互换性与技术测量 第一章.ppt

第一章、尺寸精度及孔轴结合的互换性,现行的国家标准：,GB/T1800.11997极限与配合基础第1部分：词汇GB/T1800.21998极限与配合基础第2部分：公差、偏差和配合的基本规定GB/T1800.31998极限与配合基础第3部分：标准公差和基本偏差数值表GB/T1800.41999极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表GB/T18011999极限与配合公差带与配合的选择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,公差与配合制,基本术语及定义GB/T1800.1-1997标准公差系列基本偏差系列GB/T1800.24公差带与配合的标准化GB/T18011803线性尺寸的未注公差GB/T1804-2000尺寸精度及配合的设计,1.2公差与配合基本术语及定义,一、有关“孔、轴及尺寸”的术语及定义二、极限尺寸判断原则（泰勒原则）三、有关“偏差与公差”的术语及定义四、有关“配合”的术语及定义,1、孔和轴（hole,shaft),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。,一、有关“孔、轴及尺寸”的术语及定义,2、尺寸(size),用特定单位表示长度值的数字。如：30mm,50m。,3、基本尺寸(basicsize):设计时给定的尺寸；,4、实际尺寸(actualsize）,通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。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。,一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。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。,5、极限尺寸(limitsize),dmax=49.975mmdmin=49.950mm,6.最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸（MMS）maximummaterialcondition(size),孔或轴具有允许的材料量为最多时的状态称为MMC在此状态下的极限尺寸，称为MMS;即：轴的最大极限尺寸dmax=MMS；孔的最小极限尺寸Dmin=MMS。,7.最小实体状态（LMC)和最小实体尺寸（LMS）孔或轴具有允许的材料量为最小的状态称为LMC;在此状态下的极限尺寸，称为LMS;即：轴的最小极限尺寸dmin=LMS；孔的最大极限尺寸Dmax=LMS。,8.体外作用尺寸(externalmatesize),dm=da+t形,孔的体外作用尺寸Dm：在配合的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸；,轴的体外作用尺寸dm：在配合的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸。,Dm=Da-t形,二、极限尺寸判断原则（泰勒原则）,孔或轴的体外作用尺寸不允许超过最大实体尺寸，任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。即：对孔:DmDmin，DaDmax对轴：dmdmax，dadmin,三、有关“偏差与公差”的术语及定义,1.尺寸偏差deviation2.尺寸公差tolerance3.公差带图及公差带tolerancezone4.基本偏差fundamentaldeviation5.标准公差Standardtolerance,1.尺寸偏差（简称偏差）,是某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。,若“某一尺寸”为实际尺寸，实际尺寸-基本尺寸=实际偏差,若“某一尺寸”为最大极限尺寸：Dmax-D=ES（上偏差）dmax-d=es（上偏差）若“某一尺寸”为最小极限尺寸：Dmin-D=EI（下偏差）dmin-d=ei（下偏差）,极限偏差,实际偏差的合格条件：,下偏差实际偏差上偏差,偏差是代数差，可为正、负或零值。,除零偏差外，标注极限偏差时，必须在其相应的数值前面注出“+”号或“-”号。标注上、下偏差时，要分别注在基本尺寸的右上角和右下角：,轴:es=dmax-d=49.975-50=-0.025mmei=dmin-d=49.950-50=-0.050mm,允许尺寸的变动量。孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。Th=Dmax-Dmin=ES-EITs=dmax-dmin=es-ei,2.尺寸公差（简称公差T）,公差值是绝对值的概念，不带正、负号，也不能为零。,3.尺寸公差带图,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。,4.基本偏差,标准中规定的，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。,基本尺寸,孔Hole,轴Shaft,5.标准公差,标准中规定的，用确定公差带大小的任一公差。,举例：,孔：,轴：,从图中可以看出：基本尺寸，孔、轴的上、下偏差，公差，最大、最小极限尺寸以及后面要讲的配合性质一目了然。,四、有关“配合”的术语及定义,1.配合的概念fit2.基准制Benchmarksystem3.间隙或过盈4.间隙配合Clearance5.过盈配合Interference6.过渡配合Transition7.配合公差及配合公差带图,1.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。,含义：配合松紧程度、配合精度（配合松紧程度的变化范围）,轴,0,60,+,-,+0.030,-0.065,-0.030,2.基准制,（1）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。其代号为“H”,国家标准规定两种基准制：,基孔制Hole-basissystem,基轴制Shaft-basissystem,H,ES0,ah表示间隙配合；配合性质：j、jsn表示过渡配合；pzc表示过盈配合。,（2）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。代号为“h”。,基准轴公差带,h,es=0,基本尺寸,3、间隙或过盈,孔尺寸轴尺寸=代数差,+,-,则为间隙，用X表示,则为过盈，用Y表示,有了间隙和过盈的概念，下面谈三大配合种类：间隙配合、过盈配合和过渡配合。,4、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。Xmax=Dmax-dmin=ES-eiXmin=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配合公差TfTf=|Xmax-Xmin|=TH+TS,5、过盈配合,具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。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。Ymax=Dmin-dmax=EI-esYmin=Dmax-dmin=ESei实际生产中，平均过盈更能体现其配合性质。Yav=（Ymax+Ymin）/2配合公差TfTf=|Ymax-Ymin|=TH+TS,6、过渡配合,其特征值是最大间隙Xmax和最大过盈Ymax。Xmax=Dmax-dmin=ES-eiYmax=Dmin-dmax=EI-es平均间隙或过盈：Xav（或Yav）=（Xmax+Ymax）/2配合公差TfTf=|Xmax-Ymax|=TH+TS,可能具有间隙也可能具有过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互重叠。,7、配合公差,配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。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=XmaxXmin对于过盈配合Tf=YminYmax对于过渡配合Tf=XmaxYmax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,举例：,1.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,孔,轴,孔,轴,轴,孔,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=XmaxXmin=+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=YminYmax=-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=XmaxYmax=+0.023-(-0.018)=0.041mm,1.3公差与配合GB的构成规律,标准公差系列基本偏差系列公差带与配合的标准化一般公差,一、标准公差系列,1、公差单位i（I）（或叫标准公差因子）,标准公差值主要取决于：,基本尺寸,公差等级,所谓公差单位，即计算标准公差的基本单位，它是基本尺寸的函数，分别用i和I表示：,D500mm，用“i”D500mm，用“I”,I=0.004D+2.1,为何引入公差单位？,为了便于评定零件的精度高低。,例：试比较两零件的加工的难易程度1、两个基本尺寸相同的零件D1=D2，且T1T2。2、若D1=100mm,T1=35mD2=10mm,T2=16m,可以肯定零件1易加工,难以判断,2、公差等级,确定尺寸精确程度的等级。GB/T1800.2-1998规定：基本尺寸至500mm内，标准公差分为20个等级，即：IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。,高,低,基本尺寸5003150mm内，标准公差分为18个等级，即：IT1、IT2、IT18。,高,低,公差等级的划分依据是什么？,公差等级系数（或称为：公差因子数，公差单位数）,在绝大多数公差等级范围内，标准公差值与公差等级的关系是由来体现的。标准公差值T=.i,在基本尺寸一定的情况下：越小，公差等级越高，T越小，难加工。越大，公差等级越低，T越大，易加工。,举例,解：求iD1=100,D2=10,求,1=T1/i1=352.1887=15.99162=T2/i2=160.9795=16.3316,2、若D1=100mm,T1=35mD2=10mm,T2=16m,3、标准公差值,（1）IT5IT18对于尺寸500mmIT=i对于尺寸5003,150mmIT=I,：R5优先数系,（2）IT01、IT0、IT1,R10:11.251.622.53.15456.381012.51620R10/2:1.2523.155812.520,：0.30.50.8：0.0080.0120.02,（3）IT2、IT3、IT4,呈几何级数分布，其比值：,（4）IT1、IT2、IT3、IT4的标准公差,：公比2,举例：,根据公差值的构成规律，便可向高、低等级延伸，也可插入中间等级。,试求常用尺寸段的IT02、IT6.5、IT19公差值的计算式。,根据公差值的构成规律，可知：IT02=0.2+0.005DIT6.5=6.5i，6.5=67=1016=12.5IT19=i=4000i,举例：,D1=400mm，D2=500mm，公差等级均为6级，求T=？,IT6属于IT5IT8，T=.i，公差等级一定，值相同，=10,T1=.i1=103.72=37.2mT2=.i2=104.07=40.7m,相差3.5m,解：,4、尺寸分段,以该段首尾尺寸的几何平均值。如：400500mm：,用哪个尺寸计算公差单位？,T=.i=103.9=39m，圆整取40m,尺寸分段的方法,有主段落分法和中间段落分法两种。,二、基本偏差系列,1、基本偏差代号及系列图,定义基本偏差代号孔和轴各有28个基本偏差：26个英文字母中除去易与其它混淆的I、L、O、Q、W，再加上七个用双字母表示的代号（CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC）。大写表示孔，小写表示轴。其中JS和js相对于零线完全对称。,特性轴：ah，基本偏差为上偏差es，除h为零外，其余均为负值。它们的绝对值依次逐渐减小。jzc，基本偏差为下偏差ei，绝大多数为正值，它们的绝对值依次逐渐增大。孔大体上同轴的基本偏差情况相反。单边封口？,2、轴的基本偏差数值,轴的基本偏差值是以基孔制配合为基础来考虑的表1-7给出了轴基本偏差的计算公式。,基准孔公差带,基本尺寸,（1）a-h特点：一定为间隙配合es=-Xmin,（2）p-zc特点：一般为过盈配合ei=TH+|Ymin|,轴的另一个极限偏差（上偏差和下偏差），则根据轴的基本偏差和标准公差按下列关系计算：ei=es-ITes=ei+IT,（2）j-n特点：一般为过渡配合ei=TH-Xmax应用：j：主要用于和滚动轴承配合的轴，其数值由经验定。k：IT4-IT7,其它为0m:按m6的上偏差与H7的上偏差相当来确定的n:与H6配合为过盈配合，与H7配合为过渡配合按经验和统计方法来确定的。,3、孔的基本偏差数值,孔基本偏差系列是相对于基轴制而言的，孔基本偏差数值是由相应轴的基本偏差数值换算来的。,（1）换算的条件保证配合公差（Tf）相同，同名配合的配合性质相同。,同名配合：,配合性质：指Xmax=Xmax，Xmin=Xmin,（2）换算规则通用规则（倒影规则）基本偏差代号相同的孔、轴，其基本偏差绝对值相等而符号相反。,EI=-esES=-ei,例1：,查表1-6：IT7=35m，IT6=22m查表1-8：f的基本偏差为上偏差es=-36m,F7,+36,+71,h6,-22,验算：Tf=Tf，=22+35=57m间隙配合：Xmax=93m，Xmax=93mXmin=36m，Xmin=36m,例2：,查表1-6：IT7=35m，IT6=22m查表1-8：n的基本偏差为下偏差ei=+23m,N7,-23,h6,-22,-58,100N7如按通用规则，则为：,验算：转换前为：过渡配合转换后为：过盈配合不满足换算条件！,12,通用规则的使用范围：,AHK、M、N（IT9IT18）PZC（IT8、IT9IT18）5003150mm（大尺寸段）孔基本偏差Ts，THTs，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。,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的研究与应用。,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=-Xmin,对于过盈配合ei=TH+|Ymin|,对于过渡配合ei=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1-20、表1-21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