互换性与技术测量-第1章 极限与配合幻灯片.ppt

第一章极限与配合,第一章极限与配合,1-1概述,1-2基本术语及其定义,1-4尺寸公差与配合的选择,1-3极限与配合国家标准的组成,1-5一般公差线性尺寸的未注公差,【本章重点内容】,极限与配合相关的基本术语及其定义标准公差数值的查表取值优先、常用配合配合制的选用公差等级的选用配合种类的选用,第一章极限与配合,第一节概述,第一章极限与配合,GB/T1800.12009极限与配合第1部分：公差、偏差和配合的基础GB/T1800.22009极限与配合第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表GB/T18012009极限与配合公差带和配合的选择GB/T18032003极限与配合尺寸至18mm孔、轴公差带GB/T18042000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差国标基本结构：公差与配合测量与检验,国家标准极限与配合简介,1)有关尺寸的术语与定义(GB/T1800.12009，GB/T18780.12002)2)有关公差与偏差的术语及定义(GB/T1800.12009)3)有关“配合”的术语与定义(GB/T1800.12009),第二节基本术语及其定义,第一章极限与配合,一、有关要素的术语定义,要素是指构成零件几何特征的点、线、面。尺寸要素由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状。实际（组成）要素实际尺寸由接近实际（组成）要素所限定的工件实际表面的组成要素部分提取组成要素按规定的方法，由实际（组成）要素提取有限数目的点所形成的实际（组成）要素的近似替代。拟合组成要素按规定的方法，由提取组成要素形成的并具有理想形状的组成要素。,第二节基本术语及其定义,1.尺寸用特定单位表示线性尺寸值的数值。如直径、宽度、高度、中心距等。2.公称尺寸（D,d）由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。它可以是一个整数或一个小数值；也是确定偏差位置的起始尺寸。3.实际尺寸（Da和da）通过测量获得的尺寸。4.极限尺寸是指尺寸要素允许的尺寸的两个极端。上极限尺寸孔：Ds轴：ds下极限尺寸孔：Di轴：di,一、有关尺寸的术语定义,第二节基本术语及其定义,图1-1(a)极限与配合示意图,第二节基本术语及其定义,5.最大实体状态和最大实体尺寸假定提取组成要素的局部尺寸处位于极限尺寸且使其具有实体最大时的状态称为最大实体状态，简称MMC；确定要素最大实体状态的状态下的极限尺寸称为最大实体尺寸。,一、有关尺寸的术语定义,第二节基本术语及其定义,6.最小实体状态和最小实体尺寸假定提取组成要素的局部尺寸处位于极限尺寸且使其具有实体最小时的状态称为最小实体状态，简称LMC；确定要素最小实体状态的状态下的极限尺寸称为最小实体尺寸。,7.作用尺寸在配合面的全长上与实际孔内接的最大理想轴的尺寸称为孔的作用尺寸；与实际轴外接的最小理想孔的尺寸轴的作用尺寸。,8.极限尺寸判断原则（泰勒原则）孔或轴的作用尺寸不允许超过其最大实体尺寸，且在任何位置上的提取要素的局部尺寸不允许超过其最小实体尺寸。孔：Df=Di；Da=di,图1.2孔和轴的体外作用尺寸,第二节基本术语及其定义,3.公差带图（极限与配合图解）是公差带的图解表示，由零线与公差带组成。零线在公差带图中，表示公称尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差的零起点。公差带在公差带图中，由代表上极限偏差和下极限偏差的两平行直线所限定的区域。,三、有关公差与偏差的术语定义,第二节基本术语及其定义,1.尺寸偏差(简称偏差)是某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差。孔：上偏差ES=Ds-D；下偏差EI=Di-D；轴：上偏差es=ds-d；下偏差ei=di-d；,2.尺寸公差(简称公差)是允许尺寸的变动量。,图1-1(a)极限与配合示意图,第二节基本术语及其定义,1)首先画出“零线”，2)确定公差带大小和位置，画公差带。3)给出上、下极限偏差的数值，并注明“+”、“-”；4)公差带图解5)公称尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上，作图比例保持一致。,图1.1（b）极限与配合图解(公差带图解),公差带图画法：,第二节基本术语及其定义,第二节基本术语及其定义,习题1：在下表中填入孔的基本尺寸、最大和最小极限尺寸、尺寸公差值、上偏差和下偏差、合格尺寸变化范围、合格尺寸误差变化范围。,习题2：画出下列尺寸的公差带图、,第二节基本术语及其定义,三、有关公差与偏差的术语定义,4.标准公差极限与配合制标准中所规定的（确定公差带大小的）任一公差（见表1.4）。5.基本偏差在极限与配合制标准中，确定公差带相对于零线位置的那个极限偏差。,图1.1(b)基本偏差,第二节基本术语及其定义,例题1：已知孔和轴的基本尺寸为30mm，孔的最大极限尺寸Dmax=30.021mm,最小极限尺寸Dmin=30mm;轴的最大极限尺寸dmax=29.993mm,轴的最小极限尺寸dmin=29.980mm，（1）孔和轴的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别是什么？（2）求孔和轴的极限偏差、基本偏差和公差，并画出孔和轴的公差带图解。,三、有关公差与偏差的术语定义,第二节基本术语及其定义,习题3：已知孔和轴的基本尺寸均为50，请完成下表。,三、有关公差与偏差的术语定义,第二节基本术语及其定义,1.孔和轴孔通常指工件的圆柱形内尺寸要素，也包括非圆柱形内尺寸要素（由两平行平面或切面形成的包容面）。轴通常指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆柱形外尺寸要素（由两平行平面或切面形成的被包容面）。,四、有关配合的术语定义,第二节基本术语及其定义,2.配合是指公称尺寸相同的并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系。3.间隙或过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。代数差为正间隙X代数差为负过盈Y,四、有关配合的术语定义,第二节基本术语及其定义,4.间隙配合是指具有间隙（包括最小间隙为零）的配合。孔的公差带在轴公差带上方。,四、有关配合的术语定义,图1.4(a)间隙配合,Xmax=Ds-di=ES-eiXmin=Di-ds=EI-es,第二节基本术语及其定义,5.过盈配合是指具有过盈（包括最小过盈为）的配合。孔的公差带在轴公差带下方。,四、有关配合的术语定义,图1.4(b)过盈配合,Ymax=Di-ds=EI-esYmin=Ds-di=ES-es,第二节基本术语及其定义,6.过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合。孔、轴公差带相互重叠。,四、有关配合的术语定义,Xmax=Ds-di=ES-eiYmax=Di-ds=EI-es,第二节基本术语及其定义,7.配合公差(Tf)是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量。,四、有关配合的术语定义,第二节基本术语及其定义,8.配合公差带图是配合公差带的图解表示。,四、有关配合的术语定义,第二节基本术语及其定义,第三节极限与配合国家标准的组成,极限制经标准化的公差与偏差制度。配合制同一极限的孔和轴（的公差带）组成配合的一种制度。,第一章极限与配合,一、配合制,（1）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形成各种配合的一种制度。基孔制配合中的孔称为基准孔，代号为“H”，其下偏差为零（EI0）。,配合制：同一极限制的孔和轴组成的一种配合制度。,第三节极限与配合国家标准的组成,（2）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形成各种配合的一种制度。基轴制配合中的轴称为基准轴，代号为“h”,其上偏差为零（es0）。,第三节极限与配合国家标准的组成,【例题2】孔25mm分别与轴25mm、轴25mm、轴25mm形成配合，试画出配合的孔和轴公差带图，说明配合类别，并求出特征参数及配合公差。,解：（1）画出孔与轴的公差带图,第二节基本术语及其定义,（2）由孔与轴的三种配合公差带图可知：孔25mm与轴25mm、轴25mm、轴25mm分别形成间隙配合、过盈配合和过渡配合。（3）计算特征参数及配合公差1）孔25mm与轴25mm形成间隙配合的特征参数XmaxESei0.021（0.020）0.041mXminEIes0(0.007）0.007mm配合公差TfXmaxXmin0.041（0.007）0.034mm,第二节基本术语及其定义,2）孔25mm与轴25mm形成过盈配合的特征参数：YmaxEIes0(0.048)0.048mmYminESei0.021(0.035)0.014mm配合公差TfYminYmax0.014（0.048）0.034mm3）孔25mm与轴25mm形成过渡配合的特征参数：XmaxESei0.021（0.015）0.006mmYmaxEIes0(0.028)0.028mm配合公差TfXmaxYmax0.006（0.028）0.034mm,第二节基本术语及其定义,习题4：有一过盈配合，基本尺寸为45mm，过盈在-0.045mm至-0.086mm范围内，采用基孔制，孔的公差是轴的公差的1.5倍，试确定孔和轴的极限偏差，并画出公差带图和配合公差带图。,第二节基本术语及其定义,二、标准公差系列,1.标准公差系列：国家标准制定出的一系列标准公差数值（表1.4）。,国家标准规定了20个标准公差等级，分别为IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。其中，IT01精度等级最高，然后依次降低，IT18最低。在公称尺寸相同的条件下，标准公差数值随公差等级的降低而依次增大。,第三节极限与配合国家标准的组成,2.公差单位是计算标准公差的基本单位，也是制定标准公差数值系列的基础。,二、标准公差系列,标准规定基本尺寸D500mm的常用尺寸段的公差单位(因子）i的计算公式如下：,图1.9加工误差范围与零件尺寸的关系,第三节极限与配合国家标准的组成,式中第一项表示加工误差范围与基本尺寸大小的关系；第二项表示测量误差(主要是测量时温度的变化产生的测量误差)与基本尺寸的大小呈线性关系。生产实践表明，在相同的加工条件下加工一批零件(孔或轴)，基本尺寸不同的孔或轴加工后产生的加工误差范围亦不同。统计分析发现，加工误差范围与基本尺寸的关系呈立方抛物线的关系。,第三节极限与配合国家标准的组成,二、标准公差系列,2.标准公差的计算及规律,表1.2尺寸500mm的标准公差计算公式,第三节极限与配合国家标准的组成,根据标准公差计算式来看，每一个基本尺寸都应当有一个相应的公差值。但在实际生产中，基本尺寸很多，会形成一个庞大的公差数值表，反而给生产带来许多困难。为了简化标准公差数值表格，国标采用了基本尺寸分段的方法。如表1.3，在同一尺寸段内，按首尾尺寸的几何平均值D代入计算公式中，来计算公差值。对同一尺寸段内的所有基本尺寸，在公差等级相同的情况下，规定相同的标准公差。,二、标准公差系列,3.公称尺寸分段,（书上例题1.2）,第三节极限与配合国家标准的组成,表1.4标准公差数值,第三节极限与配合国家标准的组成,习题6：在下表中填入尺寸公差值,第三节极限与配合国家标准的组成,1.基本偏差代号及其规律基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写字母代表孔，小写字母代表轴。在26个字母中，除去易与其他含义混淆的I、L、O、Q、W(i、l、o、q、w)5个字母外，采用21个，再加上用双字母CD、EF、FG、ZA、ZB、ZC、Js、(cd、ef、fg、za，zb、zc、js)表示的7个，共有28个，即孔和轴各有28个基本偏差。,三、基本偏差系列,基本偏差定义用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指最靠近零线的那个偏差。基本偏差是国家标准中使公差带位置标准化的唯一指标。,第三节极限与配合国家标准的组成,图1.10基本偏差系列,第三节极限与配合国家标准的组成,第三节极限与配合国家标准的组成,习题5：,2.公差带代号与配合代号1）公差带代号把孔、轴基本偏差代号和公差等级代号中的阿拉伯数字组合，就组成各自的公差带代号。例如：孔公差带代号50F6、50H7、50M8、50P7；轴公差带代号50f6、50h7、50m8、50p7。,三、基本偏差系列,第三节极限与配合国家标准的组成,2）配合代号把孔和轴公差带代号组合，就组成配合代号。例如：,（1）零件图上一般有三种标注方法,第三节极限与配合国家标准的组成,（2）装配图上的标注方法,第三节极限与配合国家标准的组成,习题7：在下图中标注轴套的尺寸及公差：外径（）、内径（）、长度（60）,第三节极限与配合国家标准的组成,3.轴的基本偏差数值,轴的基本偏差数值是以基孔制为基础，根据配合要求计算出来的（表1.5）。在实际工作中，轴的基本偏差数值不必用公式计算，可以查表得到。（表1.6）,三、基本偏差系列,第三节极限与配合国家标准的组成,第三节极限与配合国家标准的组成,习题8：查表并画出下列尺寸的公差带图、,（1）换算前提在孔、轴同一公差等级或孔比轴低一级的配合条件下，基轴制配合中孔的基本偏差代号与基孔制配合中轴的基本偏差代号相当(F对f）时，基轴制形成的与基孔制形成的配合性质相同。例如：F6/h5对H6/f5.,4.孔的基本偏差数值,孔的基本偏差值按表1.5所列的轴的基本偏差值，通过一定的换算规则得出.,三、基本偏差系列,第三节极限与配合国家标准的组成,（2）两种换算规则：通用规则和特殊规则。通用规则：A-H：EI=-es，ES=EI+Th；K-ZC：ES=-ei，EI=ES-Th特殊规则(孔比轴低一级)。3500mm，IT8的孔的基本偏差N，其ES=0；3500mm，J、K、M、N8级；P-ZC7级ES=-ei+=ITnITn-1=ThTs,三、基本偏差系列,第三节极限与配合国家标准的组成,【例题4】查表确定50H7/r6和50R7/h6的孔和轴的极限偏差，计算极限过盈并画出尺寸公差带图。,解：查表1.4得：IT725m；IT616m。由表1.6查得：r的基本偏差ei34m，h的基本偏差ei0，计算得50r6：ei34m，eseiIT6341650m50h6:es0，eiesIT601616m由表1.7查得：R的基本偏差ES3434925m，H的基本偏差EI0，计算得50H7：EI0,ESEIIT702525m50R7:ES25m，EIESIT7252550m计算极限过盈，得50H7/r6：YmaxEIes0(50)50mYminESei25(34)9m50R7/h6：YmaxEIes50050mYminESei34(16)9,第三节极限与配合国家标准的组成,公差带图：通过以上例子，可以看出50H7/r6和50R7/h6为同名配合，它们的配合性质相同。,第三节极限与配合国家标准的组成,第三节极限与配合国家标准的组成,习题9：在下表中填入相应的文字和数字,1.一般、常用和优先的孔、轴公差带(GB/T18012009),尺寸至500mm的一般、常用和优先的轴公差带,四、公差带与配合的标准化,第三节极限与配合国家标准的组成,尺寸至500mm的一般、常用和优先的孔公差带,1.一般、常用和优先的孔、轴公差带(GB/T18012009),四、公差带与配合的标准化,第三节极限与配合国家标准的组成,2.常用和优先配合,四、公差带与配合的标准化,基孔制常用和优先配合,第三节极限与配合国家标准的组成,2.常用和优先配合,四、公差带与配合的标准化,基轴制常用、优先配合,第三节极限与配合国家标准的组成,第四节尺寸公差与配合的选用,一、配合制的选用二、公差等级的选用三、配合种类的选用,第一章极限与配合,一般情况下应优先选用基孔制。2.在采用基轴制有明显经济效果的情下，应采用基轴制配合。,一、配合制的选用,下列条件下应选用基轴制：1）直接采用冷拉棒料作轴；这种原材料已经标准化，具有一定的尺寸精度、几何精度和表面粗糙度精度，不需加工，采用基轴制，可选择不同的孔公差带位置来实现各种配合。2）尺寸小于1mm的精密轴；,第四节尺寸公差与配合的选用,3）有些零件由于结构上的需要，采用基轴制更合理。,一、配合制的选用,第四节尺寸公差与配合的选用,3.当设计的零件与标准件相配合时，配合制的选择应按标准件而定。4.为了满足配合的特殊需要，有时允许孔与轴都不用基准件，而采用非基准孔、轴公差带组成的配合，即非基准制配合。,一、配合制的选用,第四节尺寸公差与配合的选用,二、公差等级的选用,选用原则：在满足使用要求的前提下，尽量选用较低的公差等级。,计算法类比法,第四节尺寸公差与配合的选用,二、公差等级的选用,1.计算法,1)对于尺寸500mm的公称尺寸，一般采用同级孔、轴配合。,第四节尺寸公差与配合的选用,1)应满足工艺等价原则。2)公差等级的应用范围。（表1.13）3)各种加工方法能够达到的公差等级。（表1.12）4)相配零件或部件精度要匹配。5)过盈、过渡配合的公差等级不能太低6)精度要求不高的配合允许孔、轴的公差等级相差23级。,二、公差等级的选用,2.类比法,常用公差等级的应用示例（表1.14）,第四节尺寸公差与配合的选用,二、配合种类的选用,1.计算法2.试验法3.类比法,配合制公差等级配合种类,推荐选择顺序：,选用方法：,第四节尺寸公差与配合的选用,二、配合种类的选用,1.计算法,GB53712004极限与配合过盈配合的计和先用,根据配合部位的使用要求和工作条件，按一定理论建立极限间隙或极限过盈的计算公式。,第四节尺寸公差与配合的选用,【例题5】已知孔、轴配合的基本尺寸45mm，要求配合的间隙X0.0220.066mm，试确定孔、轴的公差等级并选择适当配合。解：（1）选择基准制一般情况下优先选用基孔制，确定孔的基本偏差代号为H，EI0。（2）计算配合公差配合公差TfXmaxXmin0.066（0.022）0.044m。（3）确定公差等级假设孔、轴同级配合，则ThTsTf20.022m。查表1.4得：孔、轴公差等级介IT6IT7之间。根据工艺等价原则，在IT6和IT7之间孔应比轴低一个公差等级，故选孔为IT7，轴为IT6。查表1.4得：Th25m，Ts16m，且ThTs25+1641mTf，故选择合适。,第四节尺寸公差与配合的选用,（4）计算基本偏差数值、确定基本偏差代号孔：基本偏差代号为H，EI0，ESEITh+25m轴：因XminEIes0eses0Xmin22m查表22m介于25m（f）和9m（g）之间，根据上述条件，选轴的基本偏差代号为f。eiesTs251641m孔、轴配合为45H7/f6。（5）校核计算结果45H7/f6：XmaxESei+25（41）+66mXminEIes0（25）+25m符合X0.0220.066mm的要求。,第四节尺寸公差与配合的选用,二、配合种类的选用,1.计算法,GB53712004极限与配合过盈配合的计和先用,根据配合部位的使用要求和工作条件，按一定理论建立极限间隙或极限过盈的计算公式。,2.试验法,对于与产品性能关系很大的关键配合，可采用多种方案进行试验比较，从而选出具有理想的间隙或过盈的配合。,第四节尺寸公差与配合的选用,二、配合种类的选用,3.类比法,根据配合部位的使用要求和工作条件，按一定理论建立极限间隙或极限过盈的计算公式。,(1)受载情况(2)拆装情况经常拆装的孔和轴的配合比不常拆装的配合要松些。(3)配合件的结合长度和几何误差(4)配合件的材料(5)温度的影响(6)装配变形的影响(7)工作条件,用类比法选择配合时应考虑的因素：,第四节尺寸公差与配合的选用,例题6：有一加工母机30的齿轮孔与轴的配合，齿轮不转动、可拆卸、精密定位，孔精磨，轴精磨，试设计该尺寸的配合公差。,1、加工母机,高精密配合,2、不转动、可拆卸,3、精密定位,4、孔精磨，轴精磨,过渡配合,小过渡配合,孔内圆磨，轴外圆磨,题意分析,第四节尺寸公差与配合的选用,二、配合公差的设计,解：1、配合制度的选择,根据基孔制优先,2、配合种类的选择,齿轮不转动、可拆卸,3、公差等级选择,孔和轴精磨，孔公差等级选,轴公差比孔高一级选,4、该尺寸的配合公差设计为,过渡配合,H/j-t,精密定位,小过渡配合,H/k,选孔的偏差为H,30H6/k5,IT6,IT5,第四节尺寸公差与配合的选用,5、配合公差标注与分解,30H6,30k5,30,30,+0.011+0.002,+0.0130,第四节尺寸公差与配合的选用,例题7：有一25皮带轮孔与轴的配合，皮带轮与轴无相对运动、不常拆卸