《公差配合与测量技术》电子教案41663.ppt

公差配合与测量技术 ToleranceandMeasurementTechnology 目录 第1章绪论1 1互换性的基本概念1 2加工误差和公差1 3标准化与标准的概念1 4优先数和优先数系1 5测量技术发展概况第2章光滑圆柱体结合的极限与配合2 1公差配合的基本术语和定义2 2公差与配合国家标准2 3国标中规定的公差带与配合2 4线性尺寸的一般公差2 5常用尺寸段公差与配合的选用第3章测量技术基础 3 1技术测量的基本知识3 2测量器具和测量方法的分类3 3测量器具和测量方法的主要度量指标3 4测量误差与测量数据的处理3 5测量器具的选择第4章形状与位置公差及其误差的检测4 1概述4 2形位公差带4 3形位误差的检测4 4公差原则与公差要求4 5选用形位公差的原则第5章光滑极限量规5 1概述5 2量规尺寸公差带5 3量规的设计 第6章表面粗糙度6 1概述6 2表面粗糙度的评定参数和国家标准6 3表面粗糙度的标注6 4表面粗糙度的选用6 5表面粗糙度的测量第7章螺纹的公差配合及测量7 1概述7 2普通螺纹的几何参数误差对互换性的影响7 3普通螺纹的公差与配合7 4普通螺纹的测量第8章滚动轴承的公差与配合 8 1概述8 2滚动轴承内径 外径公差带及其特点8 3滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择第9章键与花键的公差与配合9 1键联结9 2花键联结第10章圆柱齿轮传动的公差及齿轮测量10 1概述10 2渐开线圆柱齿轮的偏差和公差10 3渐开线圆柱齿轮精度标准10 4渐开线圆柱齿轮精度的选择和确定 第1章绪论 课时 2课时重点 互换性的含义 加工误差与公差的区别 优先数系难点 优先数系授课方式 课堂教学所用教具 课件新课导入 公差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关关系 公差与配合 的标准化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 要求 1 掌握有关公差 测量的基本概念 基本理论 术语 定义 2 培养公差设计及精度检测的基本能力 3 学会查工具书 如手册 标准等 1 1 1什么叫互换性定义 是指在同一规格的若干个零件或部件中任取一件 不需作任何挑选 修配或调整 就能装配到机器或仪器上 并能满足机器或仪器的使用性能的特性 或者说 同一规格的零部件 按规定的要求分别制造 能彼此相互替换并能保证使用要求的特性 1 1 2互换性分类 1 完全互换性特点 不限定互换范围 以零部件装配或更换时不需要挑选或修配为条件 如日常生活中所用电灯泡 1 1互换性的基本概念 1 分组互换法 如机器上某部位精度愈高 相配零件精度要求就愈高 加工困难 制造成本高 为此 生产中往往把零件的精度适当降低 以便于制造 然后再根据实测尺寸的大小 将制成的相配零件分成若干组 使每组内的尺寸差别比较小 最后 再把相应的零件进行装配 2 修配法 修配互换是待零部件加工完毕后 装配时对某一特定的零件按所需要的尺寸进行调整 以满足装配要求和使用要求 当零件的装配精度要求较高时 采用完全互换将使零件的公差很小 加工困难 加工成本很高 甚至无法加工 这时可根据精度要求 结构特点 生产批量等具体条件 各种不同形式的不完全互换法进行加工 2 不完全互换性特点 零件在装配或更换时 需要经过适当的选择 调整或辅助加工 修配 才能具有相互替换的性能 即 指零件在一定范围内互换 2 在制造方面 有利于组织专业化生产 采用先进工艺和高效率的专用设备 提高生产效率 1 在设计方面 有利于最大限度采用标准件 通用件和标准件 大大简化绘图和计算工作 缩短设计周期 便于计算机辅助设计 1 1 3互换性在机械制造中有什么作用 3 在使用 维修方面 可以减少机器的维修时间和费用 保证机器能连续持久的运转 提高了机器的使用寿命 3 调整法 修配互换是待零部件加工完毕后 装配时对某一特定的零件按所需要的尺寸进行调整 以满足装配要求和使用要求 1 2加工误差和公差 1 2 1加工误差和公差的含义允许零件几何参数的变动量就是公差 零件的实际几何参数与理想几何参数之间的差异 称为几何量误差 它包括以下几个方面 1尺寸误差零件加工后的实际尺寸与理想尺寸之差 2几何形状误差 零件的几何形状误差分为三种 宏观几何形状误差 微观几何形状误差 表面波度 1 宏观几何形状误差指零件整个表面范围内的形状与理想形状之间的差异 如理想形状是正圆形 若加工后实际形状为椭圆形或其他非正圆形 则存在形状误差 如图1 1所示 宏观几何形状误差通常称作形状误差 2 微观几何形状误差微观几何形状误差是加工后 刀具在工件表面上留下的许多微小的高低不平的波形 如图1 2所示 微观几何形状误差通常称作表面粗糙度 3 表面波度表面波度是介于宏观和微观几何形状误差之间的一种表面形状误差 主要是由加工过程中的振动引起的 表面成明显的周期波形 如图1 2所示 图1 2 3相互位置误差相互位置误差是指加工后 零件各表面或中心线之间的实际位置与其理想位置之间的差值 如两个平面之间的平行度 垂直度等 1 2 2误差与公差的区别加工误差是在零件加工过程中产生的 是不可避免的 是客在的 它的大小受到加工过程中的各种因素的影响 公差则是允许零件的尺寸 几何形状和相互位置的最大变动量 它是由设计人员根据零件的功能要求给定的 1 3标准化和标淮的概念 1 3 1标准化和标淮含义标准化就是指在经济 技术 科学以及管理等社会实践中 对重复性的事物 如产品 零件 部件 和概念 如术语 规则 方法 代号 量值 在一定范围内通过简化 优选和协调 做出统一的规定 经审批后颁布 实施 以获得最佳秩序和社会效益一个活动过程 标准化的主要体现形式是标准 标准就是为在一定的范围内获得最佳秩序 对活动或结果规定的共同的和重复使用的规则 导则或特性文件 1 3 2标准的分类和分级 1标准的分类 技术标准生产组织标准经济管理标准 按性质不同 分为 按适应程度不同 分为 基础标准一般标准 按法律属性不同 分为 强制性标准 其代号为 GB 推荐性标准 其代号为 GB T 2标淮分级 按制定的范围不同 标准分为 国际标准ISOIEC国家标准GB地方标准行业标准如机械 JB 企业标准QB 1 4优先数和优先数系 1 4 1优先数和优先数系的概念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 GB T321 1980 优先数和优先数系 就是其中的一个重要标准 在确定机械产品的技术参数时 应尽可能地选用该标准中的数值 1 4 2优先数系 优先数系是一种十进制的几何级数 我国标准GB321 80与国际标准ISO推荐R5 R10 R20 R40 R80系列 前四项为基本系列 见表1 1 R80为补充系列 其公比为 1 基本系列优先数系中的R5 R10 R20 R40四个系列是常用系列 称为基本系列 3 派生系列派生系列是从R5 R10 R20 R40 R80五个系列中 每隔P项取值导出的系列 其公比为 qr p 10p r 代号为Rr p 其中r代表5 10 20 40 80 1 5测量技术发展概况 略 2 补充系列R80系列仅在参数分级很细或不能满足需要时才采用 称为补充系列 其代号表示方法与基本系列相同 本课小结 机械零件必须同时满足两个条件才具有互换性 装配时 不需要经过挑选 修配和调整 装配后能满足使用要求 互换性在产品的设计 制造 使用维修等方面都具有积极作用 实际生产中 可根据产品的复杂程度 精度要求 生产规模的大小以及生产设备和技术水平等的不同 采用完全互换 不完全互换 内互换 外互换 互换性是现代化生产的重要原则 但互换性必须通过标准化来实现 制订和贯彻公差标准并采用相应的技术测量措施是实现互换性的必要条件 而优先数系则是标准化在互换性学科中最直接的应用 在加工过程中 零件的实际几何参数不可避免地会与其理想几何参数之间产生差异 即 产生几何量误差 但该误差只要在允许的范围内 零件就具有互换性 因此 设计人员在设计时应根据零件的功能要求给出允许该零件的变动量 即 规定公差 以便生产中以此为依据来判别零件是否合格 作业 1 1 1 2 1 3 1 6 第2章光滑圆柱体结合的公差与配合 课时 2课时重点 孔与轴含义 尺寸偏差与公差区别 配合与配合公差定义 公差带图与配合公差带图绘制 难点 公差带图与配合公差带图授课方式 新授所用教具 课件新课导入 光滑圆柱体结合是机械产品最广泛采用的一种结合形式 通常指孔与轴的结合 为使加工后的孔与轴能满足互换性要求 必须在结构设计中统一其基本尺寸 在尺寸精度设计中采用公差与配合标准 因此 圆体结合的公差与配合标准是一项最基本 最重要的标准 首先要掌握有关尺寸 偏差 公差及配合的基本概念 公差配合的基本术语和定义 2 1 1孔和轴 1 孔主要指工件圆柱形的内表面 也包括其它由单一尺寸确定的非圆柱形的内表面部分 由二平行平面或切面形成的包容面 2 轴主要指工件的圆柱形外表面 也包括其它由单一尺寸确定的非圆柱外表面部分 由二平行平面或切面形成的被包容面 在工差与配合标准中 孔是包容面 轴是被包容面 孔与轴都是由单一的主要尺寸构成 例如 圆柱形的直径 轴的键槽宽和键的键宽等 孔和轴不仅表示通常的慨念 即圆柱体的内 外表面 而且也表示由二平行平面或切面形成的包容面 被包容面 由此可见 除孔 轴以外 类似键连接的公差与配合也可直截应用公差与配合国家标准 如图2 1所示 2 1 2尺寸 基本尺寸 实际尺寸 极限尺寸 1 尺寸用特定单位表示长度值的数字 一般是指两点之间的距离 常用毫米 mm 作为特定单位 2 基本尺寸设计给定的尺寸 孔 D 轴 d 通常有配合关系的孔和轴的基本尺寸相同 3 实际尺寸通过测量所得的尺寸 Da da 实际尺寸并非真值 图2 1 4 极限尺寸允许尺寸变化的两个极限值 其中极限值较大者称为最大极限尺寸 Dmax dmax 极限值较小者称为最小极限尺寸 Dmin dmin 如图2 2所示 2 1 3尺寸偏差和公差 1 实际偏差实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差 以公式表示如下 孔的实际偏差 a Da D轴的实际偏差ea da d 1 尺寸偏差某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差 简称偏差 偏差分有 图2 2 2 极限偏差极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差 其中最大极限尺寸与基本尺寸之差称为上偏差 es 最小极限尺寸与基本尺寸之差称为下偏差 ei 孔的上偏差 max 轴的上偏差es dmax d孔的下偏差 min 轴的下偏差ei dmin d极限偏差用于控制实际偏差 完工后零件尺寸的合格条件常用偏差的关系式表示如下 孔合格的条件 a 轴合格的条件ei ea es 2 尺寸公差 简称公差TD Td 尺寸公差是最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值 或者是上偏差与下偏差代数差的绝对值 见图2 2 其关系式表示如下 孔的公差TD max min ES EI轴的公差Td dmax dmin es ei 公差与偏差是两种不同的概念 从工艺上讲 公差大小决定了允许尺寸变动范围的大小 而极限偏差表示每个零件尺寸允许变动的极限值 是判断零件尺寸是否合格的依据 从作用上看 极限偏差用于控制实际偏差 影响配合的松紧 而公差则影响配合的精度 2 1 4零线和公差带图解 1 零线在公差带图中 确定偏差的一条基准直线称为零线 通常以零线表示基本尺寸 偏差由零线算起 零线以上为正偏差 零线以下为负偏差 2 尺寸公差带在公差带图中 由代表上 下偏差的两条直线所限定的区域称为尺寸公差带 简称公差带 公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值 上面线表示上偏差 下面线表示下偏差 如图2 3所示 图2 3公差带图 2 1 5配合和配合公差 1配合基本尺寸相同的相互结合的孔与轴公差带之间的关系 1 间隙与过盈孔的尺寸减去其相配合的轴的尺寸所得的代数差 此值为 时得间隙 此值为 时得过盈 2 间隙配合孔的公差带在轴的公差带之上 具有间隙的 配合 包括最小间隙为零的配合 如图2 4所示 间隙配合的性质用最大间隙Xmax 最小间隙Xmin和平均间隙Xav表示 计算式如下 Xmax Dmax dmin ES eiXmin Dmin dmax EI esXav Xmax Xmain 2 图2 4间隙配合 计算公式如下 Ymin Dmax dmin ES eiYmax Dmin dmax EI esYav Ymax Ymain 2 3 过盈配合孔的公差带在轴的公差带之下 具有过盈的配合 包括最小过盈为零的配合 如图2 5所示 过盈配合的性质可用最小过盈Ymin 最大过盈Ymax和平均过盈Yav来表示 图2 5过盈配合 4 过渡配合是指孔的公差带与轴的公差带相互交叠 可能具有间隙或者过盈的配合如2 6图所示 过渡配合的性质用最大间隙Xmax 最在过盈Ymax 平均间隙Xav或平均过盈Yav来表示 其计算式如下Ymax Dmin dmax EI esXmax Dmax dmin ES eiXav或Yav Xmax Ymax 2 图2 6过渡配合 2配合公差 Tf 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差 配合公差的大小为极限间隙或极限过盈之代数差的绝对值 其计算公式如下 间隙配合Tf Xmax Xmin Xmax Xmin过渡配合Tf Xmax Ymax Xmax Ymax过盈配合Tf Ymin Ymax Ymin Ymax 当基本尺寸一定时 配合公差的大小反映了配合精度的高低 且由式2 1可见 配合精度的高低决定于零件的加工精度的高低 配合公差的特性可用配合公差带图来表示 在图2 7中 零线以上的纵坐标为 代表间隙 零线以下的纵坐标为 代表过盈 符号 代表配合公差带 配合公差带完全处在零线以上为间隙配合 完全处在零线以下为过盈配合 跨在零线上 下两侧则为过渡配合 三类配合的配合公差都为 Tf TD Td 2 1 例2 1若已知某配合的基本尺寸为 60mm 配合公差Tf 49 m 最大间隙Xmax 19 m 孔的公差TD 30 m 轴的下偏差ei 11 m 试画出该配合的尺寸公差带图与配合公带图 并说明配合类别 解 求孔与轴的极限偏差因为Tf TD Td 所以Td Tf TD 49 30 m 19 m因为Xmax ES ei 所以ES Xmax ei 19 11 m 30 mES TD 30 30 m 0 m因为ES ei且EI es 所以此配合为过渡配合 求最大过盈因为Tf Xmax Ymax所以Ymax Xmax Tf 19 49 m 30 m 画出尺寸公差带图和配合公差带图 见图2 8a b 作业 已知一对配合的孔轴 按要求解答 1 计算孔 轴的极限尺寸及公差值 2 判断配合类型 计算极限间隙或过盈 3 计算配合公差Tf 4 画出孔 轴公差带图及其配合公差带图 2 2公差与配合国家标准 课时 2重点 查表确定标准公差及基本偏差的数值 学会公差配合在图样中上的标注难点 公差配合在图样中上的标注授课方式 新授所用教具 课件新课导入 了实现互换性和满足各种使用要求 公差与配合国家标准对形成各种配合的公差带进行了标准化 它的基本组成包括 标准公差系列 和 基本偏差系列 前者确定公差带的大小 后者确定公差的位置 二者结合构成了不同的孔 轴公差带 而孔 轴公差带之间不同的相互关系则形成了不同的配合 2 2 1标准公差系列1 公差等级公差等级是确定尺寸精确程度的等级 GB T1800 3 1998将标准公差分为20个公差等级 用IT和阿拉伯数字组成的代 号表示 按顺序为IT01 IT0 IT1 IT18 等级依次降低 标准公差值依次增大 2 标准公差值公差值计算时分三段进行 1 IT5 IT18的公差值当基本尺寸小于等于500mm时 公差值的计算式为T a i 当基本尺寸大于500mm 3150mm时 计算式为T a I 式中IT为标准公差 a为公差等级系数 i和I为公差单位 i 0 45 0 001D um I 0 004D 2 1 um 2 IT01 IT1的公差值IT01 IT0 IT1公差值比较小 主要考虑测量误差的影响 其公差计算采用线性关系式 IT A BD D为基本尺寸 常数A与系数B均采用优先数系的派生系列R10 2 3 IT2 IT4的公差值IT2 IT4其公差值是在IT1与IT5之间按等比级数插入 即IT2 IT1 q IT3 IT1 q2 其公比 q 基本尺寸小于等于500mm标准公差的计算式见表2 1 基本尺寸大于500mm 3150mm 公差值可按T a I式计算 方法与基本尺寸小于等于500mm相同 不再赘述 3 尺寸分段GB T1800 3 1998将小于等于500mm的基本尺寸分成十三个尺寸段 这样的尺寸段叫主段落 在一个主段落中的一段又分成2 3段中间段落以供确定基本偏差时使用 基本尺寸分段如表2 2所示 在标准公差以及以后的基本偏差的计算公式中 基本尺寸D一律以所属尺寸分段 D1 Dn 内的首尾两个尺寸的几何平均值DjDj D1Dn 进行计算 2 2 2基本偏差系列1基本偏差代号基本偏差代号用拉丁字母来表示 其中孔用大写字母表示 轴用小写字母表示 构成28种基本偏差代号 分别形成孔 轴的基本偏差系列 在孔的基本偏差系列中 代号A H的基本偏差为下偏差EI 其绝对值逐渐减小 其中A G的EI为正值 H的IE 0 代号为J ZC的基本偏差为上偏差ES 除J外 一般为负值 绝对值逐步增大 代号为JS的公差带相对于零线对称分布 因此其基本偏差可以为上偏差ES 或下偏差EI 在轴的基本偏差系列中 代号a h的基本偏差为上偏差es 其绝对值也是逐渐减小 其中a g的es为负值 h的es 0 代号为j zc的基本偏差为下偏差ei 除J外 一般为正值 绝对值也逐步增大 代号为js的公差带相对于零线对称分布 因此其基本偏差可以为上偏差es 或下偏差ei 在基本偏差系列图中 仅绘出公差带的一端 由基本偏差决定 而公差带的另一端取决于标准公差值的大小 因此 任何一个公差带代号都由基本偏差代号和公差等级代号联合表示 2基准制 基孔制配合中的孔是基准件 称为基准孔 代号为H 其基本偏差 下偏差 为0 即EI 0 上偏差值为带有正号的孔公差值 1 基孔制基本偏差为一定的孔的公差带 与不同偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度 称为基孔制 如图2 10所示 图2 10 基轴制配合中的轴是基准件 称为基准轴 代号为h 其基本偏差 上偏差 为0 即es 0 下偏差值为带有负号的轴的公差值 2 基轴制基本偏差为一定的轴的公差带 与不同偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度 称为基轴制 如图2 11所示 3 基本偏差构成规律 1 轴的基本偏差数值在基孔制中轴的基本偏差从a h 用于间隙配合 其基本偏差的绝对值正好等于最小间隙 a b c三种用于大间隙或者热动配合 基本偏差采用与直径成正比的关系计算 d e f主要用于一般润滑条件下的旋转运动 为了保证良好的液体摩擦 最小间隙与直径成平方根关系 但考虑到表面粗糙度的影响 间隙应适当减小 所以 计算式中D的指数略小于0 5 g主要用于滑动 定心或半液体磨擦的场合 要求间隙小 所以D的指数更要减小 cd ef fg基本偏差的绝对值分别按c与d e与f f与g基本偏差的绝对值的几何平均值确定 j n与基孔制形成过渡配合 基本偏差的数值采用了与直径成立方根的关系 其中j目前主要用于与滚动轴承相配合的孔与轴 p zc用于过盈配合 常按所需的最小过盈和相配合基准孔的公差等级来确定基本偏差值 2 孔的基本偏差数值孔的基本偏差数值是从同名轴的基本偏差数值换算得来的 换算原则是 应保证同名代号的孔和轴的基本偏差所组成的公差带 在基轴制和基孔制中分别与基准轴和基准孔相配合 两者的配合性质相同 即应保证两者有相同的极限间隙或极限过盈 如与 与 由于孔比轴加工困难 因此国家标准规定 为使孔和轴在工艺上等价 在较高精度等级的配合中 孔比轴的公差等级低一级 在较低精度等级的配合中 孔与轴采用相同的公差等级 在孔与轴的基本偏差换算中 有以下两种规则 通用规则同名代号的孔与轴的基本偏差的绝对值相等 而符号相反 即 对于A HEI es对于J ZCES ei 特殊原则同名代号的孔与轴的基本偏差的符号相反 而绝对值相差一个 值 即 ES ei ITn ITn 1 ITh Its 此式适用于3mm 基本尺寸 500mm 标准公差小于IT8的J N和标准公差 IT7的P ZC 孔的另一个极限偏差可根据下列公式计算 ES EI Ith或EI ES ITh 例2 5查表确定 25和 25两种配合的孔 轴的极限偏差 计算极限过盈 并画出孔 轴公差带图 解 由表2 3查得 基本尺寸为25mm IT6的 d 13 m IT7级的TD 21 m 对于 25 25H7为7级基准孔的EI 0 ES 21 m 25r6基本偏差为下偏差 查表2 5得 ei 28 mes ei Td 41 m极限过盈Ymin ES ei 21 28 m 7 mYmax EI es 0 41 m 41 m对于 25 25R7基本偏差为上偏差 查表2 6得ES 28 m 28 8 m 20 m EI ES TD 20 21 m 41 m 25h6为6级基准轴es 0 ei 13 m极限过盈Ymin ES ei 20 13 m 7 mYmax EI es 41 0 m 41 m 公差带图见图2 12 由于 25和 25是同名配合 所以配合性质相同 即极限过盈相同 4 圆柱孔 轴公差配合在图样上的标注法 1 孔和轴的公差带在零件图上的标注如图2 13所示 主要标注上下偏差数值 也可附注基本偏差代号及公差等级 图2 13零件图上标注 图2 12 图2 14装配图上标注 2 孔和轴的公差带在装配图上标注如图2 14所示 主要标注配合代号 即标注孔 轴的基本偏差代号及公差等级 也可附注上下偏差数值 例2 6试确定和的极限偏差 并画出公差带图 解 查表得TD IT7 0 030 mTd IT6 0 019 m 60H7为基准孔 其基本偏差为EI 0 m ES 0 030 m查表得 60p6的基本偏差为上偏差ei 0 032 m所以es ei Td 0 032 0 019 0 051 m 60h6为基准轴 其基本偏差为es 0 ei 0 019 m 60P7满足特殊规则 查表2 6得其基本偏差为上偏差 ES ei 0 032 0 011 0 021 m 所以EI ES TD 0 021 0 030 0 051 m由于和是同名配合 所以配合性质相同 公差带图 例2 7已知轴 30k6中的ei 2 m 求 30K7孔的公差带 解 30K7孔属于特殊规则实用的范围 1 知道 30k7中的ei 2 m 2 查表知道IT7 21 m IT6 13 m 3 因此 ITn IT n 1 IT7 IT6 8 m所以ES 30K7 ei 2 8 6 m 4 核对 查表2 6得 8 ES 30K7 ei 2 8 6 m 例2 8已知 不用查表求的孔与轴的上下偏差 并查表验证 课时 4重点 基准制 公差等级和配合种类的选择 难点 公差等级和配合种类的选择 授课方式 新授所用教具 课件新课导入 从理论上说 孔和轴公差带的组合数目 即配合 非常多 但许多配合在实际生产中根本用不着 因此 根据生产实际需要 同时为了减少定值刀具 量具的数量 国家标准推荐了一般 常用和优先配合及公差带 了解这些配合和公差带是合理选用配合的基础 2 3国标中规定的公差带与配合 2 4线性尺寸的一般公差 2 5常用尺寸段公差与配合选用 2 3 1一般 常用和优先公差带 GB T1801 1999规定了基本尺寸 500mm的一般用途轴的公差带119个和孔的公差带105个 再从中选出常用轴的公差带59个和孔的公差带44个 并进一步选出孔和轴的优先公差带13个 2 3 2常用和优先配合 对基孔制 规定有59种常用配合 对基轴制 规定有47种常用配合 在此基础上 又从中各选取了13种优先配合 如表2 9所示和表2 10所示 2 4线性尺寸的一般公差 一般公差是指在车间一般加工条件下可以保证的公差 是机床设备在正常维护操作情况下 能达到的经济加工精度 采用一般公差时 在该尺寸后不标注极限偏差或其他代号 所以也称未注公差 GB T1804 2000对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级 精密级 中等级 粗糙级和最粗级 分 2 3国标中规定的公差带与配合 当采用一般公差时 在图样上只注基本尺寸 不注极限偏差 而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表示 例如 当选用中等级m时则表示为GB T1804 m 2 5常用尺寸段公差与配合选用 2 5 1基准制的选用 1 优先选用基孔制2 下列条件下选用基轴制 1 直接使用有一定公差等级 IT8 IT11 而不再进行机械加工的冷拔钢材 这种钢材按基准轴的公差带制造 做轴 2 加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难 因此在仪表制造 钟表生产 无线电工程中 常使用经过光轧成形的钢丝直接做轴 这时采用基轴制较经济 别用字母f m c和v表示 而对尺寸也采用了大的分段 具体数值见表2 11 3 根据结构上的需要 同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制 与标准件配合时 必须按标准件来选择基准制 4 为了满足配合的特殊需要 允许选用非基准制的配合 2 5 2公差等级的选用 选择公差等级的基本原则是 在满足使用要求的前提下 尽量选取低的公差等级 公差等级的选择可用类比法 用类比法选择公差等级时 应注意以下几个方面 1 相互配合的孔与轴的工艺等价性 2 相配零件或部件精度的匹配性 3 加工成本 2 5 3配合种类的选择 1 配合种类的选择 配合分为三类 间隙配合 过渡配合和过盈配合 1 间隙配合具有一定的间隙量 间隙量小时主要用于精确定心又便于拆卸的静联接 或结合件间只有缓慢移动或转动的动联接 间隙量较大时主要用于结合件间有转动 移动或复合运动的动联接 2 过渡配合可能具有间隙或过盈 但不论是间隙量还是过盈量都很小 主要用于精确定心 结合件间无相对运动 可拆卸的静联接 3 过盈配合具有一定的过盈量 主要用于结合件无相对运动不可拆卸的静联接 当过盈量较小时 只作精确定心用 过盈量较大时 可直接用于传递力矩 2 配合种类选择的基本方法 配合种类选择的基本方法有三种 计算法 试验法和类比法 在实际工作中 大多采用类比法来选择公差与配合 2 5 4各种配合的特征及应用 1 间隙配合 1 H a H b H c配合为特大间隙配合 应用不广泛 一般应用于受力变形较大或较大间隙的场合的场合 如起重机吊钩的铰链等 2 H d配合一般用于IT7 IT11级间隙较大 适用于较松的配合 如滑轮 空转带轮等与轴的配合 推荐的配合H9 d9 3 H e配合多用于IT7 IT9级 通常适用于要求有明显间隙 易于转动的支撑配合 如内燃机主轴承的配合 4 H f配合多用于IT6 IT8级的一般转动配合 当温度影响不大时 被广泛用于普通润滑油 或润滑脂 润滑的支承 推荐的配合为H8 f7 5 H g配合多用于IT5 IT7级 配合间隙很小 制造成本高 该配合最适合不回转的精密滑动配合 也用于插销等的定位配合 6 H h配合多用于IT4 IT11级 广泛用于无相对传动零件 作为一般的定位配合 推荐的配合为H7 h6 H8 h7 H9 h9 H11 h11 2过渡配合 属于过渡配合一类的基本偏差代号主要是js j k m n 或J JS K M N 适用于IT4 IT7级 1 H js和H j配合用于要求间隙比h轴小并且允许略有过盈的定位配合 推荐的配合为H7 js6 用于较精密的定位 如带轮与轴的配合 2 H k配合为平均间隙接近于0的配合 可用于稍有振动的定位配合 推荐的配合为H7 k6 用于精确定位 如刚性联轴器的配合 3 H m配合为平均具有很小过盈的配合 用于能抗振的精确定位 加键能传递较大的荷载 一般可用木锤来装配 但在最大过盈时 要求有相当的压入力 4 H n配合的平均过盈比m轴稍大 通常用于精确定位或精密组件配合 加键能传递大转矩或冲击性载荷 一般大修时才拆卸 用锤或压入机装配 3 过盈配合属于过盈配合一类的基本偏差代号为p zc 或P ZC 共十二种基本偏差 一般过盈配合公差等级为IT5 IT7级 1 H p H r配合为轻型过盈配合 主要用于定位精度很高 推荐的配合为H7 p6 2 H s H t配合为中型过盈配合 多采用IT6 IT7级 主要用于钢或铁制零件的永久性或半永久性结合 一般用压力机装配 3 H u H v配合为重型过盈配合 适用于传递和承受大的转矩和动荷载 完全依靠过盈产生的结合力保证牢靠联结的配合 4 H x H y H z配合为特重型过盈配合 经试验后才能应用 2 5 4公差与配合选择综合示例 例 如图所示为钻模的一部分 钻模板4上有衬套2 快换钻套1在工作中要求能迅速更换 当快换钻套1以其铣成的缺边对正钻套螺钉3后可以直接装入衬套2的孔中 再顺时针旋转一个角度 钻套螺钉3的下端面就盖住钻套 解 1 基准制的选择 对衬套 与钻模板 的配合以及钻套 与衬套 的配合 因为结构无特殊要求 按国际规定 应优先选用基孔制 对钻头与钻套 内孔的配合 因钻头属于标准刀具 可以视为标准件 故与钻套 的内孔配合应该采用基轴制 1的另一缺面 这样钻削时 钻套1便不会因为切屑排出产生的摩擦力而使其退出衬套2的孔外 当钻孔后更换钻套1时 可将钻套1逆时针旋转一个角度后直接取下 换上另一个孔径不同的快换钻套而不必将钻套螺钉3取下 钻模现需加工工件上的 12mm孔时 试选择如图衬套2与钻模板4的公差配合 钻孔时快换钻套1与衬套2以及内孔与钻头的公差配合 2 公差等级的选择 参看表2 13 钻模夹具各元件的连接 可以按照用于配合尺寸的IT5 IT8级选用 参看表2 16 重要的配合尺寸 对轴可以选IT6 对孔可以选择IT7 本例中钻模板 的孔 衬套 的孔 钻套的孔统一按照IT7选用 而衬套 的外圆 钻套 的外圆则按照IT6选用 3 配合种类的选择 衬套 与钻模 的配合 要求连接牢靠 在轻微冲击和负荷下不用连接件也不会发生松动 即使衬套内孔磨损了 需要更换时拆卸的次数也不多 因此选择平均过盈率大的过渡配合 本例配合选为 钻套 与衬套 的配合 经常用手更换 故需要一定间隙保证更换迅速 但是因为又要求有准确的定心 间隙不能过大 为此精密手动移动的配合选定为 本例中选为 至于钻套 内孔 因要引导旋转着的刀具进给 既要保证一定的导向精度 又要防止间隙过小而被卡住 根据表2 16选取的配合为 本例选择为 必须指出 对于钻套 配合的衬套 内孔 根据上面分析本应该选择 18 考虑到GB2263 80 夹具标准 为了统一钻套内孔与衬套内孔的公差带 规定了统一选用F7 以利于制造 所以 在衬套 内孔公差带为F7的前提下 选用相当于H7 g6类配合的F7 k6非基准制配合 具体对比见图2 38 从图上可见 两者的极限间隙基本相同 图2 38公差带图 公差等级与配合种类的选择采用类比法 用类比法选择公差等级时应注意 1 孔与轴的工艺等价性 2 相配零件或部件精度的匹配性 3 加工成本 作业2 4 2 5 本课小结 在车间普通工艺条件下 机床设配能保证的公差称为一般公差 它主要用于精度较低的非配合尺寸 在图样上不必标注 国家标准对一般公差规定了f m c v四个公差等级 基准制的选用原则是 优先选用基孔制 只有在下列条件下才使用基轴制 直接使用有一定公差等级而不再进行机械加工的冷拔钢材做轴 加工尺寸小于1mm的精密轴 同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时 与标准件配合时 必须按标准件来选择基准制 特殊需要 允许选用非基准制 习题课 1 有一配合 基本尺寸为 35 要求配合的最大间隙为 120 最小间隙为 50 试确定基准制 孔和轴的公差等级 选择配合的代号 并绘出尺寸公差带图 2 设有一基本尺寸为 40的配合 为保证连接可靠 经计算确定其最小过盈为 35 m 为保证装配后不发生塑性变形 其最大过盈为 80 m 若采用试确定此配合基准制 孔 轴公差带代号 并画出其尺寸公差带图 3 已知基本尺寸为 60mm 允许的最大间隙为 50 m 最大过盈为 32 m 试确定基准制 孔和轴的公差等级 选择配合的代号 并绘出尺寸公差带图 1 解 1 选择基准制因为没有特殊要求优先选择基孔制配合 基孔制配合EI 0 2 选择孔 轴的公差等级采用间隙配合 其配合公差为 Tf max Xmin 120 50 m 70 m选择的孔轴公差值应满足 查表 基本尺寸为 35mm IT7 25 m IT8 39 m 较高精度的孔加工困难 故可选比轴低一级精度 轴选IT7 Td 25 m 孔选IT8 TD 39 m TD Td 25 39 m 64 m 接近70 m间隙配合的要求 3 确定孔 轴公差带代号选择的孔轴公差带代号应满足 采用基孔制 35mm孔的下偏差EI 0 ES 39 m 根据EI es Xmin 轴的上偏差应该满足 es EI Xmin 50 m 查表2 5选取极限偏差为e 则轴为e7 其上偏差为 50 m 下偏差为 ei es Td 50 25 m 75 m 4 验算故 35H8 e7合理 2 解 1 选择基准制因为没有特殊要求优先选择基孔制配合 基孔制配合EI 0 2 选择孔 轴的公差等级采用过盈配合 其配合公差为 Tf min max 0 m m 选择的孔轴公差值应满足 查表 基本尺寸为 mm IT m IT m 较高精度的孔加工困难 故可选比轴低一级精度 轴选IT Td m 孔选IT TD m TD Td m m 接近 m过盈配合的要求 3 确定孔 轴公差带代号选择的孔轴公差带代号应满足 采用基孔制 40mm孔的下偏差EI 0 ES 25 m 根据ES ei Ymin 轴的上偏差应该满足 ei ES Ymin 25 35 60 m 查表2 5选取轴的极限偏差为u 则轴为u6 其下偏差为60 m 上偏差为 es ei Td 60 16 m 76 m 4 验算故合格 3 解 1 选择基准制因为没有特殊要求优先选择基孔制配合 基孔制配合EI 0 2 选择孔 轴的公差等级采用过渡配合 其配合公差为 Tf max Ymax 50 32 m 82 m选择的孔轴公差值应满足 查表 基本尺寸为 60mm IT7 30 m IT8 46 m 较高精度的孔加工困难 故可选比轴低一级精度 轴选IT7 Td 30 m 孔选IT8 TD 46 m TD Td 46 30 m 76 m 接近82 m过渡配合的要求 3 确定孔 轴公差带代号选择的孔轴公差带代号应满足 采用基孔制 60mm孔的下偏差EI 0 ES 46 m 根据ES ei Xmax 轴的上偏差应该满足 ei ES Xmax 46 50 6 m 查表2 5选取轴的极限偏差为k 则轴为k7 其下差为 m 上偏差为 es ei Td 2 30 m 32 m 4 验算故合格 第3章测量技术基础 课时数 1课时 重点 测量的四个要素和量块的组合使用 难点 量块的组合使用 授课方式 新授新课导入 在工业生产中 测量技术是进行质量管理的手段 是贯彻质量标准的技术保证 零件几何量合格与否 需要通过测量或检验方能确定 3 1技术测量的基本知识 所谓 测量 就是以确定被测对象量值为目的的全部操作 计量单位的选择取决于被测量值所要求的精确程度 几何量的测量是指测量结果为被测量的具体数值 如用千分尺测量轴的直径尺寸 一个完整的几何量测量过程应包括 被测对象 计量单位 测量方法及测量精度等四个要素 3 1 1测量的概念和测量要素 1 被测对象 主要指几何量 2 计量单位 一切属于国际单位制的单位都是我国的法定计量单位 在几何量计量中 长度单位是米 m 其他常用的单位有毫米 mm 和微米 m 1mm 10 3m 1 m 10 3mm 在超高精度测量中 采用纳米 nm 为单位 lnm 10 3 m 在角度测量中 单位为弧度 rad 及度 分 秒 1 0 0174533rad 1 60 1 60 3 测量方法 指在进行测量时所采用的测量原理 计量器具和测量条件的综合 4 测量精度 指测量结果与真值的一致程度 与之相对应的概念即测量误差 几何量的检验是指确定零件的实际几何参数是否在规定的极限范围内 从而做出合格与否的判断 测量误差大说明测量结果与真值的一致程度低 则测量精度低 测量误差小则测量精度高 检定是指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 3 1 2长度基准和长度量值传递系统 为保证测量过程中标准量的统一 国务院于1984年2月27日颁发了 关于在我国统一实行法定计量单位的命令 国际单位制是我国法定计量单位的基础 一切属于国际单位制的单位都是我国法定计量单位 在几何量测量中 长度单位是米 m 角度单位是弧度 rad 在几何量计量中 长度单位 米 是指光在真空中于1 299792458秒时间间隔内的行程长度 图3 1 角度也是机械制造中的重要几何量之一 由于一个圆周角定义为360 因此角度不需要与长度一样再建立一个自然基准 图3 1长度量值传递系统 3 1 3量块及其使用 量块又名块规 它是一种平面平行的端面量具 它除了作为量值传递的媒介以外 还可用于计量器具 机床 夹具的调整以及工件的测量和检验 量块用特殊合金纲 常用铬锰钢 制成 其线膨胀系数小 性能稳定 不易变形且耐磨性好 量块的形状为长方形六面体 它有两个相互平行的测量面和四个非测量面 如图3 2所示 量块上测量面的中点和与其另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离 称为量块的中心长度 图3 2量块及其中心长度 量块上标出的尺寸称为量块的标称长度 或名义尺寸 国家标准对量块规定了若干精度等级 GB6093 1985 量块 对量块的制造精度规定了六级 00 0 1 2 3和K级 K级为校准级 级 主要是根据量块长度极限偏差 量块长度变动量 量块测量面的平面度 量块测量面的粗糙度以及量块测量面的研合性等指标来划分的 其中00级最高 精度依次降低 3级最低 K级为校准级 在各级计量部门中 量块常按检定后的尺寸使用 因此 按检定的技术要求 量块分为6等 即1 2 3 4 5和6等 量块的量值是按长度量值传递系统进行传递的 即低一等的量块的检定 必须用高一等的量块作基准进行测量 量块的基本特性除稳定性和准确性外 还有一个重要特性 粘合性 每块量块只有一个确定的工作尺寸 因此为了满足一定尺寸范围内的不同测量尺寸的要求 量块可以组合使用 所谓粘合性 是指两量块的测量面互相接触 并在不大的压力下作切向相对滑动 就能粘附在一起的性质 根据GB6093 1985规定 我国生产的成套量块有91块 83块 46块 38块等17种规格 量块组合使用的原则 为了减少量块的组合误差 应尽量减少量块组的量块数目 通常 总块数不应超过四块 选用量块时应从消去需要数字的最小尾数开始 逐一选取 例如从83块一套的量块中组合尺寸48 885mm的量块组 则可分别选用 1 005 1 38 6 5和40mm等四块量块 练习 28 785mm 本课小结 测量就是以确定被测对象量值为目的的全部操作 一个完整的几何量测量过程应包括 被测对象 计量单位 测量方法及测量精度等四个要素 国际单位制是我国法定计量单位的基础 一切属于国际单位制的单位都是我国法定计量单位 量块组合使用的原则 为了减少量块的组合误差 应尽量减少量块组的量块数目 作业 习题33 2 3 2测量器具与测量方法的分类 课时数 1课时 重点 测量方法的采用和主要度量指标 难点 测量器具和测量方法的主要度量指标 授课方式 新授新课导入 在进行技术测量时 选择适当的计量器具 熟悉测量器具和测量方法的主要度量指标 采用正确的测量方法 是测量的前提 3 2 1测量器具的分类 测量器具是测量仪器和测量工具的总称 是指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具 测量器具按其本身的结构特点和用途进行分类 可分为 1 标准量具 标准量具指使用时以固定形态复现量值的测量工具 包括单值量具和多值量具两种 2 极限量规 极限量规是一种没有刻度的专用检验工具 3 测量仪器 测量仪器 量仪 是指能将被测的量值转换成可直接观察的指示值或等效信息的测量器具 4 计量装置 计量装置是指为确定被测几何量量值必需的计量器具和辅助设备的总体 3 2 1测量方法的分类 测量方法可按各种不同的形式进行分类 按实测量是否为被测量 测量方法可分为直接测量与间接测量 直接测量 指不需要将被测量与其他实测量进行一定函数关系的辅助计算而直接得到被测量值的测量 直接测量又可分为绝对测量和相对测量 间接测量 指通过直接测量与被测参数有已知函数关系的其他量而得到该被测参数量值的测量 2 按零件上同时被测参数的多少 测量方法可分为综合测量与单项测量 综合测量 指同时测量工件上的几个有关参数 综合地判断工件是否合格 单项测量 指单个地彼此没有联系地测量工件的单项参数 3 按被测工件表面与量仪之间是否有机械作用的测量力 测量方法可分为接触测量与非接触测量 接触测量 指仪器的测量头与被测零件表面直接接触 并有机械作用的测力存在 非接触测量 指仪器的传感部分与被测零件表面间不接触 没有机械测力存在 4 按测量在机械加工过程中所处的位置 测量方法可分为在线测量与离线测量 在线测量 指零件在加工中进行的测量 此时测量结果直接用来控制零件的加工过程 它能及时防止和消灭废品 离线测量 指零件加工完后在检验站进行的测量 5 按被测量或零件在测量过程中所处的状态 测量方法可分为静态测量与动态测量 静态测量 指被测表面与测量头相对静止 没有相对运动 动态测量 指被测表面与测量头之间有相对运动 它能反映被测参数的变化过程 在线测量和动态测量是测量技术的主要发展方向 3 3测量器具和测量方法的主要度量指标 1 标尺间距a 指刻度尺或刻度盘上两相邻刻线中心的距离 2 分度值i 指刻度尺上两相邻刻线间的距离所代表的被测量的量值 一般说来 测量仪器的分度值越小 精度就越高 3 标尺范围b 指测量仪器所能显示或指示的最低值 起始值 到最高值 终止值 的范围 4 测量范围 工作范围 B 指在允许的误差限内 测量仪器所能测量的下限值 最低值 到上限值 最高值 的范围 测量范围的上限值与下限值之差称为量程 5 灵敏度K 指测量仪器的指针对被测量的变化的反应能力 对一般长度量仪 灵敏度又称为放大比 放大倍数 它等于刻度间距a与分度值 之比 K a 一般地说 分度值越小 灵敏度就越高 6 测量仪器的示值 指测量仪器所给出的量的值 7 测量仪器的示值误差 指测量仪器的示值与对应输入量的真值之代数差 一般地说 计量器具的示值误差越小 精度就越高 8 修正值 指用代数法与未修正测量结果相加 以补偿其系统误差的值 9 测量仪器的最大允许误差 指给定的测量仪器 规范 规程等所允许的误差极限值 有时也称测量仪器的允许误差限 10 测量力 指测量过程中测量仪器测头与被测工件之间的接触力 11 稳定性 指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力 12 测量仪器的示值变动量 指在相同测量条件下 对同一个被测