极限与配合2003.ppt

1、5.1极限与配合,现代化大生产必须按照专业化协作的原则进行生产，生产的分工协作要求遵循互换性原则。 互换性是指按同一规格制造的零件或部件，不需挑选择或辅助加工，任取其一， 装配在机器上就可达到原定性能要求的性质。包括几何参数互换性和功能互换性。为保证互换性和产品质量；统一设计、制造、检验和使用者的认识；尽快适应国际贸易、技术和经济交流的需要，国家制定了系列的极限与配合的国家标准（简称国标，代号GB）,满足完全互换需具备的条件： 几何参数达到结合的使用要求 -几何参数互换 几何参数零件的尺寸大小、形状、位置。 物理、化学、电学、机械性能满足要求 功能互换 满足上述两条的称具有广有义互换性。 互换

2、性的作用 在生产上：在修理上：在管理上： 在经济上：在经营上：,互换性的最终目标实现三化,首先是零件、部件的标准化； 而后是产品的系列化； 进而寻求世界范围的通用化。 立足较高层次，合理地利用互换性原则指导设计和生产。 在机械制造中，标准化是广泛实现互换性生产的前提。,优先数与标准尺寸,三化的重要依据：（工程上各种技术参数的协调、简化和统一是标准化的重要内容。） 优先数（GB321-80）qrr10 标准尺寸（GB2822-81） 1.优先数系是由一些十进制等比数列构成。 2.标准尺寸由优先数的常用值和化整值组成。 标准件、标准组件、标准部件、重要的配合尺寸都应采用标准尺寸。,机械加工质量：指

3、加工精度和表面质量。 加工精度：指零件加工后几何参数的实际数值和理想数值相符合的程度。 表面粗糙度: 是指零件加工表面上具有的由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征。,极限与配合制度 极限与配合的国家标准（简称国标，代号GB） 可统一设计、制造、检验和使用者的认识，保证互换性和产品的质量。,尺寸精度并不是要求零件都准确地制成一个指定尺寸，而是限定其在一个合理的范围内变动。 将在使用和制造上的合理、经济性的范围标准化即为极限制。 对于相互配合的零件，要求保证相互配合的尺寸之间形成一定的配合关系，以满足不同的使用要求。其标准化为配合制。,问题：如何获得（制造）确定 的尺寸？,如直径20、长度10

4、0mm。,实际上不可能制造出尺寸绝对准确的零件。实际获得的零件尺寸与理想尺寸之间有一定的偏差。 如零件实际直径可能是20.01，或19.98。,Q,如相互配合的电机轴和轴承孔。,为了保证电机轴在轴承孔内可以转动，轴的直径应略小于孔的直径。例如：轴的直径为F19.9120.00；孔的直径为F20.1520.28。 实际使用时允许零件存在一定的偏差。但偏差有一定的允许范围，过大则会影响使用。偏差的允许范围就是公差。,基本术语和定义,1.尺寸 以特定单位表示线性尺寸值的数值.（mm) 2.基本尺寸 通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸。 3.实际尺寸 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。孔、轴可以是

5、圆柱形内、外表面，也可以是由二平行平面或切面形成的包容面、被包容面。如键槽和键的宽向两侧面，即分别为内表面和外表面。 4.极限尺寸 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。,1.孔以去除材料的方法加工零件，越加工尺寸越大的外形面为孔。 2.轴以去除材料的方法加工零件，越加工尺寸越小的外形面为轴。,孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸，分别以Dmax、dmax表示； 孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限尺寸分别以Dmin、dmin表示。,5.偏差 某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸等）减其基本尺寸所得的代数差。 6.极限偏差 上偏差：ES =Dmax-D es=dmaxd 下

6、偏差: EI =Dmin-D ei=dmin-d,7.尺寸公差（简称公差） 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，恒为正值。它是尺寸精度的一种 度量，值越小，精度越高。 8.公差带图 表示极限与配合的图解 称作公差带图。 公差带-由代表两极限 偏差或两极限尺寸的两平行 直线所限定的区域。 公差带图表示公差与配合关系的图解。 零线：基本尺寸线与数值； 公差带的位置； 公差带的大小 。,公差带图,9.零线 是在极限与配合的图解中，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。 10.公差带 由代表两极限 偏差或两极限尺寸的两

7、平行 直线所限定的区域。它是由 公差带大小和其相对于零线 的位置（基本偏差）来确定。,配合与基准制,齿轮之间啮合，螺杆与螺母旋合，键与键槽嵌合，滑动座与导轨吻合，孔与轴-配合 配合是指基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。由于孔和轴的实际尺寸不同，装配后可能获得不同的装配性质，产生间隙或过盈。根据孔和轴公差带之间的不同的位置关系而获得的不同的配合性质，配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合。 间隙孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正。 过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负,20.15,20.28,-9mm,+28mm,+15mm,+0,f20,配合公差带,间隙配合(X) -具有间隙

8、的配合。 孔尺轴尺，轴自由转动、滑动，公差带图中孔的公差带位于轴的公差带之上。包括最小间隙为零的配合。,(2)过盈配合 (Y) -具有过盈(包括最小过盈为零)的配合。 孔尺轴尺， 轴不能自由活动，公差带图中孔的公差带位于轴的公差带之下。包括最小过盈为零的 配合。（压力装配或“红套法”）,(3)过渡配合-可能具有间隙或过盈的配合。在公差带图中孔、轴公差带相互交叠。过渡配合是相对于待装配件的公差带而言的，对于具体的一对装配结合件，则仅具有间隙或过盈二者状态之一。,(4) 配合公差,配合公差是组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙和过盈的变动量。 配合公差以Tf表示，是反映装配精度的特征值。,基准制

9、,国标对配合规定了二种基准制，即基孔制和基轴制。此外，也允许选用非基准制配合。 基孔制 -将孔的公差带位置固定，改变轴的公差带位置而获得各种不同配合的一种制度。 基准制的孔称为基准孔， （图） 代号为H。 + H 其下偏差为零，上偏 0 差为正值。 -,改变轴的公差带位置便可获得各种不同的所需配合。,分析,当轴的基本偏差为上偏差，且为负值或零值时，是间隙配合; 当轴的基本偏差为下偏差，且为正值时： 若孔与轴公差带相交叠为过渡配合; 若轴的公差带完全位于基准孔的公差带之上为过盈配合。 由于孔的另一偏差位置将随公差带大小变化，在过渡配合与过盈配合之间，出现了不确定的“过渡配合或过盈配合”区。,(2

10、)基轴制,-将轴的公差带位置固定，改变孔的公差带位置而获得各种不同配合的一种制度。 基轴制的轴称为基准轴， （图） 代号为h。 + 其上偏差为零，下偏 0 差为负值。 - h,同理，改变孔的公差带位置便可获得各种不同的所需配合。,标准公差和基本偏差,公差带由“公差带大小”和“公差带位置”这两个要素组成。公差带大小由标准公差确定，公差带位置由基本偏差确定，国家标准对二者都进行了标准化。,标准公差代号为“IT”,基本偏差为确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。国标规定孔、轴的基本偏差各为28个，用拉丁字母（一个或两个）及其顺序表示。,查标准公差表 公差等级确定尺寸精确程度的等级。 ITO1IT18

11、，共20级。 公差单位-计算标准公差的基本单位。i i：是基本尺寸的函数，是随基本尺寸变化而呈一定规律变化的。 IT = a . i（a为公差等级系数， a越大精度越低） 尺寸分段： 为简化，将500的尺寸分为13段，如：36， 610,1.标准公差,1.公差等级的选择 原则:在满足产品使用性能要求(或在工艺过程中满足后续工序要求)的前提下，尽量选用较低的公差等级。 要考虑：生产类型、方式、工艺的可行性和生产的经济性等。,2.公差等级的大致应用 块规 IT01IT1 量规 IT1IT7 特别精密的配合 IT2I T5 配合尺寸 IT5IT13 非配合尺寸 IT12IT18 航空工业 一般高于I

12、T13,2.基本偏差,查基本偏差表，孔、轴各一个。,公差带与配合的代号及标注,公差带代号: 孔 H7，G6，F8 轴 h7 , g6 , f8 公差带代号标注（3种形式） 孔 50H8-零件设计图和装配图 50 +0O.0399-零件生产图、工序图 50H8(+0O.0399)-装配图和零件图以及工序图 中重要尺寸的标注 配合尺寸的标注 50H8 /f 7,基准制的选择,一般优先选用基孔制 （定径刀具，加工困难） 特殊情况下选用基轴制 较小直径（18mm）的浅孔与细长轴配合时； 大直径（500mm）孔轴配合时（多用）； 一根轴与几个孔配合，且有不同类型配合要求时； 轴采用标准件时； 直接采用型

13、材做为轴时。 必要时采用混合制（即非基准制） 单件小批生产大尺寸工件，防止报废时； 旧机器修配时； 一孔与两轴配合，且已采用基轴制时； 电镀、喷涂等增积处理前的加工尺寸。,5.2 形状位置公差术语与概念,1.要素 构成零件几何特征的点、线、面。 是形位公差研究的对象。 2.理想要素 理论正确的要素。该要素不存在任何误差。 3.实际要素 零件上实际存在的要素。 测量时由测得要素来替代。由于存在测量误差及测试手段的限制，因此，它并非该要素的真实情况。 4.被测要素 在图样上给出形状或(和)位置公差的要素。 被测要素又可分为单一要素和关联要素两类。,5.2.1基本术语和定义,5.单一要素 仅对其本身

14、给出形状公差要求的要素。 6.关联要素 对其它要素有功能关系的要素，或在图样上给出位置公差的要素。 7.基准要素 用以确定理想被测要素方向或(和)位置的要素。理想基准要素简称基准。 8.轮廓要素 构成零件轮廓的点、线、面。 9.中心要素 从一个或多个轮廓要素上获取的中心点、中心线、或中心面。 10.形状公差 单一实际被测要素对其理想要素的允许变动量。 11.位置公差 关联实际被测要素对具有确定方向或位置的理想要素的允许变动量。,一、形位公差标注方法,1.形位公差的项目与符号,形位公差的标注,形位公差标注的内容： 公差框格：公差的项目符号公差数值基准代号 被测要素指引线 ： 带箭头 基准要素 ：

15、两种方式（形状公差无）,形位公差标注示例(1),2.形位公差带,形位公差带是限制实际形状要素或实际位置要素变动的区域。由形状、大小、方向、位置四个要素决定。其形状（根据特征）最典型的有四种：,公差带的形状共有九种 （图）,形状公差评定,1.直线度 在平面内的直线,被测要素,理想要素(平行线),误差,直线度,在任意方向的直线度,2.平面度,它同时控制任一方向的直线度。,3.圆度,4.圆柱度,它同时控制圆柱面的圆度和轴剖面内两素线的平行度。,三、位置公差,1.平行度,2.同轴度 (定位),3.跳动,圆跳动 径向圆跳动,4.形位公差的标注,公差框格由2-5格组成，第一格标注公差特性符号，第二格标注公

16、差值和有关符号，第三至第五小格标注基准字母代号。,表示公差带为圆或圆柱形；S 则为球形；6 表示有6个被测要素。,基准,相对于被测要素的基准，用基准字母表示。带小圈的大写字母用细实线与粗的短横线相连接，表示基准的字母也应注在公差框格内规定的位置上。,当基准要素是轮廓线或表面时，基准字母的短横钱应置放在要素的外轮廓线上或它的延长线上，但应与尺寸线明显地错开（见图1-27）；基准符号还可置于用圆点指向实际表面的参考线上，见图1-28。,当基准要素是轴线、或中心平面、或由带尺寸的要素确定的点时，则基准符号中的线与尺寸线对齐。如尺寸线处安排不下两个箭头，则另一箭头可用短横线代替 。,5.3表面粗糙度,

17、表面粗糙度是指零件加工表面上具有的由较 小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征。 它是一种微观几何形状误差。 对零件表面几何形状误差，一般： 波距10mm，称宏观几何形状误差-形状误差； 波距1mm，称微观几何形状误差-表面粗糙度； 波距110mm，称表面波纹度（波度）。,表面粗糙度对零件的摩擦和磨损、疲劳强度、抗腐蚀性及零件间的配合性质等都有重要的影响。,1.基本术语及定义 实际轮廓 是平面与实际表面相交所得的轮廓线。 通常均按横向实际轮廓，即与加工纹理方向垂直的 截面上的轮廓。,取样长度 l 用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。 目的是限制或减弱其它几何形状误差的影响。 表面越粗糙，

18、取样长度就应越大。 每个取样长度 应含有五个以上的峰谷。 取样长度和评定长度的选用值可查表。 如： 车、铣、刨： 可取 l = 2.5mm 精磨： 可取 l = 0.25mm,评定长度ln 是用以评定轮廓所必需的一段长度，可包括一个或几个取样长度 。 目的是充分合理地反映被测表面的粗糙度特征，克服加工表面的不均匀性。 它可包括一个或几个取样长度。 如： 车、铣、刨： ln =（13）l 精磨： ln =（617）l,基准线 评定表面粗糙度参数数值大小的一条参考线。 通常用算术平均中线代替最小二乘中线。 轮廓的算术平均中线 ：在取样长度内划分实际轮廓为上下两部分，且上、下两边面积相等的线。,y

19、l F1 F2 F3 F4 Fn-1 0 m F2 F4 F6 F8 Fn 如图： F1 + F3 +Fn-1 = F2 + F4 + Fn,-在取样长度内，被测轮廓上各点至中线距 离绝对值的算术平均值。 y l 公式: Ra = ydx y1 y2 近似： Ra y i,1 l,l,0,1 n,n,i=1,2.主要评定参数（高度参数）轮廓算术平均偏差Ra,y3 y4,微观不平度十点高度Rz,在取样长度内，5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大轮廓谷深的平均值之和。 y yp1 yp2 yp3 yp4 yp5 yv1 yv2 yv3 yv4 yv5 公式： Rz = ( ypi + yvi) ypi yvi 都取正值,1 5,5,5,i=1,i=1,轮廓最大高度 Ry,在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。 峰顶线 谷底线 公式：R y = y pmax + y vmax y pmax y vmax 取正值,y pmax,y vmax,R y,3.表面粗糙度的标注表面粗糙度的符号, 基本符号 单独使用无意义，如在其上加注评定参数要求，则表示用任何方法获得的表面。 表示用车、铣、磨等切削加工去除材料的方法获得的表面。 表示用不去除材料获得的表面。如锻造、铸造等或要求保持上道工序的状况。,周围有