第1章-极限与配合(简)课件

1、2022/7/251/88Limits and Fits第1章 极限与配合2022/7/252/88本章学习内容1.3 公差带和配合1.4 公差带和配合的选择1.2 标准公差和基本偏差1.1 术语和定义1.5 线性尺寸的一般公差 2022/7/253/88本章所参照的主要国家标准GB/T 1800.1-2009 产品几何技术规范(GPS)极限与配合 第1部分：公差、偏差和配合的基础GB/T 1800.2-2009 产品几何技术规范(GPS)极限与配合 第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表GB/T 1801-2009 产品几何技术规范(GPS)极限与配合 公差带和配合的选择新标准GB/T 1

2、800.1 1997 极限与配合 基础 第1部分：词汇GB/T 1800.2 1998 极限与配合 基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本规定GB/T 1800.3 1998 极限与配合 基础 第3部分：标准公差和基本偏差数值表GB/T 1800.4 1999 极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表GB/T 1801 1999 极限与配合 公差带和配合的选择旧标准2022/7/254/881.1 术语和定义Terminologies and Definitions2022/7/255/881.1.1 轴与孔 轴(shaft) 通常，指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆柱形的外尺寸要素(由

3、二平行平面或切面形成的被包容面)。 孔(hole) 通常，指工件的圆柱形内尺寸要素，也包括非圆柱形的内尺寸要素(由二平行平面或切面形成的包容面)。 基准轴(basic shaft) 在基轴制配合中选作基准的轴(即上极限偏差为零的轴)。 基准孔(basic hole) 在基孔制配合中选作基准的孔(即下极限偏差为零的孔)。2022/7/256/88根据定义可以看出，图中的A、d2、d3、d4应视为“轴”，而B、d1应视为“孔”。2022/7/257/88加工方面： 轴的尺寸越加工越小，孔的尺寸越加工越大。装配方面： 轴为被包容面，孔为包容面。检测方面： 轴用环规或卡规，孔用塞规。2022/7/25

4、8/881.1.2 有关尺寸的术语和定义 尺寸(size)以特定单位表示线性尺寸值的数值。机械制造中线性尺寸的常用特定单位： 米(m)、毫米(mm)、微米(m)和纳米(nm) 通过它应用上、下极限偏差可算出极限尺寸的尺寸。 公称尺寸通常是设计者经过强度、刚度计算，或根据经验对结构进行考虑，并参照标准尺寸数值系列确定，以减少定值刀具、量具、夹具等的规格。可以为整数或小数。 相互配合的孔轴的公称尺寸一般是相同的，分别用 D 和 d 表示(以后用大、小写字母分别表示孔、轴的参数) 。 公称尺寸(nominal size)由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。2022/7/259/88 极限尺寸(lim

5、its of size) 尺寸要素允许的尺寸的两个极端。提取组成要素的局部尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。 上极限尺寸(upper limit of size)尺寸要素允许的最大尺寸( 、 )。 下极限尺寸(lower limit of size)尺寸要素允许的最小尺寸( 、 )。(旧标准中分别称为最大极限尺寸和最小极限尺寸)2022/7/2510/88 极限制(limit system)尺寸的合格条件：轴：孔： 经标准化的公差与偏差制度。 以下4条术语参照： GB/T 16671-2009 产品几何技术规范(GPS) 几何公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求2022/7/2511/8

6、8 最大实体状态MMC(maximum material condition) 假定提取组成要素的局部尺寸处处位于极限尺寸且使其具有实体最大时的状态。 最大实体尺寸MMS(maximum material size) 确定要素最大实体状态的尺寸。即外尺寸要素的上极限尺寸，内尺寸要素的下极限尺寸。 最小实体状态LMC(least material condition) 假定提取组成要素的局部尺寸处处位于极限尺寸且使其具有实体最小时的状态。 最小实体尺寸LMS(least material size) 确定要素最小实体状态的尺寸。即外尺寸要素的下极限尺寸，内尺寸要素的上极限尺寸。2022/7/25

7、12/88加工方面：最大实体尺寸是尺寸合格的开始极限，最小实体尺寸是尺寸合格的终止极限。装配方面：最大实体状态是装配最紧的状态，最小实体状态是装配最松的状态。检测方面：最大实体尺寸是通规的尺寸，最小实体尺寸是止规的尺寸外尺寸：内尺寸：2022/7/2513/88小结： 公称尺寸、极限尺寸、实体状态与实体尺寸等反映了零件的设计要求，由设计者给出；而提取要素的局部尺寸则反映了完工以后零件的实际几何特征后者受前者的控制。1.1.4 有关偏差的术语和定义 偏差(deviation) 某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差(可正、负、零)。 极限偏差(limit deviations)上极限偏差和下极限偏差。

8、 上极限偏差(upper limit deviation)上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差( 、 )。 下极限偏差(lower limit deviation)(旧标准中分别称为上偏差和下偏差)下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差( 、 )。在本标准极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差 基本偏差(fundamental deviation)公差带图解示例公差带图解 基本偏差可能是上极限偏差也可能是下极限偏差(一般为靠近零线的那个极限偏差)，它们及其数值均已标准化(见GB/T 1800.1- 2009)。2022/7/2516/88 尺寸公差(简称公差，size toleranc

9、e) 上极限尺寸减下极限尺寸之差，或上极限偏差减下极限偏差之差。它是允许尺寸的变动量(为无符号的绝对值)。THTs1.1.5 有关公差的术语和定义外尺寸(轴)公差内尺寸(孔)公差2022/7/2517/88公差带图解 由于公差与偏差的数值与公称尺寸数值相比差别很大，不便用同一比例尺表示。为了便于讨论，这里只画出放大的孔、轴公差带，即公差与配合图解(简称公差带图) 1. 零线 在公差带图中，确定偏差的一条基准直线为零偏差线，简称零线。通常零线表示公称尺寸。在公差带图中，正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方。2. 尺寸公差带 在公差带图中，由代表上、下极限偏差的两条直线所限定的一个区域，称为

10、尺寸公差带(简称公差带)。在国家标准中，公差带包括公差带大小和公差带位置两个参数。前者由标准公差确定，后者由基本偏差确定。3. 标准公差 国家标准规定的用以确定公差带大小的任一公差称为标准公差。4. 基本偏差 国家标准规定的用以确定公差带相对于零线位置的那个极限偏差。基本偏差可以是上极限偏差或下极限偏差，一般以靠近零线的那个极限偏差作为基本偏差。 公差带(tolerance zone)2022/7/2518/88 尺寸公差表示尺寸允许的变动范围，是允许的尺寸误差的大小，它体现设计对尺寸加工精度要求的高低。公差值越小，零件尺寸允许的变动范围就越小，要求的加工精度就越高。特别注意：公差带的大小取决

11、于标准化后的标准公差公差带的位置取决于标准化后的基本偏差特别注意：尺寸公差带的两个组成要素公差带图解示例2022/7/2519/88 本标准极限与配合制中，所规定的任一公差。 标准公差(IT，standard tolerance)标准公差数值表 (摘自GB/T 1800.1 2009)1.1.6 有关配合的术语和定义 间隙(clearance) 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正。 过盈(interference) 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负。 配合(fit) 公称尺寸相同的并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系。 配合反映的一种状态，是设计者对按公差带要求加工出来的一批合格的孔、轴

12、装配后可能形成的间隙或过盈的范围所提出的设计要求。配合的性质有三种, 即 在间隙配合中，孔的下极限尺寸与轴的上极限尺寸之差。 最小间隙(minimum clearance) 在间隙配合或过渡配合中，孔的上极限尺寸与轴的下极限尺寸之差。 最大间隙(maximum clearance) 在过盈配合中，孔的上极限尺寸与轴的下极限尺寸之差。 最小过盈(minimum interference) 在过盈配合或过渡配合中，孔的下极限尺寸与轴的上极限尺寸之差。 最大过盈(maximum interference)2022/7/2522/88配合的性质有三种, 即0+公称尺寸孔轴孔轴孔轴间隙配合过盈配合过渡配

13、合2022/7/2523/88允许间隙的变动量 间隙配合(clearance fit) 具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。 最大间隙 (最松) 最小间隙 (最紧) 2022/7/2524/88允许过盈的变动量 过盈配合(interference fit) 具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。 (最松) 最小过盈 最大过盈 (最紧) 2022/7/2525/88允许间隙、过盈的变动量 过渡配合(transition fit) 可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠。 最大间隙 (最松) 最大过盈 (

14、最紧) 配合公差(variation of fit) 组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量(为无符号的绝对值)，用 Tf 表示 。 通过前面的介绍可以得出，对于间隙配合、过盈配合及过渡配合，均有 配合公差表示的是配合精度。上述关系反映了配合精度(使用性能要求)与制造精度(影响制造成本)之间的矛盾。若想使配合精度高(Tf 小)，则孔、轴的制造精度必须高(TH、TS小)；若为降低制造成本而增大孔、轴的制造公差(TH、TS大) ，则必然导致配合精度的降低(Tf 大)。 配合公差等于相互结合的孔、轴公差之和。2022/7/2527/88间隙配合例题例：50 的孔与 的轴配合,试填写下表

15、,并画出公差带图孔轴公称尺寸上极限偏差下极限偏差标准公差上极限尺寸下极限尺寸最大间隙最小间隙 0(单位:mm)2022/7/2528/88孔轴公称尺寸5050上极限偏差ES0.039es0.025(基本偏差)下极限偏差EI0(基本偏差)ei0.050标准公差Th|ESEI |0.039Ts=|es-ei |= |0.025(0.050) |=0.025上极限尺寸Dmax=50+0.039=50.039dmax=50 0.025=49.975下极限尺寸Dmin= 50+0=50dmin=50 0.050=49.950最大间隙XmaxDmaxdminESei = +0.089最小间隙XminDmi

16、ndmaxEIes = +0.025(单位:mm)50mm孔轴0+-+0.039 0.0250.050零线XmaxXmin孔的公差带完全处在轴的公差带之上2022/7/2529/88过盈配合例题孔轴公称尺寸上极限偏差下极限偏差标准公差上极限尺寸下极限尺寸最大过盈最小过盈(单位:mm)50 的孔和 轴的配合，画出公差带图，填写下表各值 02022/7/2530/88孔轴公称尺寸5050上极限偏差ES+0.025es+0.059下极限偏差EI0(基本偏差)ei+0.043(基本偏差)标准公差Th|ESEI |0.025Ts |esei | |0.059 0.043|0.016上极限尺寸Dmax50

17、+0.025=50.025dmax50+0.059=50.059下极限尺寸Dmin50dmin50 +0.043=50.043最大过盈YmaxDmindmaxEIes= 0.059最小过盈YminDmaxdminESei= 0.018(单位:mm)50mm孔轴0+0.025+0.059+0.043零线YmaxYmin孔的公差带完全处在轴公差带之下。2022/7/2531/8850 的孔和 的轴相配合，画出公差带图，并填写下表孔轴公称尺寸上极限偏差下极限偏差标准公差上极限尺寸下极限尺寸最大间隙最大过盈过渡配合例题 0(单位:mm)2022/7/2532/88孔轴公称尺寸5050上极限偏差ES+0

18、.025es+0.018下极限偏差EI0 (基本偏差)ei0.002 (基本偏差)标准公差Th|ESEI |0.025Ts |esei | |0.059-0.043|0.016上极限尺寸Dmax50+0.025=50.025dmax50+0.018=50.018下极限尺寸Dmin50dmin50 +0.002=50.002最大间隙XmaxDmaxdminESei = +0.023 最大过盈YmaxDmindmaxEIes = 0.018(单位:mm)2022/7/2533/88Tf=XmaxYmax= 0.023(0.018)=0.041mm轴孔YmaxXmax0+-50mm+0.025+0.

19、018+0.0022022/7/2534/88 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。 对本标准极限与配合制，是孔的下极限尺寸与公称尺寸相等、孔的下极限偏差为零的一种配合制。 配合制(fit system) 同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。 配合制也称为(配合的)基准制。国标规定的配合制有以下两种。 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。 对本标准极限与配合制，是轴的上极限尺寸与公称尺寸相等、轴的上极限偏差为零的一种配合制。 基孔制配合(hole-basis system of fits) 基轴制配合(sha

20、ft-basis system of fits)2022/7/2535/881.2 标准公差和基本偏差Standard Tolerance and Fundamental Deviation 对零件的尺寸精度进行设计时，应根据零件的功用、工作条件、批量等设计零件的尺寸公差带。为了保证零件的互换性，有关国家标准对尺寸公差带的两个要素(公差带的大小、公差带的位置)进行了标准化，规定了标准公差系列和基本偏差系列，设计者需按标准的规定进行尺寸精度设计。 本节及下一节将就国家标准关于(至500mm)尺寸公差带及配合的有关规定加以介绍。2022/7/2536/881.2.1 标准公差系列 标准公差系列是以

21、国家标准制定的一系列由不同的公称尺寸和不同的公差等级组成的标准公差值。尺寸精度设计时，要根据公称尺寸选取标准公差值。标准公差数值表 (摘自GB/T 1800.1 2009)37/88 标准公差等级 (standard tolerance grade) 标准公差分为20 个等级，用IT(ISO tolerance的简写)加阿拉伯数字表示，即IT01，IT0，IT1，IT2，IT3，IT4，IT5，IT6，IT18高精度低精度 标准公差因子(standard tolerance factor 公差因子、公差单位) 公差用于限制加工误差，因此其变化规律应与加工误差的变化规律基本一致。公差因子用来反映

22、公差(及加工误差)随公称尺寸变化的规律。大量的生产统计结果表明，在常用公差等级范围(IT5IT18)及常用尺寸范围(500mm)内，这一规律近似为主要反映加工误差 用以补偿与直径成线性关系的误差(主要是测量时偏离标准温度引起的误差) 2022/7/2538/88 标准公差值由公差因子(取决于公称尺寸)和公差等级系数(取决于标准公差等级)的乘积来确定。 标准公差值的确定160iIT127iIT52500iIT18100iIT11(IT1)(IT5/IT1)3/4IT41600iIT1764iIT10(IT1)(IT5/IT1)1/2 IT31000iIT1640iIT9(IT1)(IT5/IT1

23、)1/4 IT2640iIT1525iIT80.8+0.020DIT1400iIT1416iIT70.5+0.012DIT0250iIT1310iIT60.3+0.008DIT01公式公差等级公式公差等级公式公差等级标准公差计算公式2022/7/2539/88 关于标准公差的几点说明 尺寸分段 国标将0500mm划分了13个尺寸段，以每个尺寸段首尾尺寸的几何平均值作为计算该尺寸段公差因子的D，即 公差等级系数 从IT5IT18，同一尺寸段的公差等级系数基本按R5系列优先数系排列。 IT01IT4的标准公差计算 IT01IT1 精度极高，因温度变化引起的测量误差占主导，因此与公称尺寸成线性关系，

24、但各等级公差值的比值约为1.6。 IT2IT4 精度很高，为保持所有公差等级标准公差值的规律性，将这3个等级的公差值均匀地按等比关系插入到IT1及IT5的公差值之间，其公比为(IT5/IT1)1/4。公称尺寸D在5003150mm的大尺寸范围内，国家标准也同样规定了20个公差等级。2022/7/2541/88“标准公差”计算例题解： 因30mm属于18 30mm尺寸段，(注： 30mm不属于 30 50mm尺寸段) 几何平均值D= 公差因子 查“标准公差计算公式 ”表，知 IT6= 10 i =13.10m 13m IT7= 16 i =20.96m 21m对照“标准公差数值表”，验证IT6和

25、IT7 。 已知某公称尺寸30mm，求IT6和IT7 等于多少。2022/7/2542/881.2.2 基本偏差系列 基本偏差的种类及代号 为满足不同场合下不同配合性质的要求，国标为基轴制配合中的孔以及基孔制配合中的轴各规定了28种基本偏差(对应于28种公差带位置)，并规定用英文字母表示每一种基本偏差。 孔：A，B，Z去掉：I, L, O, Q, W增加：CD, EF, FG, JS, ZA, ZB, ZC轴：a，b，z去掉：i, l, o, q, w增加：cd, ef, fg, js, za, zb, zc2022/7/2543/88hH基孔制ah： 间隙配合js n：过渡配合pzc：过盈配

26、合基轴制AH： 间隙配合JS N：过渡配合PZC：过盈配合基本偏差系列图 2022/7/2544/88孔的基本偏差系列 AH : 为下偏差EI JZC :为上偏差ES H: EI=0 JS:偏差对称于零线2022/7/2545/88轴的基本偏差系列 ah: 为上偏差es jzc: 为下偏差ei h: es=0 js:偏差对称于零线2022/7/2546/88 基本偏差数值 轴的基本偏差数值(以基孔制配合为基础确定) 轴的基本偏差的数值是根据设计要求、生产实践和科学实验，经统计分析由经验公式计算，最后经修约圆整确定的。2022/7/2547/882022/7/2548/8880f630k630k

27、82022/7/2549/8840t62022/7/2550/88 孔的基本偏差数值 孔的基本偏差由同名配合的轴的基本偏差换算而得。 换算的前提是：保证基孔制配合与同名的基轴制配合的配合性质相同。 对于间隙配合(AH)，通常对孔、轴的公差等级无要求；对精度等级较低的过渡配合(JN)及精度等级较低的过盈配合(PZC)采用同级配合，因此 通用规则EI = es (适用于所有等级的AH)ES = ei (适用于IT8的K、M、N 及IT7的PZC)2022/7/2551/88通用规则-例题1已知 ，求50G7/h6的极限间隙或过盈，并画出公差带图。解：轴50g6和孔50G7同名，满足通用规则：孔50

28、G7： EI= es= (0.009)=0.009mm IT7=0.02500.025mm ES=EI+IT7=0.009+0.025=0.034mm轴50h6： es=0 IT6= 0.009(0.025)=0.016mm ei= 0.016mm XmaxESei34(16)50m Xmin=EIes=0(9)=+9m2022/7/2552/882022/7/2553/88 特殊规则 对于过渡配合(KN)及过盈配合(PZC)，从使用要求来讲一般应使孔、轴的公差等级较高。此时，考虑到孔的加工较轴的加工更难于实现，因此通常采取孔比轴低一级的配合。例如： 为保证同名配合性质相同，此时按特殊规则确定

29、孔的基本偏差数值，即与与ES = ei + (适用于IT8的K、M、N及IT7的PZC) = ITn ITn-12022/7/2554/88对50T8：ES54m对50T6：ES = 54+ =54+5 =49m2022/7/2555/88对50M9：ES9m对50M8：ES = 9+ =9+14 =+5m2022/7/2556/88特殊规则-例题已知 ，求60P7/h6的公差带。(计算后查表验证结果)。(注： IT7=0.030 IT6=0.019)解：60P7： 满足特殊规则 =IT7IT6=0.030mm0.019mm=0.011mm 代入公式得 ES= ei+32m+11m = 21m

30、 EI=ESIT7= 21m30m = 51m 60h6： es0mei19m2022/7/2557/882022/7/2558/88练习题1、孔、轴配合,公称尺寸为25, Xmax=86 m, Xmin=20 m , 试确定配合代号，即确定25 XA/YB。2、孔、轴配合, 公称尺寸为40, Ymax= 76m, Ymin= 35 m ，试确定配合代号。3、孔、轴配合,公称尺寸为30, Th=13m, Ts=9m , Xmax=11m, EI=0, 试求孔和轴的极限偏差、极限尺寸，画出公差带图，并判断配合性质。2022/7/2559/881.3 公差带和配合Tolerance Zones a

31、nd Fits1.3.1 公差带 公差带代号 公差带代号由公称尺寸、基本偏差代号和公差等级三部分组成。例如：2022/7/2560/88 极限与配合在图样上的标注 零件图中尺寸公差的两种标注形式。 装配图上，主要标注配合代号，即标注孔、轴的基本偏差代号及公差等级。孔、轴公差在零件图上的标注装配图上的标注2022/7/2561/88 优先、常用、一般公差带 国家标准提供了 20 种公差等级和28 种基本偏差代号，其中基本偏差j 限用于4 个公差等级，基本偏差J 限用于3 个公差等级，由此可组成孔的公差带有543 种、轴的公差带有544 种。孔和轴又可以组成大量的配合，为减少定值刀具、量具和设备等

32、的数目，对公差带和配合应该加以限制。2022/7/2562/88轴的优先、常用、一般公差带一般：116种优先：13种常用：59种选用次序：优先常用一般(任意组合的公差带)2022/7/2563/88选用次序：优先常用一般(任意组合的公差带)孔的优先、常用、一般公差带一般：105种优先：13种常用：44种2022/7/2564/881.3.2 配合 配合代号 配合代号由孔、轴公差带代号组合而成，孔的公差带代号写在分数线之上，轴的公差带代号写在分数线之下，公称尺寸公用。例如：在装配图上的标注：2022/7/2565/88 优先、常用配合选用次序：优先常用(任意组合的配合)基孔制优先、常用配合优先：

33、13种常用：59种2022/7/2566/88基轴制优先、常用配合选用次序：优先常用(任意组合的配合)优先：13种常用：47种2022/7/2567/881.4 公差带和配合的选择Selection of Tolerance Zone and Fit 机械产品尺寸精度设计的实质就是为尺寸要素选择合理的公差带和配合。公差带、配合选择得是否合适，直接影响到机器的使用性能、寿命、互换性和经济性。选择的内容：配合(基准)制的选择、公差等级的选择、配合种类(非基准件基本偏差种类)的选择。选择的原则：在满足使用要求的前提下，获得最佳的技术经济效益。选择的方法：计算法、试验法、类比法。2022/7/2568

34、/881.4.1 配合(基准)制的选择 优先采用基孔制原因：孔通常用定值刀具加工、用光滑极限塞规(定值量具) 检验。采用基孔制配合可以减少孔公差带的数量(仅有H)，从而减少定值刀具和量具(塞规)的规格和数量，显然是经济合理的。 2022/7/2569/88 特殊情况下采用基轴制 一轴穿多孔 同一公称尺寸的轴上需要装配几个不同配合的零件时，应当选用基轴制，既有利于加工，又便于装配。 采用基孔制配合的结果 当选择基孔制时，由于使用要求，活塞销2与活塞1之间为过渡配合，而活塞1与连杆小头3之间有相对运动，要求间隙配合，公差带如图所示。此时只有将活塞加工成台阶状才能符合各段配合要求，但这样既不便于加工，又不利于装配。 1活塞 2活塞销 3连杆过渡配合过渡配合间隙配合2022/7/2570/88采用基轴制配合的结果1活塞 2活塞销 3连杆 当选用基轴制时，将这三段配合改为30M6/h5、30H6/h5和30M6/h5，其公差带如图所示。活塞销采用光轴后，既方便加工又利于装配。 2022/7/2571/88 与标准件配合时，应根据标准件的配合表面确定基准制55k6 100J7 内圈内径处采用基孔制外圈外径处采用基轴制202