机械零件几何度尺寸度

1、机械零件几何度尺寸度 第二章第二章 机械零件的几何精度机械零件的几何精度 机械零件几何度尺寸度 第一节第一节 互换性概念互换性概念 一、互换性 1互换性概念 指同一规格的一批零、部件中，任取其中一件，不不 需要任何挑选或附加加工需要任何挑选或附加加工(如钳工修理)就能进行装配， 并能满足使用性能要求的一种特性。 例如手表、自行车等的零件损坏后，只要换上同样规 格的零件，就能恢复手表和自行车的功能。 机械零件几何度尺寸度 2实现互换性的意义实现互换性的意义 凡重复生产、分散制造、集中装配的产品都应当具有互 换性。 (1)便于组织生产协作，进行专业化生产，提高生产效率， 降低产品成本 (2)便于及

2、时更换失效的零件，方便维修，从而延长了机器 的使用寿命 (3)便于简化设计计算、制图工作，缩短设计周期，并有利 于用计算机进行辅助设计，这对发展系列产品、改进产 品性能都有重大作用。 零部件的互换性，通常包括几何参数、机械性能、物 理化学性能的互换。本章仅讨论几何参数的互换。 机械零件几何度尺寸度 3互换性分类 互 换 性 完全互换性 不完全互换性 零件在装配时允许有附加的选 择或调整但不允许修配，装配后 能满足预定的使用性能要求 零件在装配或更换时，不需任 何选择、调整和修配，就能满足 预定的使用性能要求 零件加工完后再用测量器具将零件 按实际尺寸的大小分为若干组（通 常分为24组），使每组

3、零件间的实 际尺寸差别减少，然后按相应组进 行装配(例如大孔与大轴相配，小孔 与小轴相配) 分组装配法是典 型的不完全互换 性 分组装配法既保证装配精度和使用要求，又解决加工困难 的问题。 机械零件几何度尺寸度 二、标准化、系列化及通用化 1.标准化标准化：为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜 在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动 3.通用化：对不同规格的同类产品或不同类产品规定采用同 一结构和尺寸的零件、部件 2.系列化：对某些零、部件的技术参数协调、简化和统一， 制定其技术参数的标准，如齿轮的模数等 机械零件几何度尺寸度 我 国 标 准 国家标准 企业标准 行业标准 地方标准 由

4、国务院标准化行政主管部门制定,适用于需 要在全国范围内统一的技术要求 由国务院有关行政主管部门制定（如机械行业标准 JB），适用于没有国家标准而又需要在全国某个行 业范围内统一的技术要求 由由省、自治区和直辖市标准化行政主管部门制定，适 用于对没有国家标准和行业标准而又需要在省、自治区、 直辖市范围内统一的有关要求 由企业自己制定，适用于对没有国家标准、行业标准和 地方标准而需要在企业内部统一的相关要求 机械零件几何度尺寸度 2轴 第二节第二节 尺寸精度尺寸精度 一、孔和轴的定义 1孔孔 孔通常指工件的圆柱形内表 面，也包括非圆柱形内表面， 即由两平行平面或切平面形成 的包容面。 轴通常指工件

5、的圆柱形外表 面，也包括非圆柱形外表面 （由二平行平面或切面形成的 被包容面） 孔 轴 从加工制造过程来看，孔是越做越大的，而轴是越做小的；从装配 关系来讲，孔是包容面，轴是被包容面。 机械零件几何度尺寸度 2基本尺寸基本尺寸 通过它并应用上、下偏差可算出极 限尺寸的尺寸。是设计者通过计算或根据经验而确 定的，可以是一个整数或一个小数值。（示意图） 孔-D 轴-d 3实际尺寸实际尺寸 通过测量获得的某一孔、轴的 尺寸。孔和轴的实际尺寸分别用Da和da表示。 由于存在测量误差 实际尺寸不一定是尺寸的真值；由于 形状误差，同一表面不同部位的实际尺寸往往不相等，因 此实际尺寸只是接近真值的一个随机尺

6、寸。真值是客观存 在的未知量，故只能以测得的尺寸作为实际尺寸。 1尺寸尺寸 以特定单位表示线性尺寸值的数值。如 直径、宽度、高度、中心距等 机械零件几何度尺寸度 4极限尺寸极限尺寸 一个孔或轴允许的尺寸的两个 极端。实际尺寸应位于其中，也可达到极限 尺寸。孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限 尺寸；孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限 尺寸 。（示意图） 孔和轴的最大极限尺寸分别用Dmax和 dmax表示，最小极限尺寸分别用Dmin和dmin表示。 尺寸合格条件：尺寸合格条件： D Dmin minD Da aDDmax max d dmin mind da addmax max 机械零件几何度尺寸度

7、 三、偏差、公差、公差带的术语及定义三、偏差、公差、公差带的术语及定义 ：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 上偏差上偏差：最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差 。用代号 ES(孔)、es(轴)表示。即 ES=Dmax-D es=dmax-d ：极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。（示意图） ：实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 下偏差：下偏差： 最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。用代号 EI(孔)、ei(轴)表示。即EI=Dmin-D ei=dmin-d 实际偏差在极限偏差范围内即为合格实际偏差在极限偏差范围内即为合格。 说明：。 机械零件几何度尺寸度 例：已知某孔和轴的基本尺寸均为40m

8、m，孔的最大极限尺 寸为40.038mm，最小极限尺寸为40.007mm，轴的最大极 限尺寸为40.015mm，最小极限尺寸为39.987mm。求孔和 轴的极限偏差，若某一轴实际尺寸为 39.98mm，判断其合 格性。 解 孔的上偏差ES =Dmax-D = 40.038-40= +0.038 mm 孔的下偏差EI= Dmin-D = 40.007-40= +0.007 mm 轴的上偏差es =dmax-d = 40.015-40= +0.015 mm 轴的下偏差ei= dmin-d = 39.987-40= -0.013 mm 轴的实际偏差=39.98 -40= -0.02mm ，不合格 机

9、械零件几何度尺寸度 ：允许尺寸的变动量。孔和轴的公差分别用Th、Ts表示。 计算： TD=Dmax-Dmin=ES-EI Td=dmax-dmin=es-ei 说明：。 。基本尺寸相同的零件，公差值越大，精度要求越低，基本尺寸相同的零件，公差值越大，精度要求越低， 加工越容易，反之，精度要求越高，加工越困难。加工越容易，反之，精度要求越高，加工越困难。 计算上例的孔、轴的公差 孔的公差Th =Dmax - Dmin = 40.038-40.007=0.031 mm 或 Th =ES- EI =+0.038 -（+0.007）=0.031 mm 轴的公差Ts =dmax - dmin =40.0

10、15 -39.987=0.028 mm 或 Ts =es- ei =+0.015 -（-0.013）=0.028 mm 可标注为孔 ，轴 40 038. 0 07. 0 40 015. 0 013. 0 机械零件几何度尺寸度 * * *公差与偏差的区别：公差与偏差的区别： （）从数值看（）从数值看 公差是一个没有正、负符号的绝对值，不能为零公差是一个没有正、负符号的绝对值，不能为零 偏差是代数量，可能正、负或零偏差是代数量，可能正、负或零 极限偏差用于限制实际偏差，实际偏差取决极限偏差用于限制实际偏差，实际偏差取决 于机床的调整，不反映加工难易程度。单个于机床的调整，不反映加工难易程度。单个

11、零件能测出。零件能测出。 （）从作用看（）从作用看 公差表示制造精度要求，反映加工难易程度，公差表示制造精度要求，反映加工难易程度， 限制误差，对单个零件无公差可言限制误差，对单个零件无公差可言 机械零件几何度尺寸度 3.公差带公差带 (2)(2)公差带图解：公差带图解：用图示方法表示的 公差带（其实就是画放大了的孔、轴 公差带） a)a)零线：零线：公差带图解中，表示基本尺寸的公差带图解中，表示基本尺寸的 一条直线。通常将零线水平绘制，其左下一条直线。通常将零线水平绘制，其左下 方画上带单箭头的尺寸线，并注上基本尺方画上带单箭头的尺寸线，并注上基本尺 寸值。左端注上相应寸值。左端注上相应“0

12、”、“+”、“-”，正，正 偏差位于零线上方，负偏差位于零线下方。偏差位于零线上方，负偏差位于零线下方。 ：零件的尺寸相对其基本尺寸所允 许变动的范围。 （示意图） 机械零件几何度尺寸度 b ）画法：）画法： 1)零线。零线。 2)确定公差带大小、位置。确定公差带大小、位置。 3)孔孔 、轴、轴 (或或 ) 或在公差带里写孔、轴。或在公差带里写孔、轴。 4)作图比例基本一致，单位作图比例基本一致，单位 m 、mm均可。均可。 5)基本尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上。基本尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上。 画法演示画法演示 c c) )公差带特性：公差带特性： 大小大小 T T 标

13、准公差标准公差 位置位置 极限偏差极限偏差 基本偏差基本偏差 标准化标准化 标准化标准化 两个要素两个要素 机械零件几何度尺寸度 例：画尺寸公差带图： 轴25 孔25 020. 0 033. 0 021. 0 0 机械零件几何度尺寸度 4基本偏差基本偏差 确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。 一般为靠近零线的那 个偏差（偏差绝对值较 小的那个偏差），它可 以是上偏差或下偏差 。 ei es 基本尺寸 基本偏差 为下偏差 基本偏差 为上偏差 EI ES 孔 轴 轴孔 0 + - 基本偏差基本偏差 公差带在零线上方,基本偏差为下偏差。 公差带在零线下方,基本偏差为上偏差。 机械零件几何度尺寸度

14、四、极限制四、极限制 1 极限与配合极限与配合国家标准国家标准 国家标准极限与配合（GB/T1800）分别规 定了“标准公差系列”（公差大小）和“基本偏差 系列”（公差带位置），从而使公差值和基本偏差 标准化。 2标准公差系列标准公差系列 标准公差系列是国家标准制定出的一系列标准标准公差系列是国家标准制定出的一系列标准 公差数值。国家标准所规定的任一公差值称为标准公差数值。国家标准所规定的任一公差值称为标准 公差，用以确定公差带的大小。公差，用以确定公差带的大小。 极限制：标准化的公差与偏差的制度 标准公差系列由不同标准公差等级和不同基本尺寸不同标准公差等级和不同基本尺寸 段的标准公差段的标准

15、公差构成，如表所示。 机械零件几何度尺寸度 国家标准将标准公差等级规定为20个等级，依次为 IT01 IT0 IT1 IT18 等级 高 低 公差值 小 大 标准公差等级标准公差等级是指确定尺寸精度的等级 对于相同的基本尺寸，标准公差等级是决定标准公差大小的唯一 参数，即同一公差等级的所有基本尺寸具有同等的精度和加工难易 程度。 IT7 称为低于IT7级 IT7称为 高于IT7级 机械零件几何度尺寸度 精度高低 加工难度相当 机械零件几何度尺寸度 3基本偏差系列 （1）基本偏差代号 国标对孔和轴分 别规定了28种基本 偏差，分别用一个 或两个拉丁字母按 一定的顺序表示 （按英文读音）， 孔大写

16、、轴小写。 机械零件几何度尺寸度 （a）分布简图如下图 孔和轴同字母的基本偏差相对于零线基本呈对称分布 孔 轴a 零 线 基本尺寸 h A ZC zc H （2）特点 机械零件几何度尺寸度 b)对于轴，a至h的 基本偏差为上偏差 es, 除h的基本偏差 为零外，其余均为 负值，其绝对值依 次逐渐减小；j至zc 的基本偏差为下偏 差ei，除j和k外，其 基本偏差为正值， 其绝对值依次逐渐 增大。 机械零件几何度尺寸度 对于孔，A至H的基 本偏差为下偏差EI， 除H的基本偏差为零 外，其余均为正值， 其绝对值依次逐渐减 小；J至ZC的基本偏 差为上偏差ES，除J、 K、M外，其基本偏差 为负值，其

17、绝对值依 次逐渐增大 机械零件几何度尺寸度 (c)Js完全对称，完全对称，J基本对称（孔基本对称（孔 ES，只有，只有J6、J7、J8；轴只有；轴只有 j5、j6、j7、j8，逐步被，逐步被Js取代）取代） (d)基本偏差原则上与公差等级无基本偏差原则上与公差等级无 关，有一些除外（关，有一些除外（K、M、N等有等有 两种位置）。例：两种位置）。例：AH(ah) 与与 公差等级无关公差等级无关。 (g)“AZC”（azc）除）除J（j） 以外，以外，20个等级齐全。个等级齐全。 (f) K、M、N等有两种位置等有两种位置, K、 k的基本偏差值可为正值或负值，的基本偏差值可为正值或负值， N的

18、基本偏差值可为负值或零，的基本偏差值可为负值或零， M基本偏差值可为正值、负值基本偏差值可为正值、负值 或零。或零。 机械零件几何度尺寸度 (2)基本偏差数值 为方便起见，国家标准分别编制出轴和孔的基本偏差数值 表。实际使用时，可直接查表。 轴的基本偏差数值 孔的基本偏差数值 轴或孔的另一个偏差(上偏差或下偏差)数值，可根据基 本偏差和选用的标准公差等级，按下列关系式计算: 轴 ei=es-IT 或es=ei+IT 孔 EI=ES-IT 或ES=EI+IT 机械零件几何度尺寸度 。解 查表2-1得：标准公差 IT7=21m=0.021mm，IT8=33m = 0.033mm 查表2-2得： f

19、的基本偏差（上偏差）es=-20m=-0.020mm f7的下偏差ei=es-IT=-0.020-0.021=-0.041 mm 轴30f7的极限尺寸dmax = d +es =30 - 0.020=29.980mm dmin = d +ei = 30 -0.041=29.959mm 查表2-3得：M的基本偏差（上偏差）ES =-8+=- 8+12=+4m=+0.004 mm M8的下偏差EI=ES-IT=+0.004-0.033=-0.029 mm 孔30 M8的极限尺寸Dma= D + ES = 30+0.004= 30.004 mm Dmin=D + EI = 30-0.029= 29.

20、971 mm 公差带图解如图所示。 例题:确定轴30f7、孔30M8的极限偏差和极限尺寸，并画 出公差带图解。 机械零件几何度尺寸度 五、公差带代号及公差带系列五、公差带代号及公差带系列 1公差带代号公差带代号 由于公差带由公差大小和基本偏差（公差带位置）确定， 因此，公差带代号都是由基本偏差代号和标准公差等级数联公差带代号都是由基本偏差代号和标准公差等级数联 合表示合表示，如h8、m7、G6、F8等 2公差带系列公差带系列 根据国标GB/T 1800.2-1998提供的20个标准公差和28种基本 偏差，可以组成许多不同大小与位置的孔、轴公差带。在基本尺 寸500mm范围内，孔的公差带有202

21、7+3（J6、J7、J8） =543种，轴的公差带有2027+4（j5、j6、j7、j 8）=544种。是 不经济的，并使得标准繁杂、不利于生产。 机械零件几何度尺寸度 选用时，以优先、常用、一般、任一孔、选用时，以优先、常用、一般、任一孔、 轴公差带为顺序。轴公差带为顺序。 机械零件几何度尺寸度 六、线性尺寸的未注公差 线性尺寸的未注公差：一般公差是指在车间一般加工条件下 可以保证的公差。它是机床在正常维护和操作下，可达到的经 济加工精度(即线性尺寸未注公差)。 GB/T1804-2000对线性尺寸的一般公差规定了四个公差等级， 即f(精密级)、m(中等级)、c(粗糙级)和v(最粗级)。线性

22、尺寸的极 限偏差数值见表 机械零件几何度尺寸度 第三节第三节 配合精度配合精度 一、配合的术语及定义 （一）配合 配合是指基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的 关系。配合反映了机器上相互结合的零件间松紧程度 有三个含义 必须是孔和轴 基本尺寸相同 对一批零件而言 （二）间隙或过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差，此差值为 正时是间隙，一般用X表示；为负时是过盈，一般用Y表示。 机械零件几何度尺寸度 1间隙配合间隙配合 孔的公差带在轴公差带上方，即具有间隙的配合孔的公差带在轴公差带上方，即具有间隙的配合 （包括（包括Xmin0的配合）。对一批零件而言，所有孔的尺寸的配合）。对一

23、批零件而言，所有孔的尺寸轴轴 的尺寸的尺寸 孔 轴 Xmax 孔 轴 Xmax Xmin Xmin =0 特征参数：特征参数：由于孔和轴的实际尺寸在其公差带内变动，因 此其配合的间隙是变动的，其极限值为最大间隙Xmax和最 小间隙Xmin。最大间隙为孔的最大极限尺寸减去轴的最小 极限尺寸所得的代数差，最小间隙为孔的最小极限尺寸减 去轴的最大极限尺寸所得的代数差 XmaxDmaxdminESei XminDmindmaxEIes (三三) 配合的种类配合的种类 按孔和轴公差带的关系不同，配合可分为间隙配合、过盈配 合、过渡配合。 机械零件几何度尺寸度 2 过盈配合过盈配合 具有过盈(包括最小过盈

24、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，配合后都具有过盈 孔 孔 轴 轴 Ymin=0 Ymax Ymin Ymax 特征参数特征参数：由于孔和轴的实际尺寸在其公差带内变动，因此其配合由于孔和轴的实际尺寸在其公差带内变动，因此其配合 的过盈是变动的，。最大过盈的过盈是变动的，。最大过盈Ymax为孔的最小极限尺寸减去轴的为孔的最小极限尺寸减去轴的 最大极限尺寸所得的代数差，最小过盈最大极限尺寸所得的代数差，最小过盈Ymin为孔的最大极限尺寸为孔的最大极限尺寸 减去轴的最小极限尺寸所得的代数差。即减去轴的最小极限尺寸所得的代数差。即 YminDmaxdminESei Ymax

25、DmindmaxEIes 机械零件几何度尺寸度 3过渡配合过渡配合 :孔、轴公差带相互重叠，即可能具有孔、轴公差带相互重叠，即可能具有X或或Y的配合，的配合， 此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠。此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠。 轴 孔 轴 孔 轴 孔 Ymax Xmax Ymax Xmax Xmax Ymax 特征参数：配合可能具有间隙或过盈，特征参数：配合可能具有间隙或过盈， XmaxDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIes 配合种类演示 机械零件几何度尺寸度 XmaxXmin XmaxYmax |ESei（EIes）|TDTd |YminYmax | 若要提高配合精

26、度（即减少Tf）可减小相配合的孔、轴尺 寸公差（即提高相配合的孔、轴加工精度）。 Tf （三）配合公差（三）配合公差 配合公差是一个没有符号的绝对值，表示了配合精度，是评 定配合质量的一个重要参数。配合公差越大，则配合时形成的 间隙或过盈出现的差别越大，即配合精度越低；反之，配合 精度越高。 机械零件几何度尺寸度 1基孔制基孔制 二、配合制、配合制 配合制是指同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。国家规定了 两种配合制度 ：基孔制和基轴制。 基孔制：指基本偏差为一定的孔公差带与不同基本偏差的轴的 公差带形成各种配合的一种制度。 基孔制 孔基准件 上偏差ES=+IT 下偏差EI=0 轴是非基准件

27、 机械零件几何度尺寸度 基轴制：指基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的 孔的公差带形成不同配合性质的一种制度。 2.基轴制基轴制 基轴制 轴基准件 上偏差es=0 下偏差ei=-IT 孔是非基准件 机械零件几何度尺寸度 三、配合代号 国 标 规 定， 配 合 的 代 号 用 孔 和 轴 公 差 带 代 号 写 成 分 数 形 式 表 示， 分 子 孔 的 公 差 带 代 号， 分 母 轴 的 公 差 带 代 号, 如 H 9 / d 9 或 。 若 指 某 一 确 定 基 本 尺 寸 的 配 合， 则 基 本 尺 寸 标 在 配 合 代 号 之 前， 如 4 0 H 9 / d 9 或

28、4 0 。 机械零件几何度尺寸度 四、常用和优先配合 对基孔制:规定了59种常用配合，13种优先配合， 如表所示 由于不同的孔、轴公差可以组合成多种多样的配合。 即使是常用孔和轴的公差带也可任意组合两千多种配合。 对基轴制：规定了47种常用配合，13种优先配合， 如表所示 机械零件几何度尺寸度 五、极限与配合的选择五、极限与配合的选择 极限与配合的选择极限与配合的选择：是在基本尺寸已经确定的情况下进行的尺 寸精度设计，主要包括公差等级、配合制和配合种类的选择。 选用原则选用原则：在满足机械产品使用要求的前提下获得最佳的技 术经济效益。其选择方法有计算法、试验法和类比法。目前 应用最多的、最主要

29、的方法是类比法。 机械零件几何度尺寸度 1配合制的选择配合制的选择 （1）一般情况下应优先选用基孔制）一般情况下应优先选用基孔制 （2）基轴制的选择）基轴制的选择 1）直接使用有一定公差等级（）直接使用有一定公差等级（IT8IT11）而不再进行机械加）而不再进行机械加 工的冷拔钢材（这种钢材是按基准轴的公差带制造）制作轴。工的冷拔钢材（这种钢材是按基准轴的公差带制造）制作轴。 若需要各种不同的配合时，可选择不同的孔公差带位置来实现。 这种情况主要应用在农业机械和纺织机械中。 2）加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难，因此在仪器 制造、钟表生产、无线电工程中，常使用经过光轧成形的钢丝使用经过光轧