精度设计与质量控制基础__第1章__尺寸精度及孔轴结合的互换性3

2020 4 6 1 第一章尺寸精度及孔轴结合的互换性 1 4尺寸精度及配合的设计 精度设计与质量控制基础 2020 4 6 2 1 4尺寸精度及配合的设计 在设计中 公差配合的设计包括 基准制的选择应用设计 H h 尺寸精度的设计 配合的选择应用设计 常用设计方法 类比法 计算法和试验法 一 基准制的选择应用 H h 1 国家标准推荐优先选用基孔制 2 在下列情况下 应考虑选择基轴制或非基准制 1 与直接采用冷拉钢制光轴相配 轴不需再进行切削加工 其配合应采用基轴制为宜 2 一轴配多孔 即同一基本尺寸轴上各个部位需要与不同的孔相配 且配合性质又不同 选用基轴制为宜 3 与标准件配合的零件 其基准制选择通常以标准件为准确定 如与滚动轴承内圈配合应采用基孔制 而与滚动轴承外圈配合应采用基轴制 4 为了满足配合的特殊需要 允许采用非基准制配合 即采用任一孔 轴公差带组成的配合 如上图D10 js9 K7 d11 尺寸精度设计的原则是 在满足使用要求的前提下 尽可能地考虑工艺的可能性和经济性 二 尺寸精度设计 1 尺寸精度的选择 首先要保证使用要求 表1 19 各公差等级的应用范围 第一章圆柱公差与配合 表1 20公差等级的应用示例 IT5 IT13 尺寸 mm 二 尺寸精度设计 2 尺寸精度设计 应在保证使用要求的前提下 考虑工艺的可能性和加工的难易程度 1 若按使用要求可以确定出其配合的松紧程度 即确定了配合公差Tf 由孔轴公差应满足 Tf TH Ts孔 轴公差的分配可按工艺等价的原则考虑 具体如下 A 常用尺寸段 较高公差等级 8级或以上 时 考虑孔的加工一般比轴困难 故推荐采用孔比轴低一级的配合 B 常用尺寸段 较低公差等级时 孔 轴加工难易程度相当 故推荐孔 轴采用同级配合 C 大尺寸段 孔的加工比轴难一些 而轴的测量相对比孔难一些 推荐采用同级配合 D 特小尺寸段 TH Ts TH Ts TH Ts 2 在满足使用要求的前提下 应尽量选用较低的公差等级 以利于加工和降低成本 表1 21为各种加工方法的一般加工精度 图1 22表示尺寸精度与加工成本的关系 3 尺寸精度设计 还应综合考虑配合及与典型零 部 件的精度匹配 1 联系配合考虑 2 联系与典型零部件的精度匹配 4 尺寸精度设计的同时 必须统筹考虑尺寸精度 形位精度以及表面粗糙度 微观表面质量 之间关系的协调问题 5 计算机辅助公差设计 CAT 的研究与应用 采用类比法选择公差等级时强调注意以下方面 1 应遵循工艺等价的原则 即相互结合的零件 其加工的难易程度应基本相当 根据这一原则 对于基本尺寸 500mm的 当公差等级在IT8以上时 标准推荐孔比轴低一级 如 H8 m7 K7 h6 当公差等级在IT8以下时 标准推荐孔与轴同级 如 H9 h9 D9 h9 IT8属于临界值 IT8级的孔可与同级的轴配合 也可以与高一级的轴配合 如 H8 f8 H8 k7 对于基本尺寸 500mm的 一般采用孔 轴同级配合 2 相配合的零 部件的精度应相匹配 如 与齿轮孔相配合的轴的精度就受齿轮精度的制约 与滚动轴承相配合的外壳孔和轴的精度应当与滚动轴承的精度相匹配 采用类比法选择公差等级时应考虑的问题 续 3 过盈 过渡和较紧的间隙配合 精度等级不能太低 一般孔的公差等级应不低于IT8级 轴的不低于IT7级 这是因为公差等级过低 使过盈配合的最大过盈过大 材料容易受到损坏 使过渡配合不能保证相配的孔 轴既装卸方便又能实现定心的要求 使间隙配合产生较大的间隙 不能满足较紧配合的要求 4 在非配合制的配合中 当配合精度要求不高 为降低成本 允许相配合零件的公差等级相差2 3级 如图所示的箱体孔与端盖的配合 三 配合的选择应用 1 根据工作要求确定配合类别 1 若工作时配合件之间有相对运动 只能选用间隙配合 若机器工作时不要求配合件之间有相对运动 并靠键 销或螺钉等使之固紧 则也可以选用间隙配合 2 若配合件工作时无相对运动 且要求定心 甚至有时还要求传递运动或受力 则需要选用过盈配合 3 若配合件工作时无相对运动 基本不受力或主要用于定心和便于装拆 则应选用过渡配合 2 根据工作条件和要求选择配合 1 配合类别选定之后 根据基本的使用要求 按一定的理论计算或按其它方法确定配合的间隙或过盈量 进一步利用下列关系确定非基准件的基本偏差代号 对于间隙配合es EI Xmin Xmin 对于过盈配合ei ES Ymin TH Ymin 对于过渡配合ei ES Xmax TH Xmax 2 配合类别选定之后 若按同类型机器的配合使用情况 采用类比法确定配合松紧程度时 应考虑所设计机器的具体工作条件对配合间隙或过盈量的影响 进行对比分析及必要的修正 对于间隙配合 应考虑运动特性 运动条件及运动精度及以工作时的温度影响等 对于过盈配合 应考虑负荷的大小 特性 所用材料的许用应力 装配条件 装配变形以及温度影响等 对于过渡配合 应考虑定心精度以及拆卸频繁程度等要求 具体可以参照表1 22 表1 23考虑间隙或过盈量的修正 并确定非基准件的基本偏差 3 配合选择过程中 还应注意考虑以下几方面的问题 热变形的影响 装配变形的影响 加式方式与尺寸分布特性的影响 配合性质与公差等级和基本尺寸的关系GB规定的优先 常用配合及应用 热变形的影响 GB规定的标准温度是20 其含义是图样上在20 时标注的公差与配合 检验结果也应以20 为准 实际工作温度低于或高于20 时 由热变形引起的间隙或过盈变化量可估算为 式中 D为配合件的基本尺寸 H S分别为孔 轴材料线膨胀系数 tH tS分别为孔 轴实际工作温度与标准温度 20 的差值 tH tH t tS tS t 装配变形的影响 计算 间隙配合 Xmax 79 mXmin 30 m 过渡配合 Xmax 19 mYmax 30 m 加工方式与尺寸分布特性的影响 一般成批大量生产时 多用 调整法 加工 尺寸分布接近正态分布 如图中实线分布 单件小批生产时 多用 试切法 加工 孔 轴尺寸分布中心多偏向其最大实体尺寸 即孔偏小 轴偏大 如图中虚线分布 即便选择相同的配合 但用不同的生产方式 所得到的实际配合性质也是不同的 试切法 往往比 调整法 来得紧 四 应用示例分析 有一基本尺寸为 40的孔轴配合 配合间隙为0 025 0 066mm 试确定孔轴的公差等级和配合种类 解 1 选用基准制 选基孔制2 公差等级的确定Tf 0 066 0 025 0 041又因为Tf TH Ts 0 041按照工艺等价原则 拟取TH Ts Tf 2即TH TS 0 0205反查表1 6 试取 TH 0 025 IT7 TS 0 016 IT6 3 确定配合即确定非基准件 轴 的基本偏差代号由间隙配合知 Xmin EI eses EI Xmin 0 0 02