华理工机械制图B讲义第25讲 技术要求二

PAGEPAGE10华北理工大学课程名称《机械制图B》第周第讲课程第25讲第9章第3讲授课章节第9章零件图第四节零件图的技术要求目的要求掌握极限与配合的定义、术语、代号及关系掌握公差带图的画法掌握配合的概念及种类掌握国标规定的极限制与配合制及在图样中的标注方法掌握零件图尺寸标注的合理性掌握阅读零件图的方法和步骤重点国标规定的极限制与配合制及在图样中的标注方法难点公差带图的画法教学方法多媒体教学，采用动画演示、模型分析、启发引导的教学方式。教学手段板书与多媒体结合。时间分配导入5分钟，课程内容85分钟。主要内容【课程导入】零件图是指导生产机械零件以及检测机械零件的技术文件。为了保证零件的质量，在零件图中除了图形和尺寸外，还要标注零件的技术要求。极限与配合的相关国家标准，对于机械工业的整个生产环节是重要的基础标准。对于零件图和装配图，极限与配合是一项重要的技术要求，也是检验产品质量必需的经济技术指标。【本章课程的内容】：第九章零件图§9—4零件图的技术要求极限与配合1.基本概念零件的互换性在成批生产进行机器装配时，要求一批相配合的零件只要按零件图要求加工出来，不经任何选择或修配，任取一对装配起来，就能达到设计的工作性能要求，零件间的这种性质称为互换性。零件具有互换性，可给机器装配、修理带来方便，也为机器的现代化大生产提供了可能性。轴和孔轴通常是指工件的圆柱形的外尺寸要素，也包括非圆柱形的外尺寸要素（由两平行平面或切面形成的被包容面）。孔通常是指工件的圆柱形的内尺寸要素，也包括非圆柱形的内尺寸要素（由两平行平面或切面形成的包容面）。

(3)定义与术语

零件在加工过程中，由于机床精度、刀具磨损、测量误差等多种因素的影响，不可能把零件的尺寸加工得绝对准确。为了保证互换性，必须将零件尺寸的加工误差限制在一定范围内，规定出尺寸的允许变动量，从而形成了公差与配合的一系列概念。公称尺寸由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。也就是根据零件的强度和结构要求，设计时确定的尺寸，其数值应优先选用标准直径或标准长度。局部尺寸提取组成要素的局部尺寸，是通过测量组成要素上两点对应点之间的距离。极限尺寸尺寸要素允许的尺寸变动的两个极端。上极限尺寸尺寸要素允许的最大尺寸。下极限尺寸尺寸要素允许的最小尺寸。关系：提取要素局部尺寸的合格条件：上极限尺寸——局部尺寸——下极限尺寸尺寸偏差(简称偏差)

某一尺寸减去其公称尺寸所得的代数差。极限尺寸减去其公称尺寸所得的代数差称为极限偏差。上极限偏差=最大极限尺寸-基本尺寸

下极限偏差=最小极限尺寸-基本尺寸

上、下偏差可以是正值、负值或零。

国家标准规定：孔的上偏差代号为ES，孔的下偏差代号为EI；轴的上偏差代号为es，轴的下偏差代号为ei。零线在极限与配合的图解中，表示公称尺寸的那条线，即偏差为零的线，故称为零线。

6）尺寸公差(简称公差)

允许尺寸的变动量。

尺寸公差=最大极限尺寸-最小极限尺寸=上偏差-下偏差

公差是个量的概念，是个没有符号得绝对值。

公差带

在公差带图解中，是由代表上、下极限尺寸或上下极限偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带的区域宽度和位置是构成公差带的两个要素。为了简便地说明上述术语及其相互关系，在实用中一般以公差带图表示。公差带图是以放大图形式画出方框，注出零线，方框宽度表示公差值大小，方框的左右长度可根据需要任意确定。为区别轴和孔的公差带，一般用斜线表示孔的公差带；用反方向斜线或加点或网格线表示轴的公差带，见下左图。配合在机器装配中，公称尺寸相同并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合。由于孔和轴的实际尺寸不同，装配后可以产生“间隙”或“过盈”。在孔与轴的配合中，孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差为正值时是间隙，为负值时是过盈，见上右图。国家标准将配合分为三种类型。

①间隙配合孔的公差带在轴的公差带之上，任取其中一对孔和轴相配都成为具有间隙(包括最小间隙为零)的配合。②过盈配合孔的公差带在轴的公差带之下，任取其中一对孔和轴相配都成为具有过盈(包括最小过盈为零)的配合。③过渡配合孔的公差带与轴的公差带相互交叠，任取其中一对孔和轴相配，可能是具有间隙，也可能具有过盈的配合。

2.极限制

公差带有两项特征，即公差带的大小和公差带的位置。

（1）标准公差系列是国家标准用以确定公差带大小的。标准公差等级是确定尺寸精确程度的等级。标准公差分20个等级，即IT01、IT0、ITl~18，IT表示标准公差，阿拉伯数字表示标准公差等级，其中IT01级最高，等级依次降低，ITl8级最低。对于一定的基本尺寸，标准公差等级愈高，标准公差值愈小，尺寸的精确程度愈高。国家标准将500mm以内的基本尺寸范围分成13段，按不同的标准公差等级列出了各段基本尺寸的标准公差值。（2）基本偏差系列

用来确定公差带位置的标准。基本偏差是用于确定公差带相对于零线位置的上极限偏差或下极限偏差。一般是指靠近零线的那个偏差，当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差，当公差带位于零线下方时，其基本偏差为上偏差。

根据实际需要，国家标准分别对孔和轴各规定了28个不同的基本偏差。孔、轴的基本偏差数值可从有关表中查出。

1)基本偏差代号用拉丁字母表示，大写字母表示孔的基本偏差代号，小写字母表示轴的基本偏差代号。由于图中用基本偏差只表示公差带的位置而不表示公差带的大小，故公差带一端画成开口。2)孔的基本偏差从A～H为下偏差，J～zc为上偏差，JS的上下偏差分别为+IT/2和-IT/2

3)轴的基本偏差从a～h为上偏差，j～zc为下偏差，js的上下偏差分别为+IT/2和-IT/2。

孔和轴的另一偏差可由基本偏差和标准公差算出。

（3）配合尺寸形式及含义3.配合制

国家标准规定了两种基准制。

(1)基孔制基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差的轴的公差带构成各种配合的一种制度。也就是在基本尺寸相同的配合中将孔的公差带位置固定，通过变换轴的公差带位置得到不同的配合。基孔制的孔称为基准孔，国家标准中规定基准孔的下偏差为零，“H”为基准孔的基本偏差代号。

(2)基轴制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构成各种配合的一种制度。也就是在基本尺寸相同的配合中将轴的公差带位置固定，通过变换孔的公差带位置得到不同的配合。基轴制的轴称为基准轴，国家标准中规定基准轴的上偏差为零，“h”为基准轴的基本偏差代号。

从基本偏差系列中可以看出：在基孔制中，基准孔H与轴配合，a～h(共11种)用于间隙配合；j～n(共5种)主要用于过渡配合；(n、P、r可能为过渡配合或过盈配合)；p～zc(共12种)主要用于过盈配合。

在基轴制中，基准轴h与孔配合，A～H(共11种)用于间隙配合；J～N(共5种)主要用于过渡配合；(N、P、R可能为过渡配合或过盈配合)；P～ZC(共12种)主要用于过盈配合。公差与配合的选用包括基准制、配合类别和公差等级三项内容。

1)基准制的选择

国家标准中规定优先选用基孔制，因为一般地说加工孔比加工轴难。基轴制通常仅用于结构设计要求不适宜采用基孔制，或者采用基轴制具有明显经济效果的场合。例如，同一轴与几个具有不同公差带的孔配合，或冷拉制成型不再进行切削加工的轴在与孔配合时，采用基轴制。在零件与标准件配合时，应按标准件所用的基准制来确定，如滚动轴承的轴圈与轴的配合则为基孔制；而座圈与机体孔的配合则为基轴制。2）配合类别的选择

国家标准规定了优先选用、常用和一般用途的孔、轴公差带。应根据配合特性和使用功能，尽量选用优先和常用配合。当零件之间无键、销等紧固件，只依靠结合面之间的过盈来实现传动时，必须选择过盈配合；当零件之间不要求有相对运动，同轴度要求较高，且不是依靠该配合传递动力时，通常选择过渡配合。3）标准公差等级的选择

在保证零件使用要求的条件下，应尽量选择比较低的标准公差等级，即标准公差等级数较大，公差值较大，以减少零件的制造成本。由于加工孔比较难，故当标准公差等级高于IT8时，在基本尺寸至500mm的配合中，应选择孔的标准公差等级比轴低一级(如孔为8级，轴为7级来加工孔。因为公差等级愈高，加工愈困难。标准公差等级低时，轴、孔的配合可选相同的标准公差等级。

通常IT01～IT4用于块规和量规；IT5～IT12用于配合尺寸；IT12～IT18用于非配合尺寸。4、配合尺寸在图样中的标注（1）在零件图中的标注存在三种形式的标注，见下图。（2）装配图中的注法

配合尺寸代号由相配的孔和轴的公差带代号组成，用分数形式表示，分子为孔的公差带代号；分母为轴的公差带代号(用斜分数线时，其斜分数线应与分子、分母中的代号高度平齐)。上图要分别观察尺寸标注的方法及原因。注意与轴承配合件的尺寸标注形式。（3）由装配图、零件图配合尺寸对比及拆出

装配图的尺寸标注零件图的尺寸标注查阅教材P348-351附表§9—5零件图的尺寸标注尺寸基准的选择尺寸基准是标注尺寸的起点，通常分为基准分为设计基准和工艺基准。要合理标注尺寸，必须正确选择尺寸基准。1.设计基准设计基准是零件在机器或部件上确定零件位置的几何要素，即点、线、面，实为了保证零件设计要求而选定的一些基准。通常是确定零件在机器上位置的接触面、对称面、回转轴线等。2.工艺基准

根据零件加工制造、测量和检测等工艺要求所选定的一些面、线、点，称为工艺基准。上图所示的齿轮轴，加工、测量时是以轴线和左右端面分别作为径向和轴向的基准，因此该零件的轴线和左右端面为工艺基准。3.主要基准和辅助基准在零件的长、宽、高三个方向(或轴向、径向两个方向)，每个方向至少要有一个基准。当同一方向上有多个基准时，其中一个基准是主要的，称为主要基准；其余的基准则为辅助基准。主要基准与辅助基准之间应有尺寸联系。为保证设计要求，零件同一方向上主要基准与辅助基准之间，确定位置的定位尺寸之间，都必须直接注出尺寸(联系尺寸)，将其联系起来。

对部件中有配合、连接、传动等关系(如轴和轴孔、键和键槽、销和销孔、内螺纹和外螺纹、两零件的结合面等)的相关零件，在标注它们的零件图尺寸时，应尽可能做到尺寸基准、尺寸标注形式及其内容等协调一致，以利于装配，满足设计要求。4、基准的选择原则

选择基准时，若从设计基准出发标注尺寸，能保证零件在机器中的工作性能；从工艺基准出发标注尺寸，能把尺寸标注与零件加工制造联系起来，保证工艺要求，方便加工和测量。因此，标注尺寸时应尽可能将设计基准与工艺基准统一起来，如上例齿轮轴的轴线既是径向设计基准，也是径向工艺基准，即工艺基准与设计基准是重合的，称之为“基准重合原则”。这样既能满足设计要求，又能满足工艺要求。一般情况下，工艺基准与设计基准是可以做到统一的，当两者不能统一起来时，要按设计要求标注尺寸，在满足设计要求前提下，力求满足工艺要求。可作为设计基准或工艺基准的面、线、点主要有：对称平面、主要加工面、结合面、底平面、端面、轴肩平面；回转面母线、轴线、对称中心线；球心等。应根据零件的设计要求和工艺要求，结合零件实际情况，恰当选择尺寸基准。二、尺寸标注的形式1.链状式2.坐标法3.综合法三、标注尺寸的合理性1、不能注成封闭的尺寸链

封闭的尺寸链是首尾相接，形成一个封闭圈的一组尺寸。前图中，已注出各段尺寸a、b、c，如再注出总长e，这四个尺寸就构成了封闭尺寸链，每个尺寸为尺寸链中的组成环。根据尺寸标注形式对尺寸误差的分析，尺寸链中任一环的尺寸误差，都等于其他各环的尺寸误差之和。因此，如注成封闭尺寸链，欲同时满足各组成环的尺寸精度是办不到的。因此，标注尺寸时应在尺寸链中选一个不重要的环不注尺寸，该环称为开口环。开口环的尺寸误差等于其他各环尺寸误差之和，因为它不重要，在加工中最后形成，使误差积累到这个开口环上去(加工时不测量)，该环尺寸精度不予保证，对零件设计要求没有影响，从而保证了其他各组成环的尺寸精度。

但出于某种需要有时也可注出开口环尺寸，但必须加括号，称为参考尺寸，加工时不作测量和检验。2、功能尺寸直接注出

零件的功能尺寸(重要尺寸)，是指影响产品性能、工作精度、装配精度及互换性的尺寸。如下图中的尺寸A，尺寸H和A。为保证设计要求，对零件的功能尺寸应从设计基准出发直接注出。在一个零件的尺寸中，功能尺寸的数量较少，约占尺寸总数的10％～20％，其余是非功能尺寸(一般尺寸)。一般尺寸在满足设计要求情况下，可从工艺基准出发标注。3、非功能的尺寸要符合加工制造要求1）按加工顺序标注尺寸按加工顺序标注尺寸符合加工过程，方便加工和测量，从而易于保证工艺要求。轴套类零件的一般尺寸或零件阶梯孔等都按加工顺序标注尺寸。下图表示轴在车床上的加工顺序，车削加工后还要铣削轴上键槽和加工轮齿。从加工顺序的分析中可以看出，该齿轮轴的尺寸注法是符合加工要求的。2）铸件、锻件按按形体分析法标注尺寸

铸件制造过程是先制作木模及芯盒，再造出砂型并浇注金属熔液而铸成。木模是由基本形体拼合(堆叠)成的，因此对铸件尺寸应按形体分析法标注基本形体的定形尺寸和定位尺寸，这样，既反映出设计意图，又方便制作木模。锻件是要先加工模具，按形体特征标注尺寸，方便模具制造。3）、加工面与非加工面的尺寸标注毛坯的制造误差大，加工面不可能保证两个以上的非加工面的尺寸要求。在加工面与非加工面之间只有一个尺寸联系，其余为加工面与加工面的尺寸联系及非加工面与非加工面的尺寸联系。4）方便测量的标注尺寸在没有结构上或其他重要的要求时，标注尺寸应尽量考虑测量方便。在满足设计要求前提下，所注尺寸应尽量做到使用普通量具就能测量，以减少专用量具的设计和制造。

5）不同工种加工的尺寸应尽量分开标注轴上的键槽是在铣床上加工的，标注键槽尺寸应与其他的车削加工尺寸分开，有利于看图，键槽的宽度和深度集中标注在断面图上，这样配置尺寸，清晰易找，加工时看图方便。6）常见工艺结构的尺寸标注一定要掌握第八章学过的键槽、第九章的倒角、退刀槽、沉孔、钻阶梯孔等常见工艺结构的标注方法。§9—5零件图的阅读一、读零件图的方法和步骤看标题栏了解零件的名称、材料、绘图比例等内容，对该零件有初步的认识。分析视图，想象形状看懂零件的内外形状和结构是读零件图的重点。读图时，应从主视图入手，结合其他视图。应用形体分析法和线面分析法，综合分析各视图之间的投影关系及所采用的表达方法。看图步骤：先看主要部分，后看次要部分；先看整体，后看细节；先看容易看懂部分，后看难懂部分。按投影对应关系分析形体时，要兼顾零件的尺寸及其功用，以便帮助想象零件的形状。分析尺寸和技术要求结合图样表达的零件形状，分三个方向了解图样中标注的尺寸。按定形、定位、总体三种尺寸找清弄懂，要确定图样中标注尺寸所选用的基准，分析设计基准与工艺基准是否重合。全面分析技术要