第三章尺寸公差、配合与检测.ppt

第三章尺寸的公差 配合与检测 第一节术语和定义第二节尺寸的公差与配合第三节尺寸公差与配合的选用第四节尺寸的检测 概述 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 零件间的配合 公差协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾 是最基础 最典型的标准 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 第一节基本术语及定义 尺寸是以特定单位表示线性尺寸的数值 如直径 半径 宽度 深度 高度 中心距等 基本尺寸由设计者给定的尺寸 通过它应用上 下偏差可算出极限尺寸的尺寸 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 一 有关尺寸 公差和偏差的术语及定义 尺寸偏差 偏差 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差 其值可正 可负或零 实际偏差实际尺寸减其基本尺寸的代数差 Ea ea 极限偏差极限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 公差与配合示意图 尺寸公差 公差 允许尺寸的变动量1 最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差2 上偏差与下偏差的代数差的绝对值 永远为正 孔的公差轴的公差 公差带图解 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确定偏差的一条基准直线 零偏差线表示基本尺寸零线上方为正偏差 下方为负偏差公差带由代表上 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 通常孔公差带用由右上角向左下角的斜线表示 轴公差带用由左上角向右下角的斜线表示 标准公差用以确定公差带大小的任一公差 IT 基本偏差靠近零线的那个偏差 上偏差或下偏差 用以确定公差带相对于零线的位置 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 1 孔和轴的基本尺寸必须相同2 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 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 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 二 有关配合的术语及定义 孔与轴 配合种类间隙过盈过渡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 的孔与的轴配合 孔 Xmax Xmin 0 轴 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 轴 0 Ymax Ymin 孔 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 孔 轴 0 Xmax Ymax 配合公差组成配合的孔 轴公差之和 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 允许间隙或过盈的变动量 反映配合的松紧变化程度 表示装配后的配合精度Tf 对于间隙配合对于过盈配合对于过渡配合 三类配合的配合公差均为 配合制同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度 以两个相配合的零件中的一个零件为基准件 并选定标准公差带 而改变另一个零件的公差带位置 从而形成各种配合的一种制度 国标规定两种配合制 基孔制和基轴制 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 各种配合是由孔 轴公差带之间的关系决定的 而公差带的大小和位置则分别由标准公差和基本偏差决定 如何决定 第二节尺寸的公差与配合 一 标准公差系列包括标准公差等级 公差单位和基本尺寸分段三项内容 标准公差等级 标准公差分为20级 IT 数字即IT01 IT0 IT1 IT18等级依次降低 标准公差值依次增大 公差值计算为 确定尺寸精确程度的等级 高精度等级IT01 IT1 主要是考虑测量误差的影响 所以标准公差与基本尺寸线性比例 IT2 IT4是在IT1与IT5之间插入 使IT1 IT5等比 其余等级按公式计算 IT a ia是公差等级系数 从IT5开始 a 7 其余采用R5优先数系 i是标准公差因子 以基本尺寸为自变量的函数 标准公差因子i 考虑了加工误差和测量误差对于基本尺寸 500mm 精度IT5 IT18 D 基本尺寸段的几何平均值 mmi 公差因子 m 基本尺寸分段 尺寸分段后 对同一尺寸分段内的所有基本尺寸 在相同公差等级下 具有相同的标准公差 0 500mm的尺寸范围分成13个尺寸段 主段落基本尺寸D是由尺寸分段内首尾两个尺寸的几何平均值来计算 标准公差值 1基本尺寸和公差等级确定时 按表中公式计算 标准公差值 IT01 IT0 IT1 标准公差值 IT5 IT18 2为避免因计算时尾数化整方法不一致而造成差异 国标作了规定 编制标准公差数值表 使用时直接查表即可 二 基本偏差系列 基本偏差系列用拉丁字母表示 按顺序排列 除i l o q w I L O Q W 外的21字母加上cd ef fg za zb zc js CD EF FG ZA ZB ZC 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 靠近零线的那个偏差 使公差带位置标准化的唯一指标 决定配合种类的数量 另一极限偏差由公差等级决定 除js j k m n JS J K M N 外 原则上基本偏差数值与公差等级无关 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 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a b c用于大间隙或热动配合 最小间隙与直径成正比 d e f用于一般润滑条件下的旋转运动 最小间隙与直径有一定关系 g用于滑动 定心或半液体摩擦的场合 间隙较小 h最紧的间隙配合 基本偏差为零 cd ef fg取c d e f f g的基本偏差的几何平均值 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 数值大小按一定等级的孔相配合要求的最小过盈而定 轴的另一个偏差ei es IT或es ei IT 所有基本偏差数值可有表可查 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 基本偏差代号相同的孔和轴 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 孔ES ei 适应于IT IT8的J N IT IT7的P ZC 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 所有基本偏差数值可有表可查 三 一般 常用和优先的公差带与配合 一般 常用和优先的公差带基本尺寸 500mm范围内 孔的公差带有543个 轴的公差带有544个 GB T1801 1999 一般 孔的公差带105个 轴的公差带116个常用 孔的公差带44个 轴的公差带59个 方框优先 孔的公差带和轴的公差带各13个 圆圈 常用和优先配合国标 常用 基孔制配合59种 基轴制配合47种优先 基孔制配合13种 基轴制配合13种 四 一般公差 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 GB T1804国家标准规定了线性尺寸一般公差 未注公差 的规范 线性尺寸的未注公差 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 极限偏差的取值都采用对称分布的公差带 0 03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 例如按产品精密程度和车间普通加工经济精度选用标准中规定的m 中等 级时 可表示为 GB T1804 m 这表明图样上凡是未注公差的线性尺寸 包括倒圆半径尺寸及倒角尺寸 均按m 中等 级加工和验收 第三节尺寸公差与配合的选用 基本尺寸确定尺寸公差与配合的选择基准制公差等级配合种类选用的原则 在满足使用要求的前提下 能够获得最佳的技术经济效益 选用的方法 计算法 试验法和类比法 考虑结构 工艺性和经济性一般情况下应优先选用基孔制 减少刀具数目下列情况下选用基轴制 1 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 农业机械和纺织机械2 尺寸小于1mm的精密轴采用光轧成形的钢丝 配合采用基轴制 钟表 无线电等3 同一基本尺寸的轴上装有不同配合要求的几个孔件时 与标准件配合以标准件为基准件为满足配合的特殊要求 允许选用非基准制的配合 一 基准制的选用 基准制选择示例 二 公差等级的选用确定尺寸的制造精度基本原则 在满足使用要求的前提下 尽量选取较低的公差等级 方法 类比法在常用尺寸段内 对于较高精度等级的配合 由于孔比轴难加工 选定孔比轴低一等级 间隙和过渡配合中孔 IT8 过盈配合中孔 IT7 低精度的孔和轴选择相同的公差等级 各种加工方法的公差等级不同 如表 公差等级的应用范围不同 相配合零件或部件精度要匹配 过盈 过渡配合的公差等级不能太低 一般孔的标准公差 IT8 轴的标准公差 IT7 间隙配合中 间隙小的配合公差等级较高 间隙大的公差等级可以低些 在非基准制配合中 有的零件精度要求不高 可与相配合零件公差等级差2 3个等级 熟悉常用尺寸公差等级的应用 三 配合种类的选用 根据使用要求确定配合种类1 孔和轴有相对运动时 间隙配合2 孔和轴无相对运动时 应根据具体工作条件的不同确定过盈 过渡甚至间隙配合 3 配合种类确定后 选用优先配合 其次选用常用配合 再次选用一般配合 确定基准制的基础上 选定非基准件的基本偏差代号 或同时确定基准件与非基准件的公差等级 选定基本偏差的方法计算法 根据理论公式 计算出使用要求的间隙或过盈大小来选定配合 液体润滑理论弹性变形理论很少使用试验法 用试验的方法确定满足产品工作性能的间隙或过盈范围 用于对产品性能影响大而又缺乏经验的场合类比法 参照同类型机器或机构中经过生产事件验证的配合的实际情况 再结合所设计产品的使用要求和应用条件来确定配合 应用广泛 用类比法选择配合时考虑的因素1 熟悉常用和优先配合的应用场合 2 受载荷情况载荷大 过盈 增大 间隙 减小 过渡 过盈概率大 3 拆装情况4 配合件的结合长度和形位误差5 配合件的材料塑性材料 适当增大过盈或减小间隙6 温度的影响7 装配变形的影响8 生产类型大批大量 正态分布单件小批 孔偏小 轴偏大9 工作情况 四 选用实例 例 有一孔 轴配合 基本尺寸为 100mm 要求配合的过盈或间隙在 0 048 0 041mm范围内 试确定此配合的孔 轴公差带和配合代号 并绘制公差与配合图解 解 1 选择基准制 由于没有特殊的要求 所以应优先选用基孔制 孔的偏差为H Ts IT7 0 035mm Th IT8 0 054mm IT7 IT8 0 089mm Tf3 选择配合种类 孔 EI 0mm Th 0 054mm 所以ES EI Th 0 054mm轴 Xmax ES ei 0 041mmei 0 054 0 041 0 013mmes ei Ts 0 013 0 035 0 048mm 查表知 0 0445mm介于IT7和IT8之间 又在这个公差等级范围内 要求孔的公差要比轴的公差低一级 所以孔取IT8 轴取IT7 基本偏差 2 选择公差等级 m 五 公差与配合选用标注举例 孔 轴 配合 例1 查表确定下列3组配合中孔和轴的极限偏差 绘制公差与配合图解 并计算两个配合的过盈量或间隙量 五 公差与配合选用标注举例 第四节尺寸的检测 一 概述 可见 几何量的测量均以尺寸测量为基础 大批大量生产的工件 量规 检验 单件小批生产的工件 计量器具 测量 二 验收极限与计量器具的选择原则 国标GB T3177 1977 验收原则 验收极限和计量器具 IT6 IT18 基本尺寸 500mm 普通计量器具 一个尺寸具有基本尺寸 允许公差范围 当测得值在工件最大 最小极限尺寸附近时 就有可能将本来处于公差之外的工件判为正品 而在公差带之内的判为废品 误收 误废 1验收极限与安全裕度验收原则 所用验收方法应只接受位于规定的极限尺寸之内的工件 允许误废不允许误收 验收极限 检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限 A的数值取工件公差的1 10 方法1 安全裕度A上验收极限 最大极限尺寸 A下验收极限 最小极限尺寸 A A A 上验收极限 下验收极限 生产公差 方法2 验收极限等于图样上规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸 即A 0方法选择原则 1 对要求符合包容要求的尺寸 公差等级高的尺寸 其验收极限按方法1 2 对工艺能力指数Cp 1时 其验收极限可以按2 但对要求符合包容要求的尺寸 其轴的最大极限尺寸和孔的最小极限尺寸仍按方法1 3 对偏态分布的尺寸 尺寸偏向的一边按方法1 4 对非配合和一般的尺寸 其验收