生产管理知识_互换性与技术测量基础

绪言 1 互换性概述2 公差与配合标准发展简介3 计量技术发展简介4 优先数和优先数系 1 互换性概述 一 互换性的含义互换性同一规格的一批零件或部件中 任取其一 不需任何挑选或附加修配就能装在机器上 达到规定的功能要求例灯头和灯泡 螺钉螺母 滚动轴承汽车 自行车 缝纫机 手表日用工业品 机床 汽车 电子产品 军工产品互换性应该同时具备两个条件 不需经过任何选择 修配或调整便能装配 维修更换装配或更换后的整机能满足其使用性能要求 1 互换性概述 二 互换性在机械制造生产中的作用使用方面提供备件 维修方便 保证了机器工作的连续性和持久性 延长了机器的使用寿命 提高了机器的使用价值 制造方面提高生产水平 进行文明生产 1 为生产的专业化 协作化 自动化创造了条件2 装配方便 组织装配流水线 设计方面缩短了机器设计周期 采用公差标准 标准零 部件 CAD 互换性是重要的生产原则和有效技术措施不但能够显著提高劳动生产率 也有利于降低产品成本 提高产品质量和可靠性 1 互换性概述 三 达到互换性的方法几何参数尺寸大小 几何形状 宏观 微观 以及相互的位置关系 本课程 机械性能硬度 强度完全一致不可能达到互换性并不要求相同规格的零 部件几何参数绝对相同 而是允许保持在一定的范围内变动公差允许零件尺寸和几何参数的变动量互换性的分类按可换性的程度完全互换 绝对互换 不需选择 辅助加工和修配不完全互换 绝对互换 当装配精度要求较高 为降低成本而采用其他技术手段来满足装配要求 如分组装配法 2 公差与配合标准发展简介 标准化是实现互换性的基础 是组织现代化生产的重要手段之一可简化多余的产品品种节约原材料 减少浪费 信息交流 提高产品可靠性标准化为在一定的范围内获得最佳秩序 对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动 GB3935 1 1996 标准化不是一个孤立的概念 而是一个活动过程 包括制订 贯彻 修订 循环往复 不断提高制订 修订 贯彻标准是标准化活动的重要任务在标准化的全部活动中 贯彻标准是个核心环节标准化在深度上是没有止境的一切有人类智慧活动的地方都能展开 目前重点放在工业生产上 2 公差与配合标准发展简介 要使零部件具有互换性 就要求制订统一的公差与配合标准1902 英国伦敦以生产剪羊毛机为主的钮瓦 Newall 极限表1906 英国国标B S 27 1924 英国国标B S 164 1925 美国标准A S A B4a德国标准DIN基孔制 基轴制 公差单位等概念 标准温度20 1926 成立了国际标准化协会ISA 由第三技术委员会负责制定公差与配合标准1929 苏联公差与配合标准1940 正式颁布了国际公差标准ISA1947年2月国际标准化组织重建 改名为国际标准化组织ISO 仍由第三技术委员会负责制定公差与配合标准中国1955 一机部第一个公差与配合的部颁标准1959 国家科委第一个公差与配合的国家标准GB159 174 59随着我国经济建设的发展 陆续制订 修订标准 3 计量技术发展简介 长度计量在我国具有悠久的历史长度基准的发展档案米尺 国际米原器 铂铱合金 激光米是光在真空中于1 299792458秒时间间隔内的行程长度计量器具不断改进隧道显微镜分辨率0 01钠米 可测原子或分子的尺寸或形貌Bining和Rohrer1986诺贝尔奖我国紧跟世界先进水平 已拥有一批骨干检测仪器制造厂 4 优先数和优先数系 在生产中 为了满足用户各种各样的要求 同一品种同一参数还要从大到小取不同的值 从而形成不同规格的产品系列例 普通车床加工最大直径 320 400 500 630形成产品系列本身的零部件加工和检验用的刀 夹 量具及机床等使用性能防止数值传播的紊乱把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调 简化和统一的一种科学的数值标准目前我国数值分级的国家标准GB321 80 4 优先数和优先数系 优先数系由一些十进制等比数列构成 代号为Rr基本系列R51 1 6 2 5 4 6 3 10R101 1 25 1 6 2 0 2 5 3 15 4 0 5 0 6 3 8 0 10R20R40补充系列R80倒数系列R10的倒数系列1 0 8 0 63 0 5 0 4 0 315 0 25 0 2 0 16 0 1变形系列Rr pR10 31 2 4 8 16 31 5 4 优先数和优先数系 优先数系的主要特征 R5系列的项值包含在R10系列之中 R10系列的项值包含在R20系列之中 R20系列的项值包含在R40系列之中 R40系列的项值包含在R80系列之中Rr系列中的项值可按十进法向两端无限延伸 也适用于比值r p等于整数的派生系列Rr p同一系列中任意相邻两优先数常用值的相对差近似不变 其中R5系列约为60 R10系列约为25 R20系列约为12 R40系列约为6 R80系列约为3 R10 3 R20 6 R40 12的理论等比数列十分接近于公比为2的倍数系列标注派生系列时 除含有项值1的可用简化符号Rr p外 其它的均需表明系列中含有的一个项值如R10 3 2 5 例 试写出R10 3从0 012到100的优先数系的派生数系解 该数系为0 016 0 0315 0 063 0 125 0 25 0 5 1 2 4 8 16 31 5 63 第一章圆柱公差与配合 互换性与技术测量 第一章圆柱公差与配合 1 概述2 公差与配合的基本术语及定义3 公差与配合国家标准4 国标规定的公差带与配合5 公差与配合的选用6 一般公差线性尺寸的未注公差 1 1概述 圆柱结合的使用要求用作相对运动副如 滑动轴承与轴颈的结合 导轨与滑块的结合 有一定的配合间隙用作固定连接整体零件拆成两件如 齿轮轴齿轮与轴 蜗轮轮缘与轮毂的结合必须保证一定的过盈 以在传递足够的扭矩或轴向力时不打滑用作定位可拆连接主要用于保证有较高的同轴度和在不同修理周期下能拆卸的一种结构如 一般齿轮与轴 定位销和销孔的结合等 必须保证一定的过盈 但也不能太大公差协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾配合反映机器零件之间有关功能要求的相互关系GB159 174 59 GB1800 1804 79 GB T1804 92GB T1800 1 1997 GB T1800 2 1998 GB T1800 3 1998 GB T1800 4 1999 GB T1801 1999 GB T1803 79 GB T1804 2000 1 2公差与配合基本术语及定义1 有关孔 轴的定义孔通常指圆柱形内表面 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 轴通常指圆柱形外表面 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 也包括非圆柱形内表面从装配关系看从加工过程看在极限与配合制中 孔 轴的概念是广义的 且都是由单一尺寸构成的 1 2公差与配合基本术语及定义2 有关尺寸的术语和定义1尺寸用特定单位表示长度值的数字工程上规定 图样上的尺寸数字的特定单位为mm基本尺寸设计给定的尺寸计算偏差的起始尺寸孔 轴的基本尺寸代号分别为D和d实际尺寸零件加工后通过测量获得的尺寸并非被测尺寸的真值孔 轴的实际尺寸代号分别为Da和da极限尺寸允许尺寸变化的两个极限值 设计时给定孔 轴的最大 最小极限尺寸代号分别为Dmax Dmin和dmax dmin 1 2公差与配合基本术语及定义3 有关尺寸的术语和定义2最大实体状态 MMC 具有材料量最多时的状态最大实体尺寸 MMS 孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸最小实体状态 LMC 具有材料量最少时的状态最小实体尺寸 MMS 孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸作用尺寸实际孔 轴都有形位误差 当两者结合时 实际起作用的孔显得小了 轴显得大了孔在配合面的全长上 与实际孔内接的最大理想轴的尺寸轴在配合面的全长上 与实际轴外接的最小理想孔的尺寸 1 2公差与配合基本术语及定义4 有关尺寸偏差与尺寸公差的术语与定义1尺寸偏差 偏差 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差上偏差最大极限尺寸减其基本尺寸的代数差孔ES 轴es下偏差最小极限尺寸减其基本尺寸的代数差孔EI 轴ei极限偏差上偏差和下偏差统称实际偏差实际尺寸减其基本尺寸的代数差尺寸公差 公差 允许尺寸的变动量最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差的绝对值上偏差与下偏差的代数差的绝对值 1 2公差与配合基本术语及定义5 1 2公差与配合基本术语及定义6 有关尺寸偏差与尺寸公差的术语与定义2尺寸公差带图由零线和公差带两部分组成公差及偏差的数值与基本尺寸数值相比差别甚大 不便用同一比例表示零线零偏差线表示基本尺寸公差带由代表上 下偏差的两条直线所限定的一个区域在国标中 公差带包括了 公差带大小 与 公差带位置 两个参数 基本偏差靠近零线的那个偏差标准公差用以确定公差带大小的任一公差 前者由标准公差确定 后者由基本偏差确定 1 2公差与配合基本术语及定义7 有关配合的术语与定义1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基本条件 孔和轴的基本尺寸必须相同具有包容和被包容的特性 即孔和轴的结合配合是指一批孔和轴的装配关系 用公差带相互位置关系反映配合比较确切配合的两种基准制 基孔制是基本偏差为一定的孔公差带 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本偏差即下偏差 0基准孔代号 H基轴制是基本偏差为一定的轴公差带 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本偏差即上偏差 0基准轴代号 h 1 2公差与配合基本术语及定义8 有关配合的术语与定义2配合公差允许间隙或过盈的变动量 表示装配后的配合精度Tf间隙孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得差值为正最大间隙孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差Xmax最小间隙孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差Xmin间隙公差允许间隙的变动量 最大间隙与最小间隙的代数差间隙配合孔的公差带完全在轴的公差带之上 即具有间隙的配合 包括Xmin 0 例2 1 2公差与配合基本术语及定义9 有关配合的术语与定义3过盈孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得差值为负最大过盈孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差Ymax最小过盈孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差Ymin过盈公差允许过盈的变动量 最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值过盈配合孔的公差带完全在轴的公差带之下 即具有过盈的配合 包括Ymin 0 例3 1 2公差与配合基本术语及定义10 有关配合的术语与定义4过渡配合孔的公差带与轴的公差带相互交迭配合公差最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值极限情况XmaxYmax例4 1 3公差与配合国家标准 1 3 1标准公差系列公差单位 公差等级 基本尺寸分段 1 3 1标准公差系列 标准公差国标规定的用以确定公差带大小的任一公差值公差等级系数和公差单位的乘积值ITISOTolerance公差单位i计算标准公差的基本单位 是制定标准公差系列表的基础尺寸D 500第一项主要反映加工误差 呈抛物线规律第二项用于补偿与直径成正比的误差 包括测量误差D 500 3150大尺寸i采用线性关系温度公差等级基本尺寸一定 公差等级系数唯一决定公差大小公差等级分为20级IT01 IT0 IT1 IT18依次降低 系数依次增大基本尺寸分段D 180ISO一致 不均匀递增数系D 180优先数系主段落R10中间段落R20 1 3 2基本偏差系列 基本偏差靠近零线的那个偏差 使公差带位置标准化的唯一指标基本偏差系列用拉丁字母表示 按顺序排列 除i l o q w外的21字母加上cd ef fg za zb zc js共有28个代号孔用大写字母表示 轴用小写字母表示H和h的基本偏差为0 H为基准孔 h为基准轴JS和js是对称分布 基本偏差为 IT 2或 IT 2 逐渐取代近似对称偏差J和j另一极限偏差由公差等级决定基本偏差字母与公差等级数字并列 且大小相同 如H7不能写成H7 因为基本偏差和公差等级是组成公差带的两个独立要素 二者地位等同 1 3 2基本偏差系列2 轴的基本偏差计算公式 是根据使用要求 生产实践经验和科学试验 经数理统计分析整理出来的 是以基孔制配合为基础来考虑的a h用于间隙配合 基本偏差的绝对值等于最小间隙j n主要用于过渡配合 保证孔轴配合时对中 拆卸不困难p zc过盈配合 基本偏差为下偏差 保证足够连接强度 正常传递扭矩轴的另一个偏差ei es IT或es ei IT孔的基本偏差是以轴的基本偏差换算得来的换算的前提是 保证按基轴制形成的配合和按基孔制形成的同名配合相同 25H8 f8 25F8 h8 25F7 h6 25H7 f6通用规则用同一字母表示的孔 轴基本偏差的绝对值相等 而符号相反孔A H EI esJ ZC ES ei特殊规则孔的基本偏差ES和轴的基本偏差ei符号相反 而绝对值相差 因为在较高公差等级中 孔比同级的轴加工困难 常采用孔比轴低一级相配孔的另一个偏差EI ES IT或ES EI IT 表1 10基本尺寸至500mm国标轴的基本偏差 表1 10基本尺寸至500mm国标轴的基本偏差 表1 11基本尺寸至500mm国标孔的基本偏差 表1 11基本尺寸至500mm国标孔的基本偏差 1 4国标规定的公差带与配合 对选用的公差带与配合要标准化 要有限制按国标提供的标准公差和基本偏差 可以组成很多种公差带标准公差20等级 基本偏差28种 孔和轴公差带种数太多 对生产不利 零件 定值刀 量具和工艺装备根据我国生产实际情况 考虑各种产品的特点 兼顾今后发展的需要 分别推荐了孔和轴的一般 常用和优先的轴公差带以及常用 优先配合表1 13一般 常用和优先的轴公差带表1 14一般 常用和优先的孔公差带表1 15基孔制常用 优先配合表1 16基轴制常用 优先配合优先采用优先公差带 优先配合其次采用常用公差带 常用配合再次一般公差带必要时可自行组合 1 4国标规定的公差带与配合2 表1 13一般 常用和优先的轴公差带 尺寸 500mm 1195913表1 14一般 常用和优先的孔公差带 尺寸 500mm 1054413 1 4国标规定的公差带与配合3 表1 15基孔制常用 优先配合常用59 优先13种 轴的标准公差 IT7 与低一级的孔相配合 其余同级 1 4国标规定的公差带与配合4 表1 16基轴制常用47 优先13种配合常用47 优先13种 孔的标准公差 IT7 8 与高一级的轴相配合 1 5公差与配合的选用 确定基准制 公差等级 配合种类1 5 1基准制的选用一般情况下 应优先选用基孔制减少孔加工用的定尺寸刀 量具基轴制仅用于有明显经济效果的情况用冷拉钢材作轴 外圆不经加工在同一基本尺寸的轴上 需装上不同配合的零件与标准件配合时 依标准件而选允许采用任一孔 轴公差带组成配合 1 5公差与配合的选用2 1 5 2公差等级的选用尺寸 500mm 公差标准高于IT8的 孔比轴低一级保证产品质量条件下 尽可能选择较低的精度等级 1 5公差与配合的选用3 1 5 2公差等级的选用表1 21各种加工方法的合理加工精度 1 5公差与配合的选用4 1 5 3配合的选用计算法根据一定的理论公式计算出所需的间隙和过盈试验法可靠但成本较高类比法广泛应用工作情况对过盈或间隙的影响 1 5公差与配合的选用5 1 5 3配合的选用各种基本偏差的应用说明 1 5公差与配合的选用6 1 5 3配合的选用各种基本偏差的应用说明 1 5公差与配合的选用7 1 5 3配合的选用优先配合选用说明 1 5公差与配合的选用8 1 6一般公差线性尺寸的未注公差 一般公差车间一般加工条件下可以保证的公差不单独注出极限偏差当允许公差更为经济时 应在尺寸后直接注出极限偏差表1 25线性尺寸的极限偏差的数值表1 26倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差的数值 第二章长度测量基础 互换性与技术测量 第二章长度测量基础 测量的基本概念计量器具和测量方法测量误差及数据处理 2 1测量的基本概念 一 测量 检验与检定测量为确定被测对象的量值而进行的实验过程q L E被测量值L等于计量单位E与测量值q的乘积测量对象主要指几何量 包括长度 角度 表面粗糙度以及形位误差等计量单位我国基本计量制度是米制 即公制 长度m mm m nm角度弧度 rad 度 分 秒 测量方法测量时所采用的计量器具和测量条件的综合测量的精确度测量结果与真值的一致程度检验判断被检对象是否合格 可用计量器具也可用量规 样板等专用定值量具 不能得出具体的量值检定为评定计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的检定规程的全部过程 如用量块来检定千分尺的精度指标等 2 1测量的基本概念2 二 测量基准和尺寸传递系统实际生产和科学研究中 用各种计量器具进行测量为了保证零件在国内外具有互换性 必须保证量值的统一长度尺寸基准和传递系统由长度的最高基准过渡到国家基准 工作基准 工作器具 被测对象米是光在真空中于1 299792458秒时间间隔内的行程长度机械制造中实用的长度基准是量块和线纹尺 其中量块应用较广 2 1测量的基本概念3 二 测量基准和尺寸传递相系统2角度尺寸基准和传递系统 2 1测量的基本概念4 三 定值的长度和角度基准量块无刻度的标准端面量具 主要用作尺寸传递系统中的中间标准量具 或在相对法测量时作为标准件调整仪器的零位 也可用来直接测量零件形状长方形平面六面体 2个测量面和4个非测量面标称长度两相互平行的测量面之间的距离材料特殊合金钢 量块的研合性量块的一个测量面与另一量块的测量面或另一经精密加工的类似的平面 通过分子吸力作用而粘合的性能量块的工作面是经过超精研磨制造的 测量表面留有一层极薄的油膜 约0 02 m 切向推合力作用 牢固联接 2 1测量的基本概念5 三 定值的长度和角度基准2量块的精度级以量块的标称长度为工作尺寸 忽略制造误差等以量块经检定后所给出的实际中心尺寸作为工作尺寸 忽略检定时的测量误差 2 1测量的基本概念6 三 定值的长度和角度基准3GB6093 85规定 量块共有17种套别例 83块一套的量块组成所需尺寸51 995 2 1测量的基本概念7 三 定值的长度和角度基准4多面棱体用特殊合金钢或石英玻璃经精细加工制成 常见的有4 6 8 12 24 36 72面体等 2 2计量器具和测量方法 一 计量器具分类测量仪器和测量工具的统称基准量具通用计量器具极限量规类一种没有刻度的用于检验被测量是否处于给定的极限偏差之内的专用量具 如光滑极限量规 螺纹量规 功能量规等检验夹具专用的检验工具度量指标分度值相邻两刻线所代表的量值之差刻度间距相邻两刻线中心距离示值范围计量器具所指示或显示的最低值到最高值的范围测量范围在允许误差限内 计量器具所能测量零件的最低值到最高值的范围灵敏度计量器具示数装置对被测量变化的反应能力 2 2计量器具和测量方法2 二 测量方法分类及其特点直接测量用计量器具直接测量被测量的整个数值或相对于标准量的偏差间接测量测量与被测量有函数关系的其他量 再通过函数关系式求出被测量绝对测量在计量器具的示数装置上可表示出被测量的全值相对 比较 测量在计量器具的示数装置上只表示出被测量相对已知标准量的偏差值单项测量和综合测量静态测量和动态测量接触测量和非接触测量等精度测量在测量过程中 影响测量精度的各因素不改变不等精度测量在测量过程中 影响测量精度的各因素全部或部分有改变 2 3测量误差和数据处理 测量误差测量结果与被测量的真值之差误差分类系统误差在同一条件下 多次测量同一量值时 误差的绝对值和符号保持恒定或按一定规律变化的误差随机误差在同一条件下 多次测量同一量值时 误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化着的误差粗大误差超出在规定条件下预计的误差精度精密度表示测量结果中随机误差的影响程度正确度表示测量结果中系统误差的影响程度精确度 准确度 表示测量结果中随机误差和系统误差综合的影响程度 2 3测量误差和数据处理2 随机误差特点对称性绝对值相等的正误差和负误差出现的次数大致相等单峰性绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多有界性在一定的条件下 误差的绝对值不会超过一定的限度抵偿性当测量次数n增大时 算术平均值愈趋近于真值评定随机误差的尺度 标准偏差概率论原理正态分布曲线不存在系统误差时 测量方法精密度的高低可用标准偏差 的大小来表示 2 3测量误差和数据处理3 评定随机误差的尺度 标准偏差2极限误差是单次测量标准偏差的3倍 或称谓概率为99 73 的随机不确定度 即随机误差绝对值不会超过的限度算术平均值当测量次数n增大时 算术平均值愈趋近于真值用算术平均值作为最后测量结果比用其它任一测量值作为测量结果更可靠 2 3测量误差和数据处理4 由残余误差求标准偏差判断系统误差的残余误差观察法不存在系统误差系列残余误差大体正负相同 无显著变化规律存在线性系统误差系列残余误差有规律地递增或递减存在周期性系统误差系列残余误差有规律地逐渐由负变正或由正变负该方法不能发现定值系统误差判断粗大误差拉依达准则 3 准则 服从正态分布的误差且重复测量次数较多 算术平均值的标准偏差 第三章形状和位置公差及检测 互换性与技术测量 第三章形状和位置公差及检测 1 概述2 形状公差3 位置公差4 公差原则5 形位公差的选择6 形位误差的检测 3 1概述 一 形位误差的产生及其影响机床 夹具 刀具间几何误差 受力变形 热变形 振动 磨损等零件在加工过程中产生的误差包括尺寸偏差 形状偏差 位置偏差对零件的使用功能有较大影响功能要求机床导轨表面的直线度 平面度 齿轮箱上各轴承孔的位置误差配合性质间隙 过盈自由装配性形位公差限制零件的形状和位置误差保证零件的装配要求 保证产品的工作性能 3 1概述 一 形位误差的产生及其影响 3 1概述2 二 形位误差的研究对象 几何要素几何要素构成零件几何特征的点 线 面按存在的状态分理想要素具有几何意义的要素实际要素零件上存在的要素 在测量时 由测得的要素代替实际要素按检测关系分被测要素图样上给出了形状或位置公差要求需要研究和测量的要素基准要素图样上规定用来确定被测要素的方向或位置的要素理想的基准要素成为基准按功能要求分单一要素对要素本身提出形状公差要求的被测要素关联要素相对基准要素有方向或 和 位置功能要求而给出位置公差要求的被测要素按结构特征分轮廓要素构成零件轮廓的点 线或面的要素中心要素轮廓要素对称中心点 线 面或轴线的要素 3 1概述3 三 形位误差特征项目和符号GB T1182 1996 3 1概述4 四 形位误差的标注公差框格 3 1概述5 四 形位误差的标注被测要素的表示法 3 1概述6 四 形位误差的标注基准要素的表示法 3 2形状公差 形状公差单一实际要素的形状所允许的变动全量用形状公差带表达 形状 方向 位置和大小等其公差值用公差带宽度或直径来表示直线度用于限制给定平面内或空间直线 轴线的形状误差根据零件功能分为给定平面内 给定方向上 任意方向上 3 2形状公差2 平面度用于限制被测实际平面的形状误差圆度用于限制回转表面的径向截面轮廓的形状误差圆柱度用于限制被测实际圆柱面的形状误差 3 2形状公差3 线轮廓度用于限制平面曲线的形状误差理论正确尺寸用于确定被测要素的理想形状 方向 位置的尺寸设计时对被测要素的理想要求 不附带公差 3 2形状公差4 面轮廓度用于限制一般曲面的形状误差 3 2形状公差5 3 3位置公差 位置公差关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量位置公差带是限制关联实际要素变动的区域根据关联要素对基准功能要求的不同 分为定向公差是关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量分为给定一个方向 给定两个方向和任意方向上的三种包括 平行度 垂直度 倾斜度定位公差是关联实际要素对基准在位置上允许的变动全量包括 同轴度 对称度 位置度跳动公差是基于特定的测量方法规定的具有综合性质的公差项目 分为圆跳动与全跳动 3 3位置公差2 平行度用于限制被测要素对基准要素相平行的误差 3 3位置公差3 垂直度用于限制被测要素对基准要素相垂直的误差 3 3位置公差4 倾斜度用于限制被测要素对基准要素有夹角 0 90 的误差 3 3位置公差5 同轴度用于限制被测要素的轴线对基准要素的轴线的同轴位置误差对称度用于限制被测要素中心线 或平面 对基准要素中心线 或平面 的共线 或面 的误差位置度用于限制被测点 线 面的实际位置对其理想位置的变动 3 3位置公差6 圆跳动被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动回转一周时 由固定的指示表在给定方向上测得的最大与最小读数之差包括径向圆跳动 端面圆跳动 斜向圆跳动 3 3位置公差7 全跳动被测实际要素绕基准轴线作若干次旋转 同时指示表作平行或垂直于基准轴线的直线移动时 在整个表面上允许的最大跳动量包括径向全跳动 端面全跳动 3 4公差原则 公差原则确定形位公差与尺寸公差之间相互关系所遵循的原则独立原则图样上给定的形位公差与尺寸公差相互无关 分别满足要求相关要求图样上给定的形位公差与尺寸公差相互有关的要求包容要求要求实际要素遵循最大实体边界 加注符号E最大实体要求要求其实际轮廓处处不得超越最大实体实效边界 加注符号M最小实体要求要求其实际轮廓处处不得超越最小实体实效边界 加注符号L可逆要求可逆要求是一种反补偿要求 在符号 M L 后加注符号R 3 4公差原则2 一 术语和定义最大实体尺寸孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸最小实体尺寸孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸体外作用尺寸孔在配合面的全长上 与实际孔体外相接的最大理想轴的尺寸轴在配合面的全长上 与实际轴体外相接的最小理想孔的尺寸 3 4公差原则3 一 术语和定义2体内作用尺寸孔在配合面的全长上 与实际孔体内相接的最小理想轴的尺寸轴在配合面的全长上 与实际轴体内相接的最大理想孔的尺寸最大实体实效尺寸在配合面的全长上 孔 轴为最大实体尺寸 且其轴线的形位误差等于给出公差值时的体外作用尺寸最小实体实效尺寸在配合面的全长上 孔 轴为最小实体尺寸 且其轴线的形位误差等于给出公差值时的体内作用尺寸 3 4公差原则4 已知 测得直径尺寸都为 16 直线度为 0 02 垂直度误差为 0 2 3 4公差原则5 二 独立原则图样上给定的形位公差与尺寸公差相互无关 分别满足要求尺寸公差控制局部实际尺寸的变动量一般用于对零件的形位公差有其独特的功能要求的场合 3 4公差原则6 三 包容要求实际要素应遵守其最大实体边界 即尺寸为最大实体尺寸的边界 其局部实际尺寸不得超出最小实体尺寸仅用于单一要素 形状公差 主要应用于有配合要求 且其极限间隙或极限过盈必须严格得到保证的场合 3 4公差原则7 三 包容要求实际要素应遵守其最大实体边界 即尺寸为最大实体尺寸的边界 其局部实际尺寸不得超出最小实体尺寸 3 4公差原则8 四 最大实体要求适用于中心要素有形位公差的情况 控制被测要素的实际轮廓处于其最大实体实效边界 即尺寸为最大实体实效尺寸的边界 之内当其实际尺寸偏离最大实体尺寸时 允许其中心要素的形位误差值超出给出的公差值 主要应用于有配合要求 且其极限间隙或极限过盈必须严格得到保证的场合应用于被测要素 3 4公差原则9 四 最大实体要求应用于基准要素 3 4公差原则10 最大实体要求 零形位公差被测要素采用最大实体要求 且形位误差为零 3 4公差原则11 五 最小实体要求适用于中心要素有形位公差的情况 控制被测要素的实际轮廓处于其最小实体实效边界 即尺寸为最小实体实效尺寸的边界 之内当其实际尺寸偏离最小实体尺寸时 允许其中心要素的形位误差值超出给出的公差值 仅用于中心要素 以保证零件的最小壁厚和设计强度 3 4公差原则12 最小实体要求 3 4公差原则13 六 可逆要求当形位误差值小于其给定公差值时 允许其实际尺寸超出极限尺寸 但两者综合所形成的实际轮廓 仍然不允许超出其相应的控制边界可用于最大实体要求 也可用于最小实体要求 主要应用于对尺寸公差及配合无严格要求 仅要求保证装配互换的场合 3 5形位公差的选择 确定形位公差值的方法有类比法和计算法 通常使用类比法 类比法参考现有手册和资料 参照经过验证的类似产品的零部件 通过对比分析 确定其公差值总的原则在满足零件功能要求的前提下选取最经济的公差值各种形位公差的值分为1 12级 其中圆度 圆柱度公差值 为了适应精密零件的需要 增加了一个0级 P93 表3 6 3 10 3 5形位公差的选择2 一 形位公差特征项目的选用依据是零件的工作性能要求 零件在加工过程中产生形位误差的可能性 以及检验是否方便等机床导轨的直线度或平面度公差要求 保证工作台运动时平稳和较高的运动精度轴承座 与轴承相配合的轴颈 规定圆柱度公差和轴肩的端面圆跳动公差 保证轴承的装配和旋转精度齿轮箱体上的轴承孔规定同轴度公差 控制在对箱体镗孔加工时容易出现的孔的同轴度误差和位置度误差对轴类零件规定径向圆跳动或全跳动公差 既可控制零件的圆度或圆柱度误差 又可控制同轴度误差 检测方便端面圆跳动公差在忽略平面度误差时 可代替端面对轴线垂直度的要求 3 5形位公差的选择3 二 公差原则和公差要求的选用独立原则是处理形位公差和尺寸公差关系的基本原则 应用较为普遍对重要的配合常采用包容要求对于仅需保证零件的可装配性 而为了便于零件的加工制造时 可以采用最大实体要求和可逆要求等为保证最小壁厚可选用最小实体要求 3 5形位公差的选择4 三 形位公差的选用未注公差值的规定在同一要素上给出的形状公差值应小于位置公差值圆柱形零件的形状公差值 轴线的直线度除外 一般情况下应小于其尺寸公差值平行度公差值应小于其相应的距离公差值考虑到加工的难易程度和除主参数外其他参数的影响 在满足零件功能的要求下 可适当降低1到2级选用 如孔相对于轴 细长比较大的轴或孔 距离较大的轴或孔 宽度较大的零件表面等 3 6形位误差的检测 形状误差及其评定被测实际要素对其理想要素的变动量理想要素的位置应符合最小条件 最小条件分为两种情况 轮廓要素理想要素位于零件实体之外与实际要素接触 并使被测要素对理想要素的最大变动量为最小中心要素理想要素应穿过实际中心要素 并使实际中心要素对理想最大变动量为最小 3 6形位误差的检测2 形状误差及其评定2最小包容区域包容被测实际要素且具有最小宽度或直径的区域 其形状与形状公差带相同 而其大小 方向及位置则随实际要素而定按近似方法评定的误差值通常大于最小区域法评定的误差值 更能保证质量位置误差及其评定形状公差应小于或等于定向公差定向公差应小于或等于定位公差 3 6形位误差的检测3 基准的建立和体现在位置公差中 基准是指理想基准要素 被测要素的方向或 和 位置由基准确定由基准实际要素建立基准时 基准平面为处于实体之外与基准实际表面相接触 并符合最小条件的理想平面由实际轮廓线建立基准直线时 是以处于实体外与实际线接触 且符合最小条件的理想直线作为基准直线由实际轴线或中心线建立基准时 应以穿过该实际线 且使实际线到该线的最大偏离量为最小的理想直线为基准轴线公共基准轴线则为包容两条或两条以上基准实际轴线 且直径为最小的圆柱面轴线 即为这些基准实际轴线所公有的理想轴线三基准体系中 第一基准面按最小条件建立 第二基准面按定向最小条件建立 3 6形位误差的检测4 在位置误差测量中 基准要素可用下列方法 模拟法采用形状精度足够高的精密表面来体现基准分析法通过对基准实际要素进行测量 然后经过数据处理求出符合最小条件的理想要素作为基准直接法当基准实际要素形状精度足够高时 就以其自身为基准 其误差对测量结果的影响可忽略不计目标法就是以基准实际要素上规定的若干点 线和面构成基准 它主要用于铸 锻或焊接等粗糙表面或不规则表面 以保证基面的统一 3 6形位误差的检测5 形位误差检测原则一 与理想要素比较原则 1 平面度误差的测量 最小区域法三角形准则 交叉准则 直线准则 对角线法 三点法 3 6形位误差的检测6 一 与理想要素比较原则2 2 圆度误差的测量 最小区域法 最小外接圆法 最大内接圆法 最小二乘圆法 第四章表面粗糙度及检测 互换性与技术测量 第四章表面粗糙度及检测 1 表面粗糙度的国家标准2 零件表面粗糙度参数值的选择3 表面粗糙度的测量 第四章表面粗糙度及检测 表面粗糙度加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度波距10属于形状误差 即宏观几何形状误差对零件的使用有重要影响配合影响测量的准确性 使配合性质不稳定摩擦和磨损增大摩擦系数 越容易磨损接触刚度降低疲劳抗腐蚀性结合密封性 美观 4 1表面粗糙度的国家标准 GB T3505 2000 GB3505 83 表面粗糙度 术语 表面及其参数GB T1031 1995表面粗糙度参数及其数值GB T131 1993机械制图表面粗糙度符号 代号及其注法 1 主要术语及定义取样长度lr是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度 是测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度 至少包含5个以上轮廓峰和谷为了限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响评定长度ln是用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度 在测量或评定时所规定的一段最小长度 可包含一个或几个取样长度 一般情况下 取ln 5lr 4 1表面粗糙度的国家标准2 GB T3505 2000 GB3505 83 表面粗糙度 术语 表面及其参数 1 主要术语及定义2中线具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线 4 1表面粗糙度的国家标准3 2 评定参数及数值评定参数由幅度 高度 参数 间距参数和混合 形状 参数组成高度参数共三个 是基本的评定参数 轮廓算术平均偏差Ra在取样长度l内 轮廓偏距绝对值的算术平均值微观不平度十点高度Rz在取样长度l内5个最大的轮廓峰高的平均值和5个最大的轮廓谷深的平均值之和 由于测量点不多 故在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分 4 1表面粗糙度的国家标准4 2 评定参数及数值2轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry在取样长度内 轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离 4 1表面粗糙度的国家标准5 2 评定参数及数值2轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Rz 4 1表面粗糙度的国家标准6 间距参数共两个 轮廓单峰平均间距S轮廓微观不平度的平均间距Sm综合参数 与形状特征有关 轮廓支承长度率tp间距参数 综合参数均为附加的评定参数 一般情况下应从三个基本评定参数中选取 只有少数零件的重要表面有特殊使用要求时才选用附加的评定参数 4 1表面粗糙度的国家标准7 间距参数 轮廓单元的平均宽度RSm在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值混合参数 形状参数 轮廓支承长度率Rmr c 4 1表面粗糙度的国家标准8 表面粗糙度的符号GB T131 93 4 1表面粗糙度的国家标准9 表面粗糙度代号注法GB T131 93当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过固定值的个数少于总数的16 时 应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时 应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值 4 1表面粗糙度的国家标准10 表面粗糙度基本参数的标注GB T131 93 4 1表面粗糙度的国家标准11 表面粗糙度基本参数的标注2GB T131 93 4 1表面粗糙度的国家标准12 表面粗糙度附加参数的标注GB T131 93 4 1表面粗糙度的国家标准13 表面粗糙度其他项目的标注GB T131 93 4 1表面粗糙度的国家标准14 加工纹理方向的符号GB T131 93 4 1表面粗糙度的国家标准15 表面粗糙度图样上的标注方法GB T131 93 4 2零件表面粗糙度参数值的选择 幅度参数的选用一般情况下可从Ra和Rz中任选一个在常用值范围内 Ra为0 025 6 3 m 优先选用Ra粗糙度要求特别高或低时 选用Rz 用于测量部位小或有疲劳强度要求的零件表面的评定少数零件的重要表面 有特殊要求时才附加选用间距参数的选用RSm主要在对涂漆性能 冲压成形时抗裂纹 抗振 抗腐蚀 减小流体流动摩擦阻力等有要求时选用形状参数的选用Rmr c 主要在耐磨性 接触刚度要求较高等场合附加选用 4 2零件表面粗糙度参数值的选择2 零件表面粗糙度参数值既要满足零件功能要求 也要考虑到经济性 类比法一般选择原则如下 在满足表面功能要求的情况下 尽可能选用较大的零件表面粗糙度参数值同一零件上 工作表面的零件表面粗糙度参数值小于非工作表面的摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度零件表面粗糙度参数值要小 滚动表面比滑动表面零件表面粗糙度参数值要小 高速运动 单位压力大的摩擦表面粗糙度参数值较小受循环载荷的表面积及易引起应力集中的部分 零件表面粗糙度参数值较小配合性质要求高的结合表面 间隙小的配合表面以及要求连接可靠 受重载荷的过盈配合表面等都应取较小的粗糙度参数值配合性质相同 零件尺寸越小 则零件表面粗糙度参数值越小 同一精度等级 小尺寸比大尺寸 轴比孔零件表面粗糙度参数值要小 4 2零件表面粗糙度参数值的选择3 4 2零件表面粗糙度参数值的选择4 轴和孔的表面粗糙度参数推荐值 4 2零件表面粗糙度参数值的选择5 通常尺寸公差 表面形状公差小时 表面粗糙度参数值也小但并不存在确定的函数关系表面形状公差为T 尺寸公差值为IT 对应关系T 0 6ITRa 0 05ITRz 0 2ITT 0 4ITRa 0 025ITRz 0 1ITT 0 25ITRa 0 012ITRz 0 05ITT 0 25ITRa 0 015TRz 0 6T 4 3表面粗糙度的测量 测量方法 比较法 一般只用于粗糙度参数值较大的近似评定光切法 光切原理 对大零件的内表面可以采用干涉法 通常用于测定0 8 0 025 m的Rz值针描法 利用触针直接在被测表面上轻轻划过 从而测出表面粗糙度 4 3表面粗糙度的测量 针描法 利用触针直接在被测表面上轻轻划过 从而测出表面粗糙度电动轮廓仪 第五章光滑极限量规 互换性与技术测量 第五章光滑极限量规 1 基本概念2 泰勒原则3 量规公差带4 量规设计 5 1基本概念 成批或大量生产中工件尺寸的检验光滑极限量规一种无刻度的专用检验工具 只能确定工件是否在允许的极限尺寸范围内 不能测量工件的实际尺寸塞规检验孔径的光滑极限量规通规按被测孔的最大实体尺寸制造使用时通过被检验孔 表示被测孔径大于最小极限尺寸止规按被测孔的最小实体尺寸制造使用时塞不进被检验孔 表示被测孔径小于最大极限尺寸 5 1基本概念2 检验轴径的光滑极限量规叫环规或卡规通规按被测轴的最大实体尺寸制造使用时能顺利滑过被检验轴 表示被测轴径小于最大极限尺寸止规按被测轴的最小实体尺寸制造使用时滑不过去 表示被测轴径大于最小极限尺寸塞规和卡规一样 把通规和止规联合起来使用 成对使用 就能判断被测孔径和轴径是否在规定的极限尺寸范围内 5 1基本概念3 光滑极限量规光滑塞规和卡规根据量规不同用途 分为 工作量规工人在制造过程中 用来检验工件时使用的量规通T止Z验收量规检验部门和用户代表验收产品时使用的量规通T止Z校对量规用来检验轴用量规在制造中是否符合制造公差 在使用中是否已达到磨损极限时所用的量规校通 通TT检验轴用量规通规的校对量规校止 通ZT检验轴用量规止规的校对量规校通 损TS检验轴用量规通规磨损极限的校对量规光滑极限量规国标GB1957 81 5 2泰勒原则 泰勒原则孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸 实际尺寸不允许超过最小实体尺寸孔的作用尺寸应大于或等于孔的最小极限尺寸 并在任何位置上孔的最大实际尺寸应小于或等于孔的最大极限尺寸轴的作用尺寸应小于或等于轴的最大极限尺寸 并在任何位置上轴的最小尺寸应大于或等于轴的最小极限尺寸光滑极限量规通规用于控制工件的作用尺寸全形量规测量面应具有与孔或轴相应的完整表面尺寸等于孔或轴的最大实体尺寸 长度等于配合长度止规用于控制工件的实际尺寸不全形量规两点接触式尺寸等于孔或轴的最小实体尺寸 公差与配合基本术语及定义 有关尺寸的术语和定义极限尺寸判断原则 泰勒原则 根据极限尺寸判断孔 轴是否合格作用尺寸不允许超过最大实体尺寸孔D作用 Dmind作用 dmax任何位置上的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸孔Da Dmaxda dmin 5 3量规公差带 量规制造公差其大小决定了量规制造的难易程度形位公差应在工作量规制造公差范围内 其公差为量规制造公差的50 通规制造公差带对称于Z值 公差带中心到工件最大实体尺寸间的距离 磨损公差 使用寿命磨损极限与工件的最大实体尺寸重合止规制造公差带从工件的最小实体尺寸起 向工件的公差带内分布磨损公差未规定校对量规的公差带分布规定如下 TT校通 通防止通规尺寸过小TS校通 损防止通规超出磨损极限尺寸ZT校止 通防止止规尺寸过小制造公差为被校对的轴用量规制造公差的50 其形状公差应在校对量规制造公差范围内 5 3量规公差带2 校对量规的公差带分布规定如下 TT防止通规尺寸过小应通过被校对的轴用量规公差带是从通规的下偏差起 向轴用量规通规公差带内分布TS防止通规超出磨损极限尺寸校对量规若通过了应予废弃公差带是从通规的磨损极限起 向轴用量规通规公差带内分布ZT防止止规尺寸过小应通过被校对的轴用量规公差带是从止规的下偏差起 向轴用量规止规公差带内分布 5 4量规设计 量规型式的选择 5 4量规设计2 量规工作尺寸的计算由GB1800 4 1998或表1 10 1 11查出孔与轴的上 下偏差由表5 2查出工作量规制造公差T和位置要素Z值 确定量规的形状公差和校对量规的制造公差计算各种量规的极限偏差或工作尺寸 5 4量规设计3 5 4量规设计4 量规的技术要求量规测量面的材料淬火钢和硬质合金在测量面上镀以厚度大于磨损量的镀铬层 氮化层等耐磨材料量规测量面的硬度淬火钢硬度应为HRC58 65量规测量面的粗糙度表5 3工作量规工作尺寸的标注 第六章滚动轴承的公差与配合 互换性与技术测量 第六章滚动轴承的公差与配合 1 概述2 滚动轴承的精度等级3 滚动轴承内径与外径的公差带及其特点4 滚动轴承与轴和壳体孔的配合及其选择 6 1概述 滚动轴承是机器上广泛应用的一种作为传动支承的标准部件配合的公称尺寸外径D 内径d按承受负荷的方向 向心 向心推力 推力按滚动体形状 球 滚柱 圆柱或圆锥体 完全互换性 滚动轴承配合尺寸不完全互换性 滚动轴承组成零件间GB4199 84 滚动轴承公差定义 GB T307 1 94 滚动轴承向心轴承公差 GB T307 4 94 滚动轴承推力球轴承公差 GB T275 93 滚动轴承与轴和外壳的配合 GB T4604 84 滚动轴承径向游隙 6 2滚动轴承的精度等级 滚动轴承等级按公称尺寸 基本尺寸 精度和旋转精度分为5个精度等级0 6 5 4 2G E D C B圆锥滚子轴承0 6x 5 4 推力轴承0 6 5 4滚动轴承精度基本尺寸精度轴承内径d 外径D 内圈宽度B 外圈宽度C的制造精度及圆锥滚子轴承的装配高度T等旋转精度轴承内 外圈径向跳动 轴承内 外圈的端面对滚道的跳动 轴承内圈端面对内孔的跳动 轴承外径母线对基准端面的倾斜度的变动量等滚动轴承的应用0 普通 级轴承用在中等精度 中等转速和旋转精度要求不高的一般机构6 中等 级轴承用在旋转精度和转速较高的旋转机构5 4 精密 级轴承用在旋转精度和转速高的旋转机构2 超精 级轴承用在旋转精度和转速很高的