光滑圆柱体结合的互换性及其检测.ppt

第三章光滑圆柱体结合的互换性及其检测 基本要求 基本内容 本章主要论述极限与配合的基本术语和定义 极限与配合国家标准的构成及极限与配合的选择重点内容 极限与配合国家标准的构成难点内容 极限与配合的选择 基本几何量精度 一 几何量包括长度 角度 几何形状 相互位置和表面粗糙度等几何参数 几何量精度是指这些几何参数的精度 几何量精度设计的主要任务是要使机械产品能够满足几何参数互换性的要求 本次课主要论述几何量的基本概念 有关几何量精度的基本术语和定义 长度即线性尺寸精度 简述角度尺寸精度 有关几何量精度的基本术语和定义 孔和轴尺寸 尺寸 基本尺寸 实际尺寸 作用尺寸 极限尺寸 实体尺寸偏差与公差尺寸公差带图加工误差与公差的关系合格性判定原则 GO 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 其尺寸由D表示 轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分 其尺寸由d表示 即 孔为包容面 轴为被包容面 如图所示 d1 D1 D2 Home 有关尺寸的概念 一 尺寸 用特定单位表示长度值的数字 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 用Da da表示 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 孔和轴的最大 最小极限尺寸分别为Dmax dmax和Dmin dmin表示 有关尺寸的概念 二 作用尺寸孔的作用尺寸Dm 在配合的全长上 与实际孔内接的最大理想轴的尺寸 Dm Da t形轴的作用尺寸dm 在配合的全长上 与实际轴外接的最小理想孔的尺寸 内接的最大理想轴 外接的最小理想孔 实际孔 实际轴 孔的作用尺寸 轴的作用尺寸 dm da t形 有关尺寸的概念 三 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 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 Home 偏差与公差 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 ES Dmax Des dmax dEI Dmin Dei dmin d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 公差与极限偏差的比较 两者区别 从数值上看 极限偏差是代数值 正 负或零值是有意义的 而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 零值意味着加工误差不存在 是不可能的 实际计算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸 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 是判断完工零件是否合格的根据 而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度 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 Home 尺寸公差带图 由于公差与偏差的数值相差较大 不便用同一比例表示 故采用公差带图 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 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 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 Ts 尺寸公差带图 举例 画出基本尺寸为 50 最大极限尺寸为 50 025 最小极限尺寸为 50mm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 0 50 孔 轴 0 025 0 025 0 041 Home 标准公差系列 标准公差IT ISOTolerance 是国标规定的 用以确定公差带大小的任一公差值 它等于公差等级系数和公差单位的乘积 公差单位i 计算公差的基本单位 与基本尺寸呈一定的线性关系 i 0 45 D 0 001D公差等级系数a 确定公差等级的参数 见书表2 1 根据公差等级不同 国标规定标准公差分为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 基本尺寸分段 为减少标准公差的数目 简化公差表格以利生产 国标对基本尺寸进行了分段 见表2 3 在标准公差和基本偏差的计算公式中 基本尺寸一律以所属尺寸段的几何平均值来计算 按几何平均值计算出的公差值经尾数化整 即得出标准公差值 见表2 4 标准公差的特点 IT6可读作 标准公差6级或简称6级公差 同一基本尺寸的孔与轴 其标准公差数值大小应随公差等级的高低而不同 公差等级 公差值 见表2 4 同一公差等级的孔与轴 随着基本尺寸大小的不同应规定不同的标准公差值 公差是加工误差的允许值 同一等级的公差具有相同的加工难易程度 总之 标准公差的数值 一与公差等级有关 二为基本尺寸的函数 Home 基本偏差系列 基本偏差 确定零件公差带相对于零线位置的极限偏差 它是公差带位置标准化的唯一指标 除JS和js外 均指靠近零线的偏差 与公差等级无关 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 对于轴 a h的基本偏差为上偏差es 其绝对值依次减小 j zc的基本偏差为下偏差ei 其绝对值依次增大 对于孔 A H的基本偏差为下偏差EI 其绝对值依次减小 J ZC的基本偏差为上偏差ES 其绝对值依次增大 H为基准孔 基本偏差为下偏差 值为零 h为基准轴 基本偏差为上偏差 值为零 基本偏差值 轴的基本偏差 是根据科学实验和生产实践的需要确定的 其计算公式见表2 6 其值已经标准化列表2 7 孔的基本偏差 基本尺寸 500mm时 孔的基本偏差是从偏差从轴的基本偏差换算而来 换算规则为 通用规则 用同一字母表示的孔 轴基本偏差的绝对值相等 符号相反 即 ES eiEI es应用 A H IT IT8的K M N和IT IT7的P ZC 特殊规则 用同一字母表示孔 轴基本偏差时 孔基本偏差和轴的基本偏差符号相反 而绝对值相差一个 值 即 ES ei 应用 IT IT8的K M N和IT IT7的P ZC 尺寸偏差的基本计算 国标列出的孔 轴基本偏差数值见表2 7和表2 8 其另一偏差根据孔 轴的基本偏差和标准公差按以下关系计算 EI ES ITES EI ITei es ITes ei IT举例 确定 25H7 p6 25P7 h6孔与轴的极限偏差 加工误差与公差的关系 工件在加工过程中 由于工艺系统误差的影响 使加工后的零件的几何参数与与理想值不相符合 其差别称为加工误差 其中包括 尺寸误差 实际尺寸与理想尺寸之差 几何形状误差 宏观几何形状误差 形状误差 由工艺系统误差所造成 微观几何形状误差 表面粗糙度 刀具在工件上留下的波峰和波长 表面波度误差 加工过程中振动引起的 位置误差 各要素之间实际相对位置与理想位置的差值 加工误差是不可避免的 其误差值在一定范围内变化是允许的 加工后的零件的误差只要不超过零件的公差 零件是合格的 所以 公差是设计给定的 用于限制加工误差的 误差则是加工过程中产生的 Home 合格性判定原则 极限尺寸判断原则 工件除线性尺寸误差外 还存在形状误差 为正确地判断工件尺寸的合格性 规定了极限尺寸判断原则 即泰勒原则 其内容为 孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸 任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸 Dm Dmin Da Dmaxdm dmax da dmin Home 配合与配合制 配合的概念配合的种类配合公差配合制 配合的概念 基本尺寸相同 相互结合的孔 轴公差带之间的关系 称为配合 在前面我们学过有关尺寸 偏差和公差的有关术语和定义 为清楚表示各术语间关系 可作公差与配合示意图 简化它们的关系 即可作公差带图 D d Dmax Dmin dmin dmax ES EI TD Td es ei 零线 孔 轴 配合的类别 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 基本尺寸 孔 轴 孔 轴 孔 轴 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 其特征值是最大间隙Xmax和最小间隙Xmin 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙 用Xmax表示 Xmax Dmax dmin ES ei孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙 用Xmin表示 Xmin Dmin dmax EI es实际生产中 平均间隙更能体现其配合性质 Xav Xmax Xmin 2 孔 Xmax Xmin 0 轴 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Ymax和最小过盈Ymin 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈 用Ymax表示 Ymax Dmin dmax EI es孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈 用Ymin表示 Ymin Dmax dmin ES ei实际生产中 平均过盈更能体现其配合性质 Yav Ymax Ymin 2 轴 0 Ymax Ymin 孔 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Xmax和最大过盈Ymax 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙 用Xmax表示 Xmax Dmax dmin ES ei孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈 用Ymax表示 Ymax Dmin dmax EI es实际生产中 其平均松紧程度可能表示为平均间隙 也可能表示为平均过盈 即 Xav 或Yav Xmax Ymax 2 孔 轴 0 Xmax Ymax 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 Xmax Xmin 对于过盈配合Tf Ymin Ymax 对于过渡配合Tf Xmax Ymax 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 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 0 0 0 50 50 50 0 025 0 025 0 041 0 025 0 059 0 043 0 025 0 018 0 002 计算 解 1 最大间隙Xmax ES ei 0 025 0 041 0 066mm最小间隙Xmin EI es 0 0 025 0 025mm配合公差Tf Xmax Xmin 0 066 0 025 0 041mm 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Tf Ymin Ymax 0 018 0 059 0 041mm 3 最大间隙Xmax ES ei 0 025 0 002 0 023mm最大过盈Ymax EI es 0 0 018 0 018mm配合公差Tf Xmax Ymax 0 023 0 018 0 041mm 配合制 改变孔和轴的公差带位置可以得到很多配合 为便于现代大生产 简化标准 标准对配合规定了两种配合制 基孔制和基轴制 基孔制 基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度 基孔制中的孔为基准孔 其下偏差为零 0 基本尺寸 孔 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 间隙配合 过渡配合 过盈配合 过渡或过盈 轴 配合制 续 基轴制 基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度 基轴制中的轴为基准轴 其上偏差为零 0 轴 孔 孔 孔 孔 孔 孔 孔 间隙配合 过渡配合 过盈配合 过渡或过盈 孔 优先 常用和一般公差带 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 种孔的公差带和 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2 11和表2 12分别是轴和孔的一般用途公差带 轴119种 孔105种 其中方框内为常用公差带 轴59种 孔44种 带圆圈的为优先公差带 轴孔各有13种 设计时应优先使优先公差带 其次才使用常用公差带 再其次才考虑使用一般用途公差带 HOME 配合代号 标准规定 配合代号由相互配合的孔和轴的公差带以分数的形式组成 孔的公差带为分子 轴的公差带为分母 例如 40H8 f7 80K7 h6 基准孔和基准轴与各种非基准件配合时 得到各种不同性质的配合 如 A H和a h与基准件配合 形成间隙配合 J N和j n与基准件配合 基本上形成过渡配合 P ZC和p zc与基准件配合 基本上形成过盈配合 原则上 任意一对孔 轴公差带都可以构成配合 为了简化公差配合的种类 减少定值刀 量具和工艺装备的品种及规格 国家标准在尺寸 500mm的范围内 规定了基孔制和基轴制的优先 基孔制 基轴制各13种 和常用配合 基孔制59种 基轴制47种 常用尺寸段配合特点 公差设计时 尺寸 500mm的常用尺寸段配合 应按优先 常用和一般公差带和配合的顺序 选用合适的公差带和配合 标准推荐的优先 常用配合满足工艺等价原则 当孔的标准公差大于IT8时 与同级基准孔相配合 如 H9 h9 H10 d10 当孔的标准公差小于IT8时 与高一级的基准轴相配合 如 H7 m6 H6 k5 当孔的标准公差等于IT8 可与同级配合也可与高一级轴配合 如 H8 m7 H8 h8 其它尺寸段配合特点 大尺寸段 基本尺寸 500 3150mm 标准规定了常用轴公差带41种 孔公差带31种 没有推荐配合 规定一般采用基孔制的同级配合 根据零件制造特点和生产实际情况 可采用配制配合 先按互换性生产选取配合 再选取较难加工的那个零件作为先加工件 多数情况下是孔 给它一个容易达到的公差 最后再根据所选的配合公差确定配制件 多数情况下是轴 的公差 配制公差 的代号为MF 小尺寸段 尺寸至18mm 主要适用于仪器仪表和钟表工业 国标规定了163种轴公差带和145种孔公差带 标准未指明选用次序 也未推荐配合 由于小尺寸段轴比孔难加工 所以基轴制用的较多 配合公差等级也更为复杂 练习 下列配合属于哪种基准制的哪种配合 确定其配合的极限间隙 过盈 和配合公差 并画出其公差带图 50H8 f7 30K7 h6 30H7 p6 0 0 0 50 30 30 0 039 0 025 0 050 0 006 0 021 0 035 0 022 0 015 0 013 线性尺寸的一般公差的含义 图样上未曾注出的尺寸称为未注公差尺寸 在车间一般加工条件下 机床设备一般加工能力可保证的公差 它代表经济加工精度 主要用于较低精度的非配合尺寸 可不检验 能简化制图 节省图样设计时间 线性尺寸的一般公差的国标规定 1804国家标准规定了线性尺寸一般公差 未注公差 的规范 线性尺寸的一般公差规定了四个公差等级 精密级 f 中等级 m 和粗糙级 c 和最粗级 v 线性尺寸的极限偏差数值 倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值见书中P40表 25和 26 在图样上标注线性尺寸的一般公差 只需要在图样或技术文件中用国标号和公差等级代号标注即可