第3章尺寸的精度设计(尺寸公差配合与检测)课件

1、第三章 尺寸精度设计第三章 尺寸精度设计3.1 有关尺寸精度设计的基本术语和定义3.1.1 有关孔、轴的定义3.1.2 有关尺寸、偏差和公差的术语和定义3.1.3 有关配合的术语和定义3.2 尺寸的极限与配合国家标准简介3.2.1 配合制(fit system)3.2.2 标准公差(standard tolerance)系列3.2.3 基本偏差系列3.3 尺寸精度设计的基本原则和方法3.3.1 配合制的选用3.3.2 确定标准公差等级3.3.3 配合的选用3.4 一般公差(线性尺寸的未注公差)3.1 有关尺寸精度设计的基本术语和定义GB/T 1800.119973.1.1 有关孔、轴的定义3.

2、1.2 有关尺寸、偏差和公差的术语和定义3.1.3 有关配合的术语和定义3.1.1 有关孔、轴的定义1) 孔(hole)：圆柱形内表面或非圆柱形内表面(如花键)。2) 轴(shaft)：圆柱形外表面或非圆柱形外表面(如方轴)。从加工角度：切除工件余量后，尺寸大，孔类尺寸；尺寸小，轴类尺寸；尺寸大或小，对称类尺寸。3.1.2 有关尺寸、偏差和公差的术语和定义1) 尺寸(size)：以特定单位表示线性尺寸值的数值，如半径、长度、中心距等)。2) 基本尺寸(basic size)：理论设计尺寸。3) 实际尺寸(actual size)：加工后实际得到的尺寸，通过测量获得。由于误差的存在，一批零件的各

3、零件实际尺寸不同，即使是同一零件的不同位置、不同方向的实际尺寸也不同。4) 极限尺寸(limits of size)：设计或加工规定的尺寸最大、最小值。3.1.2 有关尺寸、偏差和公差的术语和定义5) 尺寸偏差：某一尺寸与基本尺寸的代数差，简称偏差(deviation)。极限偏差：极限尺寸与基本尺寸的代数差。(limits of deviations)最大值上偏差(upper deviation)，用ES(孔)或es(轴)表示；最小值下偏差(lower deviation)，用EI(孔)或ei(轴)表示。实际偏差：实际尺寸与基本尺寸的代数差。(actual deviation)用Ea或ea表示

4、。6) 尺寸公差：允许尺寸的变动范围，简称公差 (size tolerance)，用T表示。T=D(d)max-D(d)min=ES-EI=es-ei3.1.2 有关尺寸、偏差和公差的术语和定义7) 尺寸公差带图：零线(zero line)+公差带公差带(tolerance zone)：公差带图中，上下偏差之间的区域。基本偏差：国家标准中规定用来确定公差带位置的那个极限偏差，通常由绝对值较小的极限偏差担任。画公差带图的规定： 孔公差带用斜线填充，轴公差带用网点或空白填充； 垂直于零线方向：高度值为公差值，孔、轴公差、偏差在图中要成比例画；沿着零线方向：宽度适当取值，美观为主。 单位：基本尺寸为

5、mm，偏差可用mm或m；如标注全部采用mm，图中可不标出，即默认值为mm；如偏差采用m标注，图中可不标m尺寸，但mm(即基本尺寸)应标出单位。3.1.2 有关尺寸、偏差和公差的术语和定义例：已知孔的基本尺寸D和轴的基本尺寸d均为25mm，孔的极限尺寸为Dmax=25.021mm， Dmin=25.000mm，轴的极限尺寸为dmax=24.993 mm，dmin=24.980 mm。求：孔与轴的极限偏差与公差。 3.1.2 有关尺寸、偏差和公差的术语和定义解：ES=Dmax D =25.021 25=+0.021mmEI = Dmin D =25.000 25=0es =dmax d =24.9

6、93 25= 0.007mmEi =dmin d = 24.980 25= 0.020mmTD = |Dmax Dmin| =|ES EI| =0.021mmTd= |dmax dmin| =|es ei| =0.013mm3.1.3 有关配合的术语和定义1) 配合(fit)：是指基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。 孔：包容面 轴：被包容面2) 间隙(clearance)：X=D-d03) 过盈(interference):Y=D-d03.1.3 有关配合的术语和定义4) 配合类别： 间隙配合(clearance fit) 过盈配合(interference fit) 过渡配合

7、(transition fit) 配合公差(variation of fit)3.1.3 有关配合的术语和定义 间隙配合(clearance fit)：Dmin-dmax0；Xmax= Dmax-dmin = ES - ei (+) P26式3-4Xmin = Dmin-dmax = EI - es (+或0) P26式3-5Xav = ( Xmax + Xmin )/2 = (+) P26式3-63.1.3 有关配合的术语和定义 过盈配合(interference fit)：Dmax-dmin0；Ymax = Dmin - dmax = EI - es ( - ) P27式3-8Ymin =

8、 Dmax - dmin = ES ei (-或0) P27式3-7Yav = ( Ymax + Ymin )/2 = ( - ) P27式3-93.1.3 有关配合的术语和定义 过渡配合(transition fit)：Dmin-dmax0 Dmax-dmin0；Xmax = Dmax-dmin = ES - ei (+) P27式3-10Ymax = Dmin-dmax = EI - es ( - ) P27式3-11Xav或Yav = ( Xmax + Ymax )/2 =(+或-) P27式3-123.1.3 有关配合的术语和定义例2-2 现有一过盈配合，孔为2525+0.021，轴为

9、25+0.03525+0.048。求最大过盈、最小过盈、平均过盈和配合公差。例2-3 现有一间隙配合，孔为2525+0.021，轴为25-0.020 25-0.007 。求最大间隙、最小间隙、平均间隙和配合公差。例2-4 现有一过渡配合，孔为2525+0.021，轴为25+0.015 25+0.028 。求最大间隙、最大过盈、平均间隙或平均过盈和配合公差。3.1.3 有关配合的术语和定义结论：孔轴的尺寸公差相同，则配合公差相同，但由于轴的极限尺寸或极限偏差不同，导致配合性质完全不同。即，孔轴的尺寸精度决定配合精度，孔轴的极限尺寸或极限偏差决定配合性质。3.1.3 有关配合的术语和定义 配合公差

10、(variation of fit)：孔轴尺寸之差的变动范围。从以上三例可以看出： Tf=TD+Td ； Tf反映了配合精度，属使用要求，即设计要求，我们总是希望Tf 越小越好。TD和Td是孔轴的制造精度，即工艺要求，我们总是希望TD和Td 越大越好。这说明了公差的实质，即反映了机器零件使用与制造要求的矛盾，即设计与工艺的矛盾。3.2 尺寸的极限与配合国家标准简介基本内容：配合制、标准公差系列、基本偏差系列和孔、轴公差带与配合等3.2.1 配合制(fit system)3.2.2 标准公差(standard tolerance)系列3.2.3 基本偏差系列3.2.1 配合制(fit syste

11、m)配合制：相配合的两个零件(孔、轴)，确定一个作为基准件，固定其基本偏差，然后通过改变另一零件的公差带位置来形成各种配合的一种制度。基孔制配合(hole-basis system of fit)：以孔为基准，孔的下偏差为基本偏差，且EI=0，代号为H，通过改变轴的基本偏差来得到各种不同性质的配合。基轴制配合(shaft-basis system of fit)：以轴为基准，轴的上偏差为基本偏差，且es=0，代号为h，通过改变孔的基本偏差来得到各种不同性质的配合。 两种配合制平等等效，应用场合不同。3.2.2 标准公差(standard tolerance)系列标准公差确定公差带的大小，决定了

12、零件的加工精度和加工成本，同时又直接影响配合。1) 标准公差等级2) 标准公差因子i3) 基本尺寸分段3.2.2 标准公差(standard tolerance)系列1) 标准公差等级：GB/T 1800.31998规定：基本尺寸0500mm：规定了IT01、IT0、IT1、IT2IT18等20个等级，等级依次降低。基本尺寸相同，则等级越低，公差越大；基本尺寸500mm3150mm：规定了IT1、IT2IT18等18个等级。标准公差的计算公式： IT01-IT1：高精度等级，主要考虑测量误差，标准公差与尺寸呈线性关系；IT01： 0.3+0.008DIT0： 0.5+0.012DIT1： 0.

13、8+0.020D式中，D是表中每一尺寸分段中首尾两个尺寸的几何平均值，以mm计。 IT2-IT4：较高精度等级，插入法(IT1-IT5)； IT5-IT18：计算法 ITn=ai。其中a是公差等级系数，是R5(7)数列。i是标准公差因子3.2.2 标准公差(standard tolerance)系列2)标准公差因子i据生产实际经验和科学统计分析表明：加工尺寸误差与尺寸的立方根成正比，对于大尺寸段，测量误差的影响较大，主要考虑测量误差，而测量误差与零件的基本尺寸是线性关系。基本尺寸0500mm：i=0.45D1/3+0.001D式中： i以m计；D是基本尺寸段的几何平均值，mm。公式中的第一项主

14、要反映工件的加工误差；第二项用于补偿与基本尺寸成正比的误差，主要是由于测量时温度不稳定和偏离基准温度所引起的测量误差，以及量规变形误差等。实际上当基本尺寸很小时，第二项所占的比例很小，所以该式近似于立方抛物线关系式。 基本尺寸500mm3150mm：i=0.004D+2.1式中： i以m计；D是基本尺寸段的几何平均值，mm。对于大尺寸，相对而言，测量误差的影响较大，特别是温度的影响很大，因温度变化引起的误差随基本尺寸的加大呈线性关系，所以对大尺寸的标准公差因子(i)采用线性关系式计算。3.2.2 标准公差(standard tolerance)系列3)基本尺寸分段：为减少标准公差值数量，国标将

15、3150mm以下的基本尺寸为21个主段，其中 0-500mm内的基本尺寸分成13个尺寸段，并以首尾尺寸的几何平均值作为计算尺寸。精度高低，应取决于其公差等级，基本尺寸较大时，其公差等级虽高，但可能公差值看起来仍大。例1 试计算基本尺寸大于3050mm尺寸段的IT6的公差数值。大于3050mm尺寸段，其几何平均值为D=3050=38.73mm。标准公差因子i=0.45338.73+0.00138.73=1.56mIT6=10i=101.56m，修约后，取IT6=16m。(对IT6标准给出的公差等级系数a为10)例2 试计算基本尺寸大于8001000mm尺寸段的IT11的公差数值。尺寸段的几何平均

16、值D=8001000=894.4mmI=0.004894.4+2.1=5.68mIT11=100I=1005.68=568m，经修约取IT11=560m(对IT11，标准给出的公差等级系数a为100)按标准规定的计算方法，通过对基本尺寸分段内各个标准公差等级的公差数值的计算，经修约化整，得到了标准中表列的标准公差数值。为了使表列公差数值分布得更好，有的公差数值没有采用标准规定的修约规则。3.2.3 基本偏差系列1) 基本偏差及其代号2) 孔、轴的基本偏差数值：3) 孔、轴的另一个极限偏差的计算4) 基孔制与基轴制的换算5) 极限与配合在图样上的表示6) 一般、常用和优先的公差带与配合3.2.3

17、 基本偏差系列1) 基本偏差及其代号28种：26个字母除去I、L、O、Q、W，加上CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC等七个。孔：A-G的基本偏差为下偏差，且为正；H的基本偏差为0，是基准孔，J-ZC的基本偏差为上偏差ES，除J、K外其值为负。JS为对称公差。轴：与孔相对应。“上下正负”相反。2) 孔、轴的基本偏差数值：有公式，可直接查表。3) 孔、轴的另一个极限偏差的计算加或减其公差值即可3.2.3 基本偏差系列4) 基孔制与基轴制的换算通用规则(孔轴公差等级相同)：ES=-ei EI=-es特殊规则(孔比轴低一等级)：ES=-ei+ =IT孔-IT轴5) 极限与配合在图样上的表示装配图

18、：用相同的基本尺寸后跟孔、轴的公差带符号表示应用最广：55H7/f6适用批量生产 ：55H7(0+0.030)/f7(0-0.019)适用小批生产：55(0+0.030)/(0-0.019)零件图：用基本尺寸后跟所要求的公差带或(和)对应的偏差值表示。应用最广：55H7适用批量生产 ：55H7(0+0.030)适用小批生产：55(0+0.030)3.2.3 基本偏差系列6) 一般、常用和优先的公差带与配合 一般、常用和优先用途的公差带一般公差带：孔105种，轴116种；常用公差带：孔44种，轴59种；优先公差带：孔、轴各13种。 常用和优先配合常用配合：基孔制59种，基轴制47种；优先配合：各

19、13种3.3 尺寸精度设计的基本原则和方法尺寸精度设计的内容：选择配合制、公差等级和配合种类。3.3.1 配合制的选用3.3.2 确定标准公差等级3.3.3 配合的选用3.3.1 配合制的选用应综合考虑、分析机械零部件的结构、工艺性和经济性等方面的因素选择配合制。1)一般：优先选用基孔制选用基孔制有利于减少孔用定值刀具和量具的数量。2)基轴制应用条件： 轴采用冷拔钢材，不再进行机械加工了； 精细轴不便加工； 一轴配多孔，要求各不同。3)与标准件的配合：标准件为基准件。4)特殊要求：非基准制3.3.2 确定标准公差等级基本原则：在满足使用前提下，尽可能选用较低的标准公差等级，以利于降低加工成本。确定方法： 考虑孔、轴加工的工艺等价性，孔低轴一级； 考虑加工能力(P45表3-10)； 考虑各种公差等级的应用范围(P46表3-11、12) 。 考虑相配合件的精度要相匹配； 过渡、过盈配合的公差等级不能过低。 对非基准制配合，在零件的使用性能不高时，其标准公差可以降低2-3级。3.3.3 配合的选用1) 确定配合的类别根据使用要求确定(间隙、过盈、过渡)尽可能选用优先配合，其次是常用配合2) 确定基本偏差的方法：3) 用计算法确定配合举例4) 典型的配合实例3.3.3 配合的选用1) 根据使用要求确定配合的类别2) 确定基本偏差