圆锥的公差配合及检测互换性及技术测量

1、http:/ http:/ http:/ 本章学习的目的是掌握圆锥结合的特点、基本功能要求和配合本章学习的目的是掌握圆锥结合的特点、基本功能要求和配合的形成方法，为合理选用圆锥的公差与配合，进行圆锥尺寸精度设的形成方法，为合理选用圆锥的公差与配合，进行圆锥尺寸精度设计打下基础。学习要求是掌握圆锥结合的特点及锥度与锥角、圆锥计打下基础。学习要求是掌握圆锥结合的特点及锥度与锥角、圆锥公差中的术语定义；掌握圆锥公差项目及给定方法；掌握圆锥配合公差中的术语定义；掌握圆锥公差项目及给定方法；掌握圆锥配合的形成方法以及结构型圆锥配合的确定方法。了解位移型圆锥配合的形成方法以及结构型圆锥配合的确定方法。了解

2、位移型圆锥配合的确定方法。的确定方法。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量锥度在机器结构中应用广泛。圆锥配合是各种机械常用的联结和配合型锥度在机器结构中应用广泛。圆锥配合是各种机械常用的联结和配合型式。式。圆锥结合的极限和配合国家标准：圆锥结合的极限和配合国家标准：GB 157-1989GB 157-1989：锥度与锥角系列锥度与锥角系列GB 11334-1989GB 11334-1989：圆锥公差圆锥公差GB 12360-1990GB 12360-1990：圆锥配合圆锥配合GB 11852-1989GB 11852-1989：圆锥量规公差与技术

3、条件圆锥量规公差与技术条件圆锥结合圆锥结合新修订国家标准：新修订国家标准：GB/T 157-2001GB/T 157-2001：锥度与锥角系列锥度与锥角系列GB/T 11334-2005GB/T 11334-2005：圆锥公差圆锥公差第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量圆锥结合的特点：圆锥结合的特点：圆锥结合具有较好的自锁性和密封性。圆锥结合具有较好的自锁性和密封性。内外圆锥表面成对研磨，虽无互换性，但内外圆锥表面成对研磨，虽无互换性，但配合起来具有良好的配合起来具有良好的自锁性和密封性自锁性和密封性（有过盈，钻头锥炳与主轴联接）（有过盈，钻头锥

4、炳与主轴联接） 。不足之处：不足之处：圆锥配合结构复杂，影响互换性的参数比较多，加工和检验都比较困圆锥配合结构复杂，影响互换性的参数比较多，加工和检验都比较困难，不适合于孔轴轴向相对位置要求较高的场合。难，不适合于孔轴轴向相对位置要求较高的场合。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量圆锥：圆锥：与轴线成一定角度，且一端相交与轴线的一根与轴线成一定角度，且一端相交与轴线的一根直线（母线），围绕该轴线旋转形成的圆锥表面与一直线（母线），围绕该轴线旋转形成的圆锥表面与一定尺寸所限定的几何体。外圆锥是外部表面为圆锥表定尺寸所限定的几何体。外圆锥是外部表面为

5、圆锥表面的几何体；内圆锥是内部表面为圆锥表面的几何体。面的几何体；内圆锥是内部表面为圆锥表面的几何体。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量 /2圆锥表面圆锥表面轴线轴线母线母线 圆锥角圆锥角 ：在与圆锥平行并在与圆锥平行并通过轴线的截面内，两条素通过轴线的截面内，两条素线（圆锥表面与轴向截面的线（圆锥表面与轴向截面的交线）间的夹角称为圆锥角。交线）间的夹角称为圆锥角。圆 锥 角 的 代 号 为圆 锥 角 的 代 号 为 ， 斜 角， 斜 角（锥角之半）的代号为（锥角之半）的代号为 /2。圆锥直径：圆锥直径：圆锥上垂直于轴线截面的直径。常用的圆圆锥

6、上垂直于轴线截面的直径。常用的圆锥直径有：大径锥直径有：大径D D、小径、小径d d，给定截面圆锥直径，给定截面圆锥直径d dx x。圆锥长度圆锥长度L L：最大圆锥直径：最大圆锥直径D D与最小圆锥直径与最小圆锥直径d d之间的轴之间的轴向距离。向距离。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量 锥度锥度C：在两个垂直圆锥轴在两个垂直圆锥轴线截面的圆锥直径差与该两线截面的圆锥直径差与该两截面间的轴向距离之比称为截面间的轴向距离之比称为锥度。锥度。常用比例或分式表示。常用比例或分式表示。xLddxD221:122)( ctgtgLdDC 镀角与锥度系列

7、：为减少加工圆锥形体零件所用专用镀角与锥度系列：为减少加工圆锥形体零件所用专用刀具、量具种类与规格而采用国家标准的形式进行规刀具、量具种类与规格而采用国家标准的形式进行规定。定。一般用途：一般用途：GB 157-1989GB 157-1989规定规定2222种（见表种（见表8-18-1），其中），其中第一系列优先选用，第二系列为第一系列不满足时选第一系列优先选用，第二系列为第一系列不满足时选用。用。特殊用途：特殊用途：GB 157-1989GB 157-1989规定了规定了2020种（见表种（见表8-28-2），通），通常只适用于表中说明栏所规定的范围。常只适用于表中说明栏所规定的范围。特殊用

8、途的莫氏锥度在工具行业中应用极广。其有关特殊用途的莫氏锥度在工具行业中应用极广。其有关参数、尺寸及公差在国标参数、尺寸及公差在国标GB 1443-85 GB 1443-85 中专门规定。中专门规定。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量一般用途圆锥的锥度与锥角一般用途圆锥的锥度与锥角(续续)（摘自（摘自GB 157-2001）第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量国家标准国家标准GB 11334-89-GB 11334-89-圆锥公差圆锥公差，适用于锥角，适用于锥角C=1:3C=1:31:5001:50

9、0，圆锥长度，圆锥长度L=6L=6630630光滑圆锥工件。光滑圆锥工件。基本圆锥：基本圆锥：设计时给定的圆锥。基本圆锥可以用两种设计时给定的圆锥。基本圆锥可以用两种方式确定：方式确定：给定给定D D、d d、L L；给定基本圆锥直径给定基本圆锥直径D D、d d、d dx x中的一个、给定中的一个、给定L L、给定、给定圆锥角圆锥角 （或基本锥度（或基本锥度C）。）。极限圆锥：极限圆锥：实际圆锥允许变动的界限。分为最大、最实际圆锥允许变动的界限。分为最大、最小极限圆锥。合格的实际圆锥必需在两个极限圆锥限小极限圆锥。合格的实际圆锥必需在两个极限圆锥限定的空间区域内。定的空间区域内。第第8章章

10、圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量为了满足圆锥联结功能和使用要求，国家标准为了满足圆锥联结功能和使用要求，国家标准GB/T GB/T 11334 -11334 -圆锥公差圆锥公差规定了四项公差项目：规定了四项公差项目： 圆锥直径公差圆锥直径公差T TD D 圆锥角公差圆锥角公差ATAT 圆锥形状公差圆锥形状公差T TF F 给定截面圆锥直径公差给定截面圆锥直径公差T TDSDS第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量圆锥公差圆锥公

11、差项目及代号项目及代号定义定义公差值及有关规定公差值及有关规定（1）圆锥直径）圆锥直径公差公差TD及圆锥直及圆锥直径公差区径公差区TD是圆锥直径的允许是圆锥直径的允许变动量。它等于两个变动量。它等于两个极限圆锥直径之差，极限圆锥直径之差，并适用于圆锥的全长并适用于圆锥的全长。可表示为。可表示为 TD = DmaxDmin = dmaxdmin 其公差区是由两个极其公差区是由两个极限圆锥所限定的区域限圆锥所限定的区域，如下页图所示，如下页图所示TD的公差等级和数值及以公差带的的公差等级和数值及以公差带的代号以公称圆锥直径（一般取最大代号以公称圆锥直径（一般取最大圆锥直径圆锥直径D）为公称尺寸按圆

12、柱公差）为公称尺寸按圆柱公差GB/T1800.31998极限与配合极限与配合标标准规定选取。准规定选取。对于有配合要求的圆锥，其内、外对于有配合要求的圆锥，其内、外圆锥直径公差带位置，按圆锥直径公差带位置，按GB123601990圆锥配合圆锥配合中有关规定选取中有关规定选取对于无配合要求的圆锥，其内外圆对于无配合要求的圆锥，其内外圆锥直径公差带位置，建议选用基本锥直径公差带位置，建议选用基本偏差偏差JS、js确定内、外圆锥的公差带确定内、外圆锥的公差带位置。位置。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量圆锥公差圆锥公差项目及代号项目及代号定义定义公差

13、值及有关规定公差值及有关规定（2）圆锥角公）圆锥角公差差AT及其公差区及其公差区圆锥角的允许变动量圆锥角的允许变动量称为圆锥角公差，其称为圆锥角公差，其数值为上极限与下极数值为上极限与下极限圆锥角之差，可表限圆锥角之差，可表示为示为AT = AT = max max min min 圆锥角公差的公差区圆锥角公差的公差区是两个极限圆锥角所是两个极限圆锥角所限定的区域，如下图限定的区域，如下图所示所示AT按加工精度的高低分为按加工精度的高低分为12个等级，其中个等级，其中AT1级精度最高，级精度最高，AT12级精度最低，级精度最低，AT4AT9级级圆锥角公差数值见表圆锥角公差数值见表8-4。圆锥角

14、公差。圆锥角公差AT，可，可用角度值用角度值AT或线性值或线性值ATD给定。给定。AT与与ATD的换的换算关系为：算关系为：ATD = ATL10 式中式中AT D的单位为的单位为m；AT的的单位为微弧度单位为微弧度（rad）；L L的单位为的单位为mmL在在6630范围内，划分范围内，划分10个尺寸分段。个尺寸分段。如需要更高或更低等级的圆锥角公差时，按如需要更高或更低等级的圆锥角公差时，按公比公比1.6向两端延伸得到。更高等级用向两端延伸得到。更高等级用AT0、AT01、表示。更低等级用表示。更低等级用AT13、AT14、表表示。示。圆锥角极限偏差可按单向圆锥角极限偏差可按单向(+AT或或

15、AT)或双向取值。双向取时可以对称或双向取值。双向取时可以对称( AT/2)，也可是不对称的。如下图所示。为保证内外也可是不对称的。如下图所示。为保证内外圆锥的接触均匀，多采用双向对称取值。圆锥的接触均匀，多采用双向对称取值。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量圆锥公差圆锥公差项目及代号项目及代号定义定义公差值及有关规定公差值及有关规定（3 3）圆锥的形）圆锥的形状公差状公差T TF F包括圆锥素线直线度包括圆锥素线直线度公差和截面圆度公差公差和截面圆度公差TF在一般情况下，不单独给出，而是由在一般情况下，不单独给出，而是由对应的两极限圆锥公差带

16、限制；当对形对应的两极限圆锥公差带限制；当对形状精度有更高要求时，应单独给出相应状精度有更高要求时，应单独给出相应的形状公差。其数值可从的形状公差。其数值可从GB/T11841996形状和位置公差形状和位置公差 未注公差未注公差附录中选附录中选取，但应不大于圆锥直径公差值的一半取，但应不大于圆锥直径公差值的一半（4 4）给定截面）给定截面圆锥直径公差圆锥直径公差T TDSDS及其公差区及其公差区TDS指在垂直圆锥轴线的给指在垂直圆锥轴线的给定截面内，圆锥直径的允定截面内，圆锥直径的允许变动量；给定截面圆锥许变动量；给定截面圆锥直径公差区是在给定圆锥直径公差区是在给定圆锥截面内，由直径等于两极截

17、面内，由直径等于两极限圆锥直径的同心圆所限限圆锥直径的同心圆所限定的区域，如下图所示定的区域，如下图所示TDS = d xmax d xminTDS它是以给定截面圆锥直径它是以给定截面圆锥直径dx为公称尺寸，为公称尺寸，按按GB/T1800.31998极限与配合极限与配合中规定的中规定的标准公差选取。标准公差选取。要注意要注意TDS与圆锥直径公差与圆锥直径公差TD的区别，的区别，TD对整对整个圆锥上任意截面的直径都起作用，其公差个圆锥上任意截面的直径都起作用，其公差区限定的是空间区域，而区限定的是空间区域，而TDS只对给定的截面只对给定的截面起作用，其公差区限定的是平面区域起作用，其公差区限定

18、的是平面区域对一个具体的圆锥零件，并不都需要给定上述四项对一个具体的圆锥零件，并不都需要给定上述四项公差，而是按圆锥零件的功能要求和工艺特点选取公差，而是按圆锥零件的功能要求和工艺特点选取公差项目。公差项目。我国国家标准规定了两种圆锥公差的给定方法：我国国家标准规定了两种圆锥公差的给定方法：给定圆锥的理论正确给定圆锥的理论正确圆锥角圆锥角 （或锥度（或锥度C）和圆锥直径公差和圆锥直径公差T TD D。由。由T TD D确定两个确定两个极限圆锥。极限圆锥。同时给出给定截面圆锥直径公差同时给出给定截面圆锥直径公差T TDSDS和圆锥角公差和圆锥角公差ATAT。 T TDSDS仅控制该给定截面仅控制

19、该给定截面圆锥直径公差。圆锥直径公差。 T TDSDS和和ATAT分别规定公差需要分别满足。分别规定公差需要分别满足。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量GB 12360-90GB 12360-90圆锥配合圆锥配合适用于锥度适用于锥度C=1C=1：3 31 1：500500，圆锥长度，圆锥长度L=6L=6630mm630mm；圆锥直径；圆锥直径D D500mm500mm的的光滑圆锥的配合。光滑圆锥的配合。圆锥配合是由相同尺寸的内外圆锥形成配合，公差圆锥配合是由相同尺寸的内外圆锥形成配合，公差带数值按大径带数值按大径D D确定，其间隙或过盈在垂直于

20、轴线确定，其间隙或过盈在垂直于轴线方向上形成，与锥角大小无关。方向上形成，与锥角大小无关。根据内、外锥相对于轴线位置的不同，可以获得间根据内、外锥相对于轴线位置的不同，可以获得间隙、过渡或过盈配合等不同配合性质的配合。隙、过渡或过盈配合等不同配合性质的配合。按内外圆锥相对位置的确定方法可分成二种：按内外圆锥相对位置的确定方法可分成二种：结构型圆锥配合。结构型圆锥配合。位移型圆锥配合。位移型圆锥配合。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量结构型圆锥配合的性质与圆柱体配合相同，是由内外圆锥直径公差结构型圆锥配合的性质与圆柱体配合相同，是由内外圆锥直径公

21、差带相对位置决定。故下述术语主要对位移型圆锥配合适用带相对位置决定。故下述术语主要对位移型圆锥配合适用。实际初始位置实际初始位置P Pa a：不施轴向力时，内外圆锥结合实：不施轴向力时，内外圆锥结合实际表面接触时的轴向位置。际表面接触时的轴向位置。极限初始位置（极限初始位置（P P1 1，P P2 2）：实际初始位置允许变动）：实际初始位置允许变动的两个界限。的两个界限。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量 接接触触时时位位置置内内外外圆圆锥锥最最小小实实体体圆圆锥锥接接触触时时位位置置内内外外圆圆锥锥最最大大实实体体圆圆锥锥21PP3 3）初始

22、位置公差初始位置公差T Tp p：实际初始位置的变动量。它实际：实际初始位置的变动量。它实际是是P P1 1P P2 2的距离。的距离。 4 4）终止位置终止位置p pf f：为得到要求配合性质（间隙或过盈）：为得到要求配合性质（间隙或过盈）所规定的相对轴向位置。所规定的相对轴向位置。 5 5）轴向位移轴向位移E Ea a：内圆锥或外圆锥，从初始位置：内圆锥或外圆锥，从初始位置PaPa到终到终止位置止位置p pf f轴向移动的距离（决定间隙或过盈大小）。轴向移动的距离（决定间隙或过盈大小）。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量)(1DeDiTTc

23、Tp 第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量配合的特点配合的特点配合的确定配合的确定结结构构型型圆圆锥锥配配合合(1)可形成间隙可形成间隙配合、过盈配合、配合、过盈配合、紧密配合紧密配合(2)其配合性质其配合性质完全取决于相互完全取决于相互结合的内、外圆结合的内、外圆锥直径公差带的锥直径公差带的相对位置相对位置(1)(1)结构型圆锥配合的圆锥直径公差带的代号和数值及公差等结构型圆锥配合的圆锥直径公差带的代号和数值及公差等级，采用级，采用极限与配合极限与配合国家标准（国家标准（GB/T1800.3GB/T1800.319981998）规）规定的标准公

24、差系列与基本偏差系列。为了减少定值刀具的数定的标准公差系列与基本偏差系列。为了减少定值刀具的数目，推荐优先采用基孔制配合，即内圆锥直径基本偏差为目，推荐优先采用基孔制配合，即内圆锥直径基本偏差为H H；(2)(2)圆锥直径配合公差圆锥直径配合公差T TDfDf，等于两结合圆锥内、外直径公差之，等于两结合圆锥内、外直径公差之和。其公差值的大小，直接影响配合精度。推荐内、外圆锥和。其公差值的大小，直接影响配合精度。推荐内、外圆锥直径公差不低于直径公差不低于IT9IT9级。如对接触精度有更高要求，可按圆锥级。如对接触精度有更高要求，可按圆锥公差国标（公差国标（GB/T11334GB/T1133420

25、052005）规定的圆锥角公差）规定的圆锥角公差ATAT系列值（系列值（见表见表8-48-4），），给出圆锥角极限偏差及圆锥的形状公差；给出圆锥角极限偏差及圆锥的形状公差；(3)(3)配合配合 (zc)(zc)中选择，应按优先、常用、任意公差带组成配中选择，应按优先、常用、任意公差带组成配合为顺序选用配合。合为顺序选用配合。第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量互换性与技术测量配合的特点配合的特点配合的确定配合的确定位位移移型型圆圆锥锥配配合合(1)可形成间隙配合、可形成间隙配合、过盈配合，通常不过盈配合，通常不用于形成过渡配合用于形成过渡配合(2)其配合性质是由

26、其配合性质是由内、外圆锥的轴向内、外圆锥的轴向位移量或装配力决位移量或装配力决定的。配合性质与定的。配合性质与相互结合的内、外相互结合的内、外圆锥直径公差带无圆锥直径公差带无关。直径公差仅影关。直径公差仅影响接触的初始位置响接触的初始位置和终止位置及接触和终止位置及接触精度精度(1)位移型圆锥配合的圆锥直径公差带可根据对终止位置基面距的要求位移型圆锥配合的圆锥直径公差带可根据对终止位置基面距的要求和对接触精度的要求来选取和对接触精度的要求来选取，如对基面距有要求，公差等级一般在，如对基面距有要求，公差等级一般在IT8ITl2之间选取，必要时，应通过计算来选取和校核内、外圆锥之间选取，必要时，应

27、通过计算来选取和校核内、外圆锥的公差带；若对基面距无严格要求，可选较低的直径公差等级，以便的公差带；若对基面距无严格要求，可选较低的直径公差等级，以便使加工更经济；如对接触精度要求较高，可用给圆锥角公差的办法来使加工更经济；如对接触精度要求较高，可用给圆锥角公差的办法来满足。为了计算和加工方便，满足。为了计算和加工方便，GB/T123601990推荐位移型圆锥的基推荐位移型圆锥的基本偏差用本偏差用H、h或或JS、js的组合。若对基面距无严格要求，可选较低的的组合。若对基面距无严格要求，可选较低的直径公差等级直径公差等级；(2) 内、外圆锥公差带的基本偏差用内、外圆锥公差带的基本偏差用H、h或或

28、JS、js的组合的组合；(3)轴向位移的大小，将决定配合间隙量或过盈量的大小。轴向位移的大小，将决定配合间隙量或过盈量的大小。轴向位移量轴向位移量的极限值由功能要求的极限间隙或极限过盈量计算得到，计算式如下的极限值由功能要求的极限间隙或极限过盈量计算得到，计算式如下(式中式中C为锥度为锥度)：对于间隙配合对于间隙配合 Eamax =Xmax/C 对于过盈配合对于过盈配合 Eamax =Ymax/C Eamin=Xmin/C Eamin=Ymin/C轴向位移公差（允许位移的变动量）轴向位移公差（允许位移的变动量）TE= Eamax - - Eamin第第8章章 圆锥的公差配合及检测圆锥的公差配合

29、及检测互换性与技术测量互换性与技术测量例：圆锥配合基本直径例：圆锥配合基本直径D=100D=100，c=1:50c=1:50，要求形成，要求形成H8/u7H8/u7相同配合性质，计算轴向位移？相同配合性质，计算轴向位移？由由GB1801GB18017979可知，可知，100 H8/u7100 H8/u7为基孔制过盈配合。为基孔制过盈配合。mmmITESdDEIHmmmITeiesdDmeiu 70701245454808100159159159015935124)101(124100minmaxmin7maxminmax7 表表 通过平板、量块、正弦规、指示计和滚柱（或通过平板、量块、正弦规、指示计和滚柱（或钢球）等常用计量器具组合，测量锥度或角度有关钢球）等常用计量器具组合，测量锥度或角度有关的尺寸，按几何关系换算出被测的锥度或角度。下的尺寸，按几何关系换算出被测的锥度或角度。下页图示是用正弦规测量锥度。页图示是用正弦规测量锥度。 下页图所示是用正弦规测量外圆锥锥度。测量前下页图所示是用正弦规测量外圆锥锥度。测量前先按公式先按公式h = Lsin（式