二、公差与配合及表面粗糙度

1、互换性技术、公差与配合互换性技术、公差与配合教学目的：掌握公差配合的基本知识；熟悉公差带图的绘制以及尺寸偏差在图上的标注与查表教学内容：1、基本概念 2、标准公差系列与基本偏差系列 3、配合 4、形位公差教学重点：1、基本概念 2、配合 教学难点：配合一、基本概念（一）互换性（1）定义： 互换性是指同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配)直接装在机器上，达到规定的功能要求。（2）互换性内容： 几何参数互换几何参数互换:包括尺寸、形状、位置、表面微观形状误差的互换性。 机械性能互换机械性能互换：如强度、硬度、材料等。 怎样才能使零件具有互换性？怎样才能使零件具

2、有互换性？ 若制成的一批零件实际尺寸数值等于理论值，即这些零件完全相同，这当然能够互换，但在生产上不可能，且没有必要。因而实际生产只要求制成零件的实际参数值在一定范围内变动，保证零件充分近似即可。 要使零件具有互换性，就应按要使零件具有互换性，就应按“公差公差”制制造。造。（二）公差：公差： 在满足设计要求设计要求的条件下，规定零件实际尺寸允许的变动量。实际尺寸允许的变动量。由设计者给定；是用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾。用公式表示为： 公差公差 = = 最大极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸 = = 上偏差下偏差上偏差下偏差 孔公差：TD=Dmax-Dmin 轴公

3、差：Td=dmax-dmin 上式中Dmax和Dmin分别是孔的最大和最小极限尺寸；dmax和dmin分别是轴的最大和最小极限尺寸例：一根轴的直径为 5050 0.0080.008最大极限尺寸：最大极限尺寸： 50.00850.008最小极限尺寸：最小极限尺寸： 49.99249.992实际尺寸实际尺寸公差值=0.008-（-0.008）=0.016零件合格的条件零件合格的条件（三）基本尺寸设计者给定的尺寸。如上例中的50（四）极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。 大的一个称为最大极限尺寸，用Dmax（孔）、dmax（轴）表示； 最大极限尺寸最大极限尺寸= =基本尺寸基本尺寸+ +上偏差上偏差

4、 小的一个称为最小极限尺寸，用Dmin （孔）、dmin（轴）表示。 最小极限尺寸最小极限尺寸= =基本尺寸基本尺寸+ +下偏差下偏差例：例：孔的尺寸为： 200+0.021 求孔的基本尺寸，极限尺寸，公差？解：基本尺寸D=20最大极限尺寸Dmax=20+0.021=20.021最小极限尺寸Dmin=20+0=20.000公差TD=Dmax-Dmin=20.021-20.000=0.021公差TD =ES -EI=0.021- 0.000= 0.021（五）极限偏差（五）极限偏差是上、下偏差的统称。上、下偏差的定义为：上偏差上偏差= = 最大极限尺寸基本尺寸最大极限尺寸基本尺寸 代号：代号：孔

5、的上偏差ES 轴的上偏差esES= Dmax- D es= dmax- d 下偏差下偏差= = 最小极限尺寸基本尺寸最小极限尺寸基本尺寸代号：代号：孔的下偏差EI 轴的下偏差eiEI= Dmin- D ei= dmin- d例：例： 4545 0.0040.004上偏差上偏差 = 45.004= 45.00445 = +0.00445 = +0.004下偏差下偏差 = 44.996= 44.99645 = -0.00445 = -0.004公公 差差= 0.004= 0.004(-0.004) = 0.008(-0.004) = 0.008偏差可偏差可正可负正可负公差恒为公差恒为正正（六）公差

6、带图（六）公差带图 由于公差及偏差的数字比基本尺寸的数字小得多，不便用同一比例表示。因此如果只为了表明基本尺寸与其极限偏差及公差之间的关系，可以不必画出孔、轴的全形，而只将公差数字放大，采用简单、明了的示意图表示。这种示意图就叫公差带图。公差带图由零线零线和公差带公差带组成。1 1、零线：、零线：确定偏差的一条基准线，即基本尺寸所指的线，是偏差的起始线，零线上方为正，下方为负。+ +- -0 02 2、公差带：、公差带： 由代表上偏差和下偏差或最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所限定的区域称为公公差带差带。 公差带的两个要素：公差带的大小大小和公差带的位置位置。孔公差带图的符号表示为：轴公差

7、带图的符号表示为：ESESEIEIeseseiei下偏差下偏差公差带公差带+0.008-0.008+0.008+0.024-0.006-0.0223、公差带图、公差带图：作用：直观地表示出了作用：直观地表示出了公差的大小及公差带相公差的大小及公差带相对于零线的位置。对于零线的位置。50+0.024+0.00850-0.006-0.02200基本尺寸基本尺寸 50例例: 500.008上偏差上偏差零线零线“公差带的位置公差带的位置”（由（由“公差带的大小公差带的大小”例：例：已知基本尺寸D=d=30mm，孔的极限尺寸Dmax=30.012mm，Dmin=30.000mm，轴的极限尺寸dmax=2

8、9.980mm，dmin=29.967mm。求孔和轴的极限偏差及公差和公差带图?解：解：1 1、孔和轴的极限偏差：、孔和轴的极限偏差：孔的上偏差：ES= Dmax- D=30.012-30=0.021（mm）孔的下偏差：EI= Dmin- D=30.000-30=0 （mm）轴的上偏差：es= dmax- d=29.980-30=-0.020 （mm）轴的下偏差：ei= dmin- d=29.967-30=-0.033 （mm）2 2、孔和轴的公差：、孔和轴的公差：孔公差：TD=Dmax-Dmin=30.021-30.000=0.021（mm）或TD=ES-EI=0.021-0=0.021轴公

9、差：Td=dmax-dmin=29.980-29.967=0.013 （mm）或TD=es-ei=-0.020-(-0.033)=0.013 （mm）3 3、公差带图：、公差带图：00基本尺寸基本尺寸 30+0.021+0.021-0.020-0.020-0.033-0.033二、标准公差和基本偏差二、标准公差和基本偏差1 1、标准公差、标准公差用以确定公差带大小的标准值，用用以确定公差带大小的标准值，用IT IT 表示。表示。国家标准共规定了国家标准共规定了2020个等级。个等级。 即：即：IT01IT01、IT0IT0、 IT1IT1IT18IT18标准公差的数值由标准公差的数值由基本尺寸

10、基本尺寸和和公差等级公差等级确定。确定。公差值小公差值小公差值大公差值大精度高精度高精度低精度低如：如：30F830F8（+0.020+0.020 ）+0.053+0.053如：如：30f730f7（ -0.041-0.041 ）-0.020-0.020标准公差标准公差0.0330.033标准公差标准公差0.0210.021基本尺寸基本尺寸+ +0 00 03030基本偏差基本偏差 f f(-0.020)(-0.020)基本偏差基本偏差F F(0.020)(0.020)标准公差数值标准公差数值2 2、基本偏差：、基本偏差：确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般是靠近零线的那个极限偏差。

11、 孔、轴基本偏差各有28种。每种基本偏差用一个或两个英文字母表示；孔用大写字母，轴用小写字母。在26个字母中除去易与其它混淆的I、L、O、Q、W（i 、l、o、q、w），再加上七个用两个字母表示的代号CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC（cd、ef、fg、js、za、zb、zc）。+ +r ra afgfgd defefcdcdb bh hjsjsj jk km mn np ps s t tu ux xz zzazazbzbzczcg ge ec cf fv vy y基本尺寸基本尺寸零线零线0 0- -轴轴0 0R RS S T TP PC CD DEFEFFGFGCDCDE EH HY

12、YA AB BG GJSJSK KM MN NU UV VX XZ ZZAZAZBZBZCZCF F基本尺寸基本尺寸零线零线0 0+ +- -孔孔J J0 0 孔孔 ：ES= EI+IT ES= EI+IT 或者或者 EI = ES EI = ES IT IT轴：轴： es= ei+ITes= ei+IT 或者或者 ei =esei =es - IT - IT 代号：代号：用用拉丁字母拉丁字母表示；表示；作用：作用：； 数值：数值：可从有关设计手册中可从有关设计手册中查取查取。50 f 7轴轴的的公差带代号公差带代号50 H 850 H 8轴的基轴的基本偏差本偏差代号代号公差等级代号公差等级代

13、号孔孔的的公差带代号公差带代号孔的基孔的基本偏差本偏差代号代号公差等级代号公差等级代号50500 0+0.039+0.0395050-0.025-0.025-0.050-0.050轴的基本偏差数值（轴的基本偏差数值（m）孔的基本偏差数值孔的基本偏差数值例：已知一对相配合的孔和轴的配合代号为：60H8（ ）/f7（ ），试指出其基本尺寸，偏差、公差、配合等参数，并画出公差带图。0-0.060-0.030+0.046解： 孔（mm） 轴（mm）1、基本尺寸 60 60 2、极限尺寸 Dmax=60.046Dmin=60.000dmax=59.970dmin=59.9403、极限偏差 ES=0.04

14、6EI=0.000es=-0.030ei=-0.0604、基本偏差 H=0.000 f=-0.0305、标准公差 TD=0.046 Td=0.0306、配合极限 Xmax=ES-ei=0.046-(-0.060)=0.106 Xmin=EI-es=0.000-(-0.030)=0.0307、配合公差 Tf=TD+Td=0.046+0.030=0.0768、基准制： 基孔制9、配合性质 间隙配合1 1、 配合的概念配合的概念 基本尺寸相同基本尺寸相同的相互结合的孔和轴的的相互结合的孔和轴的公公差带之间的关系差带之间的关系。 “公差与配合”的标准化，有利于机器的设计、制造、使用和维修，直接影响产品

15、的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术指标。 根据使用的要求不同，孔和轴之间的配合有松有紧，因而国标规定配合分三类：即间隙配合、过盈配合和过渡配合。三、配合：三、配合：2 2、 配合的种类配合的种类 间隙配合间隙配合：孔与轴配合时，具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。30+0.053+0.02030-0.020-0.041间隙孔公差带轴公差带最大间隙最小间隙孔公差带轴公差带最大间隙最小间隙为零 孔的公差带在轴的公差带之上。 过盈配合过盈配合 孔和轴配合时，孔的尺寸减去相配合轴的尺寸，其代数差为负值为过盈。具有过盈的配合称为过盈配合。轴径孔径过盈轴公差带孔公差带最大过盈最小过盈轴公差

16、带孔公差带最大过盈最小过盈为零 孔的公差带在轴公差带之下。 过渡配合过渡配合可能具有间隙或过盈的配合为过渡配合。最大间隙最大过盈轴径孔径最大间隙最大过盈最大过盈最大过盈最大间隙最大间隙轴和孔的公差带相互交叠。3 3、 配合的基准制配合的基准制 基孔制基孔制 基本偏差为基本偏差为一定的孔的公差带一定的孔的公差带, , 与与不同基本偏差的不同基本偏差的轴的公差带轴的公差带形成各种不形成各种不同配合的制度。同配合的制度。基孔制中孔为基孔制中孔为基准孔基准孔，用代号，用代号H H表示，其表示，其下偏差为零下偏差为零。间隙间隙配合配合过渡过渡配合配合过盈过盈配合配合0过渡过渡配合配合基准孔基准孔0公差带

17、图 基轴制基轴制 基本偏差为基本偏差为一定的轴的公差带一定的轴的公差带, ,与与不同基本偏差的孔不同基本偏差的孔的公差带的公差带形成各种不形成各种不同配合的制度。同配合的制度。基轴制中轴为基轴制中轴为基准轴基准轴，用代号，用代号h h表示，其表示，其上偏差为零上偏差为零。间隙间隙配合配合过渡过渡配合配合过盈过盈配合配合0过渡过渡配合配合基准轴基准轴公差带图0基轴制：基轴制：NKJS基准孔基准孔基准基准轴轴rfgefhjsjkmnpstugf轴轴HFGFJMGRSTPU孔孔EFA H 通常通常形成形成间隙间隙配合配合J N 通常通常形成形成过渡过渡配合配合P ZC 通常通常形成形成过盈过盈配合配

18、合基孔制基孔制：a h 通常通常形成形成间隙间隙配合配合j n 通常通常形成形成过渡过渡配合配合pzc 通常通常形成形成过盈过盈配合配合4 4、公差与配合在图样上的标注、公差与配合在图样上的标注1 1） 在装配图上的标注在装配图上的标注标注形式为：标注形式为：基本尺寸基本尺寸孔孔的基本偏差代号、公差等级的基本偏差代号、公差等级轴轴的基本偏差代号、公差等级的基本偏差代号、公差等级采用基孔（轴）制时，分子采用基孔（轴）制时，分子（母）为基准孔（轴）代号（母）为基准孔（轴）代号H H( (h h) )及公差等级。及公差等级。例如：例如：基轴制间隙配合基轴制间隙配合基孔制过渡配合基孔制过渡配合 202

19、0H7H7f5f5 3030N6N6h5h5 3030N6N6h5h5 2020H7H7f5f5箱体箱体轴套轴套轴轴2 2）零件图上极限的标注）零件图上极限的标注标注公差带代号标注公差带代号 20H8 20f7配合精度明确，标注简单，便于与配合精度明确，标注简单，便于与装配图对照。装配图对照。缺点：缺点：数值不直观数值不直观。用途：用途：适用于量规检测的尺寸和大量生产。适用于量规检测的尺寸和大量生产。优点：优点：标注极限偏差标注极限偏差 20+0.0320 -0.041 30-0.020优点：优点：数值直观，便于用万能量具检测。数值直观，便于用万能量具检测。用途：用途：试制单件及小批生产用此法

20、较多。试制单件及小批生产用此法较多。公差带代号与极限偏差值同时标注公差带代号与极限偏差值同时标注 30H8( )+0.0330 30f7( )-0.020-0.041优点：优点：有明确配合精度又有公差数值。有明确配合精度又有公差数值。用途：用途：适用于生产规模不确定的情况。适用于生产规模不确定的情况。 20H8f7 20 H8/f7 20+0.0310 -0.042 20-0.022 20+0.0310-0.022-0.042其他标注形式其他标注形式借用尺寸线作为分数线借用尺寸线作为分数线用斜线作分数线用斜线作分数线标注上、下偏差值标注上、下偏差值借用尺寸线作为分数线借用尺寸线作为分数线公差与

21、配合的标注示例及查表公差与配合的标注示例及查表 基基孔孔制制过盈过盈配合配合基基轴轴制制间隙间隙配合配合5、公差与配合的选用1 1、基准制的选择、基准制的选择 因为加工一定精度的孔比加工一定精度的轴难，且加工孔的刀具一般是定值的，因此一般优先选用基孔制来降低成本。 对于标准零件，如轴承，内孔的配合采用基孔制，轴承外圈的配合采用基轴制。2 2、配合的选用、配合的选用选用方法有：实验法、类比法、经验法和计算法。在国标中，规定了优先配合和常用配合H6H7H9H10H11H12H8 基孔制优先、常用配合基孔制优先、常用配合H7 H7 H7 H7 H7 H7 H7 H7 H7 H7 H7 H7 H7Js

22、6 k6 m6 n6 p6 r6 s6 t6 u6 v6 x6 y6 z6基准孔轴a b c d e f g h js k m n p r s t u v x y z间 隙 配 合过 渡 配 合过 盈 配 合 红色为优先配合。其中常用：59种优先：13种1111hH1212hH1010hH99hH88hH88hH67hH56hH56gH67gH78gH56fH66fH78fH88fH99fH88eH78eH99eH88dH99dH1010dH1111dH1111cH1010cH99cH88cH1111bH1212bHH6 H6 H6 H6 H6 js5 k5 m5 n5 p5H8 H8 H8

23、H8 H8 H8 H8 H8 H8Js7 k7 m7 n7 p7 r7 s7 t7 u7H6 H6 H6r5 s5 t5h5h6h7h8h9h10h11h12B C D E F G H JS K M N P R S T U V X Y Z基准孔孔A 间 隙 配 合过 渡 配 合过 盈 配 合 红色字为优先配合。其中常用：47种优先：13种1111hA1111hB1111hC1111hD1111hH1212hH1010hH99hH88hH67hH56hH56hG56hF78hF67hG88hF99hF99hE88hE99hD1010hD56hJS67hJS78hJS78hK67hK56hK56h

24、M67hM78hM56hN67hN78hN56hP67hP67hR56hR56hS77hS56hT77hT67hU 基轴制优先、常驻用配合基轴制优先、常驻用配合F7h6H8h7E8h7B12h12经过机械加工后的零件，由于机床夹具、经过机械加工后的零件，由于机床夹具、刀具及工艺操作水平等因素的影响，零件的尺刀具及工艺操作水平等因素的影响，零件的尺寸和形状及表面质量均不能做到完全理想而会寸和形状及表面质量均不能做到完全理想而会出现加工误差出现加工误差 。尺寸误差尺寸误差几何形状误差几何形状误差相互位置误差相互位置误差表面粗糙度表面粗糙度加工误差加工误差孔的尺寸为：孔的尺寸为： 轴的尺寸为：轴的尺

25、寸为： 他们是否能进行正常的装配？他们是否能进行正常的装配？ 形状公差和位置公差简称形位公差，形位公差，是指零件的实际形状和实际位置对理想形状和理想位置的允许变动量。 对一般零件来说，它的形状和位置公关差，可由尺寸公差、加工机床的精度等加以保证。而对精度较高的零件，则根据设计要求，需在零件图上注出有关的形状和位置公差。（一）、形位公差代号、基准代号（一）、形位公差代号、基准代号1 1、 形位公差的名称和符号形位公差的名称和符号 如下表所示。四、形状公差和位置公差简介四、形状公差和位置公差简介2、 形位公差代号、基准代号 公差框格 公差要求在矩形框格中给出，必须按标准标注。形位公差代号基准代号字

26、母形位公差数值公差带的形状形位公差符号指引线 0.05 A框格高度为框格中字体高度的2倍 相对于被测要素的基准 基准代号510等于框格高度2b（二）、形位公差标注示例（二）、形位公差标注示例 0.02指引线的箭头要指向被测要素的轮廓线或其延长线上d表示d 圆柱表面的任意素线的直线度公差为0.02（三）、形位公差的识读方法（三）、形位公差的识读方法例、识读齿轮图上标注的形位公差并解释含义。253288h9( )-0.0870 0.08 B 0.006A 0.05 B 0.08 A 0.02 BB 0.018P924H7( )0+0.02188圆柱面的圆度公差为0.006mm88h9圆柱的外圆表面

27、对24H7圆孔的轴心线的全跳动度公差为0.08mm槽宽为8P9的键槽对称中心面24H7圆柱孔的对称中心面对称度公差为0.02mm24H7圆孔轴心线的直线度公差为0.01mm圆柱的右端面对该机件的左端面平行度公差为0.08mm;右端面24H7圆孔的轴心线垂直度公差为0.05mm五、表面粗糙度的基本概念五、表面粗糙度的基本概念1 1、形成：加工时，刀具与机件表面摩擦（挤压）而形成。、形成：加工时，刀具与机件表面摩擦（挤压）而形成。表面粗糙度并与机床的精度、加工方法有关。表面粗糙度并与机床的精度、加工方法有关。2 2、 粗糙度对工件的影响：粗糙度对工件的影响： 使用寿命使用寿命。动力的消耗动力的消耗。抗腐蚀性抗腐蚀性。因此，表面粗糙度是评定质量的重要技术指标。因此，表面粗糙度是评定质量的重要技术指标。3 3、评价表面粗糙度的参数有：轮廓算术平均偏差、评价表面粗糙度的参数有：轮廓算术平均偏差RaRa和轮和轮廓最大高度廓最大高度RzRz等。等。4 4、RaRa：在一个：在一个取取样长度样长度l l内，轮廓偏距绝对值的算术平均内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。如下图所示：值。如下图所示： 在放大镜下，可以观察出高低不