互换性与公差课堂

1、1,第三章,精密机械零件公差与互换性,零件的几何精度,2,3-1,概论,一、误差的概念,零件的几何参数：包括尺寸、形状及位置,参数等等,加工误差,加工后，零件的实际几何参数,对其理想参数的变动量,几何精度,而实际几何参数近似于理想几,何参数的程度,零件的加工误差愈小，则其几何精度愈高,3,零件的加工误差，按其几何特征的不同可分为如,下二类,1,尺寸误差,加工后零件的实际尺寸与理想尺寸,之差,如轴类零件的直径及长度尺寸的误差均属此类,2,几何形状误差,零件的实际几何形状,一般,指各种线、面,与理想形状的差别,形状误差又可分为,宏观几何形状误差,简称形状误差,中间几何形,状误差,表面波度,微观几何

2、形状误差,表面粗糙度,4,表面形状误差的波距较大，表面粗糙,度的波距较小，表面波度则介于两者之间,如图,3-1,所示,5,二互换性,是指按规定的几何、物理及其它质量参,数的公差来分别制造机械的各个零部件,任取其一，使其在装配与更换时不需任何,挑选、辅助加工或修配，就能装在仪器上,达到规定的功能要求,互换性的例子,1,钟表、手表中的零件损坏了，可迅速换上一个,同规格的零件，以恢复其使用功能。之所以如此,方便，是因为这些零件具有互换性,2,汽车上的零件也具有互换性。买一个来就可以,装上,6,仪期制造中的互换性，通常包括,几何参数,如尺寸、形状等,力学性能,如硬度、强度,理化性能,如化学成分、线膨胀

3、系数,等方面的互换性,本章只讨论几何参数的互换性,用公差来保证几何参数的互换性,公差值大小应根据功能要求和经济性权衡而,定。实际几何参数是否合格，应通过技术测量所,得结果来判断,7,互换性按其互换性程度分为完全互换和不,完全互换,完全互换,零、部件在装配时不需要挑选,调整和附加修配,不完全互换,允许零、部件在装配前进行,预先分组，对应组内的零、部件才可互换,而且只适用于厂内组织生产采用（如滚动,轴承的大批量生产,8,互换性的重要意义,互换性是组织现代化工业生产的重要技,术经济原则。它有利于在工业中广泛地组织协,作，进行高效率的专业化生产，对产品设计,制造、使用和维修等方面都具有重要的意义,1,

4、从使用看，零部件新旧替换方便,2,从制造看，是提高生产水平和文明程度的有力手段,并行制造零件、自动装配,CAM,产量质量高、成本,低,3,从设计看，可简化计算、绘图，可,CAD,9,3-2,公差与配合的基本术语和定义,1,孔,通常指工件的圆柱形,内表面，也包括其它非圆,柱形内表面,由二平行平面,形成的包容面,中由单一尺,寸确定的部分,见图,3-2,2,轴,通常指工件的圆柱形外表面，也包括其它非圆柱,形外表面,由二平行平面形成的被包容面,中由单一尺,寸确定的部分,10,孔与轴的基本特征表现为包容和被包容的,关系，即孔为包容面，轴为被包容面,11,3,尺寸,以特定单位表示长度值的数字,由数字和长度

5、单位,如,mm,组成，如直径,100mm,4,基本尺寸,通过设计给定的尺寸（理论值,通过它应用上下偏差算出极限尺寸,它是根据使用要求，通过强度、刚度计算和,结构等方面的考虑，并按标准选取尺寸（可,减少刀具、量具、夹具的规格数量,5,实际尺寸,通过测量获得的某一孔、轴的,尺寸,12,由于存在测量误差，所以实际尺寸并非尺,寸的真值；同时，由于存在形状误差，工,件同一表面的不同部位的实际尺寸往往是,不相等的。因此，一个孔或轴的任意横截,面中的任一距离，即任何两相对点之间测,得的尺寸称为局部实际尺寸,例如：测得轴的尺寸为,24.965mm,若测,量的极限误差为,0.001mm,则尺寸的真值,在,24.

6、965,0.001 mm,范围内,13,6,极限尺寸,孔或轴的）允许尺寸变化的,两个界限值，它以基本尺寸为基准来确定,最大极限尺寸,两个界限值中，较大的一,个,最小极限尺寸,两个界限值中，较小的一,个,实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸,7,尺寸偏差,简称偏差,某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差,14,8,上偏差,最大极限尺寸减其基本尺寸所,得的代数差称为上偏差,孔,ES,轴,es,15,9,下偏差,最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数,差称为下偏差,孔,EI,轴,ei,ES,EI,为孔的上、下偏差,es,ei,为轴的上、下偏差,上偏差和下偏差统称为极限偏差,10,实际偏差,实际尺寸减其基本尺寸

7、所得的代数差称,为实际偏差,偏差可以是正，负或零值。实际偏差应,位于极限偏差范围之内,16,11,尺寸公差,简称公差,允许尺寸的变动量。是一个没有符号的绝,对值，它是最大极限尺寸减最小极限尺寸之,差或上偏差减下偏差之差的绝对值,其计算公式如下,孔的公差,TH=|D,max,D,min,=|ES-EI,轴的公差,TS=|d,max,d,min,=|es-ei,17,例,1,已知孔的基本尺寸,D,轴的基本尺寸,d=25mm,孔的最大极限尺寸,D,max,25.021mm,孔的最小极限,尺寸,D,min,25.000mm,轴的最大极限尺寸,d,max,24.980mm,轴的最小极限尺寸,d,min,

8、24.967mm,求孔与轴的极限偏差及公差,解：孔,ES=D,max,D=25.021-25=+0.021mm,EI= D,min,D=25.000-25=0mm,TH=|D,max,D,min,=|25.021-25.000|=0.021mm,或,TH=|ES-EI|=|0.021-0|=0.021mm,轴,es=d,max,d=24.980-25=-0.020mm,ei=d,min,d=24.967-25=-0.033mm,TS =|d,max,d,min,=|24.980-24.976|=0.013mm,或,TS=|es-ei|=|-0.020-(-0.033)| =0.013mm,18

9、,12,零线,在公差带图中，表示基本尺寸的一条直,线，以其为基准确定偏差和公差。正偏差位,于其上，负偏差位于其下,见图,3-4,19,13,公差带,在公差带图中，由代表上偏差和下偏差的,两条平行直线所限定的一个区域，见图,3-4,由此可见，公差带是由“公差带大小”和,公差带位置”两个要素组成的。前者由标,准,公差确定，后者由基本偏差确定,14,标准公差,在国标“公差与配合”中所规,定的任一公差,15,公差等级,确定尺寸精确程度的等级,见,P34,表,3-1,20,16,基本偏差,在国标“极限与配合”标准中表列的，用,以,确定公差带相对零线位置的那个极限偏差,上,偏差或下偏差,一般为靠近零线的那

10、个偏差,见,P35,图,3-9,所示,21,22,17,配合,基本尺寸相同的，相互结合的孔,或轴公差带之间的关系称为配合,18,间隙或过盈,孔的尺寸减去相配合的轴,的尺寸的代数差，此代数差为正称为间隙,若为负称为过盈,根据相配合的孔、轴公差带的关系，可分,为,间隙配合，过渡配合和过盈配合,三类,19,间隙配合,具有间隙,包括最小间隙等,于零,的配合,23,特点：此时孔的公差带在轴的公差带之上,见,图,3-5,用途：孔、轴间的活动联结，贮藏,润滑油，补偿热变形、弹性变形及制造安装,误差，影响活动程度及定位精度,24,20,过盈配合,具有过盈,包括最小过盈等于零,的配,合,特点：此时孔的公差带在轴

11、的公差带之下,见图,3-6,用途：孔、轴间的紧固联结，不允许两者之间有相对运,动。例如火车轮芯与耐磨的轮箍,gu,之间采用过盈配,合（加热、压入,光纤与套筒的联结,25,21,过渡配合,可能具有间隙或过盈的配合,特点：此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠,见图,3-7,用途：孔、轴间的定心联结,过渡配合的间隙或过盈量一般较小，可保证定心,精度的要求，也便于拆装。例如光学透镜与镜筒的,定心联结；固定齿轮与轴的联结,26,22,最小间隙,对间隙配合，孔的最小极限尺寸,减轴的最大极限尺寸所得代数差的绝对值,简称：“孔最小减轴最大,23,最大间隙,对间隙配合或过渡配合，孔的最,大极限尺寸减轴的最小极限尺

12、寸所得代数差的绝,对值,简称：“孔最大减轴最小,24,最小过盈,对过盈配合，孔的最大极限尺寸,减轴的最小极限尺寸所得代数差的绝对值,简称：“孔最大减轴最小,25,最大过盈,对过盈配合或过渡配合，孔的最,小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得代数差的绝,对值,简称：“孔最小减轴最大,27,26,配合公差,T,f,允许间隙或过盈的变动,量。它等于组成配合的孔、轴公差之和，即,T,f,T,H,十,T,S,是一个没有符号的绝对值,也可按下式计算,对间隙配合,T,f,最大间隙,X,max,最小间隙,X,min,= T,H,十,T,S,对过盈配合,过盈是一种“负间隙,T,f,最大过盈,Y,max,最小过盈,Y,

13、min,= T,H,十,T,S,对过渡配合,T,f,最大间隙,X,max,最大过盈,Y,max,= T,H,十,T,S,28,例：已知公差带图，求配合公差,解：以,X,代表间隙,Y,代表过盈，则,a,其最大间隙,X,max, D,max,d,min,25.021,24.967|=0.054mm=54m,最小间隙,X,min, D,min,d,max,=|0-(,20)|=20m,配合公差,T,f,X,max,X,min,54,20=34m,0,0,0,25,21,21,21,28,41,2,15,a,间隙配合,c,过渡配合,b,过盈配合,20,33,孔公差带,轴公差带,25,25,29,或配合

14、公差,T,f,21-0|+|-33,20|=34m,b,其最大过盈,Y,max, D,min,d,max,(25mm+0m,25mm+41m)|=41m,其最小过盈,Y,min, D,max,d,min,(25mm+21m,25mm+28m)|=7m,配合公差,T,f,Y,max,Y,min,=34m,c,其最大间隙,X,max, D,max,d,min,(25mm+21m,25mm+2m)|=19m,其最大过盈,Y,max, D,min,d,max,(25mm+0m,25mm+15m)|=15m,配合公差,T,f, X,max,Y,max,=15+19=34m,以上三例说明：三例的配合松紧程度不同，但配,合精度,T,f,相同,30,说明,T,f,T,H,T,S,为配合公差与孔、轴公差的关系,T,f,表示配合精度，是使用要求,T,H,T,S,分别表示孔、轴的加工精度，是制造要求,关系式反映了使用要求与制造工艺要求的对立,统一关系,27,基孔制配合,基本偏差固定不变的孔的公差带，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,配合的孔为基准孔，其基本偏差为下偏差,E