公差配合与测来教案

《公差配合与测量》课程简介《公差配合与测量》是“国家职业资格培训教材”中的基础课教材之一，本书主要用作企业培训、职业技能鉴定培训、再就业的教材，是一门实践性较强的专业基础课，技术含量较高。主要内容包括：极限与配合、形状和位置公差、公差原则、表面粗糙度、技术测量的基本知识、常用的计量器具及检测等。本课程的任务任务:(1)熟练掌握公差与配合的基本术语和基本方法；(2)熟悉形位公差代号和表面粗糙度代号及标注的含义；(3)掌握常用量具量仪的结构和使用方法；(4)合理地解决产品使用要求与制造工艺之间的矛盾;(5)能根据不同零件选用适当的计量器具进行测量。第一章极限与配合第一节基本概念基本术语及定义一互换性的概述1.互换性的性质：(1)同一规格(2)装配中不需调整和修配(3)装配后完全满足产品技术性能要求2．互换性的定义：同一规格的零部件可互相代换的性能。3.机械工业中的互换性内容(1)零件几何要素,(尺寸.形状,位置)(2)力学性能互换性(3)物理化学性能互换性4.互换性的种类：按互换范围不同，分1)完全/绝对互换2)不完全/有限互换5．互换性的重要性（技术经济意义）对产品设计,零件的加工和装配方面，机器的使用和维修方面产生重要作用。（1）设计方面:产品标准化,系列化,简化零部件的设计计算过程,缩短设计周期.（2）加工和装配方面:易于组织自动化,专业化的高效生产（3）使用和维修方面:减少机器(产品)维修时间和费用方便于用户.总之，互换性是现代工业生产中的重要生产原则和有效的技术措施,具有巨大的技术和经济意义。二．加工误差和公差1.加工误差内容：(1)尺寸误差(2)形状误差(3)位置误差(4)表面微观形状误差绝对准不可能：误差可减少、但永远不能消除。2.公差公差：控制几何参数的技术规定就称“公差”，即为实际参数值所允许的最大变动量。问题：加工误差与公差的区别与联系区别：误差在加工过程中产生，公差由设计人员确定联系：公差是误差的最大允许值第二节极限与配合标准简介基本术语及定义一、孔和轴的术语及其定义1．孔（1）孔的定义:通常是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)。如图所示（2）孔的特点:1)零件装配后孔为包容面。2)在加工过程中，孔的尺寸由小变大。2．轴（1）轴的定义: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)如图所示：（2）轴的特点1)零件装配后轴为被包容面。2)在加工过程中，轴的尺寸由大变小。二．尺寸术语及其定义1．尺寸（1）定义：用特定单位表示线性尺寸值的数值.（2）组成：数值特定单位（3）范围包括：直径，半径，宽度，深度，高度和中心距等。2．基本尺寸（D，d）（1）定义：通过上下偏差的可计算出极限尺寸称基本尺寸。（是设计时给定的尺寸）（2）确定根据根据零件的使用要求，通过计算、试验或类比的方法确定。3．实际尺寸（Da,da）(1)定义：通过测量获得的某一孔,轴的尺寸。(2)实际尺寸=真实值？为什么?4.极限尺寸(1)定义：一个孔或轴允许尺寸的两个极端。包括:最大极限尺寸：Dmax、dmax最小极限尺寸：Dmin、dmin（2）零件尺寸合格关系式Dmaxa≥Dmindmax≥da≥dmin（3）极限尺寸是设计时给定的尺寸。例：一根轴f60±0.015mm,加工后轴的尺寸为f60.012mm。d、da、dmax、dmin，各为多少？加工后轴是否合格？基本尺寸:d=f60mm实际尺寸：da=f60.012mm最大极限尺寸:dmax=f60.015最小极限尺寸:dmin=f59.985∵dmax=f60.015mm≥da=f60.012mm≥dmin=f59.985mm∴加工后轴合格。三、偏差的基本术语及定义1.偏差的定义：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差称偏差,亦称尺寸偏差。极限偏差1)定义：极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。分上、下偏差。2)上偏差---最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔用ES，轴用es表示。计算公式：ES=Dmax-D,es=dmax-d3)下偏差---最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔用EI，轴用ei表示。计算公式：EI=Dmin-D,ei=dmin-d4)极限偏差由设计时确定,可为“+”也可为“-”。（5）极限尺寸的计算：孔Dmax=D+ESDmin=D+EI轴dmax=d+esdmin=d+ei四、尺寸公差(T)术语及其定义1.尺寸公差(简称公差)(1)定义：尺寸公差是最大极限尺寸和最小极限尺寸之差或上偏差减下偏差。即允许尺寸的变动量。(2)计算：公差=最大极限尺寸－最小极限尺寸=上偏差－下偏差即：孔的公差Th=Dmax-Dmin=ES-EI轴的公差Ts=dmax-dmin=es-ei例求孔的尺寸公差解Dmax=D+ES=60mm+0.220mm=60.220mmDmin=D+EI=60mm+0.100mm=60.100mm或例求轴的尺寸公差。解dmax=d+es=120+0.020=120.020mmdmin==d+ei=120+(－0.015)=119.985mm或2．公差带图解（1）公差带图解的定义由于公差和偏差的数值比基本尺寸数值小得多，不能用同一比例表示，因此可只将公差值按规定放大画出，这种图称为极限与配合图解，也称公差带图解。（2）零线在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，即零线，代表基本尺寸。（3）公差带①是指在公差带图解中，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一个区域。零线上偏差零线上偏差下偏差基本尺寸下偏差上偏差②公差带的确定要素:公差带的大小公差带的位置五．配合的术语及定义1.配合的概念基本尺寸相同相互结合的孔和轴的公差带之间的关系。φ20φ20对一对孔轴零件装配来说，所产生的效果有三种：孔＞轴、轴＞孔、孔=轴，所以就有间隙或过盈存在。2.间隙X（clearance）或过盈Y（interference）：孔的尺寸减去相结合的轴的尺寸所得的代数差。此差值为正时是间隙X，为负时时过盈Y。3.间隙配合（clearancefit）：具有间隙的配合。（包括最小间隙为0），此时孔公差在轴公差带之上。其极限值为最大间隙Xmax和最小间隙Xmin。4.过盈配合（interferencefit）：具有过盈（包括最小过盈为零）的配合，此时孔公差带在轴公差带之下。也有两个极限值（Ymax，Ymin）。5.过渡配合（transitionfit)：可能具有间隙也可能具有过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠。也有两个极限值Xmax，Ymax。配合性质如何判定？判定方法如下：（1）根据极限偏差的大小判定:当EI≥es时，为间隙配合；当ES≤ei时，为过盈配合；以上两条均不成立时，为过渡配合。（2）根据极限尺寸的大小判定:当Dmin≥dmax时，为间隙配合；当Dmax≤dmin时，为过盈配合；以上两条均不成立时，为过渡配合。（3）根据公差带图判定:当孔的公差带在轴的公差带之上为间隙配合；当孔的公差带在轴的公差带之下为过盈配合；当孔的公差带与轴的公差带相互交叠为过渡配合。标准公差系列一、标准公差1．标准公差定义是指标准极限与配合制中表列的，用于确定公差带的大小的任一公差。2．标准公差系列是指由若干标准公差所组成的系列。它以表格的形式列出时，称为标准公差数值表。如下表（标准公差数值表）3．确定标准公差数值的因素标准公差等级基本尺寸分段4．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，标准公差设置了20个公差等级，代号依次为IT01，IT0，IT1，IT2…IT18，其中IT01精度最高，其余依次降低，ITl8精度最低。5．确定公差等级时考虑的因素零件的使用要求加工的经济性能6.公差等级的选用选用的原则如下：（1）在满足零件使用要求的前提下，尽量选用低的公差等级；(2)

对于基本尺寸≤500mm的轴孔配合，当标准公差≤IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合；但当标准公差＞IT8级或基本尺寸＞500mm的配合，推荐采用同级孔、轴配合。(3)选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑加工的可能性与经济性。1）IT01、IT0、IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标准量块的尺寸。（材料SiCrMn）2）IT2~IT5级公差用于特别精密的零件尺寸。3）IT5（孔到IT6）级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；4）IT6（孔到IT7）级公差用于零件较精密的配合尺寸；5）IT7~IT8级用于一般精度要求的配合尺寸；6）IT9~IT10级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸。7）IT11~IT12级公差用于不重要的配合尺寸。8）IT12~IT18级公差用于未注公差的尺寸。二、基本尺寸分段实际生产中基本尺寸很多，不实用，因此要分段。分为主段落用于标准公差中的基本尺寸分段中间段落用于基本偏差中的基本尺寸分段基本偏差系列一、基本偏差1．基本偏差定义:是指极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。基本偏差是确定零件公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，它是公差带位置标准化的唯一指标，一般为靠近零线的那个偏差。2．设置目的：将公差带相对零线的位置加以标准化。.3基本偏差代号(1)代号用拉丁字母表示(2)孔和轴各有28个基本偏差。如表所示国标对孔轴各规定了28种公差位置，用字母表示，大写字母为孔的基本偏差，小写字母为轴的基本偏差。如图+r+rafgdefcdbhjsjkmnpstuxzzazbzcgecfvy基本尺寸零线0-轴0RSTPCDEFFGCDEHYBGJSKMNUVXZZAZBZCF基本尺寸零线0+-孔J0A大写字母表示孔，小写字母表示轴。AJS和js完全对称为零线，且上、下偏差分别为+IT/2和-IT/2。H和h的基本偏差均为零，即H的下偏差EI=0、h的上偏差es=0二、公差带代号1．孔、轴公差带代号组成基本偏差代号，如：H、f。标准公差等级代号，如：8、7。如:H8H---孔的基本偏差代号8----孔的标准公差等级代号f7f----轴的标准公差等级代号（大小要素）7----2．配合公差带代号：国标规定，配合的代号用孔轴公差代号的组合表示，写成分数形式，分子—孔，分母—轴如H7／D6或如指某一确定基本尺寸的配合，则基本尺寸标在配合代号之前，如φ50H7／D6或φ50三、另一极限偏差数值的确定极限偏差和标准公差的关系式：孔：EI=ES-IT或ES=EI+IT轴：ei=es-IT或es=ei+IT例已知φ80H9，计算另一极限偏差。解1）基本偏差：H的基本偏差为下偏差，为EI=02）标准公差：从标准公差数值表中可查得IT9=74μm=0.3）计算另一极限偏差：ES=EI+IT=0+0.074=0.074四、极限偏差表1.孔轴的极限偏差表：《极限与配合》标准中列出了轴的极限偏差表2.查表的步骤和方法：(1)根据基本偏差的代号确定是查孔（或轴）的极限偏差表。(2)在极限偏差表中找到基本偏差代号，再从基本偏差代号下找到公差等级数字所在的列。(3)根据基本尺寸段所在的行，则行和列的相交处，就是所要查的极限偏差数值。例查φ70f8的极限偏差。解第一步：f为小写字母，应查轴的极限偏差表。第二步：找到基本偏差f下公差等级为8的一列。第三步：基本尺寸70属“大于65至80”尺寸段，找到此段所在的行，在行和列的相交处得到极限偏差数值为（μm）。即φ70f8为φ70mm。配合制(基准制)一、基孔制配合1.定义: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。如图所示：2．基孔制配合的特点（1）基孔制中选作基准的孔称为基准孔，代号为“H”。（2）基准孔以下偏差作为基本偏差，数值为零，上偏差为正值，因而其公差带位于零线上方。（3）基准孔的最小极限尺寸等于基本尺寸。（4）基孔制配合中的轴是非基准件。由于轴的公差带相对零线可有不同的位置，因而形成各种不同性质的配合。基孔制配合：孔是基准孔，下偏差EI=0，代号为:H,通过改变轴的公差带来获得各种不同的配合特性。二、基轴制配合1.定义: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~。如图所示2．基轴制配合的特点（1）基轴制中选作基准的轴称为基准轴，代号为“h”。（2）基准轴以上偏差作为基本偏差，数值为零，下偏差为负值，因而其公差带位于零线下方。（3）基准轴的最大极限尺寸等于基本尺寸。（4）基轴制配合中的孔是非基准件。由于孔的公差带相对零线可有不同的位置，因而形成各种不同性质的配合。基轴制配合：轴是基准轴，上偏差es=0，代号为:h，通过改变孔的公差带来或得各种不同的配合特性。三、公差带与配合的优化1．公差带系列GB／T180l－1999对基本尺寸至500mm的孔、轴规定了优先、常用和一般用途三类公差带。(1)轴的一般用途公差带116种，(2)孔公差带规定了105种方框内的为常用公差带，圆圈内的为优先公差带选用公差带的顺序是：首先优先公差带，其次常用公差带，再一般公差带。2．配合系列GB/T180l－1999在基本尺寸500mm范围内(1)对基孔制规定了59种常用配合，在这常用配合中又对基孔制、各规定了13种优先配合，(2)对基轴制规定了47种常用配合，在这常用配合中又对基孔制各规定了13种优先配合，(3)配合的选用顺序为：先优先配合，再常用配合。3.GB／T1801－1999还规定基本尺寸大于500～3150mm的配合一般采用基孔制的同级配合，也就是轴的选用公差带与同公差等级的基准孔组成配合。基孔制常用与优先配合的选用基轴制常用与优先配合的选用四、一般公差——线性尺寸的未注公差1．一般公差（又称未注公差）的概念,是指在车间通常加工条件可保证的公差。2．一般公差的作用:可简化制图，使图样清晰易读，并突出了标有公差要求的部位，以便在加工和检验时引起重视，还可简化零件上某些部位的检验。3．一般公差的应用:主要用于较低精度的非配合尺寸和由工艺方法来保证的尺寸。例如冲压件和铸件尺寸由模具保证。4．线性尺寸的一般公差标准（1）公差等级GB／T1804—2000规定了线性尺寸的一般公差的等级，分为四级，即：f(精密级)、m(中等级)、c(粗糙级)和v(最粗级)。（2）极限偏差数值GB／T1804—2000规定了线性尺寸的一般公差的极限偏差数值，见表1—9(课本P27），倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差数值见表1—10(课本P27）。五、温度条件国标规定：尺寸的标准温度为20℃其含义有两个：①图样上和标准中规定的极限与配合是在20℃②检验时测量结果应以工件和测量器具的温度在20℃时为准。第三节极限与配合的选择一、基准制的选择1．通常应优先选用基孔制。2．基轴制的采用在下列情况下采用基轴制比基孔制更好。（1）直接采用冷拔圆型材作轴。（2）因机械结构的原因而采用基轴制。3．与标准件配合时，一般依标准件确定配合制。4．特殊需要时允许采用混合配合。总之对配合制的选择，在一般情况下优先采用基孔制，其次采用基轴制，如有特殊需要，允许采用混合配合。二、公差等级的选用1．公差等级的选择原则在满足使用要求的条件下，尽量选取较低的公差等级。综合考虑经济性能零件的使用性能2．公差等级的选用方法类比法三、配合的选用1．选用配合的方法常用计算法、类比法和试验法2．采用类比法选择配合时，大致步骤如下：（1）根据使用要求，确定配合的类别，即确定是间隙、过盈，还是过渡配合。（2）根据工作条件选择配合类型（3）调整配合的松紧程度当待选部位与典型实例在工作条件上有所不同时，应对配合的松紧作适当的调整，最后确定选用哪种配合。第四