极限与配合的常用术语和定义.ppt

1. 1. 互换性的概述互换性的概述 互换性简单的说就是同一规格的零件或部件具有能够彼此互相替换的性能。互换性简单的说就是同一规格的零件或部件具有能够彼此互相替换的性能。 零、部件在装配前不挑，装配时不调整或修配，装配后能满足使用要求的互换零、部件在装配前不挑，装配时不调整或修配，装配后能满足使用要求的互换 性称完全互换；零、部件在装配时要采用分组装配或调整等工艺措施，才能满足装性称完全互换；零、部件在装配时要采用分组装配或调整等工艺措施，才能满足装 配精度要求的互换性称不完全互换。如装配时，还需要附加修配的零件，则不具有配精度要求的互换性称不完全互换。如装配时，还需要附加修配的零件，则不具有 互换性。互换性。 互换性原则是机械工业生产的基本技术经济原则，是我们在设计、制造中必须互换性原则是机械工业生产的基本技术经济原则，是我们在设计、制造中必须 遵循的。既便是采用修配法保证装配精度的单件或小批量生产的产品（此时零、部遵循的。既便是采用修配法保证装配精度的单件或小批量生产的产品（此时零、部 件没有互换性）也必须遵循互换性原则。件没有互换性）也必须遵循互换性原则。 2. 2. 实现互换性的前提实现互换性的前提 标准化是实现互换性的前提。只有按一定的标准进行设计和制造，并按一定的标标准化是实现互换性的前提。只有按一定的标准进行设计和制造，并按一定的标 准进行检验，互换性才能实现。准进行检验，互换性才能实现。 3. 3. 优先数系优先数系 由一系列十进制等比数列构成，代号由一系列十进制等比数列构成，代号RRr r。优先数系中的每个数都是优先数系中的每个数都是 一个优先数。每个优先数系中，相隔一个优先数。每个优先数系中，相隔 r r项的末项与首项相差项的末项与首项相差1010倍；倍； 每个十进制区间中各有每个十进制区间中各有r r个优先数。个优先数。 练习 （ ）1.只要不经选择与修配就能安装在机器上的零件是具有互 换性的零件。 （ ）2.公差与检测是互换性的保证。 （ ）3.互换性只适用于大批量生产。 返回返回 判断题 填空题 1. 生产中装配零部件时采用的分组装配法属于 互换。互换。 2. 是实现互换性的前提。 第二章第二章 尺寸的极限与圆柱结合的互换性尺寸的极限与圆柱结合的互换性 学学 习习 指指 导导 本章学习的目的是掌握基础标准本章学习的目的是掌握基础标准极限与配合极限与配合的的 一般规律，为合理选用尺寸的极限与配合、学习其它典一般规律，为合理选用尺寸的极限与配合、学习其它典 型零件的公差与配合，进行尺寸精度设计打下基础。学型零件的公差与配合，进行尺寸精度设计打下基础。学 习要求是对极限与配合标准中的术语定义，要着重搞清习要求是对极限与配合标准中的术语定义，要着重搞清 其概念与作用，并抓住它们之间的区别与联系进行分析其概念与作用，并抓住它们之间的区别与联系进行分析 ，避免单纯从定义上孤立地去理解；重点要掌握标准公，避免单纯从定义上孤立地去理解；重点要掌握标准公 差与基本偏差的结构、特点和基本规律以及尺寸的极限差与基本偏差的结构、特点和基本规律以及尺寸的极限 与配合的选用原则。与配合的选用原则。 国家标准极限与配合中，公差与配合部分的标准 主要包括： 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、 偏差和配合的基本规定 GB/T1800.31998极限与配合基础 第3部分：标准公 差和基本偏差数值表GB/T1800.41999极限与配合 标 准公差等级和孔、轴的极限偏差表 GB/T18011999极限与配合 公差带和配合的选择 GB/T18042000一般公差 未注公差的线性和角度尺 寸的公差 第一节 概述 第二节 基本术语和定义 一、有关一、有关“ “尺寸尺寸” ”方面方面 （GB/T1800.11997GB/T1800.11997） 1 1尺寸尺寸(size)(size) 以特定单位表示线性尺寸值的数字以特定单位表示线性尺寸值的数字 。如直径、宽度、高度、中心距等。如直径、宽度、高度、中心距等。 2 2 孔孔( (holehole)/)/轴轴(shaft)(shaft) 孔孔/ /轴轴通常指工件的通常指工件的 圆柱形圆柱形内内/ /外外表面，也包括非圆柱形表面，也包括非圆柱形内内/ /外外表表 面，即由两平行平面或切平面形成的包容面面，即由两平行平面或切平面形成的包容面 和被包容面。和被包容面。 从装配关系看：一个零件的内表面包容另一个零件的外表面从装配关系看：一个零件的内表面包容另一个零件的外表面 从加工过程看：孔轴尺寸的变化从加工过程看：孔轴尺寸的变化 在极限与配合制中，孔、轴的概念是广义的，且都是由单一尺寸在极限与配合制中，孔、轴的概念是广义的，且都是由单一尺寸 构成的构成的 一、有关一、有关“ “尺寸尺寸” ”方面方面 （GB/T1800.11997GB/T1800.11997） 3 3公称尺寸公称尺寸( (D D、d d) ) 是指是指设计时设计时设计时设计时 根据零件的根据零件的强强度、度、刚刚刚刚 度等使用要求和度等使用要求和结结结结构构设计设计设计设计 ，通，通过计过计过计过计 算或算或类类类类比法来确定比法来确定 ，并，并经过圆经过圆经过圆经过圆 整后得到的，一般要符合整后得到的，一般要符合标标标标准尺寸系列。准尺寸系列。 4 4实际实际实际实际 （组组组组成）要素成）要素( (D D a a 、d d a a ) ) 通通过测过测过测过测 量量获获获获 得的某一孔、得的某一孔、轴轴轴轴的尺寸（局部尺寸）的尺寸（局部尺寸）。 由于测量误差由于测量误差 实际组成要素不一定是尺寸的真值实际组成要素不一定是尺寸的真值 。 由于形状误差由于形状误差 同一表面不同部位的实际组成要素同一表面不同部位的实际组成要素 往往不相等，因此要用往往不相等，因此要用二点法二点法进行测量。进行测量。 提取组成要素：由实际（组成）要素提取有限数目的点所形成的实际（组 成）要素的近似替代. 拟合组成要素：由提取组成要素形成的并具有理想形状的组成要素。 5 5极限尺寸极限尺寸 一个孔或一个孔或轴轴轴轴允允许许许许的尺寸的两个极的尺寸的两个极 端。端。实际实际实际实际 提取要素提取要素应应应应位于其中，也可达到极限位于其中，也可达到极限 尺寸。孔或尺寸。孔或轴轴轴轴允允许许许许的最大尺寸称的最大尺寸称为为为为上极限尺寸上极限尺寸 ；孔或；孔或轴轴轴轴允允许许许许的最小尺寸称的最小尺寸称为为为为下极限尺寸下极限尺寸 孔和孔和轴轴轴轴的上极限尺寸分的上极限尺寸分别别别别用用D Dmaxmax和和d dmaxmax表示，表示， 下极限尺寸分下极限尺寸分别别别别用用D Dminmin和和d dminmin表示。表示。 尺寸合格条件尺寸合格条件： D Dmin minD D a a DDmax max d dmin mind d a a ddmax max 极限尺寸在设计时确定的，它能小于公称 尺寸吗？ 6 6最大最大实实实实体尺寸（体尺寸（MMSMMS） 孔或孔或轴轴轴轴具有允具有允许许许许 材料量材料量为为为为最多最多时时时时状状态态态态（最大（最大实实实实体状体状态态态态，简简简简称称 MMCMMC）下的极限尺寸。孔和下的极限尺寸。孔和轴轴轴轴的最大的最大实实实实体体 尺寸分尺寸分别别别别用用D DM M 和和d dMM 表示。表示。 7 7最小最小实实实实体尺寸（体尺寸（LMSLMS） 孔或孔或轴轴轴轴具有允具有允许许许许材材 料量料量为为为为最少最少时时时时状状态态态态（最小（最小实实实实体状体状态态态态，简简简简称称 LMCLMC）下的极限尺寸。孔和下的极限尺寸。孔和轴轴轴轴的最小的最小实实实实体尺体尺 寸分寸分别别别别用用D DL L 和 和d d L L 表示。表示。 极限尺寸与实体尺寸有如下关系极限尺寸与实体尺寸有如下关系 D D MMD Dminmin ，D D L L D Dmaxmax d d MMd dmaxmax ，d d L L d dminmin 特点： 1）实际实际 存在的，对对一批零件而言是一随机变变量。 2）Dfe Da ，dfe da 3) 只有Dfe dfe，孔、轴轴才能自由装配（不是Da da） 8. 体外作用尺寸（见见下图图） 内表面(孔)的体外作用尺寸（Dfe ） ： 在配合面的全长长上与实际实际 孔相内接的最大理想轴轴的尺 寸 外表面(轴轴)的体外作用尺寸（dfe ） ： 在配合面的全长长上与实际轴实际轴 相外接的最小理想孔的尺 寸 9.极限尺寸判断原则则 工件工件除除线性尺寸误差线性尺寸误差外外，还存在，还存在形状误差形状误差，为正，为正 确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断 原则，即原则，即泰勒原则泰勒原则。其内容为：。其内容为： Dfe变变小 保证证配合 不要小于Dmin dfe变变大 不要大于dmax 孔或轴轴的体外作用尺寸不允许许超过过MMS； 任何部位的实际实际 尺寸不允许许超过过LMS。 有配合要求的零件尺寸合格条件： Dmin Dfe Da Dmax dmin da dfedmax 小结 二、有关“偏差与公差”方面 （一）尺寸偏差(简称偏差)：某一尺寸减其公称尺寸所得的代数 差称尺寸偏差简称偏差。分为：极限和实际偏差 1、极限偏差：极限尺寸公称尺寸所得代数差 孔：上极限偏差 ES=DmaxD 下极限偏差 EI=DminD 轴轴：上极限偏差 es=dmaxd 下极限偏差 ei=dmind 2、实际实际 偏差：实际实际 偏差=实际实际 要素公称尺寸 Ea ea 注意：1、各种偏差可能为正、负或零，偏差值前必须冠以正负号 。 2、由于零件同一表面上不同位置的实际要素往往不同，所 以实际偏差也不同。 3、极限偏差用于控制实际偏差，尺寸合格的零件其实际偏 差应在规定的极限偏差范围内，即 综上所述：偏差是以公称尺寸为基数，从偏离公称 尺寸的角度来表述有关尺寸的术语。 注意： 由于满足孔与轴配合的不同松紧要求，极 限尺寸可能大于、小于或等于其公称尺寸。因此 ，极限偏差的数值可能是正值、负值或零值。故 在偏差值的前面除零值外，应标上相应的“+”号 或“-”号。 偏差的标注：上极限偏差标在公称尺寸右 上角；下极限偏差标在公称尺寸右下角。 例： 25 表示公称尺寸为25，上极限 偏差为0.020mm，下极限偏差为为0.033mm。 （二）尺寸公差：允许尺寸的变动量，简称公差。 孔的公差： 轴的公差： 注：公差取绝对值不存在负值，代表制造精度的要 求。公差越小，越难加工。公差不允许为零，因为 加工误差总是存在的。 偏差表示与公称尺寸偏离的程度，与加工难易 程度无关。 两者区别： 从数值上看： 偏差是代数值代数值，正、负或零值正、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绝对值，也不能为零不能为零（零值意 味着加工误差不存在，是不可能的）。实际计算时因上极限尺寸大于下极限尺 寸，故可省略绝对值符号。 从作用上看： 极限偏差用于控制实际偏差(单单个零件能测测出)，是判断完工零件尺寸是否合 格的根据；极限偏差主要代表公差带带位置，当D一定时时，影响配合松紧紧。 公差则则控制一批零件实际实际 尺寸的差异程度，用于反映尺寸变变化均匀程度，限 制误误差；公差代表公差带带大小，当D一定时时，影响配合精度。 从工艺上看：对某一具体零件，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，而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。 两者联系：公差是上、下极限偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极 限偏差也就确定了公差。 公差与偏差的比较 小小 结结 有关有关“ “公差与偏差公差与偏差” ”的小的小结结结结：p13 p13 表表2-12-1 三、尺寸公差带和公差带图 n零线：表示公称尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和 公差，零线以上为正，以下为负。 n尺寸公差带：由代表上、下极限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。 孔 轴 0 公称尺寸 ES EI es ei TD Td + - 画法： (1)零线。 (2)确定公差带大小位置。 (3)孔 、轴 在公差带里写孔、轴。 (4)作图比例基本一致，单位 m 、mm均可。 (5)公称尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上。 公差带特性： 大小 T 标准公差 位置 极限偏差 基本偏差 标准化 标准化 两个要素 公差带有两个参数： 一是公差带的大小（即宽度）； 二是公差带相对于零线的位置。 国标已将它们标准化，形成标准 公差和基本偏差两个系列。 尺寸公差带图（举例） 画出公称尺寸为为 50，上极限尺寸为为 50 .025 、下极限尺寸为为 50 mm的孔 与上极限尺寸为为 49.975 、下极限尺寸为为 49.959mm的轴轴的公差带图带图 。 0 + - 50 孔 轴 +0.025 -0.025 -0.041 公差带有两个参数： 一是公差带的大小（即宽度）：标准公差 二是公差带相对于零线的位置 ：基本偏差 国标已将它们标准化，形成标准公差和基本偏差两 个系列。 标准公差（IT） 指国家标准（GB/T 1800.31998） 极限与配合制中，所规定的任一公差。字母IT为“国 际公差”的符号。标准公差确定了公差带的大小。 基本偏差：标准中表列的，用以确定公差带相对于 零线位置的上极限偏差或下极限偏差。一般为靠近 零线的那个极限偏差。基本偏差确定了公差带的位 置。 ei es 公称尺寸 基本偏差 为下极限偏差 基本偏差 为上极限偏差 EI ES 孔 轴 轴孔 0 + - 基本偏差 四、有关“配合”的术语和定义 D（d） Dmax Dmin dmin dmax ES EI TD Td es ei 零线 孔 轴 （一）配合 公称尺寸相同， 相互结合的孔、轴公差 带之间的关系，称为配 合。 配合的条件:孔和轴的 公称尺寸相同。 配合的性质：反映装 配后松紧程度和松紧 变化程度，以相互结 合的孔和轴公差带之 间的关系来确定，孔 轴公差带相对于零线 位置不同，装配后松 紧不同。 （二）间隙与过盈 孔的实际尺寸-相配合的轴的实际尺寸= “+”间隙 用“x”表示 =“-”过盈 用“Y”表示 间隙数值前必标“+” 号如+0.025 过盈数值前必标“-”号 如-0.020 间隙大小决定配合件相对运动的松动程度， 过盈大小决定配合联接的牢固程度。 孔 Xmax Xmin 0 + - 轴 轴 0 + - Ymax Ymin 孔 “+” “-”在配合中仅代表间隙与 过盈，与一般数值大小无关 （三）配合的种类 通过公差带图，我们能清楚地看到孔、轴公差带之间 的关系。根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙 配合、过盈配合和过渡配合。 0 + - 公称尺寸 孔 轴 孔 轴 孔 轴 1.间隙配合 具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合。此 时，孔的公差带在轴的公差带之上。 对一批零件而言，所有孔的尺寸轴的尺寸 其特征值是最大间隙X max和最小间隙X min。 孔的上极限尺寸减去轴的下极限尺寸所得的代数差称为最 大间隙，用X max表示。 X max=D max- dmin=ES - ei 孔的下极限尺寸减去轴的上极限尺寸所得的代数差称为最 小间隙，用X min表示。 X min=D min - d max =EI - es 孔 Xmax Xmin 0 + - 轴 间隙的作用：贮存润滑油，补偿各种变化。 间隙配合主要用于孔、轴间有相对运动的场合。 2.过盈配合 具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配 合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。 其特征值是最大过盈Y max和最小过盈Y min。 孔的下极限尺寸减去轴的上极限尺寸所得的代数差称 为最大过盈，用Y max表示。 Y max= D min- d max =EI - es 孔的上极限尺寸减去轴的下极限尺寸所得的代数差称 为最小过盈，用Y min表示。 Y min= D max - dmin=ES - ei 轴 0 + - Ymax Ymin 孔 过盈配合用于孔、轴的紧固连接，不允许有相对运动 。 3.过渡配合 可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合。 此时，孔的公差带与轴的公差带相互重叠。 其特征值是最大间隙X max和最大过盈Y max。 孔的上极限尺寸减去轴的下极限尺寸所得的代数差称 为最大间隙，用X max表示。 X max= D max- dmin=ES - ei 孔的下极限尺寸减去轴的上极限尺寸所得的代数差称 为最大过盈，用Y max表示。 Y max = D min- d max =EI - es 孔 轴 0 + - Xmax Ymax 过渡配合主要用于孔、轴间的定位联结(既要求装拆方便；又要求 对中性好) （四）配合公差 配合公差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 对对于过过盈配合 Tf =YminYmax= |ESei（EIes） | 对对于过过渡配合 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 = TD +Td 若要提高配合精度（即Tf）可减小相配合的孔、轴 尺寸公差（即提高相配合的孔、轴加工精度）。 设计时 ，应使TfTDTd 。 有关计算 计算:孔 mm与轴 mm 孔 mm与轴 mm 孔 mm与轴 mm 配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并 画出公差带图，说明配合类别。 000 + - 50 50 50 +0.025 -0.025 -0.041 +0.025 +0.059 +0.043 +0.025 +0.018 +0.002 间隙配合 过盈配合 过渡配合 计算 解： （1）最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)= +0.066 mm 最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.025)= +0.025 mm 配合公差Tf =XmaxXmin=+0.066-(+0.025) = 0.041 mm (2) 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.059)= -0.059mm 最小过盈 Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043) = -0.018mm 配合公差 T f =YminYmax=-0.018-(-0.059)= 0.041 mm (3) 最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)= +0.023 mm 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.018)= -0.018 mm 配合公差Tf =XmaxYmax=+0.023-(-0.018)= 0.041 mm 基孔制 基轴制 （五）配合制 一种零件的基本偏差（公