互换性圆柱公差市公开课金奖市赛课一等奖课件

第2章光滑圆柱体极限与配合基础

光滑圆柱体结合是机器制造中应用最广泛一个结合，是轴与孔最基本、最普遍结合形式。光滑圆柱体公差与配合标准是机械工业中一项最主要基础标准，是制订标准件、惯用件公差基础。本章主要阐述圆柱公差与配合基本概念、国家标准以及公差与配合选取基本标准和方法。§2-1基本术语及定义一、轴与孔第1页在机器或仪器中，最基本装配关系是由一个零件内表面包容另一个零件外表面所形成。我们要求：轴（孔）主要指圆柱形外（内）表面，也包含其它形状外（内）表面之间由单一尺寸确定部分。如图示键与键槽：第2页第3页二、相关尺寸术语及定义1、尺寸：

用特定单位表示长度（角度）数值。如：L=40mm，θ=3°18′等；2、基本尺寸（D、d）：设计时确定理想尺寸，采取标准值，以降低定值刀具、量具规格。它只表示尺寸基本大小，并不一定是在加工中要求到达数值。3、实际尺寸（Da、da）：零件加工完成后经过测量所得到尺寸。第4页因为形状误差影响，同一零件相同表面上不一样部位实际尺寸不一定相同；用不一样精度测量工具所量得同一部件尺寸也不一定相同。4、极限尺寸（Dmax、dmax、Dmin、dmin）：允许尺寸改变两个极限值。于是：尺寸合格条件：Dmin≤Da≤Dmaxdmin≤da≤dmax三、相关偏差与公差术语及定义1、尺寸偏差：实际尺寸－基本尺寸=代数差第5页2、极限偏差：孔上偏差ES=Dmax－D；孔下偏差EI=Dmin－D；轴上偏差es=dmax－d；轴下偏差ei=dmin－d；3、尺寸公差（TD、Td）允许尺寸加工误差变动范围：TD（Td）=Dmax（dmax）－Dmin（dmin）=ES(es)－EI(ei)＞0其实质：协调零件功效要求与制造工艺之间矛盾。第6页4、零线、公差带与公差带图用放大百分比，将轴与孔允许加工范围及理想尺寸在同一张图上表示出来，这就是公差带图；在公差带图中，用以确定偏差起始位置一条基准线称为零线，即零偏差线，代表基本尺寸；由代表轴或孔上下偏差两条直线所限定区域，称为公差带。公差带图只需画出单边即可表示尺寸之间关系：第7页第8页第9页第10页第11页第12页第13页第14页第15页5、标准公差：GB中要求、用以确定公差带宽度任一公差值，用IT表示。见表2-2。6、基本偏差：GB中要求、用以确定公差带相对于零线上偏差或下偏差，普通为靠近零线那个偏差。见表2-5、2-6。四、相关配合术语及定义1、配合：基本尺寸相同、相互结合轴与孔公差带之间关系。配合松紧程度取决于轴与孔公差带之间相对位置。第16页2、间隙量X与过盈Y：孔尺寸与轴尺寸代数差。＞0：X即：Da－da＜0：Y3、配合种类：（1）间隙配合：第17页平均间隙量：（2）过盈配合：平均过盈量：第18页（3）过渡配合：同时存在Xmax、Ymax。第19页（注）：（a）Xav、Yav用来比较两对相同基本尺寸、相同配合性质轴与孔结合松紧程度。（b）过渡配合主要用于孔、轴间准确定位连结，既要求装拆方便，又要求对中性好。第20页动画（放映）第21页

4、配合公差Tf：

允许间隙或过盈变动量。它反应了配合松紧变动范围。（1）间隙配合：参见P8公差带图：Tf=Xmax－Xmin=TD+Td（2）过盈配合：参见P8公差带图：Tf=|Ymax|－|Ymin|=TD+Td（3）过渡配合：

第22页∵现有可能为间隙配合，又有可能为过盈配合，∴若按间隙配累计算，则：Tf=Xmax－Xmin（1）第23页∵|Ymax|=dmax－Dmin=－（Dmin－dmax）=－Xmin∴代入（1）式：Tf=Xmax+|Ymax|由上页图：Tf=Xmax+|Ymax|=TD+Td

总而言之：Tf=TD+Td第24页第25页（注）：Tf实际意义：（1）、设计时可依据装配精度要求（即Tf）来确定轴与孔公差带；（2）、要提升装配精度（Tf↓），必须提升零件加工精度（TD↓、Td↓）。例题：若已知某配合基本尺寸为φ80，Tf=49μm，Xmax=19μm，TD=30μm，ei=+11μm，试画出该配合尺寸公差带图，并判断配合性质。第26页解：由Tf=49μm=TD+Td=30+TdTd=19μm由题意画公差带图，配合性质：过渡配合。Ymax=0－30=－30μm。第27页5、基准制：基本偏差为一定孔（或轴）公差带与不一样基本偏差轴（或孔）公差带形成各种配合一个制度。其目标：以尽可能少标准公差带形成最各种配合。如图：

第28页第29页动画放映第30页动画放映第31页五、极限尺寸判断标准及相关术语、定义轴与孔配合松紧程度，不但取决于尺寸大小，还受到形状误差影响。极限尺寸判断标准——泰勒标准，正是用于尺寸误差、形状误差均存在情况下，判断轴与孔是否合格——从而确保配合性质。1、最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸（MMS）以及最小实体状态（LMC）和最小实体尺寸（LMS）：第32页轴或孔含有允许材料为最多（少）时状态，称为最大（小）实体状态MMC（LMC）。在此状态下极限尺寸称为最大（小）实体尺寸MMS（LMS）：MMS=Dmin，dmax；LMS=Dmax，dmin

MMC（LMC）、MMS（LMS）实际意义：加工意义：MMS是加工合格“起始尺寸”，LMS是加工合格“终止尺寸”；

装配意义：MMC是对装配最不利状态（最紧），也是零件联结强度最高状态；第33页LMC是对装配最有利状态（最松），也是零件联结强度最低状态。2、（体外）作用尺寸：见下页图：（1）孔（体外）作用尺寸Dfe：在配合全长上，与实际孔内接最大理想轴尺寸；（2）轴（体外）作用尺寸dfe：在配合全长上，与实际轴外接最小理想孔尺寸。

第34页内接最大理想轴Dfe图2-2孔和轴体外作用尺寸实际孔外接最小理想孔dfe实际轴第35页从图中能够看出：Dfe＜Da，Dfe偏小，

Dfe=Da－f形位；（f形位：形位误差）dfe＞da，dfe偏大，

dfe=da+f形位。Dfe、dfe反应了零件实际尺寸、形状误差综合影响结果，是在装配中实际起作用尺寸。

当装配精度要求较高时，为了确保零件配合性质，必须对Da、da和Dfe、dfe均加以限制——第36页3、极限尺寸判断标准——泰勒标准

∵Dfe偏小，

对应地Da偏大；dfe偏大，对应地da偏小，∴泰勒标准认为：

孔或轴作用尺寸不允许超越MMS，任何位置上实际尺寸不允许超越LMS。即：Dfe≥Dmin，Da≤Dmax；

dfe≤dmax，da≥dmin。泰勒标准意义：第37页

按泰勒标准验收工件，就是用MMS限制作用尺寸，用LMS限制实际尺寸，其结果就是将作用尺寸和任何位置上实际尺寸都限制在最大、最小极限尺寸之间了。这么，就能把形状误差自然地限制在尺寸公差带以内，从而确保了零件配合性质。（泰勒标准详细应用：见后续相关内容）§2-2公差与配合标准化如图所时：满足同一配合要求（Tf）轴与孔公差带，其大小和位置组合能够无限多，这将给生产过程带来混乱，不利于工艺过程经济性

，而且相互之间也不含有交换性。∴公差与配合必须遵照标准。第38页第39页一、标准公差系列1、公差等级：IT01，IT0，IT1，……IT18，共20级，公差依次增大；2、公差数值：由基本尺寸+公差等级查表2-2。注：从IT6开始，公差等级每增加5级，公差值增加10倍。如：IT12=10IT7。二、基本偏差系列1、基本偏差系列及其代号：第40页孔基本尺寸

+0-EIESABCCDDEEFFFGGHJJSKMNPRSTUVXYZZAZBZC轴+0-eseiabccddeefffgghjjskmnprstuvxyzzazbzc基本尺寸

第41页轴与孔各28种。基本偏差指靠近零线偏差，它使公差带位置标准化。见图2-11。2、轴基本偏差：见表2-5

在基孔制基础上：a~h：用于间隙配合；J，js，k，m，n：用于过渡配合；p~zc：用于过盈配合。3、孔基本偏差：见表2-6

在基轴制基础上：第42页A~H：用于间隙配合；J，JS，K，M，N：用于过渡配合；P~ZC：用于过盈配合。三、公差与配合图样标注与计算1、标注：以下列图所表示：孔：

轴：

第43页第44页2、计算：例题：查表确定Φ20H7/k6与Φ20k7/h6两组配合轴、孔极限偏差，画出尺寸公差带图，并做比较。第45页解：查表2-2：对于φ20尺寸，IT6=0．013，IT7=0．021，于是做公差带图：第46页由图可见：两组配合均为过渡配合，且Tf相等，均为Tf=0.021+0.013=0.034，Xmax均为+0.039，Ymax均为-0.015，∴Φ20H7/k6=Φ20K7/h6。即：

基孔（轴）制配合换为同名基轴（孔）制配合，其配合性质不变。

讨论：（1）Φ50H8/f7=？Φ25H7/p6=？（2）基准制选择与配合性质相关吗？

四、GB要求公差与配合第47页

按照GB提供20个公差等级和28种基本偏差，能够组成大量大小和位置不一样公差带，使用起来即不经济，也不方便。为了简化标准，特做以下要求：1、惯用尺寸段（≤500）公差与配合：(1)、惯用尺寸段轴与孔公差带：

见图2-17、2-18

（2）、基孔（轴）制优先、惯用配合：

见表2-7、2-8

（3）、线性尺寸未注公差——普通公差：

第48页指普通加工条件（机床设备在正常使用、维护情况下）所能到达经济加工精度。用于非配合尺寸，且普通无须检验。特点：公差带对称分布；偏差数值：见表2-9、2-10；标注：在零件图“技术要求”内添加一条：“未注尺寸公差按GB/T1804-f（m，c，v）制造”。(见P197、107）§2-3公差与配合选取

要求：确保使用性能和制造经济性。

一、基准制选取第49页基准制选取与使用要求无关，主要以零件结构、制造工艺和经济性为依据。1、普通情况：优先选取基孔制；2、特殊情况下：采取基轴制（1）直接使用含有一定精度（IT8~TI11）冷拔钢材做轴，无须再加工时；（2）d≤1mm精密轴；（3）一轴与多孔相配时：见下页图（4）与标准件相配孔或轴，应以标准件为基准件来确定基准制。见P55图。第50页过渡配合间隙配合过渡配合连杆活塞销活塞G7M7h6g6H7m6M7m6+0fD+0fD__教材图2-19基准制选择示例(一)第51页第52页第53页第54页第55页第56页第57页二、公差等级选取1、类比法：参见表2-11、2-12、2-13。注：（1）公差等级≤8级时，允许Td比TD高一级；其余：同级；（2）应同时考虑相配零件和相关零件精度等级。2、计算法：例题：已知某基本尺寸为φ60间隙配合，Xmax=0．080，Xmin=0．028，试用计算法确定其公差等级。第58页解：由题意：Tf=Xmax－Xmin=0．080－0．028=0．052查表2-11，初选孔为7级，轴为6级，再查表2-2：TD=0．030，Td=0．019，∴实际（Tf）′=0．030+0．019=0．049≤Tf∴所选公差等级满足要求。第59页三、配合种类选择：

选择依据：使用要求。