互换性与测量技术基础第三章.ppt

1、第二节 尺寸的公差与配合,第三章 尺寸的公差、配合与检测,第三节 尺寸公差与配合的选用,第四节 尺寸的检测,第一节 基本术语和定义,第一节 基本术语和定义,一、有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,（一）尺寸 尺寸是以特定单位表示线性尺寸的数值，如直径、半径、宽度、深度、高度、中心距等。,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,基本尺寸是通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸。通常由设计者给定，用D和d表示（大写字母表示孔、小写字母表示轴）。它是根据产品的使用要求，根据零件的强度、刚度等要求，计算出的或通过试验和类比方法而确定的，经过圆整后得到的尺寸，一般要符合标准尺寸系列。如图3-1所示，20mm及

2、30mm为圆柱销直径和长度的基本尺寸。,（二）基本尺寸（D，d）,图3-1 圆柱销,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,实际尺寸是通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。由于加工误差的存在，半径、宽度、深度、高度按同一图样要求所加工的各个零件，其实际尺寸往往不相同。即使是同一零件的不同位置、不同方向的实际尺寸也往往不一样（见图3-2），故实际尺寸是实际零件上某一位置的测得值。加之测量时还存在着测量误差，所以实际尺寸并非真值。,（三）实际尺寸（Da，da）,图3-2 圆柱销实际尺寸,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,极限尺寸是指一个孔或轴允许的尺寸的两个极端，也就是允许的尺寸变化范围的两个界限值。实际尺寸

3、应位于其中，也可达到极限尺寸。其中较大的称为最大极限尺寸（Dmax,dmax），较小的称为最小极限尺寸（Dmin，dmin），如图3-3a所示。,（四）极限尺寸,图3-3 公差与配合示意图,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,尺寸偏差是指某一尺寸（极限尺寸、实际尺寸等等）减去基本尺寸所得的代数差，其值可正、可负或零。 1.实际偏差（Ea、ea） 实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。记为,（五）尺寸偏差（简称偏差）,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,图3-3 公差与配合示意图,（五）尺寸偏差（简称偏差）,2.极限偏差 极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。其中，最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为

4、上偏差（ES,es），最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差（EI,ei），见图3-3a，分别记为,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,图3-3 公差与配合示意图,（六）尺寸公差（Th,Ts）,尺寸公差（简称公差）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。它是允许尺寸的变动量，如图3-3a所示。 公差、极限尺寸和极限偏差的关系如下 由上式可知，公差值永远为正值。,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,前述有关尺寸、极限偏差及公差是利用图3-3a进行分析的。从图中可见，由于公差的数值比基本尺寸的数值小得多，不便用同一比例表示。显然，图3-3a中的公差部分被放大了。如果只为了表明尺

5、寸、极限偏差及公差之间的关系，可以不必画出孔与轴的全形，而采用简单明了的公差带图解表示，如图3-3b所示。公差带图解由两部分组成：零线和公差带。,（七）公差带图解,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,（七）公差带图解,图3-3 公差与配合示意图,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,1.零线 在公差带图解中，确定偏差的一条基准直线称为零线。它是基本尺寸所指的线，是偏差的起始线。零线上方表示正偏差，零线下方表示负偏差。在画公差带图解时，注上相应的符号“0”、“+”和“-”号，在其下方画上带单箭头的尺寸线并注上基本尺寸值。,（七）公差带图解,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,标准公差是指国家标准GB/T

6、 1800.31998所规定的任一公差，它确定了公差带的大小。字母IT为“国际公差”的符号。,（八）标准公差（IT）,有关尺寸、公差和偏差的术语及定义,基本偏差是指在极限与配合制中，确定公差带相对于零线位置的那个极限偏差。一般为靠近零线的那个上偏差或下偏差作为基本偏差。以图3-4孔公差带为例，当公差带完全在零线上方或正好在零线上方时，其下偏差（EI）为基本偏差：当公差带完全在零线下方或正好在零线下方时，其上偏差（ES）为基本偏差；而对称地分布在零线上时，其上、下偏差中的任何一个都可作为基本偏差。,（九）基本偏差,图3-4 基本偏差,（一）配合 配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔、轴公差带之间

7、的关系。 （二）孔与轴 孔是指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）。可用脚标h表示。 轴是指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。可用脚标s表示。,二、有关配合的术语及定义,有关配合的术语及定义,在孔与轴的配合中，孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差，当差值为正时叫做间隙（用X表示），当差值为负时叫做过盈（用Y表示）。,（三）间隙（X）或过盈（Y）,有关配合的术语及定义,根据孔、轴公差带之间的关系，配合分为三大类，即间隙配合、过盈配合和过渡配合。 1.间隙配合 间隙配合是指具有间隙（包括最小间隙为零）的配合。此时，孔的公

8、差带在轴的公差带之上，如图3-6所示。,（四）配合的种类,图3-6 间隙配合,有关配合的术语及定义,2.过盈配合 过盈配合是指具有过盈（包括最小过盈为零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下，如图3-7所示。,（四）配合的种类,图3-7 过盈配合,有关配合的术语及定义,3.过渡配合 过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图3-8所示。它是介于间隙配合与过盈配合之间的一类配合，但其间隙或过盈都不大。,（四）配合的种类,图3-8 过渡配合,有关配合的术语及定义,配合公差是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量。它表示配合精度，是评定配合质

9、量的一个重要综合指标。其计算式如下 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都为 Tf=Th+Ts,（五）配合公差（Tf）,有关配合的术语及定义,配合制是指同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。以两个相配合的零件中的一个零件为基准件，并选定标准公差带，而改变另一个零件（非基准件）的公差带位置，从而形成各种配合的一种制度。国家标准GB/T 1800.11997中规定了两种平行的配合制：基孔制配合和基轴制配合。,（六）配合制（基准制）,有关配合的术语及定义,（六）配合制（基准制）,图3-9 基准制 a）基孔制 b）基轴制,第二节 尺寸的公差与配合,

10、（一）标准公差等级及代号 确定尺寸精确程度的等级称为标准公差等级。规定和划分公差等级的目的，是为了简化和统一公差的要求，使规定的等级既能满足不同的使用要求，又能大致代表各种加工方法的精度，为零件设计和制造带来极大的方便。,一、标准公差系列,标准公差系列,（一）标准公差等级及代号,标准公差等级分为20级，用标准公差符号IT和数字组成。分别由IT01、IT0、IT1、IT2、IT18来表示。等级依次降低，标准公差值依次增大，其计算公式如表3-2所示。,表3-2 标准公差的计算公式,标准公差系列,（二）标准公差因子i,公差因子是国家标准极限与配合制中，用以确定标准公差的基本单位。它是制定标准公差数值

11、列的基础。根据生产实际经验和科学统计分析表明，加工误差与尺寸的关系基本上呈立方抛物线关系，即尺寸误差与尺寸的立方根成正比，如图3-10所示。而随着尺寸增大，测量误差的影响也增大，所以在确定标准公差值时应考虑上述两个因素。,图3-10 加工误差与尺寸的关系,标准公差系列,（三）基本尺寸分段,从图3-10加工误差与尺寸的关系可知，当基本尺寸变化不大时，其产生的误差变化很小。随着基本尺寸的数值增大，这种误差的变化更趋于缓慢。为了减少公差值的数目、统一公差值和方便使用，国家标准对基本尺寸进行了分段。尺寸分段后，对同一尺寸分段内的所有基本尺寸，在相同公差等级的情况下，具有相同的标准公差。,图3-10 加

12、工误差与尺寸的关系,标准公差系列,（四）标准公差值,注： 1.基本尺寸小于或等于1mm时，无IT14至IT18。 2.IT01级和IT0级的公差数值在标准附录A中给出。,表3-1 标准公差数值（摘自GB/T 1800.31998）,（一）基本偏差及其代号 基本偏差是用来确定公差带相对于零线的位置的。不同的公差带位置与基准件将形成不同的配合。基本偏差的数量将决定配合种类的数量。为了满足各种不同松紧程度的配合需要，同时尽量减少配合种类，以利互换，国家标准对孔和轴分别规定了28种基本偏差，分别用拉丁字母表示，其中孔用大写字母表示，轴用小写字母表示。28种基本偏差代号，由26个拉丁字母中去掉了5个易与

13、其他参数相混淆的字母I，L，O，Q，W（i,l,o,q,w），剩下的21个字母加上7个双写字母CD，EF，FG，JS，ZA，ZB，ZC（cd,ef,fg,js, za,zb,zc）组成。这28种基本偏差代号反映了28种公差带的位置，构成了基本偏差系列。,二、基本偏差系列,基本偏差系列,（二）轴的基本偏差数值,表3-3 基本尺寸500mm的轴的基本偏差计算公式,注：1.表中D的单位为mm。 2.除j和js外，表中所列公式与公差等级无关。,基本偏差系列,（三）孔的基本偏差数值,孔的基本偏差数值是由相同字母轴的基本偏差，在相应的公差等级的基础上通过换算得到。换算的原则是：基本偏差字母代号同名的孔和轴

14、，分别构成的基轴制与基孔制的配合，在相应公差等级的条件下，其配合的性质必须相同，即具有相同的极限间隙或极限过盈，如H9/f9与F9/h9、H7/p6与P7/h6。,基本偏差系列,（三）孔的基本偏差数值,由于孔比轴加工困难，因此国家标准规定，为使孔和轴在工艺上等价，在较高精度等级的配合中，孔比轴的公差等级低一级。在较低精度等级的配合中，孔与轴采用相同的公差等级。在孔由轴的基本偏差换算中，有以下两种规则： （1）通用规则 同名代号的孔和轴的基本偏差的绝对值相等，而符号相反。 （2）特殊规则 同名代号的孔和轴的基本偏差的符号相反，而绝对值相差一个值。,三、公差与配合在图上的标注,（一）一般、常用和优

15、先的公差带 按照国家标准中提供的标准公差及基本偏差系列，可将任一基本偏差与任一标准公差组合，从而得到大小与位置不同的大量公差带。在基本尺寸500mm范围内，孔公差带有2027+3=543个，轴的公差带有2027+4=544个。这么多的公差带都使用是不经济的，因它必然会导致定值刀具和量具规格的繁多。为此，GB/T 18011999规定了基本尺寸500mm的一般用途轴的公差带116个和孔的公差带105个，再从中选出常用轴的公差带59个和孔的公差带44个，并进一步挑选出孔和轴的优先用途公差带各13个，如图3-15和图3-16所示。图中方框中的为常用公差带，圆圈中的为优先公差带。,四、一般、常用和优先

16、的公差带与配合,一般、常用和优先的公差带与配合,（一）一般、常用和优先的公差带,图3-15 一般、常用和优先轴的公差带,一般、常用和优先的公差带与配合,（一）一般、常用和优先的公差带,图3-16 一般、常用和优先孔的公差带,一般、常用和优先的公差带与配合,（一）一般、常用和优先的公差带,在上述推荐的轴、孔公差带的基础上，国家标准还推荐了孔、轴公差带的组合。对基孔制，规定有59种常用配合；对基轴制，规定有47种常用配合。在此基础上，又从中各选取了13种优先配合。,一般公差是指在车间普通工艺条件下机床设备一般加工能力可保证的公差。在正常维护和操作情况下，它代表车间的一般加工的经济加工精度。国家标准

17、GB/T 18042000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差等效地采用了国际标准中的有关部分，替代了GB/T 18041992一般公差 线性尺寸的未注公差。,五、一般公差（线性尺寸的未注公差）,第三节 尺寸公差与配合的选用,选择基准制时，应从结构、工艺性及经济性几方面综合分析考虑。 （1）一般情况下应优先选用基孔制 在机械制造中，一般优先选用基孔制，这主要是从工艺上和宏观经济效益来考虑的，因为选用基孔制可以减少孔用定值刀具和量具等的数目。由于加工轴的刀具等多不是定值的，所以改变轴的尺寸不会增加刀具和量具等的数目。,一、基准制的选用,基准制的选用,1）直接使用有一定公差等级（IT8IT11

18、）而不再进行机械加工的冷拔钢材（这种钢材是按基准轴的公差带制造）做轴。当需要各种不同的配合时，可选择不同的孔公差带位置来实现。这种情况主要应用在农业机械和纺织机械中。 2）加工尺寸小于1mm的精密轴比同级孔要困难，因此在仪器制造、钟表生产、无线电工程中，常使用经过光轧成形的钢丝直接做轴，这时采用基轴制较经济。 3）根据结构上的需要，在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个孔件时应采用基轴制。,（2）下列情况应选用基轴制,基准制的选用,若与标准件（零件或部件）配合，应以标准件为基准件、来确定采用基孔制还是基轴制。 例如，滚动轴承外圈与箱体孔的配合应采用基轴制，滚动轴承内圈与轴的配合应采用基孔

19、制，如图3-18所示。选择箱体孔的公差带为J7，选择轴颈的公差带为k6。,（3）下列情况应选用基轴制,图3-18 基准制选择示例,基准制的选用,非基准制的配合是指相配合的两零件既无基准孔H又无基准轴h的配合。当一个孔与几个轴相配合或一个轴与几个孔相配合，其配合要求各不相同时，则有的配合要出现非基准制的配合，如图3-18所示。,（4）为满足配合的特殊要求，允许选用非基制 的配合,图3-18 基准制选择示例,公差等级的选用就是确定尺寸的制造精度。由于尺寸精度与加工的难易程度、加工的成本和零件的工作质量有关，所以在选择公差等级时，要正确处理使用要求、加工工艺及成本之间的关系。选择公差等级的基本原则是

20、，在满足使用要求的前提下，尽量选取较低的公差等级。,二、公差等级的选用,1.根据使用要求确定配合的类别 确定间隙、过渡或过盈配合应根据具体的使用要求。 2.选定基本偏差的方法 选择方法有3种：计算法、试验法和类比法。 3.用类比法选择配合时应考虑的因素 （1）受载荷情况（2）拆装情况（3）配合件的结合长度和形位误差（4）配合件的材料（5）温度的影响（6）装配变形的影响（7）生产类型,三、配合种类的选用,（一）用计算法确定配合 若两零件结合面间的间隙或过盈量给定后，可以通过计算并查表确定其配合。,四、选 用 实 例,选 用 实 例,1.间隙配合的选用 基准孔H与相应公差等级的轴ah形成间隙配合，

21、其中H/a组成的配合间隙最大，H/h的配合间隙最小，其最小间隙为零。 （1）H/a，H/b，H/c配合 （2）H/d、H/e配合 （3）H/f配合 （4）H/g配合 （5）H/h配合,（二）典型的配合实例,选 用 实 例,2.过渡配合的选用 基准孔H与相应公差等级轴的基本偏差代号jn形成过渡配合（n与高精度的H孔形成过盈配合）。 （1）H/j、H/js配合 （2）H/k配合 （3）H/m、H/n配合,（二）典型的配合实例,选 用 实 例,3.过盈配合的选用 基准孔H与相应公差等级的轴pzc形成过盈配合（p、r与较低精度的H孔形成过渡配合）。 （1）H/p、H/r配合 （2）H/s、H/t配合

22、（3）H/u、H/v、H/x、H/y、H/z配合,（二）典型的配合实例,第四节 尺寸的检测,在各种几何量的测量中，尺寸测量是最基本的。因为在形状、位置、表面粗糙度等的测量中，其误差大都是以长度值来表示的。这些几何量的测量，虽在方法、器具以及数据的处理方面有其各自的特点，但实质上仍然是以尺寸测量为基础的。因此，许多通用性的尺寸计量器具并不只限于测量简单的尺寸，它们也常在形状和位置误差等的测量中使用。,一、概 述,通过测量，可以测得工件的实际尺寸，由于存在着各种测量误差，测量所得到的实际尺寸并非真值。尤其在车间生产现场，一般不可能采用多次测量取平均值的办法以减小随机误差的影响，也不对温度、湿度等环境因素引起的测量误差进行修正，通常只进行一次测量来判断工件的合格与否。因此，当测得值在工件最大、最小极限尺寸附近时，就有可能将本来处在公差带之内的合格品判为废品（误废），或将本来处在公差带之外的废品判为合格品（误收）。,二、验收极限与计量器具的选择原则,验收极限与计量器具的选择原则,国家标准规定的验收原则是：所用验收方法应只接收位于规定的极限尺寸之内的工件。即允许有误废而不允许有误收。为了保证这个验收原则的实现，保证零件达到互换性要求，将误收减至最小，规定了验收极限。 验收极限是指检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。国家标准规定，验收极限可以按照下列两种方法之一确定。,1.验收极