圆锥公差配合和检测工作新

圆锥公差配合和检测工作新主要内容

第八章圆锥的公差配合及检测

第一节圆锥的锥度与锥角第二节圆锥公差第三节圆锥配合第四节锥度的测量第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量xLddxD学习指导

本章学习的目的是掌握圆锥结合的特点、基本功能要求和配合的形成方法，为合理选用圆锥的公差与配合，进行圆锥尺寸精度设计打下基础。学习要求是掌握圆锥结合的特点及锥度与锥角、圆锥公差中的术语定义；掌握圆锥公差项目及给定方法；掌握圆锥配合的形成方法以及结构型圆锥配合的确定方法。了解位移型圆锥配合的确定方法。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量概述锥度在机器结构中应用广泛。圆锥配合是各种机械常用的联结和配合型式。圆锥结合具有较高的同轴度、配合自锁性好、密封性好、间隙和过盈可以调整、能传递一定扭矩、传动副简单可靠、装拆方便等优点。锥度公差的标准化，是提高产品质量，保证零、部件的互换性不可缺少的环节。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量概述旧的圆锥结合国家标准：GB157-1989：《锥度与锥角系列》GB11334-1989：《圆锥公差》GB12360-1990：《圆锥配合》GB11852-1989：《圆锥量规公差与技术条件》圆锥结合最新国家标准：GB/T157-2001：《产品几何量技术规范(GPS)圆锥的锥度与角度系列》GB/T11334-2005：《圆锥公差》GB/T12360-2005：《圆锥配合》GB/T11852-2003：《圆锥量规公差与技术条件》第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量圆锥及圆锥结合图例第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量基准平面axLddxD概述圆锥结合的特点：间隙或过盈可以调整。通过内、外圆锥面的轴向位移，可以调整间隙或过盈来满足不同的工作要求；能补偿磨损，延长使用寿命；但在圆柱配合中，间隙、过盈的大小不能调整。对中性好，即易保证配合的同轴度要求。由于间隙可以调整，因而可以消除间隙，实现内外圆锥轴线的对中（内外圆锥在轴向力的作用下自动对中，以保证内外圆锥体的轴线具有较高精度的同轴度）。容易拆卸，且经多次拆装不降低同轴度。而圆柱间隙配合中，孔与轴的轴线不重合。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量概述圆锥结合的特点：圆锥结合具有较好的自锁性和密封性。内外圆锥表面成对研磨，虽无互换性，但配合起来具有良好的自锁性和密封性（有过盈，钻头锥炳与主轴联接）

。不足之处：圆锥配合结构复杂，影响互换性的参数比较多，加工和检验都比较困难，不适合于孔轴轴向相对位置要求较高的场合。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.1锥度与锥角1.圆锥表面：与轴线成一定角度，且一端相交与轴线的一根直线(母线)，围绕着该轴线旋转形成的表面。2.圆锥：由圆锥表面与一定尺寸所限定的几何体。外圆锥是外表面为圆锥表面的几何体；内圆锥是内表面为圆锥表面的几何体。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.1.1常用术语及定义/2圆锥表面轴线母线3.圆锥角：在通过圆锥轴线的截面内两条素线间的夹角称为圆锥角。圆锥角的代号为，斜角（圆锥角之半）的代号为/2。8.1锥度与锥角4.圆锥直径：圆锥在垂直于轴线截面上的直径。常用圆锥直径有：最大圆锥直径D、最小圆锥直径d和给定截面圆锥直径dx。5.圆锥长度L：最大圆锥直径D与最小圆锥直径d之间的轴向距离。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.1.1常用术语及定义6.锥度C：两个垂直圆锥轴线截面的圆锥直径差与该两截面间的轴向距离之比称为锥度。常用比例或分式表示。xLddxD8.1锥度与锥角镀角与锥度系列：为减少加工圆锥形体零件所用专用刀具（定值刀）、量具种类与规格而采用国家标准的形式进行规定。一般用途：GB/T157-2001规定21种（见表8-1），其中第一系列优先选用，第二系列为第一系列不满足时选用。适用于一般机械零件中的光滑圆锥表面。国标GB/T157-2001规定了特殊用途圆锥的锥度与锥角系列（见表8-2），它通常只适用于表中说明栏所规定的应用范围。特殊用途的莫氏锥度在工具行业中应用极广。其有关参数、尺寸及公差在国标GB/T1443-1985中专门规定。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.1.2锥度与锥角系列锥度与锥角系列：第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量一般用途圆锥的锥度与锥角（摘自GB/T157-2001）锥度与锥角系列：第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量一般用途圆锥的锥度与锥角(续)（摘自GB/T157-2001）锥度与锥角的应用：第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量标记应用范围120º节气阀，汽车、拖拉机阀门90º重型顶尖、重型中心孔，阀的阀销锥体，沉头螺钉75º10—13mm埋头螺钉，沉头及半沉头铆钉头60º顶尖，中心孔，弹簧夹头，埋头钻45º埋头及半埋头铆钉30º摩擦离合器，弹簧夹头13受轴向力易拆开的结合面，摩擦离合器15受轴向力的结合面，锥形摩擦离合器，磨床主轴17重型机床顶尖，旋塞锥度与锥角的应用(续)：第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量标记应用范围18联轴器和轴的结合面110受轴向力、横向力和扭矩的结合面，电机及机器的锥形轴伸，主轴承调节套筒112滚动轴承的衬套115受轴向力零件的结合面，主轴齿轮的结合面120机床主轴，刀具刀杆的尾部，锥形绞刀，心轴130锥形绞刀，套式绞刀及扩孔钻的刀杆尾部，主轴颈150圆锥销，锥形绞刀，量规尾部1100受陡震及静变载荷的不需拆开的联结件（如心轴等）1200受陡震及冲击变载荷的不需拆开的联结件（如圆锥螺栓、导轨镶条等）8.2圆锥公差国准GB/T11334-2005《圆锥公差》，适用于锥角C=1:3～1:500，圆锥长度L=6～630的光滑圆锥工件。1.公称圆锥：设计给定的理想形状的圆锥。公称圆锥可以用两种方式确定：第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.1圆锥公差的术语及定义给定两个公称圆锥直径和一个公称圆锥长度（D、d、L）；给定一个公称圆锥直径(D、d、dx)、公称圆锥长度L、公称圆锥角（或公称锥度C）。xLddxDC8.2圆锥公差2.极限圆锥：实际圆锥允许变动的界限。分为最大、最小极限圆锥。极限圆锥与公称圆锥共轴且圆锥角相等，直径分别为上极限直径和下极限直径的两个圆锥。在垂直圆锥轴线的任一截面上，这两个圆锥的直径差都相等。合格的实际圆锥必须在两个极限圆锥限定的空间区域内。3.圆锥直径公差TD：圆锥直径的允许变动量。其数值等于允许的上极限圆锥直径与下极限圆锥直径之差：

TD=Dmax–Dmin=dmax–dmin第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.1圆锥公差的术语及定义8.2圆锥公差4.圆锥直径公差区（带）：两个极限圆锥所限定的区域。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.1圆锥公差的术语及定义αDmin圆锥素线的形状公差区(带)实际圆锥极限圆锥L圆锥直径公差区(带)AATD/2DmaxdmindmaxαTD/2A圆锥圆度公差区(带)A8.2圆锥公差5.圆锥角公差AT(AT或ATD)：圆锥角的允许变动量。

ATα=(αmax—αmin)第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.1圆锥公差的术语及定义L圆锥角公差区ATD/2minATα/2

max

圆锥角公差另一种表示形式：AtD-长度单位微米。AtD=

AtαL10-3Atα-角度单位微弧度；6.圆锥角公差区(带)：两个极限圆锥角所限定的区域。8.2圆锥公差7.给定截面圆锥直径公差TDS：在垂直于圆锥轴线的给定截面内，圆锥直径允许的变动量。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.1圆锥公差的术语及定义xdxAAA-ATDS/2给定截面圆锥直径公差区8.给定截面圆锥直径公差区：在给定的圆锥截面内，由两个同心圆所限定的区域。8.2圆锥公差9.圆锥的形状公差TF：圆锥形状公差TF包含两种：圆锥素线直线度公差：在圆锥轴向平面内，允许实际素线形状的最大变动量。其公差区(带)是在给定截面上，距离为公差值TF的两条平行直线间的区域；截面圆度公差：在圆锥轴线法向截面上，允许截面形状的最大变动量。其公差区(带)是半径差为公差值TF的两同心圆间的区域。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.1圆锥公差的术语及定义8.2圆锥公差一、圆锥公差项目为了满足圆锥联结功能和使用要求，国家标准GB/T11334-2005《圆锥公差》规定了四项公差项目：

圆锥直径公差TD

圆锥角公差AT

圆锥形状公差TF

给定截面圆锥直径公差TDS第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.2圆锥公差值和给定方法8.2圆锥公差第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.2圆锥公差值和给定方法圆锥公差

项目及代号定义公差值及有关规定（1）圆锥直径公差TD及圆锥直径公差区TD是圆锥直径的允许变动量。它等于两个极限圆锥直径之差，并适用于圆锥的全长。可表示为

TD

=Dmax－Dmin

=dmax－dmin

其公差区是由两个极限圆锥所限定的区域，如下页图所示TD的公差等级和数值及以公差带的代号以公称圆锥直径（一般取最大圆锥直径D）为公称尺寸按圆柱公差GB/T1800.3—1998《极限与配合》标准规定选取。对于有配合要求的圆锥，其内、外圆锥直径公差区位置，按GB12360—1990《圆锥配合》中有关规定选取对于无配合要求的圆锥，其内、外圆锥直径公差带位置，建议选用基本偏差Js、js确定内、外圆锥的公差区位置。图例：圆锥直径公差TD及圆锥直径公差区

第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量极限圆锥与圆锥公差区αDmin圆锥素线的形状公差带实际圆锥极限圆锥L圆锥直径公差区AATD/2DmaxdmindmaxαTD/2A圆锥素线的形状公差带A8.2圆锥公差第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.2圆锥公差值和给定方法圆锥公差

项目及代号定义公差值及有关规定（2）圆锥角公差AT及其公差区圆锥角的允许变动量称为圆锥角公差，其数值为上极限与下极限圆锥角之差，可表示为AT=α

max－αmin

圆锥角公差的公差区是两个极限圆锥角所限定的区域，如下图所示AT按加工精度的高低分为12个等级，其中AT1级精度最高，AT12级精度最低，AT4～AT9级圆锥角公差数值见表8-4。圆锥角公差AT，可用角度值ATα或线性值ATD给定。ATα与ATD的换算关系为：ATD

=ATα×L×10

式中ATD的单位为µm；ATα的单位为微弧度（μrad）；L的单位为mmL在6～630ｍｍ范围内，划分10个尺寸分段。如需要更高或更低等级的圆锥角公差时，按公比1.6向两端延伸得到。更高等级用AT0、AT01、…表示。更低等级用AT13、AT14、…表示。圆锥角极限偏差可按单向(α+AT或α－AT)或双向取值。双向取时可以对称(α

±AT/2)，也可是不对称的。如下图所示。为保证内外圆锥的接触均匀，多采用双向对称取值。图例：圆锥角公差AT及其公差区

第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量极限圆锥角与圆锥角公差区L圆锥角公差区ATD/2αminATα/2αmax图例：圆锥角公差AT及其公差区

第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量圆锥角的极限偏差AT/2α+ATα-AT-AT/2ααAT/4AT/4α±AT/2α0008.2圆锥公差第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.2圆锥公差值和给定方法圆锥公差

项目及代号定义公差值及有关规定（3）圆锥的形状公差TF包括圆锥素线直线度公差和截面圆度公差TF在一般情况下，不单独给出，而是由对应的两极限圆锥公差带限制；当对形状精度有更高要求时，应单独给出相应的形状公差。其数值可从GB/T1184—1996《形状和位置公差未注公差》附录中选取，但应不大于圆锥直径公差值的一半（4）给定截面圆锥直径公差TDS及其公差区TDS指在垂直圆锥轴线的给定截面内，圆锥直径的允许变动量；给定截面圆锥直径公差区是在给定圆锥截面内，由直径等于两极限圆锥直径的同心圆所限定的区域，如下图所示TDS=dxmax－

d

xminTDS它是以给定截面圆锥直径dx为公称尺寸，按GB/T1800.3—1998《极限与配合》中规定的标准公差选取。要注意TDS与圆锥直径公差TD的区别，TD对整个圆锥上任意截面的直径都起作用，其公差区限定的是空间区域，而TDS只对给定的截面起作用，其公差区限定的是平面区域图例：给定截面圆锥直径公差TDS及其公差区

第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量给定截面圆锥直径公差与公差区AAxdxA—ATDS/28.2圆锥公差二、圆锥公差给定方法对一个具体的圆锥零件，并不都需要给定上述四项公差，而是按圆锥零件的功能要求和工艺特点选取公差项目。我国国家标准规定了两种圆锥公差的给定方法：给定圆锥的公称圆锥角（或锥度C）和圆锥直径公差TD。由TD确定两个极限圆锥。同时给出给定截面圆锥直径公差TDS和圆锥角公差AT。TDS仅控制该给定截面圆锥直径公差。TDS和AT分别规定公差并需要分别满足。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.2圆锥公差值和给定方法8.2圆锥公差方法一：给出圆锥的理论正确圆锥角α（或锥度C）和圆锥直径公差TD，由TD确定两个极限圆锥，所给出的圆锥直径公差具有综合性。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.2圆锥公差值和给定方法

αminαmaxDminDmaxTD/2TD/2用圆锥直径误差TD控制圆锥误差图例：圆锥公差给定方法一标注第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量圆锥公差给定方法方法一（包容要求）标注b)公差区39.9690.03140.03130°30°E30°40±0.031a)标注8.2圆锥公差方法二：同时给出给定截面圆锥直径公TDS和圆锥角公差。并分别满足要求。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.2.2圆锥公差值和给定方法给定截面圆锥直径公差TDS

与圆锥角公差AT的关系ATα/2dmaxTDS/2ATα/2ATα/2dminATα/2给定截面

6030°±55"45﹣0.0460圆锥公差给定方法方法二标注8.3圆锥配合GB/T12360-2005《圆锥配合》适用于锥度C=1：3～1：500，圆锥长度L=6～630mm；圆锥直径D～500mm的光滑圆锥的配合。圆锥配合是由相同尺寸（公称圆锥直径、公称圆锥角或公称锥度）的内、外圆锥形成配合，公差带数值按大径D确定，其间隙或过盈在垂直于轴线方向上形成，与锥角大小无关。根据内、外锥相对于轴线位置的不同，可以获得间隙、过渡或过盈配合等不同配合性质的配合。按内、外圆锥相对位置的确定方法可分成二种：

1）结构型圆锥配合2）位移型圆锥配合第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.1圆锥配合的特征8.3圆锥配合结构型圆锥配合：用适当的结构，使内、外圆锥保持固定的相对轴向位置，以圆锥直径公差区相对位置形成不同配合。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.1圆锥配合的特征轴肩外圆锥内圆锥基准平面a由轴肩接触确定最终位置由结构尺寸确定最终位置8.3圆锥配合位移型圆锥配合：调整内、外圆锥相对轴向位置的方法获得不同配合。（用于间隙或过盈配合，不用于过渡配合）第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.1圆锥配合的特征终止位置实际初始位置EaPfPa作一定轴向位移确定轴向位置实际初始位置终止位置装配力PaPfEa施加一定装配力确定轴向位置8.3圆锥配合结构型圆锥配合的性质与圆柱体配合相同，是由内外圆锥直径公差带相对位置决定。故下述术语主要对位移型圆锥配合适用。实际初始位置Pa：不施加轴向力时，相互结合的内、外实际圆锥的表面接触时的轴向位置。极限初始位置（P1，P2）：实际初始位置允许变动的两个界限。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.2圆锥配合的术语及定义合格的内、外圆锥相接触时，Pa一定位于P1和P2之间。8.3圆锥配合3）初始位置公差Tp：实际初始位置的变动量。它实际是P1—P2的距离。

4）终止位置pf：相互结合的内、外圆锥，为得到要求配合性质（间隙或过盈）所规定的相对轴向位置。pf由给定的轴向位移值或轴向装配力来达到。

5）轴向位移Ea：内圆锥或外圆锥，从初始位置Pa到终止位置pf轴向移动的距离（决定间隙或过盈大小）。第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.2圆锥配合的术语及定义8.3圆锥配合6）极限轴向位移（Eamax，Eamin）：轴向距离允许变动的界限。即Ea的允许变动界限：最大轴向位移Eamax—是使圆锥配合得到最大间隙Xmax或最大过盈Xmax时，内或外圆锥到达终止位置的轴向位移最小轴向位移Eamin—是使圆锥配合得到最小间隙Ymin或最小过盈Ymin时，内或外圆锥到达终止位置的轴向位移第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.2圆锥配合的术语及定义7）轴向位移公差TE：轴向位移时允许变动量。它等于最大、最小轴向位移之差。

轴向位移公差反映了配合松紧的变化情况，它的给定取决于配合精度的要求。8.3圆锥配合第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.2圆锥配合的术语及定义

Ⅰ--实际初始位置；Ⅱ--最小过盈位置；Ⅲ--最大过盈位置PaⅠⅡⅢEamaxTEYmax/2Ymin/2Eamin8.3圆锥配合8）极限圆锥直径配合量TDf：圆锥配合在配合直径上允许的间隙或过盈的变动量。（等同圆柱轴孔配合的“配合公差”）：对于结构型圆锥配合：圆锥直径间隙配合量：TDf=Xmax-Xmin

圆锥直径过盈配合量：TDf=Ymin-Ymax

圆锥直径过渡配合量：TDf=Xmax-YDmax

圆锥直径配合量：TDf=TDi+TDe

对于位移型圆锥配合圆锥直径间隙配合量：TDf=Xmax-Xmin=TEXC

圆锥直径过盈配合量：TDf=Ymin-Ymax=TEXC第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.2圆锥配合的术语及定义8.3圆锥配合第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.3圆锥配合的确定—结构型圆锥配合配合的特点配合的确定结构型圆锥配合(1)可形成间隙配合、过盈配合、紧密配合(2)其配合性质完全取决于相互结合的内、外圆锥直径公差带的相对位置(1)结构型圆锥配合的圆锥直径公差带的代号和数值及公差等级，采用《极限与配合》国家标准（GB/T1800.3—1998）规定的标准公差系列与基本偏差系列。为了减少定值刀具的数目，推荐优先采用基孔制配合，即内圆锥直径基本偏差为H；(2)圆锥直径配合公差TDf，等于两结合圆锥内、外直径公差之和。其公差值的大小，直接影响配合精度。推荐内、外圆锥直径公差不低于IT9级。如对接触精度有更高要求，可按圆锥公差国标（GB/T11334—2005）规定的圆锥角公差AT系列值（见表8-4），给出圆锥角极限偏差及圆锥的形状公差；(3)配合在A(a)--ZC(zc)中选择，应按优先、常用、任意公差带组成配合为顺序选用配合。8.3圆锥配合第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量8.3.3圆锥配合的确定—位移型圆锥配合配合的特点配合的确定位移型圆锥配合(1)可形成间隙配合、过盈配合，通常不用于形成过渡配合(2)其配合性质是由内、外圆锥的轴向位移量或装配力决定的。配合性质与相互结合的内、外圆锥直径公差带无关。直径公差仅影响接触的初始位置和终止位置及接触精度(1)位移型圆锥配合的圆锥直径公差带可根据对终止位置基面距的要求和对接触精度的要求来选取，如对基面距有要求，公差等级一般在IT8～ITl2之间选取，必要时，应通过计算来选取和校核内、外圆锥的公差带；若对基面距无严格要求，可选较低的直径公差等级，以便使加工更经济；如对接触精度要求较高，可用给圆锥角公差的办法来满足。为了计算和加工方便，GB/T12360—1990推荐位移型圆锥的基本偏差用H、h或JS、js的组合。若对基面距无严格要求，可选较低的直径公差等级；(2)内、外圆锥公差带的基本偏差用H、h或JS、js的组合；(3)轴向位移的大小，将决定配合间隙量或过盈量的大小。轴向位移量的极限值由功能要求的极限间隙或极限过盈量计算得到，计算式如下(式中C为锥度)：对于间隙配合Eamax=Xmax/C对于过盈配合Eamax=Ymax/CEamin=Xmin/CEamin=Ymin/C轴向位移公差（允许位移的变动量）TE=Eamax

–Eamin例题：圆锥配合第8章圆锥的公差配合及检测互换性与技术测量例