极限与配合表面粗糙度

1、机械知识机械知识 极限与配合极限与配合第一章 极限与配合 为什么自行车的链条坏了，可以买一条新的换上就能使用；台灯的灯泡坏了，买一个新的换上又能继续在灯下看书学习？第一章 极限与配合11 互换性概念 12 极限与配合基本术语、定义 13 极限与配合国家标准的基本规定14 形状和位置公差的概述 15 表面粗糙度概述 11 互换性概念 自行车的链条坏了，可以买一条新的换上就能使用； 台灯的灯泡坏了，买一个新的换上又能继续在灯下看书学习了。 以上事例说明，规格相同的某种产品任选其一就能直接互换安装并正常使用，为人们的生活带来了极大的方便。 在机械工业中，互换性互换性是指同一规格的零、部件，不需经任何

2、挑选、调整和修配就能进行装配，并完全满足产品使用性能的要求。 互换性的基本形式 机械零、部件的互换性通常包括几何参数（尺寸、形状和位置等）、力学性能、物理化学性能等方面的互换。 本章研究的内容是零件几何参数的互换性。 按互换程度和范围的不同，互换性分为完全互换性和不完全互换性两种形式。完全互换性 n完全互换性是指零、部件在装配前不作任何挑选，装配中不作任何调整和修配，装配后能满足使用性能要求的互换。n完全互换性适用于对互换程度要求较高或大批量生产的情况。不完全互换性 不完全互换性是指零、部件在装配时允许挑选、调整但不允许修配，装配后能满足使用性能要求的互换。 不完全互换性适用于对互换程度要求不

3、高或单件、小批量生产的情况。若零件在装配时需要修配，就失去了互换性的意义。 互换性的重要性 在设计方面，可以使产品标准化、系列化，从而简化零、部件的设计计算过程，缩短设计周期。在生产制造方面，能组织自动化和专业化的高效生产，应用现代化的技术设备，有利于提高产品质量、降低成本和减轻劳动强度。在使用维修方面，可以缩短机器维修的时间、减少费用和提高机器的使用率。实现互换性的基本条件 实现互换性的基本条件是对同一规格的零、部件按统一的技术标准制造。 授课章节：授课章节：1-1 极限与配合基本术语极限与配合基本术语重点：重点： 基本术语及查表方法基本术语及查表方法目的与要求：目的与要求： 1.掌握极限与

4、配合的概念、术语和定义掌握极限与配合的概念、术语和定义 2.掌握国家标准的基本构成以及表格的查阅方法掌握国家标准的基本构成以及表格的查阅方法难点：难点： 极限与配合基本术语极限与配合基本术语12 极限与配合基本术语、定义 术语和定义是技术标准的基础，也是工程技术人员使用的技术语言。 一、尺寸 二、偏差与公差 三、配合 一、尺 寸 用特定单位表示线性尺寸值的数值称为尺寸。尺寸又分为基本尺寸、实际尺寸和极限尺寸 尺寸的定义、符号及说明 尺寸的定义、符号及说明 尺寸的定义、符号及说明 两极限尺寸可能同时大于或同时小于基本尺寸，因此,基本尺寸并不是零件在制造时一定要获得的尺寸。 零件加工后的实际尺寸未

5、超出两极限尺寸所限定的范围时，零件尺寸为合格；否则为不合格。孔和轴 孔与轴的结合是机械装置中最典型的装配关系，装配后，孔以其内表面包容轴的外表面。 孔通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面(由二平行平面或切面形成的包容面)。 轴通常指工件的圆柱形外表面，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)。 二、偏差与公差1.偏差 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为偏差。其中某一尺寸可以是实际尺寸，也可以是极限尺寸； 所以，偏差有实际偏差和极限偏差之分 。实际偏差和极限偏差 上偏差和下偏统称为极限偏差，它是设计时确定的允许实际偏差变动的界限。 零件加工后，只要实际偏差未超出上、下

6、偏差所限定的范围，零件的尺寸就为合格。用极限偏差表示孔、轴尺寸合格条件的表达式分别为ESEaEI和eseaei。 实际偏差和上、下偏差分别可能为正值、负值或零值，在应用中，其值前必须带“”或“”号(零值除外)。 极限偏差的标注形式 零件尺寸的极限偏差在图样或技术文件上标注时，上、下偏差必须同时标注；上偏差标注在基本尺寸的后上方，下偏差标注在基本尺寸的后下方。2.公差、公差带和公差带图 由公差带图可以看出，公差带的大小和其相对零线的位置是确定公差带的两个基本要素，而前者取决于公差值的大小，后者取决于极限偏差。 公差和偏差是既有联系又有区别的两个重要概念。 两者都是设计时给定的，公差的大小等于上偏

7、差减下偏差之差。公差是绝对值，是表示工件加工尺寸精度的指标；而偏差是代数值，是判断工件尺寸是否合格的依据。 三、配合 基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。 间隙和过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差为正时是间隙，为负时是过盈。 间隙配合、过盈配合和过渡配合 按孔、轴公差带之间相互位置关系的不同，配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三类。间隙配合 在一批间隙配合的孔和轴中任意各取其一，孔尺寸总是大于或等于轴尺寸，装配后都会有间隙。 当相配合的孔、轴之间要求有相对转动、摆动或滑动时，应采用间隙配合。 过盈配合 对于过盈配合的孔与轴，不论它们的实际尺寸在各自公差带内如

8、何变动，孔尺寸总是小于或等于轴尺寸，配合后都会形成过盈。 当相配合的孔、轴之间要求装配后相对固定，尤其是需传递一定的转矩或轴向力时，应采用过盈配合。过渡配合 过渡配合是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合。 在过渡配合中，孔的实际尺寸可能大于、小于或等于相配合轴 的实际尺寸，以致实际间隙或过盈都可能出现。 过渡配合一般用于要求能够拆卸的定位配合，加键或紧固件后可传递一定的载荷。13 极限与配合国家标准的基本规定 公差带的两个基本要素是公差带的大小和其相对零线的位置。 为了满足生产和使用的需要，国家标准对公差大小及公差带位置进行了标准化，相应规定出标准公差系列和基本偏差系列。 1.标准公差及其系

9、列 标准公差等级 确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。标准规定，标准公差分为20个等级，标准公差代号由标准公差符号IT和公差等级数字组成。各级标准公差代号依次为IT01，IT0，IT1，IT18。其中IT01精度最高，精度逐级下降，IT18精度最低。 标准公差系列 由若干标准公差所组成的系列称为标准公差系列，它以表格的形式列出，称为标准公差数值表。 一、标准公差与基本偏差标准公差数值表分析 横向看，同一基本尺寸的标准公差值，随着公差等级的降低而增大，表明其制造的难易程度从难到易。 纵向看，同一公差等级的标准公差值，随着基本尺寸的增大而增大，但应理解为它们都具有同等的精确程度。 为避免标准公差数

10、值表过于庞大，标准对基本尺寸进行了分段。 特别要注意的是，每个基本尺寸分段都包含其终了尺寸，而不包含起始尺寸。2.基本偏差及其系列 在国家标准中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差称为基本偏差。 为了满足各种不同的使用要求，标准对孔、轴各规定有28个基本偏差。 孔的基本偏差代号用大写字母表示，轴的基本偏差代号用小写字母表示。 表中代号表示的基本偏差构成了基本偏差系列。 孔的基本偏差系列轴的基本偏差系列看图分析 图中各公差带仅绘出了表示基本偏差的一端，未绘出的另一端有待于具体公差值的大小来确定。 同字母的孔、轴基本偏差相对零线基本上是对称设置的。 当公差带位于零线上方时，基本偏差为下偏差；当公

11、差带位于零线的下方时，基本偏差为上偏差；JS及js均跨零线对称分布，其基本偏差可以是上偏差（+IT/2）或下偏差（-IT/2）。 H和h的基本偏差与零线重合,即H的下偏差EI=0，h的上偏差es =0。二、公差带系列 1.公差带代号 国家标准中以标准公差和基本偏差分别规范了公差带的大小和位置，因此标准规定，公差带代号用基本偏差代号和公差等级数字的组合表示。 对于某一确定的孔或轴尺寸，公差带代号标注在基本尺寸之后，示例如下： 2.公差带系列 在国家标准中，对标准公差规定了20个等级，又对孔、轴各规定了28种基本偏差，由此组成的公差带系列会十分庞大。 为了方便使用，国标分别规定了孔、轴一般、常用和

12、优先公差带 。 一般、常用和优先孔的公差带 一般、常用和优先轴的公差带 3.极限偏差表 为了便于应用，标准对孔和轴的一般、常用和优先公差带分别列出了孔的极限偏差表和轴的极限偏差表。 孔、轴极限偏差数值的查法 在查表确定某尺寸公差带的极限偏差数值时，首先根据其基本偏差代号的大小写判断出是孔尺寸还是轴尺寸，然后从相应孔或轴的极限偏差表中先找出给定基本偏差代号的横栏以及其下所查公差等级的竖列，再找出基本尺寸所属的尺寸分段横行，两者纵横交汇处的方格中就是要查的极限偏差数值。【查表举例1】 试查出 28H8的极限偏差。【查表举例2】 试查出 35f9的极限偏差。三、配合基准制 由于孔、轴公差带数量繁多，

13、它们可以形成若干不同种类的配合，为便于生产和使用，国标对孔、轴公差带之间的关系规定了基孔制配合和基轴制配合两种配合制度。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的轴的公差带形成各种配合的一种制度称为基孔制配合。 在基孔制配合中，孔是基准件，称为基准孔，其基本偏差代号为H，基本偏差为下偏差EI，其数值等于零。 基孔制的几种不同配合 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的孔的公差带形成各种配合的一种制度称为基轴制配合 。 在基轴制配合中，轴是基准件，称为基准轴，其基本偏差代号为h，基本偏差为上偏差es，其数值等于零。 基轴制的几种不同配合 配合基准制的选用

14、四、公差带与配合的标注 1.公差带在零件图上的标注方法 零件图上标注尺寸公差带的三种形式，一般是在基本尺寸后直接注所要求的极限偏差值，也可以在基本尺寸后注所要求的公差带代号，或同时注出公差带代号和相应的极限偏差值。 公差带的标注 2.配合在图样上的标注方法 由于配合是指孔和轴公差带之间的关系，因此，配合代号用孔、轴公差带的组合表示，写成分数形式，分子为孔公差带，分母为轴公差带。标注时，配合代号注写在基本尺寸之后，标写形式为 18 或18H7/p6。6H7p配合的标注 五、线性尺寸的一般公差 在机械图样上，常常可以见到一些尺寸既没有注明公差带代号，又没有注明极限偏差；对于这种尺寸并不是没有精度要

15、求，而是要求较低。 在车间一般加工条件下就可以保证的公差称为一般公差。一般公差主要用于精度较低的非配合尺寸。 国标对线性尺寸的一般公差规定有四个公差等级 。 14 形状和位置公差的概述 零件在加工过程中不仅会产生尺寸误差，而且还会产生形状误差和位置误差。这种误差也会影响零件的互换性和产品的使用性能。 要保证零件几何要素的互换性，除规定尺寸精度（尺寸公差）要求外，还必须规定相应的形状和位置精度要求，即国标规定的形状和位置公差，简称形位公差。 一、零件的几何要素 构成零件几何特征的点、线、面称为零件的几何要素。 形位公差研究的是要素本身的形状精度和相关要素之间相互的位置精度问题。 1.被测要素和基

16、准要素 2.轮廓要素和中心要素 1.被测要素和基准要素 图样上给出了形状或(和)位置公差的要素称为被测要素。 用来确定被测要素方向或(和)位置的要素称为基准要素。 2.轮廓要素和中心要素 轮廓要素是指构成零件表面能为人们所感知的点、线、面。 中心要素是指对称要素的中心点、线、面或回转表面的轴线，是必须依靠相应的轮廓要素而存在、看不见、摸不着的假想要素。 二、形位公差的概念和项目 1.形位公差的概念 形状或位置公差分别是图样上对要素的形状或位置误差的最大允许值。2.形位公差的项目及符号 标准规定了14个形位公差项目，其中形状公差4项，轮廓公差2项，位置公差8项。三、形位公差的标注方法 1.形位公

17、差代号 2.基准符号 3.形位公差代号和基准符号的标注 4.形位公差标注实例 1.形位公差代号 形位公差代号包括：形位公差框格、带箭头的指引线以及框格内所填写的内容 形位公差框格由两格或多格组成，框格内的内容从左到右依次为：第一格是形位公差符号第二格是形位公差数值和有关符号第三格和以后各格是基准要素的字母和有关符号。 由于形状公差没有相对基准，所以其代号只有前两个框格。 2.基准符号 对有位置公差要求的零件，在图样上必须标明基准。相对于被测要素的基准，用基准符号表示。 基准符号为带圆圈的大写字母用细实线与粗的短横线相连 在图样中,无论基准符号的方向如何，其字母均应水平填写。 为了避免引起误解，

18、基准字母不得采用E，I，J，M，O，P，L，R，F；当字母不够用时可加脚注，例如A 1，A 2 B 1，B 2 3.形位公差代号和基准符号的标注 （1）标注形位公差代号时，一般应使其指引线箭头垂直地指在被测要素的轮廓线或其延长线上。标注基准符号时，应使基准符号的短横线平行地靠近与基准要素相关的轮廓线或其延长线上。 （2）当被测要素或基准要素为轮廓要素时，形位公差代号的指引线箭头或基准符号的连线应与该要素的尺寸线明显地错开 （3）当被测要素或基准要素为中心要素时，形位公差代号的指引线箭头或基准符号的连线应与该要素相关的轮廓尺寸线对齐。 4.形位公差标注实例 看图分析：看图分析： 图示为内燃机配气

19、装置中的气门，从图中可以看到，球面、圆柱面和端平面均为轮廓要素，形位公差代号的指引线箭头指在它们的轮廓线或其延长线上；M81的同轴度标注，指引线箭头与其尺寸线对齐，表示被测要素是螺纹孔的轴线；基准A符号的连线与16圆柱面的尺寸线对齐，表示该基准为此圆柱面的轴线。15 表面粗糙度概述 零件表面经加工后，特别是经过高精度加工后，肉眼看起来很光滑，但经放大后会观察到，零件表面上留有微观的凹凸不平的刀痕和间距较小的轮廓峰谷。表面粗糙度的概念 加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征，称为表面粗糙度。 表面粗糙度是衡量零件质量的一项重要指标，它对零件的配合性质、耐磨性、工作精度和抗腐蚀性的影

20、响很大。 为提高产品质量，促进互换性生产，国家标准对表面粗糙度作出了相应的规定。 我国现行的表面粗糙度标准主要有：产品几何技术规范表面结构 轮廓法 表面结构的术语、定义及其参数(GB/T 35052000)、表面粗糙度 参数及其数值(GB/T 10311995)、机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法(GB/T 1311993)。一、基本术语 1.表面轮廓 2.取样长度 l r 3.评定长度l n 1.表面轮廓 平面与实际表面相交所得轮廓称为表面轮廓，其中平面，在评定表面粗糙度时，除非特别说明，通常指垂直于表面加工纹理的平面，那么所得的表面轮廓称为横向轮廓。2.取样长度 l r 取样长度是指用于判被评定轮廓的不规则特征的X轴向上（与轮廓总的走向一致）的长度。在一个取样长度范围内，一般应包括5个以上的轮廓峰和轮廓谷 。3.评定长度l n 评定长度是用于判被评定轮廓的X轴向上的长度。它可以包括一个或几个取样长度，通常取1 l n = 5 l r 。二、表面粗糙度的评定参数 轮廓算术平均偏差Ra 轮廓算术平均偏差是指在一个取样长度内纵坐标值Z（x）绝对值的算术平均值。 Ra值越大，表面越粗糙。Ra参数能充分客观地反映表面轮廓的微观几何形状误差，对一般要求的表面应优先选用Ra参数。 三、表面粗糙度代号及其标注 在表面粗糙度符号的规定位置上