机械制造基础ch10孔轴公差与配合jg课件

1、第十章 尺寸精度设计国家“十一五”规划教材省级“十二五”规划教材省级精品课程、精品资源共享课进入课程退出本章主要内容：第十章 尺寸精度设计极限与配合的基本术语*极限与配合的国家标准极限与配合的选用掌握极限与配合的基本术语*了解极限与配合标准的构成特点及基本规律；掌握标准公差、基本偏差和基准制的有关规定，并能熟练地进行查表及在图样上标注初步掌握极限与配合的选用原则和方法本章基本要求：第十章 尺寸精度设计基础： GB/T1800.1-1997极限与配合 基础 第1部分：词汇 GB/T1800.2-1998极限与配合 基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本规定 GB/T1800.3-1998极限与配

2、合 基础 第3部分：标准公差和基本偏差的数值表GB/T1800.1-2009尺寸极限与配合现行标准体系公差带选择： GB/T1800.4-1999极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表 2009（ISO286.2） GB/T1801-1999极限与配合 公差带和配合的选择 2009（ISO1829） 尺寸极限与配合现行标准体系GB/T1800.2-2009GB/T1801-2009GB/T 1800.12009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 1800.22009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

3、表GB/T 18012009产品几何技术规范（GPS） 极限与配合 公差带和配合的选择GB/T1804-2000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差尺寸极限与配合现行标准体系第十章 尺寸精度设计第一节 极限与配合的基本术语第三节 极限与配合的选用 第二节 极限与配合国家标准第一节 极限与配合的基本术语一、互换性与标准化概念作用： 设计方面：简化设计（标准件，CAD） 制造方面：有利于加工装配（CAM） 使用维修方面：方便维修，便于管理1互换性：含义：同一规格，互换使用，效果相同种类：完全互换（绝对互换） 不完全互换（有限互换）层次：国家标准、行业标准（部标准）、地方标准、企业标准；国际标准

4、与区域性标准 种类：基础标准、产品标准、方法标准、卫生标准、安全与环境保护等2标准与标准化：1）标准:2）标准化: 标准制订、贯彻和修改标准的全部过程 3）国际标准化组织ISO:一、互换性与标准化概念二、孔和轴的定义1、孔（hole )2、轴（shaft )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) 。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)。3、长度（length )既不是孔，又不是轴的那部分，则称为长度 。图10-1 孔、轴示意图1尺寸(size)： 用特定单位表示线性尺寸值的数字(mm)2. 公称尺寸（nominal

5、 size)：D，d由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。设计给定的尺寸。计算并圆整后所给定的尺寸。 三、尺寸的术语和定义 3极限尺寸（Limits of size)：允许的尺寸的两个极端。上极限尺寸upper limit of size：Dmax dmax下极限尺寸lower limit of size： Dmin dmin例：某长度尺寸（50.0149.99）测量结果： 钢板尺 50mm, 游标卡尺 49.9mm 千分尺 49.88mm, 测长仪 49.882mm 一切提取组成要素上两对应点之间距离的统称。通过测量获得的某一尺寸。局部尺寸并非尺寸真值。三、尺寸的术语和定义 4提取组成要素的局

6、部尺寸（local size of an extracted integral feature） （局部实际尺寸Da、da）四、偏差与公差的术语和定义 某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差。偏差可以为正、负或零，前面必须冠以正、负号。 (a) 实际偏差（局部偏差） Ea，ea 局部尺寸- 公称尺寸 Ea DaD； ea dad (b) 极限偏差（Limit Deviation) 极限尺寸- 公称尺寸 上极限偏差（ upper of deviation ）：ES=Dmax-D，es=dmax-d下极限偏差（ lower of deviation ） ：EI=Dmin-D， ei=dmin-d1尺寸偏

7、差（ Deviation）2尺寸公差（Size Tolerance) : 孔：Th=Dmax-Dmin = ES-EI 轴：Ts=dmax-dmin = es-ei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。 注意：公差值永远大于零。公差是一个没有符号的绝对值。Eg1，eg2四、偏差与公差的术语和定义 例1：已知：公称尺寸D=50mm，Dmax=50.008， Dmin=49.992，试计算偏差和公差。例2：有一批孔，要求D=50mm，公差为0.05，ES=+0.07，EI=+0.02，如果加工后，该批零件实际偏差在+0.13至+0.08之间变化，即实际偏差

8、变化范围为0.05，问：该批零件是否合格？原则上：偏差与加工精度无关。 上、下偏差之差公差与精度有关尺寸合格条件：孔： Dmax Da Dmin ；ES Ea EI 轴： dmax da dmin； es ea ei公差带图（公差带图解）：两个相互结合的孔、轴的公称尺寸、极限尺寸、极限偏差与公差之间相互关系的示意图。即将尺寸、偏差、公差画在一个图上。零线（zero line ）：在极限与配合图解中，表示公称尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。通常零线沿水平方向绘制。正偏差位于其上，负偏差位于其下。公差带(tolerance zone)：公差带图中，由代表上偏差和下偏差或上下极限尺寸的两条

9、直线所限定的一个区域。它是由公差大小和其相对零线的位置如基本偏差来确定。3零线与公差带+零线0-孔公差带轴公差带ESEIeies 尺寸公差带图公称尺寸公差带图中，尺寸单位为mm，偏差、公差一般用m， 也可用mm。标注方法：1）公称尺寸注出mm，偏差不注为m 2）均不注出单位，则均为mm 3）与零线重合的偏差，其数值为零，不必标出 公差带的位置：由基本偏差fundamental deviation决定。基本偏差：确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。公差带的大小：即公差值的大小，它是指沿垂直于零线方向计量的公差带宽度。公差带图中，垂直的两条直线无

10、意义，其宽度也不代表配合长度。说明：公称尺寸相同相互结合的孔、轴公差带之间的关系。指一批孔、轴的装配关系（松紧程度）。五、 配合的术语和定义1配合（Fit )2间隙和过盈（Clearance and Interference)孔的尺寸 减去相配合的轴的尺寸之差为正间隙X孔的尺寸 减去相配合的轴的尺寸之差为负过盈Y3配合种类1）间隙配合（Clearance Fit）2）过盈配合（Interference Fit）3）过渡配合（Transition Fit）保证具有间隙（包括Xmin = 0）的配合。1）间隙配合（Clearance Fit）保证具有间隙（包括Xmin = 0）的配合。1）间隙配合

11、（Clearance Fit）保证具有间隙（包括Xmin = 0）的配合。1）间隙配合（Clearance Fit）条件：孔的公差带在轴的公差带之上 即：Dmindmax 或 EIes图10-3 间隙配合最小间隙=0保证具有间隙（包括Xmin = 0）的配合。1）间隙配合（Clearance Fit）条件：孔的公差带在轴的公差带之上 即：Dmindmax 或 EIesXmax=Dmax-dmin=ES-eiXmin=Dmin-dmax=EI-es极限间隙：允许间隙变动的界限。平均间隙： Xav=(Xmax+Xmin)/2最大间隙：孔的上极限尺寸减去轴的下极限尺寸之差最小间隙：孔的下极限尺寸减去

12、轴的上极限尺寸之差保证具有过盈（包括Ymin = 0）的配合。2）过盈配合（Interference Fit）保证具有过盈（包括Ymin = 0）的配合。2）过盈配合（Interference Fit）保证具有过盈（包括Ymin = 0）的配合。2）过盈配合（Interference Fit）条件：孔的公差带在轴的公差带之下 即： Dmaxdmin 或 ESei图10-4 过盈配合最小过盈=0保证具有过盈（包括Ymin = 0）的配合。2）过盈配合（Interference Fit）条件：孔的公差带在轴的公差带之下 即： Dmaxdmin 或 ESei极限过盈：允许过盈变动的界限。平均过盈：

13、Yav=(Ymax+Ymin)/2最大过盈：孔的下极限尺寸减去轴的上极限尺寸之差最小过盈：孔的上极限尺寸减去轴的下极限尺寸之差Ymax=Dmin-dmax=EI-esYmin=Dmax-dmin=ES-ei可能具有间隙也可能具有过盈的配合。3）过渡配合（ Transition Fit）可能具有间隙也可能具有过盈的配合。3）过渡配合（ Transition Fit）条件：孔、轴公差带重叠 即：Dmaxdmin 且Dminei 且EIdmin 且Dminei 且EIes平均间隙：（Xmax + Ymax) / 2 = Xav ( 0 )平均过盈：（Xmax + Ymax) / 2 = Yav (

14、10181.2235811182743701101.52.54692133528413030501.52.5471116253962100160508023581319304674120190表10-1 标准公差数值 （部分）1830IT613 GB分别对孔、轴规定了 ，各用一个（或两个）拉丁字母表示。 26个字母中： 去掉：I(i)、L(l)、O(o)、Q(q)、W(w) 五个 增加：CD(cd)、EF(ef)、FG(fg)、JS(js)、 ZA(za)、 ZB(zb)、ZC(zc) 七个2、基本偏差系列公差带位置标准化基本偏差：（Fundamental Deviation)确定公差带相对零

15、线位置的那个极限偏差。28 种基本偏差 孔：AH 基本偏差为 EI JZc 基本偏差为 ES（Js除外） 轴：ah 基本偏差为 es jzc 基本偏差为 ei （js除外）基本偏差：（Fundamental Deviation)图10-7 基本偏差系列hHABCEFGG+0-EI基轴制+0-JZCKMNPShES基轴制+0-baceefghHes基孔制+0-kjnprtzcHei基孔制 ah (AH) ： 用于间隙配合。 jn (JN)： 主要用于过渡配合。 pzc (PZc) ：主要用于过盈配合。基本偏差廿八种，小写为轴大写孔，顺次配合松到紧，上下差中它近零。数值只随尺寸变，另一偏差 I T

16、 定。H(h) 之前为间 隙, P(p)后常用为过盈；其间一般是过渡， H(h)基差等于零。二、公差带代号 1、尺寸公差带代号（零件图上标注） 尺寸公差带代号由基本偏差代号与公差等级代号组成。 孔公差带代号如 H8、F6、K7 轴公差带代号如 h7、f6、k52、配合代号 分数形式（装配图上标注）孔公差带代号轴公差带代号孔公差带代号 / 轴公差带代号 常用尺寸段：选用顺序：优先 常用 一般 其它 延伸 插入 三、常用、优先公差带与配合 基孔配合 基轴 优先：孔13 、轴13 公差带 常用：孔44、 轴59 一般：孔105、轴119优先：13常用：47优先：13常用：59第二节结束尺寸精度设计第

17、三节 公差与配合的选用 主要内容： （1）基准制的选择 （2）公差等级的选择 （3）配合的选择选择方法： （1）类比法 （2）计算法 （3）试验法公差与配合的选用类比法：参照同类型机器零件，结合前人经验， 分析对比选择，简便迅速，应用广泛。计算法：按一定理论，公式计算确定；较麻烦， 但理论根据充分，有指导意义， 但有 时可能条件太简化而造成与实际的差 异太大。试验法：专门的试验来确定间隙，过盈量；可 靠，但费用高，故只用于重要配合 （理论上可用计算机仿真）。一、基准制的选择 在一定条件下，同名配合性质相同，所以基准制的选择与使用要求无关，主要应考虑工艺的经济性和结构的合理性。一、基准制的选择

18、通常加工孔比加工轴困难些，故对较高精度的中小尺寸的孔常采用基孔制，以减小孔的极限尺寸种类，从而减少定值刀、量具的数目、规格，有利于刀、量具的标准化、系列化，从而获得最大的经济效益。 对于大孔，制造中一般不采用定值刀、量具，从工艺上讲，选基孔制、基轴制都一样，但为了统一和考虑习惯起见一般也用基孔制。1、在一般情况下，优先选用基孔制一、基准制的选择1、在一般情况下，优先选用基孔制 使用冷拉光轴时 特殊结构上需要2、特殊情况用基轴制使用冷拉光轴时 零件由具有一定公差等级（IT8IT11）的冷拉钢材加工而成，联接表面（外径）不再加工，直接用于配合。采用基轴制可减少冷拉钢材的规格。在农机，纺织机械(精度

19、不高)和仪器、仪表制造（小尺寸孔用定值刀量具相对制造方便）中常用。图10-12 基准制的选择例4：图10-12 基准制的选择一、基准制的选择1、在一般情况下，优先选用基孔制 使用冷拉光轴时 特殊结构上需要3、与标准件相配时，必须按标准件选基准制2、特殊情况用基轴制年没可可90J740k5例5：一、基准制的选择1、在一般情况下，优先选用基孔制 使用冷拉光轴时 特殊结构上需要3、与标准件相配时，必须按标准件选基准制4、特殊需要时可采用非基准制的配合2、特殊情况用基轴制年没可可40D11/k590J7/f 910-13 非基准制配合 90J740k5例6：一、基准制的选择1、在一般情况下，优先选用基

20、孔制3、与标准件相配时，必须按标准件选基准制4、特殊需要时可采用非基准制的配合2、特殊情况用基轴制基准制的选用基孔制要先考虑，减少定值刀量具。冷拉轴用基轴制，轴不加工即可取。一轴多孔用基轴，否则轴即成阶梯。标准件处不加工，它定基准才适宜。尺寸精度设计第三节 公差与配合的选用 主要内容： （1）基准制的选择 （2）公差等级的选择 （3）配合的选择一、基准制的选择1、在一般情况下，优先选用基孔制3、与标准件相配时，必须按标准件选基准制4、特殊需要时可采用非基准制的配合2、特殊情况用基轴制二、公差等级的选择首先满足零件使用要求 （尺寸链计算结果）考虑工艺的可能性和经济性 （尽量选取低的精度等级）遵守

21、GB有关规定1、选择原则IT IT8时，孔比轴低一级；D500或 IT8级，采用同级配合；（仪表行业中小尺寸（D3以下）的公差等级，甚至有孔比轴高12级的配合。） 原则：工艺等价 GB有关规定 (推荐)二、公差等级的选择2、选择方法类比法计算法一般认为：IT01IT5高精度等级； IT6IT7较高精度等级类比法-参照同类产品选取参照实践证明是合理的同类产品的同类参数选择相应的公差等级。 IT6以上要慎重 IT01 IT1：高精度量块和其它精密尺寸标准块的公差 IT2IT4：用于特别精密零件的配合 IT5IT12：用于配合尺寸公差 IT5（孔到IT6）：用于高精度和重要的配合处 IT6（孔到IT

22、7）：用于精密配合，机械制造中应用较广 IT7IT8：用于一般精度要求的配合 IT9IT10：常用于一般要求的地方 IT11 IT12：用于不重要的配合 IT12 IT18：用于未注尺寸公差的尺寸精度国家标准推荐的各公差等级的应用范围：例7：某一公称尺寸为100mm的滑动轴承机构，根据使用要求，其允许的最大间隙为Xmax55m，最小间隙为min10m，试确定该轴承机构的轴颈和轴瓦的公差等级。计算法-工艺等价 Tf=Th+Ts解：（1）计算允许的配合公差TfTfmaxXmin551045（2）计算查表确定孔、轴的公差等级按要求TfThTs由表10-1：IT515 ，IT622，IT735例7：某

23、一公称尺寸为100mm的滑动轴承机构，根据使用要求，其允许的最大间隙为Xmax55m，最小间隙为min10m，试确定该轴承机构的轴颈和轴瓦的公差等级。若孔、轴公差等级都选6级 配合公差 Tf2IT64445若孔选IT7，轴选IT6 配合公差为 TfIT7IT635225745若轴选IT5，孔选IT6 配合公差 TfIT5IT615223745 IT515 ，IT622，IT735确定非基准件（孔、轴）公差带位置基本偏差代号（配合性质）间隙配合：esEI过渡过盈配合：eiES三、配合的选用三、配合的选用1、选择原则2、选择方法尽可能选用国家标准推荐的优先、常用配合。类比法试验法计算法分析零件的使

24、用要求与工作条件 孔、轴是否有相对运动 过盈配合中的受载情况 孔、轴定心精度要求 拆装情况 工作温度 装配变形 生产类型（尺寸分布特性） 确定配合类别 有相对运动（转、移） 间隙配合 靠配合面传递载荷 过盈配合 有定心精度，且常拆装过渡或小间隙或小过盈 确定基本偏差类比法要求: 高的对中性、移动例10:选择车床尾座孔与顶尖套筒的配合*60H6/h5， 60H6/h6计算法90H6/h5小间隙的间隙配合取精度高而间隙小的间隙配合三、配合的选用1、选择原则2、选择方法尽可能选用国家标准推荐的优先、常用配合。类比法试验法计算法 按理论公式计算所需X、Y间隙配合:主要根据流体力学润滑理论计算出保证液体

25、摩擦所必需的间隙。过盈配合：主要根据弹、塑性变形理论等计算出保证连接强度所需的Ymin和不致使配合件产生危险应力所允许的Ymax。若已知Xmax、Xmin、Ymax、Ymin，则可如下计算：计算法:GB/T5371-2004 过盈配合的计算和选用（ GB5371-85 ）a、间隙配合基孔制时：轴的基本偏差 es 应满足三个条件： Xmin= EI es Xmin Xmax=ES ei Xmax es-ei=Ts解上三式得： es EI Xmin 即： es - Xmin es ES + Ts Xmax根据计算所得 es 查基本偏差表即可得代号基轴制时：孔的基本偏差 EI 应满足三个条件： Xm

26、in= EI es Xmin Xmax=ES ei Xmax ES EI =Th解上三式得： EI Xmin + es 即： EI Xmin EI Xmin + ei Th 根据计算所得 EI 查基本偏差表即可得代号a、间隙配合例11： 设有一滑动轴承机构，公称尺寸为40mm的配合，经计算确定极限间隙为2090m，采用基孔制，试确定此配合的孔、轴公差带和配合代号，画出尺寸公差带和配合公差带图，并指出是否属于优先或常用的公差带与配合 。解 （1） 确定孔、轴公差等级 确定孔的公差等级为 8 级，轴为 7 级。 IT839，IT725 （2）确定孔、轴公差带基孔制：孔公差带代号为40H8，EI0,

27、 ES39间隙配合：轴的基本偏差为上偏差es解上面三式得：esEImin 20m esESIT7Xmax26m 即26es20m轴的基本偏差应满足下述三个条件： min EIesXmin XmaxESeiXmax esei TsIT7 查表10-2：es 代号为f，故公差带的代号为40f7 此时：es-25m，eiesTs-50m(3) 确定配合代号40H8f7 (4) 由表10-4： 40H8/f7的配合为优先配合。 (5) 公差带图： +0-f 7H8Xmax+39Xmin40mm-25-50X0Y+89+25尺寸公差带图配合公差带图要求间隙：2090b、过盈配合：基孔制时：轴的基本偏差e

28、i 应满足下述三个条件： Ymin= ES ei Ymin Ymax=EI es Ymax es-ei=Ts解上三式得：ei ES Ymin ei EI Ts Ymax 即：ei Ts Ymax 根据计算所得 ei 查基本偏差表即可得代号基轴制时：孔的基本偏差ES 应满足下述三个条件： Ymin= ES ei Ymin Ymax=EI es Ymax ES EI =Th解上三式得：ES Ymin+ei ES Ymax + es + Th 即：ES Ymax + Th 根据计算所得 ES查基本偏差表即可得代号b、过盈配合：C、过渡配合：根据 Xmax = ES-ei 或 Ymax = EI-es

29、 推出。轴的基本偏差 未注公差 线性尺寸的一般公差主要用于较低精度的非配合尺寸。线性尺寸的一般公差规定了四个等级：f（精密级）、m（中等级）、c（粗糙级）、v（最粗级）。每个公差等级都规定了相应的极限偏差。采用一般公差的尺寸，在该尺寸后不注出极限偏差，而是在图样、技术文件中作总的说明。如选用中等级时，表示为GB/T1804-m。 采用一般公差的线性尺寸，在正常车间加工精度保证的条件下，可不用检验。GB/T1804-2000一般公差 线性尺寸的未注公差总结总 结 公称尺寸、极限尺寸、公差、极限偏差、极限间隙（过盈）、平均间隙（过盈）、配合公差。体现了设计思想，只要设计图纸完成了，即可定量地确定，

30、而与任何一个实际零件无关，它们的关系可用公式表示，并可计算得到。 实际尺寸、实际偏差，实际间隙Xa、实际过盈Ya等。反映了零件的实际状态，只有指明具体的完工零件，才能定量地确定其大小。 1. 基本术语及定义：标准公差系列和基本偏差系列公差标准的核心标准公差与尺寸大小及加工难易程度有关，代表公差带大小基本偏差原则上与精度无关，决定于尺寸大小和使用要求（配合性质），代表公差带位置。公差带配合基孔制基轴制间隙配合过渡配合过盈配合总 结基本偏差标准公差孔公带轴公带2. 极限与配合国家标准主要内容：总 结3. 公差与配合的选用：（1）基准制的选择（2）公差等级的选（3）配合的选择基本尺寸+零线0-孔公差

31、带轴公差带ESEIeies尺寸公差带图配合公差带图课后认真复习独立完成作业本章结束 零部件的互换性就是同一规格的零部件按规定的技术要求制造能够彼此替换使用而效果相同的性能。 注：不同地点、不同设备、不同工人、相同规格 互换性表现为对产品零部件在装配过程中三个不同阶段的要求：装配前不需选择，装配时不需修配或调整；装配后，可以满足预定使用性能要求。 能够保证产品互换性的生产，称为遵循互换原则的生产。 互换性包括 ： 几何参数（尺寸等）的互换 机械性能（硬度等）的互换设计方面： 零部件具有互换性，就可以最大限度地采用标准件，通用件和标准部件，大大简化绘图和计算等工作，缩短设计周期，有利于CAD和产品

32、品种的多样化。制造方面： 互换性有利于组织专业化生产，有利于采用先进工艺和高效率的专用设备，以及CAM，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化从而提高生产率、提高质量、降低成本。使用维修方面：可以及时更换另件，减少维修时间、费用、保证机器能连续而持久运转，延长所以寿命，从而提高机器的使用价值。互换性原则已成为现代机器制造业中一个普遍遵守的原则。是否任何情况都适用？完全互换性：简称互换性。装配、更换时不需挑选修配。不完全互换性：也称有限互换性，装配时，允许有附加的选择或调整，可用分组装配、调整（减速器中轴承盖上垫片的厚度）或其它方法来实现。 标准件的互换性 内互换 外互换问题：怎样保证互换性？是否每个零、部件都有必须做成完全一样？ 为了实现互换性，必须采用一种手段，使各分散的、局部的生产部门和生产环节之间保持必要的技术统一，以形成一个统一的整体，标准与标准化正是建立这种关系的重要手段，是实现互换性生产的基础。标准：对需要协调统一的具有重复性特征的事物（如产品、零部件等）和概念（术语、规则、方法、代号、量值等）所做的统一规定。它是在总结科学技术和实践的基础上由有关方面协调制定（如国家标准总局）、批准并颁布的，必须遵守。（标准化法）国家标准： 由国家标准总局批准