第2章孔、轴尺寸极限与配合素材.ppt

1、第2章 孔、轴尺寸极限与配合,2,3,4,5,2.1 极限与配合的基本术语及定义,在机械制造业中,“极限”是用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾。“配合”是反映 机器零件之间有关功能要求的相互关系。公差与配合的标准化,有利于机器的设计、制造、使用和维 修，直接影响产品的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术指标。,极限尺寸公差国家标准现况,GB/T1800.11997极限与配合 基础 第1部分：词汇 GB/T1800.21998极限与配合 基础 第2部分： 公差、偏差与配合 GB/T1800.31998极限与配合 基础 第3部分： 标准公差和基本偏差 GB/T1801199

2、9极限与配合 公差带与配合的选择 GB/T18041992一般公差 线性尺寸的未注公差 GB/T31772006 光滑工件尺寸的检验 GB/T157551995 圆锥过盈配合的计算和选用 ,2.1.1 有关孔和轴的定义,孔(hole)：通常，指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（有两平行平面或切面形成的包容面。 轴(shaft)：通常，指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（有两平行平面或切面形成的被包容面。,孔与轴的示意图,从装配关系看，孔是包容面，轴是被包容面；从加工过程看，随着材料的被切除，孔的尺寸由小变大，轴的尺寸由大变小。,2.1.2 有关尺寸的术语和定义,线性尺寸(简称尺

3、寸)size ：以特定单位表示线性尺寸值的数值。通常指两点之间的距离,如宽度、高度等。 基本尺寸(孔D，轴d) basic size 指设计零件时,根据使用要求,通过刚度、强度计算或结构等方面的考虑，并按标准直径或标准长度圆整后所给定的尺寸。 极限尺寸（Dmax、Dmin、dmax、dmin）limits of size 指一个孔或轴允许尺寸变化的两个极限值。,极限尺寸,实际尺寸(Da、da) actual size 通过测量所获得的某一孔、轴的尺寸。 实际尺寸合格性判定条件: 孔:DmaxDaDmin 轴:dmaxdadmin,如果实际尺寸是50，合格吗?,例,2.1.3 有关偏差和公差的术

4、语和定义,偏差（deviation）： 某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。 极限偏差（limit of deviation）：极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差。 （1）上偏差（upper deviation） 孔：ES=Dmax-D 轴：es=dmax-d （2）下偏差（lower deviation） 孔 EI=Dmin-D 轴：ei=dmin-d,实际偏差（actual deviation）： 实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差。 孔：Ea=Da-D 轴：ea=da-d 实际偏差的合格性判定条件: 孔: EIEaES 轴: eieaes,偏差是一代数值。可以为正、负、零值。实际偏差应在极限

5、偏差限定的范围内，零件才算合格。,例 有一轴的尺寸 mm,实测轴的尺寸为49.985mm，问该尺寸是否合格。 解：dmax=49.975 dmin=49.950 da=49.985 dadmax 不合格 或：ea=49.985-50=-0.015 es=-0.025 ei=-0.050 eaes 不合格,注意,尺寸公差（tolerance）（TD,Td）,允许尺寸的变动量。它等于最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差代数差的绝对值。 （1）孔公差： （2）轴公差：,公差值是一绝对值,TD,极限尺寸与公差,公差与偏差的区别： a.从数值上公差：绝对值（不能为零）偏差：代

6、数值。 b.从作用上公差：公差带的大小，影响配合精度。偏差：公差带的位置，影响，配合性质 c.从工艺上公差：反映加工的难易。偏差：调整工具的依据 d.从效果上公差：限制误差。偏差：限制实际偏差,注意,例:有一孔、轴的尺寸要求为：,轴：,零线（zero line）：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。 公差带（tolerance zone）：公差带图中，由代表上，下偏差的两条直线所限定的一个区域。 尺寸公差图上的偏差可用mm和um作为单位。此图可直观地分析和计算有关公差与配合，需很好地掌握。 基本偏差：用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。一般指靠近零线的那个偏

7、差。,Td,EI,TD,ES,ei,es,最小极限尺寸,尺寸公差带图,ES TD EI es Td ei,+,_,d D,零线,孔公差带,轴公差带,基本尺寸,绘制公差带图注意事项：,零线沿水平方向绘制，正偏差位于其上，负偏差位于其下。 在同一公差带图中，孔、轴公差带的位置、大小应采用相同的比例。 在公差带图中，基本尺寸的单位采用mm，上、下偏差的单位可以采用mm或。当基本尺寸与上、下偏差采用相同的单位时，不标写基本尺寸的单位。当基本尺寸与上、下偏差采用不同单位时，则要标写基本尺寸的单位。,提问:,实际尺寸、极限尺寸和基本尺寸的关系？ 如果尺寸要求为： 若检测出实际尺寸为50，该零件合格吗？,2

8、.1.4 有关配合的术语和定义,配合（fit）：基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。,注意：基本尺寸相同孔与轴、孔轴公差度位置大小之间的关系,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。,间隙配合（clearance fit）：具有间隙的配合。（包括最小间隙为0），此时孔公差带在轴公差带之上。其极限值为最大间隙Xmax和最小间隙Xmin。,Xmax,Xmin,基本尺寸,孔公差带,轴公差带,+,_,0,ES,EI,ei,es,间隙配合的不同情况,孔,轴,孔,轴,孔,轴,+,d

9、(D),过盈配合（interference fit）：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 ）。,Ymin,es,ei,ES,EI,过盈配合的不同情况,过渡配合（transition fit)：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。,孔,轴,Ymax,Xmax,es,ES,ei,EI,过渡配合的不同情况,配合公差（tolerance of fit) Tf：允许间隙或过盈的变动量。它等于组成配合的孔轴公差带之和。,例: 已知孔 mm，轴 mm ，求Xmax、Xmin、

10、Tf，并画出公差带图。 XmaxDmaxdmin 50.03949.9500.089mm XminDmindmax 5049.9750.025mm Tf | XmaxXmin| |0.0890.025|0.064mm,2.2 极限与配合国家标准的构成,2.2.1 标准公差系列,标准公差系列：由不同公差等级和不同基本尺寸的标准公差值构成的。 标准公差：IT（ISO Tolerance）：是国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差值。,式中：a 公差等级系数（公差单位数） i 标准公差因子（公差单位） D 基本尺寸的几何平均值（mm）,标准公差等级：,国家标准规定的公差等级共20个，代号为： IT

11、01、IT0、IT1、IT2、IT18,目的是满足不同行业、不同精度的产品要求,一般应用普遍的是：IT12IT5； 粗加工可达IT12IT11； 一般精加工可达IT8IT7（精车IT6，精磨外圆IT5）； 精密加工（研磨、珩磨、等）可达IT5IT3。,标准公差因子及其计算式的确定,标准公差因子是计算标准公差的基本单位，它是通过对不同尺寸的零件加工后产生的加工误差的统计分析发现的。 标准公差因子i 与零件尺寸的关系如图所示: 在常用尺寸段（500mm)内, 呈立方抛物线关系 当尺寸500-3150mm时，接近线性关系,其中:D 的单位为 mm I 的单位为m,D等于基本尺寸所属尺寸分段的首尾两尺

12、寸的几何平均值,标准公差的计算及a值的确定,基本尺寸分段,意义：T=ai 对应一个D就会有一个i，所以，公差数值表将会很庞大。 分类： （1）尺寸500mm时，可分为13段。对180mm的尺寸分段，采用不均匀递增数系；对180mm的尺寸分段，采用优先数系R10分段。 （2）尺寸500mm3150mm时，可分为8段，按照优先数系R10分段。,标准公差表,42,重点掌握,2.2.2 基本偏差系列,基本偏差的含义及代号 极限偏差中靠近零线的那个极限偏差。 代号：用英文字母表示，大写代表孔，小写代表轴。 在26个拉丁字母的基础上，去掉其中的I、 L、O、Q、W 5个字母，添上CD、EF、FG、JS、Z

13、A、ZB、ZC 7个双写字母，共28个代号，即轴和孔各28个基本偏差。,孔的基本偏差系列,轴的基本偏差系列,配合制,基孔制配合（hole-basis system of fits） 基本偏差固定不变的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。 基轴制配合（shaft-basis system of fits） 基本偏差固定不变的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。,基孔制,基轴制,轴的基本偏差系列,根据表2-5确定轴的基本偏差后，轴的另一个偏差按下列公式计算,孔的基本偏差系列,换算原则： 孔与轴的公差等级相等或孔比轴低一个等级。 换算前后孔与轴要求

14、有同等的间隙或过盈，所以配合性质不变。 50H8/f7 50f8/h7 换算规则： 通用规则： AH：EI=-es JZC:ES=-ei,1、AH 2、标准公差IT8的K，M，N （公差等级小于8级） 3、标准公差IT7的PZC （公差等级低于7级） 4、直径大于5003150mm 时所有孔的基本偏差,通用规则：EI=-es ES=-ei,H,h,Xmin,Xmin,es,EI,孔的另一偏差，可根据孔的基本偏差和标准公差得到。即 EI=ES-IT ES=EI+IT,特殊规则：当孔、轴基本偏差代号对应时，孔的基本偏差ES和轴的基本偏差ei符号相反，而绝对值相差一个值，因为在较高的公差等级中，孔比

15、同级的轴加工困难，固常采用孔比轴低一级相配，并要求两种基准制所想成的配合相同。 ES=-ei+ =ITn-ITn-1 适用范围： 1）标准公差IT8的K，M，N（公差等级高于或等于8级） 2）标准公差IT7的PZC（公差等级高于或等于7级）,特殊规则：ES=ES+式中： 是基本尺寸段内给定的某一标准公差等级ITn与更精一级的标准公差等级ITn-1的差值。,H,h,Ymin,Ymin,ei,ES,Td,TD,孔的基本偏差数值表,例：计算25H7/p6；25P7/h6孔和轴的极限偏差, 并画出公差带图。,H7,h6,Ymax,Ymin,P7,p6,Ymax,Ymin,2.2.3 孔、轴的常用公差带

16、与配合,根据生产实际情况，国家标准GB/T 18011999对尺寸至500mm推荐了孔、轴的一般、常用和优先公差带。 国家标准规定了一般、常用和优先用途孔的公差带共105种。其中方框内的44种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。 国家标准规定了一般、常用和优先用途轴的公差带共116种。其中方框内的59种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。,一般、常用和优先的轴公差带（GB/T18011999）,g6,js6,m6,n6,s6,t6,e7,h7,d9,h9,h11,g6,js6,m6,n6,s6,t6,e7,h7,d9,h9,b11,h11,一般、常用和优先孔的公差带,尺寸500mm

17、基孔制优先、常用配合,13种优先配合,基轴制优先和常用配合（摘自GB/T18011999）,在教材表2-7中，当轴的标准公差小于或等于IT7时，是与低一级的基准孔相配合；大于或等于IT8时，与同级基准孔相配合。 在教材表2-8中，当孔的标准公差小于IT8或少数等于IT8时是与高一级的基准轴相配合，其余是与同级基准轴相配合。,零件图的标注,2.2.4 极限与配合在图样上的标注,公差带代号标注公差,极限偏差标注公差,两者兼具,注意事项：,当标注极限偏差时，上、下偏差的小数点要对齐； 小数点后右端的“0”一般不予给出，如果为使上、下偏差值的小数点后的位数相同，可以用“0”补齐， 当上偏差或下偏差为零

18、时，用数字“0”标出，并与下偏差或上偏差的小数点前的个位数对齐， 当上下偏差绝对值相同时，偏差数字可以只注写一次，,装配图标注,2.3 常用孔、轴极限与配合的选择,选择的原则：保证产品使用要求及性能的前提下，兼顾制造与装配的经济性与可靠性，以达到最好的经济效益。 选择的问题： 基准制的选择 公差等级的选择 配合的选择 选择的方法: 类比法，计算法，试验法,基准制的选择,1.优先选用基孔制-目的是减少定尺寸刀量具。 2.在下列情况下可选择基轴制： 尺寸小于1mm。-冷拔成型轴。 与某些标准件相配。-轴承、键等。 结构需要-可使工艺简化。 3.与标准件相配合的孔或者轴，应以标准件为基准件来确定配合

19、制。,4.必要时可采用非基准制的配合。,公差等级的选择,1.一般在应用中可查相关表: IT01-IT1:量块; IT1-IT7:量规 IT2-IT5:精密配合; IT5-IT10重要配合 IT11-IT12:非重要配合; IT12-IT18:非配合 2.在选择时还需注意: 联系工艺等价、联系相关零件结构、联系配合。,配合种类的选择,例:有一基本尺寸为80的孔、轴相配合，经分析计算要求配合间隙为X(55l35)m，试确定孔、轴的配合。,74,国家标准GB/T 18042000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差等效地采用了国际标准中的有关部分，替代了GB/T 18041992一般公差 线性尺

20、寸的未注公差。 线性尺寸一般公差（线性尺寸的未注公差） 定义： 一般公差是指在车间一般加工条件下可以保证的公差。它是机床在正常维护和操作下，可达到的经济加工精度。,2.4 一般公差未注公差的线性尺寸的公差,应用：,简单地说一般公差就是只标注基本尺寸，未标注公差。（如：30、100）即通常所说的“自由尺寸”。 一般公差正常情况下，一般不检验。,一般公差的公差等级和极限偏差数值,一般公差规定四个等级：f（精密级）、m（中等级）、c（粗糙级）、v（最粗级）。这4个公差等级相当于ITl2、ITl4、IT16和IT17。 在基本尺寸0.54000mm范围内分为8个尺寸段。极限偏差均对称分布。具体值见教材表2-13。标准同时也对倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差的数值作了规定，见教材表2-14。,未注公差数值,标注,当采用一般公差时，在图样上只注基本尺寸，不注极限偏差，但应在图样的技术要求或有关技术文件中，用标准号和公差等级代号作出总的说明。例如，当选用中等级m时，则表示为GB/T 1804m。 如用比一般公差还大的公差，且采用该公差比一般公差更经济时，则应在尺寸后