武汉理工大学互换性与测量技术课程B课件第1章极限与配合

1 1概述1 2基本术语及定义1 3公差带的标准化1 4公差与配合的选择1 5线性尺寸的未注公差 第1章极限与配合 1 非常清楚地理解有关尺寸 公差 偏差 配合等方面的术语 定义 本章学习主要目的与要求 2 牢固掌握标准中的28个基本偏差代号以及它们的分布规律 通过本章的学习 要求了解 极限与配合 中的概念和基本规定 掌握应用国家标准进行机械产品的精度设计方法 包括 尺寸公差和配合的选择及在图样上的正确标注 3 掌握公差带的概念和公差带图的画法 并能熟练查取标准公差和基本偏差表格 正确进行有关计算 4 初步学会公差与配合的正确选用 并能正确标注在图上 机械工业是我国的支柱产业之一 其中光滑圆柱体结合是机械制造中应用最为广泛的一种结合 1 1概述 孔和轴 轴 shaft 指工件的圆柱形外表面 也包括非圆柱外表面 由二平行平面或切面形成的被包容面 孔 hole 指工件的圆柱形内表面 也包括非圆柱内表面 由二平行平面或切面形成的被包容面 1 2 1有关 尺寸 的术语及定义 1 2基本术语及定义 1 尺寸 size 以特定单位表示线性尺寸值的数值 2 基本尺寸 basicsize 在设计时根据零件的强度 刚度和结构要求确定的尺寸 孔和轴的基本尺寸分别用D和d表示 最大极限尺寸 如孔Dmax为 35 025 轴dmax为 34 975 最小极限尺寸 如孔Dmin为 35 轴dmin为 34 95 3 极限尺寸 limitsofsize 孔和轴允许的尺寸变化的两个极端值 以基本尺寸为基数来确定 4 实际尺寸 actualsize 零件完工后 实际测量所得的尺寸 如孔 35 01 轴 34 96 只要实际尺寸在两个极限尺寸之间 即为合格产品 5 最大实体状态 MMC 与最大实体尺寸 MMS 孔和轴具有允许的材料最多时的状态称为最大实体状态 在该状态下的尺寸称为最大实体尺寸 孔的最大实体尺寸DM Dmin 轴的最大实体尺寸dM dmax 6 最小实体状态 LMC 与最小实体尺寸 LMS 孔和轴具有允许的材料最少时的状态称为最小实体状态 在该状态下的尺寸称为最小实体尺寸 孔的最小实体尺寸DL Dmax 轴的最小实体尺寸dL dmin 1 2 2有关 偏差 与 公差 的术语及定义 1 偏差 deviation 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数值 偏差可以为正值 负值或零 a 实际偏差 actualdeviation 实际尺寸减其基本尺寸所得的代数值 孔的实际偏差Ea Da D 轴的实际偏差ea da d b 极限偏差 limitdeviations 极限尺寸减其基本尺寸所得的代数值 最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数值称为上偏差 upperdeviation 最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数值称为下偏差 lowerdeviation 孔的上偏差ES Dmax D 孔的下偏差EI Dmin D 轴的上偏差es dmax d 轴的下偏差ei dmin d 2 尺寸公差 简称公差tolerance 允许实际尺寸变动的范围 孔的公差TD Dmax Dmin ES EI 轴的公差Td dmax dmin es ei 尺寸公差 最大极限尺寸 最小极限尺寸 上偏差 下偏差 由于公差表示尺寸变动的范围 它总为一个大于零的数值 所以公差没有正负号 解 孔的各尺寸如下 D 50 Dmax 50 06 Dmin 50 02 ES 0 06 EI 0 02 TD 0 04 轴的各尺寸如下 d 50 dmax 49 98 dmin 49 93 es 0 02 ei 0 07 Td 0 05 3 零线 公差带和公差带图 零线 zeroline 是代表基本尺寸所在的线 公差带 tolerancezone 是由上 下偏差的两条直线所确定的区域 将基本尺寸 偏差 公差之间的关系用放大的比例画成的简图 称为公差带图 1 2 3有关 配合 的术语及定义 2 间隙 clearance 与过盈 interference 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得之差为正值时 此差值称为间隙 以S表示 为负值时 其差值称为过盈 以d表示 间隙 过盈 1 配合 fit 指基本尺寸相同 相互结合的孔与轴公差带之间的关系 它表示在一批轴和一批孔中 任取一个轴和一个孔的结合 3 配合种类 间隙配合 过盈配合和过渡配合 间隙配合 clearancefit 具有间隙 包括最小间隙等于零 的配合称为间隙配合 孔的实际尺寸 轴的实际尺寸 表示间隙配合松紧程度的特征值是Smax和Smin 有时也用平均间隙Sav表示 Sav Smax Smin 2 平均松紧状态 最小间隙Smin Dmin dmax EI es 最紧状态 最大间隙Smax Dmax dmin ES ei 最松状态 过盈配合 interferencefit 具有过盈 包括最小过盈等于零 的配合称为过盈配合 孔的实际尺寸 轴的实际尺寸 表示过盈配合松紧程度的特征值是dmax和dmin 有时也用平均过盈dav表示 dav dmax dmin 2 平均松紧状态 最大过盈dmax Dmin dmax EI es 最紧状态 最小过盈dmin Dmax dmin ES ei 最松状态 过渡配合 transitionfit 可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合 表示过渡配合松紧程度的特征值是Smax和dmax 有时也用平均间隙Sav或平均过盈dav表示 Sav或dav Smax dmax 2 最大过盈dmax Dmin dmax EI es 最紧状态 最大间隙Smax Dmax dmin ES ei 最松状态 各种配合的应用场合 1 间隙配合 主要用于孔 轴间的活动连接 间隙的作用在于贮藏润滑油 补偿温度引起的热变形 补偿弹性变形及制造与安装误差 间隙的大小影响孔轴间相对运动的活动程度 2 过盈配合 主要用于孔 轴间的紧固连接 不允许两者间有相对运动 装配时 要加压力才能使轴进入孔中 也可使孔的温度升高或使轴的温度降低 即采用热胀冷缩方法进行装配 3 过渡配合 主要用于孔 轴间的定位连接 标准中规定的过渡配合的间隙或过盈的绝对值一般都比较小 因此可以保证结合零件有很好的对中性和同轴度 并且便于拆卸和装配 4 配合公差 variationoffit 指允许间隙或过盈的变动量 以Tf表示 配合公差大小表示配合松紧程度一致性好坏 Tf大 一致性 差 Tf小 一致性 好 间隙配合Tf Smax Smin TD Td 过盈配合Tf dmax dmin TD Td 过渡配合Tf Smax dmax TD Td 无论哪一类配合 配合公差都等于孔 轴公差之和 即Tf TD Td 4 配合公差带 由代表极限间隙或极限过盈的两条直线所限定的区域 零线以上表示间隙 零线以下表示过盈 配合公差带图是以零间隙 零过盈 为零线 用适当的比例画出极限间隙或极限过盈 以表示间隙或过盈允许的变动范围的图形 间隙配合 过渡配合 过盈配合 配合公差带的大小取决于配合公差的大小 配合公差带相对于零线的位置取决于极限间隙或极限过盈的大小 前者表示配合的精度 即一致性 后者表示配合的松紧 2 若已知某配合的基本尺寸为 60mm 配合公差Tf 49 m 最大间隙Smax 19 m 孔的公差TD 30 m 轴的下偏差ei 11 m 试画出尺寸公差带图和配合公差带图 1 3公差带的标准化 公差带的标准化 指公差带的大小和位置的标准化 经标准化的公差与偏差制度称为极限制 它是一系列标准的孔 轴公差数值和极限偏差数值 1 3 1标准公差系列 1 标准公差 standardtolerance 国家标准规定的极限制中列出的任一公差数值 2 标准公差等级 standardtolerancegrade 及其代号 标准公差等级是指确定尺寸精确程度的等级 为满足零件对尺寸精度的不同要求 国标规定了从IT01 IT0 IT1 IT18共20个等级 其中IT表示国际公差 阿拉伯数字表示公差等级代号 3 标准公差数值的确定方法 尺寸至500mm IT5 IT18的标准公差可按如下公式计算 标准公差数值 i 公差等级系数 它采用R5优先数系中的常用值 i 公差因子 与尺寸有关 例 查表孔 D 30IT7 求标准公差TD TD 0 021mm 1 3 2基本偏差系列 1 基本偏差 fundamentaldeviation 用来确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差 一般指靠近零线的那个偏差 基本偏差代号用拉丁字母表示 大写表示孔 小写表示轴 采用21个字母 Ii Oo Ll Qq Ww除外 加上用两个字母表示的7个代号 孔和轴各有28各基本偏差 H h的基本偏差为零 孔 A H 基本偏差为下偏差 J ZC 基本偏差为上偏差 JS对称分布 轴 a h 基本偏差为上偏差 j zc 基本偏差为下偏差 js对称分布 2 公差带代号 孔 轴的公差带代号用表示基本偏差代号中的拉丁字母和表示公差等级的数字组合而成 如F7 H7 S6为孔的公差带代号 f7 h7 s6为轴的公差带代号 30D9孔的公差带代号9公差等级代号D孔的基本偏差代号 30基本尺寸 30d9轴的公差带代号9公差等级代号d轴的基本偏差代号 30基本尺寸 例 查表求极限偏差值 30H8 30f7 50h6 200J7 60n6 150JS8 3 国家标准推荐选用的尺寸公差带 国标规定了20个等级的标准公差和轴 孔各28种基本偏差代号 从理论上讲可以形成560种公差带 存在以下问题 1 实际上有许多种公差带在生产上几乎不用 如A01 ZA18等 2 公差带种类过多 将使公差带表格过于庞大而不能使用 生产中需要配备相应的刀具和量具 不经济 为了减少定值刀具 量具和工艺装配的数量和规格 国家标准对公差带的种数加以限制 为了使用方便 国家标准推荐的一般 常用和优先选用的轴公差带共有119种 其中常用配合59种和优先选用13种 常用公差带 优先选用公差带 一般用途的公差带 常用公差带 优先选用公差带 一般用途的公差带 为了使用方便 国家标准推荐的一般 常用和优先选用的孔公差带共有105种 其中常用配合44种和优先选用13种 1 3 3配合制 配合制是由同一种极限制的孔和轴的公差带组成配合的一种制度 国家标准规定了两种配合制 基孔制配合和基轴制配合 基孔制配合基本偏差为一定的孔的公差带 与不同基本偏差的轴的公差带所形成各种配合的一种制度 即固定孔的公差带 改变轴的公差带实现不同的配合要求 基准孔 基本偏差为H 下偏差为0 上偏差为正值 a h j n p zc 基孔制常用与优先配合 GB T1801 1999 优先选用配合 基孔制常用配合59种 优先配合13种 基轴制配合基本偏差为一定的轴的公差带 与不同基本偏差的孔的公差带所形成各种配合的一种制度 即固定轴的公差带 改变孔的公差带实现不同的配合要求 基准轴 基本偏差代号为h 上偏差为0 下偏差为负值 基准轴公差带 A H J N P ZC 基轴制常用与优先配合 GB T1801 1999 优先选用配合 基轴制常用配合47种 优先配合13种 例 将下列配合填入恰当的栏目中 60H7 f6 60G7 h6 60H8 m7 60JS7 h6 60H8 t7 60S7 h6 60H7 h6 60D10 js6 60H7 f6 60G7 h6 60H8 m7 60JS7 h6 60H8 t7 60S7 h6 60H7 h6 60H7 h6 60D10 js6 1 4公差与配合的选择 公差与配合的选择 1 4 1配合制的选择 基孔制配合与基轴制配合是两种完全平行的配合制度 配合制的选择与使用要求无关 与零件结构 加工工艺性及经济性有关 优先采用基孔制 其次采用基轴制 特殊场合采用非基准制 1 优先采用基孔制配合 对较高精度的中小尺寸孔 一般采用定值刀具 如钻头 铰刀 拉刀 和定值量具 塞规 进行加工和检验 采用基孔制可以减少定值刀 量具的规格和数量 故经济性好 实例 对 50mm的配合可能有很多种 按基孔制有 50H7 g6 50H7 k6 50H7 s6 而保持同样配合性质也可采用基轴制 有 50G7 h6 50K7 h6 50S7 h6 按基孔制只需要用于 50H7孔的一种规格的定值刀量具 按基轴制 则对 50G7 50K7 50S7等孔 各需一种规格的定值刀量具 为了减少定值刀 量具的规格和数量 宜采用基孔制 2 其次采用基轴制配合 a 与冷拉钢轴配合 冷拉钢轴的尺寸 形状很准确 表面精度也很高 外圆表面不再加工即可使用 故宜采用基轴制 b 与标准件轴配合 如与滚动轴承外圈结合的孔一定要按基轴制配合 c 小于3mm的轴 d 一轴配多孔的情况 多处配合的松紧程度不同 连杆 活塞 活塞销 间隙配合 过渡配合 3 特殊场合采用非基准制 国家标准规定 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 基本偏差代号非H的孔或h的轴 组成的配合 隔套是将两个滚动轴承隔开以提高刚性作轴向定位用 为了安装方便 隔套与齿轮轴筒的配合应选用间隙配合 C616车床床头箱 1 4 2尺寸公差等级的选择 公差等级的高低直接影响到机械产品的使用性能和加工的经济性 公差等级过低 产品质量达不到要求 公差等级过高 将使制造成本增加 经济效益低 1 工艺等价原则 工艺等价原则是指使相配合的孔 轴加工难易程度相当 如 对精度要求较高的中小尺寸 IT8级精度以上 尺寸3 500mm 孔比轴难加工 取孔比轴低一级 如 对精度要求较低和大尺寸 IT8级精度以下 尺寸 500mm 孔 轴加工难易程度相当 取同级 如 对钟表行业的小尺寸 尺寸 3mm 轴比孔难加工 可取轴比孔低一级 50H7 f6 80S8 h7 800C11 h1180H11 c11 2 加工精度与成本的关系 IT0 大约以IT8级为界 高于IT8级时 成本急剧上升 3 配合性质 对过渡配合或过盈配合 一般要求间隙或过盈的变动较小 因此应选用较高的公差等级 对于大间隙配合 间隙变动对使用性能影响的敏感性低 因此可选用较低的公差等级 4 与相配合零件的精度相适应 1 4 3配合种类的选择 配合的性质包括配合的一致性 由配合的孔 轴公差带大小决定 和配合的松紧程度 由配合的孔 轴公差带相对位置决定 1 选择基本偏差代号的方法有 1 计算法 根据一定的理论和公式 算出所需间隙和过盈 2 试验法 对机器性能影响很大又特别重要的配合 可通过试验得出最佳极限间隙或过盈 3 类比法 按同类型机器或机构中 经过生产实践验证的已用配合的实例 再考虑所