制 基本尺寸 ei ITn ES Xmax ITn 1 Xmax 2020 3 26 表1 5孔的基本偏差数值 2020 3 26 对 50T8 ES 54 m 对 50T6 ES 54 54 5 49 m 表1 5孔的基本偏差数值 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 另一极限偏差的计算国标列出的轴 孔基本偏差数值见表1 4和表1 5 其另一偏差根据孔 轴的基本偏差和标准公差按以下关系计算 EI ES ITES EI ITei es ITes ei IT 2020 3 26 例2 5 确定 25H7 p6 25P7 h6孔与轴的极限偏差 解 查表1 1得IT6 13 mIT7 21 m查表1 4 轴p6的基本偏差为下偏差 ei 22 m轴p6的上偏差es ei IT6 35 m基准孔H7的下偏差EI 0则H7的上偏差为ES EI IT7 0 21 21 m 2020 3 26 解 孔P7的基本偏差为上偏差ES 应按特殊规则计算因为 IT7 IT6 21 13 8 m所以ES ei 22 8 14 m孔P7的下偏差EI ES IT7 14 21 35 m基准轴h6的上偏差es 0h6的下偏差ei es IT6 0 13 13 m由此得 25H7 25 25p6 25 25P7 25 25h6 25 0 0210 0 035 0 022 0 014 0 035 0 0 013 例2 5 确定 25H7 p6 25P7 h6孔与轴的极限偏差 2020 3 26 h6 p6 H7 P7 Ymax Ymin 21 Ymax Ymin 35 22 14 13 35 25 0 2020 3 26 2 2 2基本偏差系列 4 公差带代号和配合代号1 公差带代号孔 轴公差带代号由其基本偏差和公差等级数字组成 孔公差带代号如H7 F8 M6 R5等 轴公差带代号如h7 f8 m6 r5等 在图样上标注尺寸公差时 可以标注极限偏差 上偏差放在基本尺寸的右上角 下偏差放在基本尺寸的右下角 例如 50 50 标注尺寸公差带代号如 50H7 50f6 两者都标注 50H7 50f6 0 0250 0 025 0 041 0 0250 0 025 0 041 2020 3 26 4 公差带代号和配合代号 2 配合代号配合代号由相互配合的孔和轴的公差带代号组成 用分数形式表示 分子为孔公差带代号 分母为轴公差带代号 例如 H7 f6 H7 M6 f8 h8 M7 h6等 2020 3 26 2 3公差带与配合的标准化 标准公差系列中的任一公差与基本偏差系列中任一偏差组合 可得到不同大小和位置的公差带 20公差等级 28种基本偏差 基本尺寸 500mm孔的公差带543种 28 1 x20 3轴的公差带544种 28 1 x20 4生产中使用543 544 不经济 不必要 国家标准对基本尺寸至500mm的孔 轴规定了优先 常用和一般用途公差带 简化公差带种类 减少定值刀具 量具 夹具减少工艺装备的品种和规格 2020 3 26 2 3公差带与配合的标准化2 3 1常用尺寸段公差与配合 优先公差带 轴孔各有13种 设计时应优先使用带圆圈的常用公差带 轴59种 孔44种 其次才使用方框内一般用途公差带 轴119种 孔105种 再其次才考虑使用 2020 3 26 图1 10一般 常用和优先的孔公差带尺寸 500mm 1344105 2020 3 26 图1 11一般 常用和优先的轴公差带尺寸 500mm 1359119 2020 3 26 基孔制和基轴制优先 常用配合 原则上 任意一对孔 轴公差带都可以构成配合 国家标准在尺寸 500mm的范围内 规定了基孔制和基轴制的优先配合基孔制 基轴制各13种基孔制和基轴制的常用配合基孔制59种 基轴制47种 2020 3 26 表1 6基孔制优先 常用配合 1359 2020 3 26 表1 7基轴制优先常用配合 1347 2020 3 26 2 3 2大尺寸段的公差与配合 1 大尺寸段 基本尺寸 500 3150mm 2 常用孔 轴公差带标准规定了常用轴公差带41种 孔公差带31种 没有推荐配合 规定一般采用基孔制的同级配合 3 尺寸大于3150至10000mm的公差与配合在I 0 004D 2 1的基础上采用延伸的方法确定 尺寸分段 确定孔 轴基本偏差数值等可分别查表 2020 3 26 2 3 3尺寸至18mm的公差与配合 1 小尺寸段 尺寸至18mm 特别是 3mm 小尺寸段的零件易产生加工及测量误差 小尺寸轴比孔加工困难 2 孔 轴公差带与配合主要适用于仪器仪表和钟表工业 国标规定了163种轴公差带和145种孔公差带 标准未指明选用次序 也未推荐配合 由于小尺寸段轴比孔难加工 所以基轴制用的较多 配合公差等级也更为复杂 2020 3 26 2 4一般公差线性尺寸的未注公差 国家标准GB T1804 2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 规定了线性尺寸一般公差的规范 2 4 1线性尺寸的一般公差的概念图样上未曾注出的尺寸称为未注公差尺寸 是在车间一般加工条件下 机床设备一般加工能力可保证的公差 它代表经济加工精度 主要用于较低精度的非配合尺寸 可不检验 能简化制图 节省图样设计时间 包括倒圆半径尺寸及倒角尺寸 2020 3 26 2 4 2线性尺寸的一般公差的国标规定 线性尺寸的一般公差规定了四个公差等级 精密级 f 中等级 m 粗糙级 c 最粗级 v 上述4个公差等级相当于ITl2 ITl4 IT16和IT17 线性尺寸的极限偏差数值 倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值见教材中P29附表1 4 1 5 2020 3 26 2 4 3线性尺寸的一般公差的表示方法 线性尺寸的一般公差主要用于较低精度的非配合尺寸及以工艺方法可保证的尺寸 铸 模锻 在图样上标注线性尺寸的一般公差 只需要在图样或技术文件中用国标号和公差等级代号标注即可 例如按产品精密程度和车间普通加工经济精度选用标准中规定的m 中等 级时 可表示为 GB T1804 m这表明图样上凡是未注公差的线性尺寸 包括倒圆半径尺寸及倒角尺寸 均按m 中等 级加工和验收 2020 3 26 2 5零件的尺寸精度设计 公差与配合的选用是否恰当 对机械的使用性能和制造成本有着很大的影响 圆柱结合的精度设计实际上就是圆柱结合的公差与配合的选用 它是机械设计与制造中至关重要的一环 公差与配合的选用包括 2 5 1零件结合的类型及使用要求2 5 2基准制的选择2 5 3标准公差等级的选择2 5 4配合的选用 2020 3 26 2 5 1零件结合的类型及使用要求 按照不同的使用要求 将零件的结合划分为三种类型 1 活动结合主要用于具有相对转动和移动的机构中 2 固定结合主要用于将整体分为两部分 装配后一般不拆卸的旋转件 3 可拆结合主要用于保证较高的同轴度和定期拆卸的机构 2020 3 26 2 5 1零件结合的类型及使用要求 由于零件结合的类型不同 对它们的使用要求也不尽相同 1 要求活动结合的零件间必须保证运动准确 在一定转速下维持正常的工作 零件必须具有适当的间隙 2 要求固定结合的零件 传递一定转矩或轴向力时 零件必须具有足够的过盈 3 要求可拆结合的零件 保证定心精度 易于装拆和工作时无相对运动 零件应具有较小的间隙或过盈 2020 3 26 2 5 2基准制的选择 基孔制和基轴制是两种平行的配合制 基孔制配合能满足要求的 用同一偏差代号按基轴制形成的配合 也能满足使用要求 如 H7 k6与K7 h6的配合性质基本相同 称为 同名配合 所以 配合制的选择与功能要求无关 主要考虑加工的经济性和结构的合理性 2020 3 26 2 5 2基准制的选择 从制造加工方面考虑 两种基准制适用的场合不同 1 基孔制的应用从加工工艺的角度来看 对应用最广泛的中小直径尺寸的孔 通常采用定尺寸刀具 如钻头 铰刀 拉刀等 加工和定尺寸量具 如塞规 心轴等 检验 而一种规格的定尺寸刀具和量具 只能满足一种孔公差带的需要 对于轴的加工和检验 一种通用的外尺寸量具 也能方便地对多种轴的公差带进行检验 由此可见 对于中小尺寸的配合 为减少定值刀具和量具的规格和种类 应尽量采用基孔制配合 孔的尺寸增大到一定程度后 采用通用工具制造孔和轴 选择哪种基准制都一样 标准规定 应优先选择基孔制 标准规定 应优先选择基孔制 2020 3 26 2 5 2基准制的选择 2 基轴制的应用1 用冷拉棒材作轴时 冷拉圆型材 其尺寸公差可达IT7 IT9 能够满足农业机械 纺织机械上的轴颈精度要求 在这种情况下采用基轴制 可免去轴的加工 只需按照不同的配合性能要求加工孔 就能得到不同性质的配合 2 同一基本尺寸的轴与多孔相配合 且配合性质要求不同时 如图所示的活塞部件中 活塞销和活塞与连杆的配合 根据功能要求 活塞销和活塞的配合应为过渡配合 而活塞销与连杆的配合则应为间隙配合 2020 3 26 同一基本尺寸的轴与多孔相配合 2020 3 26 2 5 2基准制的选择 3 与标准件配合的基准制选择若与标准件 零件或部件 配合 应以标准件为基准件 来确定采用基孔制还是基轴制 如平键 半圆键等键联接 由于键是标准件 键与键槽的配合应采用基轴制 滚动轴承外圈与箱体孔的配合应采用基轴制 滚动轴承内圈与轴的配合应采用基孔制 4 特殊需要时可用任一孔 轴公差带组成配合 2020 3 26 如图所示 箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合 由于滚动轴承是标准件 它与箱体孔的配合选用基轴制配合 箱体孔的公差带代号为J7 箱体孔与端盖的配合可选低精度的间隙配合J7 e9 既便于拆卸又能保证轴承的轴向定位 还有利于降低成本 2020 3 26 2 5 3标准公差等级的选用 公差等级的选择的实质就是尺寸制造精度的确定 尺寸的精度与加工的难易程度 加工的成本和零件的工作质量有关 公差等级越高 合格尺寸的大小越趋一致 配合精度就越高 但加工的成本也越高 公差与成本的关系如图所示 1 公差等级选择的基本原则 在满足使用性能的前提下 尽量选择较低的公差等级 尺寸精度 制造成本 2020 3 26 2 选择公差等级时应考虑的问题 1 应遵循工艺等价的原则 即相互结合的零件 其加工的难易程度应基本相当 根据这一原则 对于基本尺寸 500mm的 当公差等级在IT8以上时 标准推荐孔比轴低一级 如 H8 m7 K7 h6 当公差等级在IT8以下时 标准推荐孔与轴同级 如 H9 h9 D9 h9 IT8属于临界值 IT8级的孔可与同级的轴配合 也可以与高一级的轴配合 如 H8 f8 H8 k7 对于基本尺寸 500mm的 一般采用孔 轴同级配合 2020 3 26 2 选择公差等级时应考虑的问题 2 在满足配合前提下 孔 轴的公差可以任意组合 不受工艺等价原则的限制 3 在某些特殊情况下 孔比轴高1级或2级组成配合 如 仪表行业中小尺寸 3mm 的公差等级 对于基本尺寸 3mm的配合时 孔比轴的精度要高1 2级 2020 3 26 2 5 3标准公差等级的选用 3 公差等级的选择方法1 计算法已知极限间隙或过盈 根据公差等级确定的原则 用查表的方法确定孔 轴的公差等级 2 类比法参照生产实践中总结出的经验资料 与使用要求对比来选择公差等级的方法 2020 3 26 2 5 3标准公差等级的选用 3 公差等级的选择方法1 计算法例 已知孔 轴的基本尺寸为 80mm 要求配合间隙在 35 84 m之间 试确定孔 轴的公差等级 解 配合公差Tf Xmax Xmin 84 45 m 49 mTf Th Ts根据Th Ts Tf 2的原则 得出预选公差值 Th Ts 24 5 m查表1 1 选定Th IT7 30 m Ts IT6 19 m验算Tf IT7 IT6 49 m 2020 3 26 2 类比法 类比法应考虑以下几点 1 掌握各公差等级的应用范围 表5 1 和各种加工所能达到的公差等级 表5 2 公差等级的选择实例参考表5 3 2 非配合表面比配合表面的公差等级低 通常 主要配合表面的孔为IT6 IT8 轴为IT5 IT7 次要配合表面的孔为IT9 IT12 轴为同级 非配合表面的孔 轴一般 IT12 3 考虑配合性质 过盈 过渡配合的公差等级不能太低 一般孔的标准公差 IT8 轴的标准公差 IT7 间隙配合则不受此限制 但间隙小的配合 公差等级应较高 而间隙大的配合 公差等级可以低些 例如 选用H6 g5和H11 a11是可以的 而选用H11 g11和H6 a5则不合适 2020 3 26 公差等级的应用范围 2020 3 26 配合IT5至IT13级的应用 尺寸 500mm 2020 3 26 4 相配合的零 部件的精度应相匹配 如 与滚动轴承相配合的轴和孔的公差等级与轴承的精度有关 再如与齿轮相配合的轴的公差等级直接受齿轮的精度影响 5 考虑表面粗糙度的要求在确定公差等级时 应考虑公差等级与表面粗糙度的对应关系 详情请见P85附表3 6 3 类比法 2020 3 26 2 5 4配合的选用 配合种类的选择主要就是根据零件的功能要求 确定配合的类型及非配合制的基本偏差代号 选择的基本方法还是类比法 计算法和试验法三种 类比法的是选择配合种类的主要方法 应用类比法选择时 要考虑以下因素 1 确定配合的类别配合的选择首先要确定配合的类别 选择时 应根据具体的使用要求确定是间隙配合还是过渡或过盈配合 表5 4 配合的类型确定后 根据零件的具体工作条件 可对配合的松紧形成进一步的认识 配合件的工作情况对过盈和间隙的影响见表5 5 根据具体条件不同 结合件配合的间隙和过盈量必须相应地改变 2020 3 26 配合类型的选择可依据下表来对比选择 2020 3 26 配合件的工作情况对过盈和间隙的影响 2020 3 26 2 确定基本偏差代号和配合 在公差等级和基准制确定后 配合的确定主要是根据使用要求来确定基本偏差代号 确定的依据为 间隙配合 等于最小间隙Xmin 过盈配合 由最小过盈Ymin确定 过渡配合 一般由最大间隙Xmax确定 进一步具体确定基本偏差代号 参考表5 6 配合的选择应尽可能地选用优先配合 表1 6和表1 7 其次是常用配合 表5 7列出了优先配合的选用说明 2020 3 26 3 已知极限间隙 或过盈 确定配合的步骤和方法 2 5 4配合的选用 计算配合公差Tf 确定公差等级 遵守工艺等价原则 确定基准制 计算非基准件的基本偏差数值 确定非基准件的基本偏差代号 画出公差带图和配合公差带图 验算 2020 3 26 3 已知极限间隙 或过盈 确定配合的步骤和方法 确定配合过程中需要注意的问题 1 所确定配合的极限间隙 或过盈 应尽可能接近原要求 间隙配合 确定的最小间隙 不小于原要求的最小间隙过渡配合 确定的最大间隙 不大于原要求的最大间隙过盈配合 确定的最小过盈 稍大于或等于原要求的最小过盈2 当所确定的配合与原要求有差别时 其差别应小于原配合公差的10 2020 3 26 3 已知极限间隙 或过盈 确定配合的步骤和方法 3 计算 查表法确定基本偏差代号的计算公式 2020 3 26 2