中北大学互换性第2章极限与配合及圆柱结合的互换性J.ppt

1、,第 2 章,极限与配合及圆柱结合 的互换性,2.1 概述,2.3 标准公差系列,2.4 基本偏差系列,2.5 公差带与配合的标准化,2.6 线性尺寸的未注公差,2.2 极限与配合的基本术语及定义,2.7 公差与配合的选用,2.1 概述,圆柱结合 由孔和轴构成，该结合由结合直径与结合长度两个参数确定，它是机械制造中应用最广泛的一种结合。 公差制 圆柱结合的公差制是机械工程方面重要的基础标准，包括极限制、配合制、检验制及量规制等。 公差制不仅用于圆柱形内、外表面的结合，也适用于其它结合中由单一尺寸确定的部分。,极限：允许尺寸的变动量。 主要协调机器零件使用要求与制造要求的矛盾。,配合：基本尺寸相

2、同的，相互结合的孔和轴公差带之 间的关系。 反映组成机器的零件相互之间的关系。,极限与配合（公差与配合）,极限与配合GB组成 GB/T 1800.1-1997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的数值表 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 GB/T 1804-2000一般公差 未注公差的线性和 角度尺寸的公差,极限与配合GB之特点 应

3、用最为广泛，公认非常重要 尺寸公差带的标准化 大小 标准公差（系列） 位置 基本偏差（系列） 同时规定了测量与检验制 用以保证极限与配合标准的贯彻执行。,2.2 极限与配合的基本术语及定义,2.2.1 有关孔和轴的定义 2.2.2 有关尺寸的术语和定义 2.2.3 有关尺寸偏差和公差术语和定义 2.2.4 有关尺寸配合的术语和定义,2.2.1 孔和轴 在满足互换性的配合中，孔和轴具有广泛的含义，即：,孔：指圆柱形内表面及其它内表面中，由单一尺寸确定的部分，其尺寸用 D 表示,为包容面；,轴：指圆柱形外表面及其它外表面中，由单一尺寸确定的部分,其尺寸用 d 表示,为被包容面。,孔和轴,2.2.2

4、 尺寸,1.尺寸（size） 用特定单位表示线性尺寸值的数字。 尺寸的单位: mm 几种尺寸 基本尺寸 实际尺寸 极限尺寸 实体尺寸 作用尺寸,2.基本尺寸（Basic Size ）: 设计给定的尺寸 D, d 是计算极限尺寸和极限偏差的起始尺寸.,3.实际尺寸（Actual Size）: 通过测量获得的尺寸 包含测量误差 同一表面不同部位的实际尺寸往往也不同 用Da , da 局部实际尺寸 是一个孔或轴的任一横截面中的任一距离或任何两对径点之间测得的尺寸,4. 极限尺寸（limits size） 允许零件实际尺寸变化的两个极限值。 最大极限尺寸: Dmax dmax 最小极限尺寸: Dmin

5、 dmin,尺寸合格条件 Dmax Da Dmin dmax da dmin,5.最大实体极限(MML)和最小实体极限(LML),MML：在允许的公差范围内,孔、轴具有允许的材料量为最多状态下的极限尺寸。,LML：在允许的公差范围内,孔、轴具有允许的材料量为最少状态下的极限尺寸。,2.2.3 公差与偏差,1.偏差（Deviation） 某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差 上偏差（ES、es）= 最大极限尺寸基本尺寸 下偏差（EI、ei）= 最小极限尺寸基本尺寸 实际偏差（Ea、ea）=实际尺寸 - 基本尺寸,尺寸合格条件（用极限偏差表示）,ES Ea EI es ea ei,2.尺寸公差（Siz

6、e Tolerance） 允许尺寸的变动量 公差= 最大极限尺寸-最小极限尺寸 公差= 上偏差 - 下偏差,Tf = dmax - dmin Tf = es - ei,TH = Dmax - Dmin TH = ES - EI,例:基本尺寸d = 50，dmax = 50.004， dmin = 49.992，试计算极限偏差和公差。,解: es =dmax - d = 50.004 50 = 0.004 = 4m ei =dmin - d = 49.992 50 =0.008 = 8 m Tf = dmax- dmin = 4 (8) = 12 m,dmax - dmin,0,3.公差带( t

7、olerance zone ),0,公差带:由代表上下偏差的两条直线所限定的区域,+,-,+0.004,-0.008,零 线:表示基本尺寸(零偏差线),4.标准公差（IT）(Standard Tolerance)： 国家标准极限与配合制中所规定的用来确定公差带大小的任一公差。,5.基本偏差(Fundamental deviation): 用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。,一般为靠近零线的那个偏差,如何确定 ?,公差与极限偏差的比较,从数值看 极限偏差是代数值，正，负或零值是有意义的 公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零 从作用看 极限偏差用于控制实际偏差，判

8、断完工零件是否合格 公差用于控制一批零件实际尺寸的差异程度 从工艺看 对某一具体零件，极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据 公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据,2.2.4 配合与基准制,1.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。 含义： (1) 指孔，轴的结合，存在包容与被包容的关系 (2) 相互结合的孔，轴的基本尺寸相同 (3) 配合的松紧程度，与间隙或过盈及其大小有关，即与 孔，轴 公差带的相互位置有关 (4) 配合的松紧变动，即配合精度与孔，轴公差带的大小 有关,（1）基孔制（hole-basic sys

9、tem of fit）: 基本偏差固定不变的孔的公差带,与不同基本偏差的轴公差 带形成各种配合的一种制度,基准孔 EI=0 代号: H ES=IT孔,（2）基轴制（shaft-basic system of fit） : 基本偏差固定不变的轴的公差带,与不同基本偏差 的孔公差带形成各种配合的一种制度,基准轴 es=0 代号: h ei=-IT轴,2.间隙与过盈,孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。 间隙：+，0 过盈：-，0 过盈量符号为负！ 反映配合的松紧。,教材规定计算中， 以“X”表示间隙， 以“Y”表示过盈。,3.间隙配合（clearance fit）: 保证具有间隙(包括最小间

10、隙为零 )的配合。,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei,Xmin=Dmin-dmax=EI-es,Tf = Xmax-Xmin =Th+TS,Xmax,Xmin,例:孔、轴相配合,孔50 ,轴50 ,计 算间隙（或过盈）和配合公差,+0.025,0,-0.025,-0.050,解：,+0.025,-0.025,-0.050,0,+,-,孔,轴,Xmax = 0.025-(-0.050)=0.075,Xmin = 0-(-0.025)=0.025,Tf = 0.075-0.025 = 0.050,50,4.过盈配合(interference fit) : 保证具有过盈(包括最小过盈为零 )

11、的配合,Ymax=Dmin-dmax=EI-es,Ymin=Dmax-dmin=ES-ei,Tf= Ymax- Ymin = Th+TS,Ymax,Ymin,例:孔、轴相配合,孔50 ,轴50 , 计算过盈（或间隙）和配合公差,+0.025,0,+0.043,+0.059,+0.025,0,+,-,孔,+0.043,+0.059,轴,解：,Ymax= 0-0.059=-0.059,Ymin= 0.025-0.043=-0.018,Tf = -0.018-(-0.059)=0.041,50,5.过渡配合（transition fit ）: 可能具有间隙也可能具有过盈的配合,Xmax=Dmax-d

12、min=ES-ei,Ymax=Dmin-dmax=EI-es,Tf= Xmax - Ymax = Th+TS,6.配合公差（Variation of Fit）,配合公差: 组成配合的孔轴公差之和; 是指允许间隙或过盈的变动量; 反映配合的松紧变化程度； 表示配合精度； 是评定配合质量的一个重要的综合指标； 没有正、负号，也不能为零的绝对值。,间隙配合 Tf =XmaxXmin 过盈配合 Tf =YminYmax Tf = Th+TS 过渡配合 Tf =XmaxYmax,例:孔、轴相配合,孔50 ,轴50 , 计算间隙（或过盈）和配合公差,+0.025,0,+0.038,+0.002,+0.02

13、5,0,+,-,孔,+0.002,+0.038,轴,解：,Xmax=0.025-0.002=0.023,Ymax=0-0.038=-0.038,Tf=0.023-(-0.038)=0.061,50,2.3 标准公差系列,3. 基本尺寸分段 同一尺寸分段范围内，在相同公差等级的情况下，规定相同的公差值,2.3.1 标准公差(standard tolerance)： 标准中规定的用以确定公差带大小的任意公差值,2. 标准公差因子(standard tolerance factor ) i,1. 公差等级 IT01、IT0、IT1、 IT2 、 IT18,5003150mm,标准公差计算公式,T=

14、a i,标准公差数值表,标准公差求解举例,如：基本尺寸35， 求IT7、 IT8 35属于3050尺寸分段（表22) D的几何平均值： D = = = 38.73 由式(28)公差因子 0.45 + 0.001D 0.45 +0.00138.73 = 1.56 由表21 IT7 =16161.5624.9625（m） IT825251.5639（m）,2.4 基本偏差系列,去掉: i，l，o，q，w (I，L，O，Q，W) 增加：cd，ef，fg，za，zb，zc，js (CD，EF，FG，ZA，ZB，ZC，JS),基本偏差: 用来确定公差带位置的上偏差或下偏差， 在公差带图中靠近零线的那个偏

15、差， 它是公差带位置标准化的唯一指标。,2.4.1 基本偏差及其代号,轴的基本偏差系列：28种 a zc 孔的基本偏差系列：28种 A ZC,28种孔、轴基本偏差系列分布,2.4.2 轴的基本偏差,以基孔制配合来考虑 ah:间隙配合, 基本偏差es0, Xmin=|es| ei= es-IT,j n: 过渡配合 基本偏差ei ， es = ei + IT,pzc: 过盈配合 基本偏差ei0， es = ei +IT,例: 查表求 60f7 的上下偏差,ei=es-IT7= -30-(-30)= -60m= -0.06mm,查表2-2知，标准公差 IT7=30m=0.03mm,查表2-4知，基本

16、偏差 es= -30m= -0.03mm,2.4.3 孔的基本偏差,1 通用规则 用同一字母表示的孔、轴基本偏差 绝对值相等,而符号相反。 A H: EI=es 所有公差等级 KZC: ES=ei 标准公差IT8 K,M,N 标准公差IT7 PZC,2 特殊规则 对标准公差IT8的 K,M,N 和 IT7的 PZC ES=ei(ITnITn-1) 其中:ITn: n级孔的标准公差； ITn-1:比某一等级孔高一公差等级轴的标准公差,零件图的尺寸公差标注,（1）尺寸的极限与配合要求,应用举例一(公式法),例2-4 试计算30H7f6 和 30F7h6 配合中 孔与轴的极限偏差。,解：30H7f6

17、配合，基本尺寸属于1830mm尺寸段， 故几何平均值为 mm,根据（2-8）式，标准公差因子为：,所以 IT6=a*i=101.30713m IT7=a*i=161.30721m,根据表2-3，轴f6的基本偏差为上偏差，数值为,轴f6的下偏差为,故有,应用举例一(公式法),孔F7的基本偏差应按通用规则换算，故 EI=-es = + 20m 孔F7的上偏差 ES=EI+IT7=+20+21=+41m,基准轴h6的上偏差 es=0 下偏差 ei=es-IT6=0-13=-13m,基准孔H7的基本偏差为下偏差，且 EI=0 上偏差 ES=EI+IT7=0+21=+21m,故有,公差带图解见P22图2

18、-6（a）。,应用举例二(查表法),例2-5 试确定30H8p8和30P8h8配合中孔与轴的极限偏差。,解：由表2-1查得 IT8=33m,轴p8的基本偏差为下偏差，查表2-4得：ei=+22m,轴p8的上偏差 es=ei+IT8=+22+33=+55m,基准孔H8的下偏差 EI=0 上偏差 ES=EI+IT8=+33m 孔p8的基本偏差为上偏差，查表2-5得：ES=-22m,孔P8的下偏差 EI=ES-IT8=-22-33=-55m,应用举例二,基准轴h8的上偏差 es=0 下偏差 ei=es-IT8=-33m 由此可得： 公差带图解见图2-11（b）。,应用举例三(查表法),例2-6 试确

19、定30H7p6和30P7h6配合中孔与轴的极限偏差。 解：由表2-2查得 IT7=21m，IT6=13m,由表2-4查得，轴p6的基本偏差为下偏差， ei=+22m 轴p6的上偏差 es=ei+IT6=+22+13=+35m,孔P7的基本偏差为上偏差，应按特殊规则换算(也可由表2-5查得)： = IT7- IT6=21-13=8m ES=-ei+=-22+8=-14m 孔P7的下偏差 EI=ES-IT7=-14-21=-35m,由此可得： ， ；,孔30H7、轴30h6见例2-4。公差带图解见图2-11（c）。,公差带图解2-11,二 配合 基孔制: 优先13种, 常用59种 基轴制: 优先1

20、3种, 常用47种,2.5 公差与配合的标准化,一 公差带 对500,规定了一般、常用、和优先 选用的轴和孔公差带：,一般、常用和优先的孔公差带（基本尺寸500mm）,一般、常用和优先的轴公差带（基本尺寸500mm）,基孔制优先、常用配合（基本尺寸500mm）,基轴制优先、常用配合（基本尺寸500mm）,2.6 线性尺寸的未注公差,一. 一般公差(general tolerance) 指在车间一般加工条件下可以保证的公差 二. 原因 1.较低精度等级的非配合尺寸 2.现有的加工工艺、设备可保证的公差 3.对功能无特殊要求的要素 4.为简化制图,1.适用于金属切削加工尺寸,也适用于一般的冲 压加

21、工尺寸 2.适用于线性尺寸、角度尺寸,形状和位置几何 要素 3.非配合尺寸,三. 适用的范围,2.给出了 线性尺寸 和 导角高度、倒圆半径 的四个公差等级的极限偏差 3.标准不分孔、轴、长度，其极限偏差均按双向对称分布取值,1.四个等级 f 精密级 c 粗糙级 m 中等级 v 最粗级,四.一般公差的规定,1.采用一般公差的要素在图样上不单独注出公 差,而是在图样、技术文件中作出总的说明 2.在图样上,技术文件中用本标准号和公差等 级符号表示 如: GB1804/T m,五.表示方法,2.7 公差与配合的选择,2.7.1 基准制的选择,（1）优先选用基孔制；,基准制； 公差等级； 配合,（2）当

22、采用基轴制有明显的经济效益； 如 农机、纺机产品 采用冷拔钢作轴 当有特殊结构时 如 同一根轴（基本尺寸相同）的多处与孔配 合，且配合性质要求不同。,定尺寸刀具,2,3,1,例:内燃机中的活塞销1与活塞2及连杆3的配合,1）若采用基孔制配合, ,2）若采用基轴制配合,30,h5,M6,30,h5,M6, ,外圈与壳体孔采用基轴制,（3）与标准件配合时,基准值 由标准件决定,内圈与轴径采用基孔制,（4）在特殊应用时,允许采用任一孔、轴公差带 组成配合,Xmax=0.229 Xmix=0.091,2.7.2 公差等级的确定,协调零、部件的使用与制造工艺、成本之间的矛盾 (1) 满足使用要求的最低等

23、级 (2) 尺寸500,标准公差IT8时, 推荐孔比轴 低一等级相配合 标准公差IT8或尺寸500，推荐孔、轴同级相配合 (3) 选择公差等级时,应考虑与其相关零件或部件的精度,2.7 公差与配合的选择,公差等级的应用,各种加工方法的加工精度,钻孔夹具示意图,1：钻模板，2：钻头，3：定位套，4：钻套，5：工件,（1）大间隙,大间隙配合，用于不重要的配合或高温及工作条件较差处的配合。,管道法兰连接配 合，外径采用很松 的配合,（2）正常间隙,基本偏差D(d)E(e)为较大间隙配合，使用于IT6IT11级。图为C616尾架部位，偏心轴815与尾架体802有前后两孔相配合，为补偿尾架体前后两孔同轴度误差，及便于装配，采用较松的配合H8/d8。,偏心轴与尾架体配合,配合的间隙较大，多用于精度要求不高、易于转动的支撑，如球磨机、轧钢机等重型机械的滑动轴承、密封盖与轴的配合；或用与大跨距支撑和多支点支撑,内燃机