孔与轴的极限与配合.ppt

第一章 孔与轴的极限与配合,第一节 概述 第二节 极限与配合的基本词汇 第三节 极限与配合国家标准 第四节 国家标准规定的公差带与配合 第五节 公差与配合的选用 第六节 线性尺寸的未注公差,第一节 概述,在机器制造业中，“极限”是用于协调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。 “极限与配合”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标准。 “极限与配合”标准，不仅是机械工业各部门进行产品设计、工艺设计和制定其他标准的基础，而且是广泛组织协作和专业化生产的重要依据。,一、有关“尺寸”的术语和定义,1. 尺寸：尺寸是以特定单位表示线性或角度值的数值。 2. 孔和轴 孔：通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面，其尺寸由D表示。 轴：通常指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面，其尺寸由d表示。,第二节 极限与配合的基本词汇,a)轴 b)孔 c)非孔非轴,基本尺寸：由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。 实际尺寸：通过测量所得的尺寸。包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。,极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。,最小实体状态(LMC)和最小实体尺寸（LMS）：对应于孔或轴的最小材料量（实体大小）的那个极限尺寸， 即轴的最小极限尺寸dmin；孔的最大极限尺寸Dmax。 最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸（MMS）：对应于孔或轴的最大材料量（实体大小）的那个极限尺寸，即轴的最大极限尺寸dmax；孔的最小极限尺寸Dmin。,零线与公差带图,零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。 公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。 基本偏差：标准中表列的，用以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极限偏差。 标准公差：标准中表列的，用确定公差带大小的任一公差。,孔,轴,0,基本尺寸,ES,EI,es,ei,Th,T s,+,-,二、有关“偏差与公差”的术语及定义,1. 尺寸偏差：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。极限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。 孔的上偏差 ES=Dmax-D 轴的上偏差 es=dmax-d 孔的下偏差 EI=Dmin-D 轴的上偏差 ei=dmin-d 2. 公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。 Th= Dmax- Dmin = ES-EI Ts= dmax- dmin = es-ei,公差带图（举例）,0,+,-,50,孔,轴,+0.025,-0.025,-0.041,画出基本尺寸为 50，最大极限尺寸为 50 .025 、最小极限尺寸为 50 mm的孔与最大极限尺寸为 49.975 、最小极限尺寸为 49.959mm的轴的公差带图。,三、有关“配合”的术语及定义 1. 间隙和过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸，所得之差为正时，此差值称为间隙，用代号“X”表示。 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸，所得之差为负时，此差值称为过盈，用代号“Y ”表示。 2.配合 基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合。国家标准分为基孔制配合与基轴制配合。 基孔制：基准孔的基本偏差(下偏差)为零(即EI=0) 基轴制：基准轴的基本偏差(上偏差)为零(即es=0) 两种基准制都可形成间隙、过渡和过盈三类配合。,基孔制和基轴制,例题：基本尺寸是50，孔的上偏差是0.039，轴的上偏差是-0.025，下偏差是-0.050，计算配合参数。,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei= 0.039-（-0.050 ）=0.089 Xmin=Dmin-dmax=EI-es=0- （-0.025 ）= 0.025 Tf=Xmax-Xmin= 0.089-0.025=0.064=Th+Ts,间隙配合中： 最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei 最小间隙Xmin=Dmin-dmax=EI-es 配合公差Tf=Xmax-Xmin=Th+Ts 平均间隙Xav =（Xmax +Xmin）/2,过盈配合中： 最小过盈Ymin=Dmax-dmin=ES-ei 最大过盈Ymax=Dmin-dmax=EI-es 配合公差Tf=Ymin-Ymax=Th+Ts 平均过盈Yav =（Ymax +Ymin）/2,例题：基本尺寸是50，孔的上偏差是0.025，轴的上偏差是0.059，下偏差是0.043，计算配合参数。,Ymin=Dmax-dmin=ES-ei= 0.025- 0.043=-0.018 Ymax=Dmin-dmax=EI-es=0- 0.059=- 0.059 Tf=Ymin-Ymax= -0.018-(-0.059)=0.041 =Th+Ts,过渡配合中： 最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei 最大过盈Ymax=Dmin-dmax=EI-es 配合公差Tf=Xmax-Ymax=Th+Ts 平均间隙（过盈）Xav （或Yav ）=（Xmax +Ymax）/2,例题：基本尺寸是50，孔的上偏差是0.025，轴的上偏差是0.018 ，下偏差是0.002，计算配合参数。,Xmax=Dmax-dmin=ES-ei= 0.025 -0.002= 0.023 Ymax=Dmax-dmin=EI-es=0- 0.018=-0.018 Tf=Xmax-Ymax= 0.023-(-0.018)=0.041=Th+Ts,配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。它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。 在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。它的数值用公式表示为： 对于间隙配合 Tf =XmaxXmin 对于过盈配合 Tf =YminYmax 对于过渡配合 Tf =XmaxYmax 将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为： Tf = Th +Ts,第三节 极限与配合国家标准,一、标准公差系列 1. 标准公差因子 标准公差因子是计算标准公差的基本单位，是制定标准公差系列值的基础。,当尺寸500mm时，国家标准的标准公差因子i按下式计算： i=0. 45D1/3十0. 001 D i标准公差因子，单位为m ； D基本尺寸分段内首尾两个尺寸的几何平均值，单位为mm。 当尺寸=3153150mm I=0.004D+2.1,2. 标准公差等级 标准公差等级=公差等级系数标准公差因子 在基本尺寸一定的情况下，公差等级系数是决定标准公差大小的惟一参数。 标准公差分为20个等级，即IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差值依次增大。,3. 基本尺寸分段 为了减少公差数目，统一公差值，简化公差表格，特别考虑到便于应用，国家标准对基本尺寸进行了分段。,例题：基本尺寸25 mm，求IT6和IT7 解: 25 mm属于1830mm尺寸分段 几何平均值: D=（18 30）1/2=23. 24mm 标准公差因子: i=0. 45D1/3+0. 001 D=0.45 23.241/3+0. 001 23. 24=1.31m IT6=10i=10 1 .31=13.1 13m IT7=16i=16 1.31=20. 96m 21 m,二、基本偏差系列,ah用于间隙配合 jn用于过渡配合 pzc用于过盈配合,基本偏差代号：用拉丁字母表示。大写表示孔，小写表示轴。在26个字母中除去易与其它混淆的I、L、O、Q、W，再加上七个用两个字母表示的代号（CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC），共有28个代号，即孔和轴各有28个基本偏差。其中JS和js相对于零线完全对称。 孔或轴的另一个偏差，根据基本偏差和标准公差，按下列关系式计算： ei=es-IT es=ei+IT EI=ES-IT ES=EI+IT,基本偏差按表1-9中给出的公式计算，由该表中的公式，对同一字母的孔的本偏差与轴的基本偏差相对于零线是完全对称的，即孔、轴基本偏差的绝对值相等符号相反。 EI=-es ES=-ei 这一规则适用于所有的基本偏差，但下列情况除外： （1）基本尺寸3500mm标准公差等级为IT9IT16的基本偏差N，其数值(ES)等于零。 （2）基本尺寸3500mm，标准公差等级IT8 的基本偏差J，K，M，N以及标准公差等级 IT7的基本偏差PZC，在计算孔的基本偏差时，应附加一个“”值。,在大于8的公差等级中，孔比同级轴加工困难，在生产中常采用孔比轴低一级相配，并要求按基轴制和基孔制形成的配合(如H7/p6和P7/h6 )，具有相同的极限间隙或过盈。,例题：确定 25H7/f6， 25F7/h6孔与轴的极限偏差。 解： 25 mm属于1830mm尺寸分段 IT6=13m IT7=21m 孔H7 EI=0 ES=0.021mm 轴f6 es=-0.020mm es=-0.020-0.013=-0.033mm 孔F7 EI=0.020mm ei=0.020+0.021=0.041mm 轴h6 es=0 ei=-0.013mm,例题：确定 25H8/p8， 25P8/h8孔与轴的极限偏差。 解： 25 mm属于1830mm尺寸分段 IT8=33m 孔H8 EI=0 ES=0.033mm 轴p8 ei=0.022mm es=0.022+0.033=0.055mm 孔P8 ES=-0.022mm EI=-0.022-0.033=-0.055mm 轴h8 es=0 ei=-0.033mm,例题：确定 25H7/p6， 25P7/h6孔与轴的极限偏差。 解： 25 mm属于1830mm尺寸分段 IT6=13m IT7=21m 孔H7 EI=0 ES=EI+IT7=0.021mm 轴p6 ei=0.022mm es=ei+IT6=0.035mm 孔P7 ES=-0.022+0.008=-0.014 EI= ES -IT7= =-0.035 轴h6 es=0 ei=es-IT6=-0.013mm,公差带的代号由基本偏差代号与公差等级代号组成，如H7、h6、M8、d9等等。在图样上标注尺寸公差时，可以标注极限偏差，（上偏差放在基本尺寸的右上角，下偏差放在基本尺寸的右下角）,也可以标注尺寸公差带代号,或者两者都标注,第四节 国家标准规定的公差带与配合,标准公差系列中的任一公差与基本偏差系列中任一偏差组合，即可得到不同大小和位置的公差带。在基本尺寸500mm内组成543种孔的公差带和544种轴的公差带。如果将这些孔轴公差带在生产实际中都投入使用，显然是不经济的，而且也不必要的。 为了简化公差带种类，减少与之相适应的定值刀、量具和工艺装备的品种和规格，对基本尺寸至500mm的孔、轴规定了优先、常用和一般用途公差带。 书中表1-12和表1-13分别是轴和孔的一般用途公差带，其中方框内为常用公差带，带圆圈的为优先公差带。,基孔制优先配合公差带图（13种）,基轴制优先配合公差带图（13种）,第五节 公差与配合的选用,一、基准制的选用 基孔制和基轴制是两种平行的配合制。 基孔制配合能满足要求的，用同一偏差代号按基轴制形成的配合，也能满足使用要求。 例如：H7/k6与K7/h6的配合性质基本相同，称为“同名配合”。 配合制的选择与功能要求无关，主要考虑加工的经济性和结构的合理性。,同名配合举例： 25H7/f6 25F7/h6,同名配合中孔轴公差带的相对位置一样，只是零线位置不同。 本例中两种基准制都是实现间隙配合，而且最小间隙和最大间隙是相同的，因此功能是相同的。,公差带位置有什么特点呢？,（1）一般情况下，应优先选用基孔制。加工孔比加工轴要困难些，而且所用的刀、量具尺寸规格也多些。 加工孔通常采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工和定尺寸量具（如塞规、心轴等）检验。而一种规格的定尺寸刀具和量具，只能满足一种孔公差带的需要。 但对于轴的加工和检验，一种通用的外尺寸量具，也能方便地对多种轴的公差带进行检验。 采用基孔制，可大大缩减定值刀、量具的规格和数量。,配合制的选择举例： 假设某工厂要生产一批配合的孔和轴 采用基孔制：25H7/f6 25H7/k6 25H7/p6 工具：麻花钻1个，铰刀1个，塞规1套（含通规和止规）、粗车刀1个、精车刀1个，游标卡尺1个。 采用基轴制：25F7/h6 25K7/h6 25P7/h6 工具：麻花钻1个，铰刀3个，塞规3套（含通规和止规）、粗车刀1个、精车刀1个，游标卡尺1个。 采用基孔制节省了2个铰刀，2套塞规。,需要哪些工具呢？,同名配合，功能相同,工具数量有何不同呢？,只有在具有明显经济效果的情况下，如用冷拔钢作轴，不必对轴加工，或在同一基本尺寸的轴上要装配几个不同配合的零件时，才采用基轴制。,F7/h6,K7/h6,K7/h6,H7/f6,若中间的配合为基孔制，则两边只能是非基准制的配合,（2）与标准件配合时，基准制的选择通常依标准件而定。例如，与滚动轴承内圈配合的轴应按基孔制，与滚动轴承外圈配合的孔应按基轴制。,K7和js6都是为了与轴承配合，轴承的公差带不用标，可根据型号查得。,轴套作用是轴向定位，轴径不是配合尺寸，取较大的间隙就可以了。,由于滚动轴承是标准件，箱体孔为J7,由于滚动轴承是标准件，轴为js6,端盖只负责轴承的轴向定位，所以取间隙，且精度等级低。,结论：在特殊情况下，允许取非基准制的配合。这个特殊情况就是有经济效益的时候。,二、公差等级的选用 （1)对于基本尺寸500mm的较高等级的配合，由于孔比同级轴加工困难，当标准公差 IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合，但对标准公差IT8级或基本尺寸500mm的配合，由于孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用同级孔、轴配合。 镗孔视频 (2)选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑工艺的可能性和经济性。也就是说：满足使用要求的情况下，尽量扩大公差值，亦即选用较低的公差等级。 国家标准推荐的各公差等级的应用范围如下： IT01 、 IT0、 IT1级一般用于高精度量块和其他精密尺寸标准块的公差。它们大致相当量块的1 、 2 、 3级精度的公差。 IT2IT5级用于特别精密零件的配合及精密量规。,IT5IT12级用于配合尺寸公差。 IT5(孔到IT6)级用于高精度和重要的配合处。 精密机床主轴的轴颈，主轴箱体孔与精密滚动轴承的配合，车床尾座孔和顶尖套简的配合，内燃机中活塞销与活塞销孔的配合等。 IT6(孔到IT7)级用于要求精密配合的情况。 机床中一般传动轴和轴承的配合，轮、皮带轮和轴的配合，内燃机中曲轴与轴套的配合。这个公差等级在机械制造中应用较广，国标推荐的常用公差带也较多。,IT7IT8级用于一般精度要求的配合。 一般机械中速度不高的轴与轴承的配合，在重型机械中用于精度要求稍高的配合，在农业机械中则用于较重要的配合。 IT9IT10级常用于一般要求的地方，或精度要求较高的槽宽的配合。 IT11IT12级用于不重要的配合。 IT12IT18级用于未注尺寸公差的尺寸精度，包括冲压件、铸锻件的公差等。,三、配合的选用 在设计中，根据使用要求，应尽可能地选用优先配合和常用配合。 如果优先配合与常用配合不能满足要求时，可选标准推荐的一般用途的孔、轴公差带，按使用要求组成需要的配合。 若仍不能满足使用要求，还可以从国家标准所提供的544种轴公差带和543种孔公差带中选取合用的公差带，组成所需要的配合。,确定了基准制以后，选择配合就是根据使用要求配合公差(间隙或过盈)的大小，确定与基准件相配的孔、轴的基本偏差代号，同时确定基准件及配合件的公差等级。 对间隙配合，由于基本偏差的绝对值等于最小间隙，故可按最小间隙确定基本偏差代号。 对过盈配合，在确定基准件的公差等级后，即可按最小过盈选定配合件的基本偏差代号。,机器的质量大多取决于对其零部件所规定的配合及其技术条件是否合理，许多零件的尺寸公差，都是由配合的要求决定的，一般选用配合的方法有：计算法、试验法、类比法。,(1)计算法：就是根据一定的理论和公式，计算出所需的间隙或过盈。 对间隙配合中的滑动轴承，可用流体润滑理论来计算保证滑动轴承处于液体摩擦状态所需的间隙，根据计算结果，选用合适的配合； 对过盈配合，可按弹塑性变形理论，计算出必需的最小过盈，选用合适的过盈配合，并按此验算在最大过盈时是否会使工件材料损坏。 由于影响配合间隙量和过盈量的因素很多，理论的计算也是近似的，在实际应用时还需经过试验来确定。,(2)试验法：就是对产品性能影响很大的一些配合，往往用试验法来确定机器工作性能的最佳间隙或过盈。 例如，风镐锤体与镐筒配合的间隙量对风镐工作性能有很大影响，一般采用试验法较为可靠 试验法须进行大量试验，成本较高。 (3)类比法