孔和轴的极限与配合.ppt

1、2.1 概述 2.2 基本术语和定义 2.3-2.4 标准公差和基本偏差系列 2.5 一般常用和优先用公差带与配合 2.6 一般公差 线性尺寸的未注公差 2.7 尺寸公差与配合的选用 2.8 大尺寸、小尺寸公差与配合（自学）,理解极限与配合的基本术语及定义 掌握“极限与配合”国家标准的主要内容 了解极限与配合的选用原则及其应用,第2章 孔和轴极限与配合,几何参数误差：尺寸误差 、表面形状误差 、相互位置误差。,微观 表面粗糙度 （波距1mm）,中间 表面波纹度（波距110mm）,宏观 形状误差 （波距10mm）,概述,一、加工误差与公差,根据误差的形态，加工误差可分为下列几种类型：,概述,二、

2、极限与配合制的基本构成,国家标准GB/T1800.11800.4采用了国际极限与配合制,基本术语和定义,“极限”(limits) 用于协调机器零件使用要求与制造经济性之间的矛盾。,“配合” (fits) 反映零件组合时相互间的关系。,一、有关孔和轴的定义,孔(hole) 工件的圆柱形（或非圆柱形）内表面,轴(shaft) 工件的圆柱形（或非圆柱形）外表面,由单一尺寸A所形成的内、外表面如下图所示。,孔和轴的关系 孔是包容面，轴是被包容面,（1）尺寸(size), 以特定单位（mm）表示线性尺寸值的数值。,（2）基本尺寸(basic size)（D，d）, 通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺

3、寸。,（3）实际尺寸(actual size)（Da，da）, 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。,（4）局部实际尺寸(actual local size), 任何两相对点之间测得的尺寸。,（5）极限尺寸(limits of size), 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。,孔的最大极限尺寸Dmax,孔的最小极限尺寸Dmin,轴的最大极限尺寸dmax,轴的最小极限尺寸dmin,基本术语和定义,二、有关尺寸的术语及定义,对于孔：DmaxDaDmin,对于轴：dmaxdadmin,孔的最大极限尺寸(Dmax) 轴的最小极限尺寸(dmin),（6）最大实体极限(maximum material limi

4、t, MML), 对应于孔或轴最大实体尺寸的那个极限尺寸。,最大实体尺寸(maximum material size, MMC), 孔或轴具有允许的材料量为最多时的极限尺寸。,孔的最小极限尺寸(Dmin) 轴的最大极限尺寸(dmax),（7）最小实体极限(least material limit, MML), 对应于孔或轴最小实体尺寸的那个极限尺寸。,最小实体尺寸(least material size, LMC), 孔或轴具有允许的材料量为最多时的极限尺寸。,基本术语和定义,三、有关“公差和偏差”的术语及定义,孔的上、下偏差 ES = DmaxD EI = DminD 轴的上、下偏差 es

5、= dmaxd ei = dmind,（1）偏差(deviation), 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,（3）极限偏差(limits deviation), 上偏差(upper deviation)和下偏差(lower deviation),极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差,（2）实际偏差(actual deviation), 实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。,极限尺寸可、基本尺寸，偏差可为+、-、零值偏差值除零外，应标上相应的“+”号或“-”号,基本术语和定义,例2-1 有一个孔的直径为50mm，最大极限尺寸为50.048mm，最小极限尺寸为50.009mm，

6、求孔的上、下偏差。,孔的公差 Th = | DmaxDmin | = | ESEI | 轴的公差 Ts = | dmaxdmin | = | esei |,（4）尺寸公差（简称公差）(tolerance), 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。,尺寸公差是一个没有符号的绝对值!,偏差：从零线算起，是相对于基本尺寸的偏离量。 公差：允许尺寸的变动量，代表加工精度的要求。 数值上：偏差值可正、可负或零。 公差值必须大于零,偏差与公差的区别：,极限偏差 用于限制实际偏差，代表公差带的位置，影响配合松紧 公差 用于限制尺寸误差，代表公差带的大小，影响配合精度,在作用上,在工艺上：,偏

7、差取决于加工时机床的调整（进刀），公差反映尺寸制造精度。,基本术语和定义,孔公差 Th = 0.021mm 孔的上偏差 ES =+0.021mm 孔的下偏差 EI = 0 轴的公差 Ts = 0.013mm 轴的上偏差 es = -0.020mm 轴的下偏差 ei = -0.033mm,基本术语和定义,（5）零线(zero line),（6）公差带( tolerance zone),表示基本尺寸的一条直线。零线沿水平方向绘制，正偏差位零线上方，负偏差位于零线下方。, 公差带图中，代表上、下偏差或最大、最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。,基本术语和定义, 0 ,基本尺寸,孔公差带,轴公差带

8、,零线,EI,es,ES,ei,公差带的两个要素：,（1）公差带大小, 在零线垂直方向的宽度，由标准公差决定。,（2）公差带位置, 沿零线垂直方向的坐标位置，由基本偏差决定。,（7）标准公差（IT）(standard tolerance), GB/T“极限与配合”国家标准中所规定的任一公差 表 3-1 标准公差数值表 （摘自GB/T1800.3 - 1998）(P29),（8）基本偏差(fundamental deviation), 确定公差带相对零线位置的那个极限偏差 表3-4 轴的基本偏差数值( P3435 ) 表3-4 孔的基本偏差数值(P3839),基本术语和定义,基本术语和定义,例

9、2-2 基本尺寸D=20mm，孔的极限尺寸：Dmax=20.021mm，Dmin=20mm 轴的极限尺寸：dmax=19.98mm，dmin=19.967mm。求：孔、轴的极限偏差及公差，并画出公差带图。,基本术语和定义,解：孔的极限偏差为：,轴的极限偏差为：,孔的公差为：,轴的公差为：,配合(fit),间隙配合(clearance fit),过盈配合(interference fit),过渡配合(transition fit),四、有关配合的术语及定义,基本术语和定义,（1）配合(fit), 基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系。,（2）间隙(clearance)或过盈(inter

10、ference),间隙（X） 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为正。 过盈（Y） 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为负。,间隙配合性质：最大间隙Xmax， 最小间隙Xmin，平均间隙Xav,具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。,基本术语和定义,（3）间隙配合(clearance fit),间隙配合主要用于孔、轴间的活动连接。间隙的作用在于贮藏润滑油，补偿温度变化引起的热变形，补偿弹性变形及制造与安装误差。,间隙的大小影响孔、轴间相对运动的活动程度。,过盈配合性质：最大过盈Ymax，最小过盈Ymin，平均过盈Yav,（4）过盈配合(interference fit),

11、具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。,基本术语和定义,过盈配合主要用于孔、轴间的紧固连接，不允许两者之间有相对运动。,在过盈配合中，轴的尺寸比也的尺寸大，装配时要加压力才能使轴进入孔中，也可使孔的温度升高或使轴的温度降低，即用热胀冷缩方法进行装配。,过渡配合性质：最大间隙Xmax，最大过盈Ymax，平均间隙Yav 或平均过盈Yav,（5）过渡配合(transition fit),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。,基本术语和定义,过渡配合主要用于孔、轴间的定位连接。,标准中规定的过渡配合的间隙或过盈的绝对值一般都较小，因此可以保

12、证结合零件有很好的对中性和同轴度，并且便于拆卸和装配。,对于间隙配合,对于过盈配合,对于过渡配合,（6）配合公差（Tf）(variation of fit),组成配合的孔、轴公差之和。,基本术语和定义,Tf 是允许间隙或过盈的变动量，是一个没有符号的绝对值。,基本术语和定义,例2-3 计算 孔与 轴配合的极限间隙、平均间隙及配合公差，并画出公差带图。,解：极限间隙为：,平均间隙为：,配合公差为：,基本术语和定义,例2-4 计算 孔与 轴配合的极限过盈、平均过盈及配合公差，并画出公差带图。,解：极限过盈为：,平均过盈为：,配合公差为：,基本术语和定义,例2-5 计算 孔与 轴配合的最大间隙和最大

13、过盈、平均间隙或平均过盈及配合公差，并画出公差带图。,解：,平均间隙或平均过盈为：,配合公差为：,最大间隙为：,最大过盈为：,按孔、轴公差带相对位置的不同，基孔制和基轴制都有间隙 配合、过渡配合和过盈配合； 各种配合是由孔、轴公差带之间的关系决定 。,公差带,大小 由标准公差决定,位置 由基本偏差决定,综上所述：,基本术语和定义,标准公差和基本偏差系列,极限与配合国家标准由12个部分标准组成：GB/T1800.11997， GB/T1800.2 1998，GB/T1800.4 1999 ，GB/T1801 1999， GB/T1800.4 2000,一、标准公差(standard tolera

14、nce)系列,标准公差是“极限与配合”制中表列的任一公差，用于确定公差带大小，标准公差用符号IT表示（即：国际公差International Tolerance）。,标准公差,标准公差等级,标准公差因子 数值 公差等级系数 基本尺寸分段,标准公差代号用符号IT和公差等级数字表示： 如：IT7, IT8,（1）标准公差等级(standard tolerance grade), 确定尺寸精确程度的等级。,标准公差等级分为20级： IT01，IT0，IT1，IT2， ，IT18。,公 差 等 级,IT01，IT0，IT1，IT2， ，IT18,小,高,低,大,公 差 数 值,规定和划分公差等级是为了

15、简化和统一对公差的要求。,IT01 IT18 ，公差等级依次降低、标准公差数值依次增大, 用于确定标准公差的基本单位，是制定标准公差数值表的基础。,（2）标准公差因子(standard tolerance factor) （i，I）,式中： a 公差等级系数 i ( I ) 标准公差因子（m） D 基本尺寸段的几何平均值（mm）,标准公差和基本偏差系列,尺寸500mm的IT5IT18级标准公差计算表,尺寸500mm的IT01IT1级标准公差计算表,标准公差和基本偏差系列,（3）标准公差数值, 在基本尺寸和公差等级已定的情况下，按标准规定的标准公差计算 式算出的相应标准公差值。,表 2-4标准公

16、差数值 P.22,基本尺寸越大，公差值也越大,公差用于控制误差,误差是指一批零件上某尺寸的实际变动量。,标准公差和基本偏差系列,图2-16 公差单位与基本尺寸的关系,二、基本偏差(fundamental deviation)系列,28种基本偏差代号反映28种公差带的位置，构成了基本偏差系列。,基本偏差 用以确定公差带相对于零线位置的那个偏差。,基本偏差可以是上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。,1. 基本偏差代号及其特点,国家标准对孔和轴规定了28种基本偏差,代号用拉丁字母表示，大写表示孔，小写表示轴,标准公差和基本偏差系列,标准公差和基本偏差系列,图2-18 基本偏差系列图,公差带(t

17、olerance zone)的组成 基本偏差代号和公差等级数字,如孔公差带：H7，G8 轴公差带：h7，f6等,公差带位于零线上方时, 基本偏差为下偏差：孔（EI），轴（ei）,公差带位于零线下方时, 基本偏差为上偏差：孔（ES），轴（es）,基本偏差中的H和 h 的基本偏差为零,H 代表基准孔， h 代表基准轴,标准公差和基本偏差系列,2. 轴的基本偏差的确定,es = ei +Ts 或 ei = es -Ts,轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础，根据各种配合性质，在生产实践和大量实验的基础上，经计算和分析得到。,表 3-4 轴的基本偏差数值(P26),基本偏差 ah 的轴与基准孔(H)组

18、成间隙配合，基本偏差为上偏差,基本偏差 jn 的轴与基准孔(H)组成过渡配合，基本偏差为下偏差,基本偏差 pzc 的轴与基准孔(H)组成过盈配合，基本偏差为下偏差,当轴的基本偏差确定后，轴的另一个极限偏差按下式计算：,标准公差和基本偏差系列,例2-6 根据标准公差数值表（表2-4）和轴的基本偏差数值表（表2-7）确定50s7的极限偏差。,es = ei +Ts = ei + IT6 = +43 +25 = +68 m,解： （1）从表2-4按50查得轴的标准公差：,IT7 = 25 m,（2）从表2-7按 s 查得轴的基本偏差为下偏差,ei = +43m,所以轴的另一个极限偏差为上偏差es ：

19、,标准公差和基本偏差系列,3. 孔的基本偏差的确定,上述规则除特殊情况外适用于所有孔的基本偏差。,孔的基本偏差由轴的基本偏差换算得到，见表2-8。,一般对同一字母的孔的基本偏差和轴的基本偏差相对于零线是完全对称的。图3-13。,同一字母的孔与轴的基本偏差（F对应f）时，孔和轴的基本偏差的绝对 值相等，符号相反：,EI = es 或 ES = ei,（1）基本尺寸3500mm，标准公差IT8 的K N （2）基本尺寸3 500mm，标准公差IT7 的P ZC,但是下列情况除外：,ES = ei + = ITn ITn-1 = Th TS,当孔的基本偏差确定后，孔的另一个极限偏差可按下列公式计算：

20、 ES = EI + Th 或 EI = ES Th,标准公差和基本偏差系列,例2-7 试用查表法确定 20H7/p6和20 P7/h6 的极限偏差，计算两种配合的极限过盈，并画出公差带图。,解：（1）确定轴和孔的标准公差和基本偏差,查表3-1得：IT6 = 13m，IT7 = 21m,（2）确定孔和轴的基本偏差,轴：查表2-7 轴的基本偏差数值表（P26）,得： h的基本偏差es = 0，p的基本偏差ei = +22m,孔：查表2-8 孔的基本偏差数值表（P29）,得：H的基本偏差EI = 0,P的基本偏差 ES = -22 + =（-22+8）= -14 m,（3）计算轴和孔的另一个极限偏

21、差,标准公差和基本偏差系列,轴：h6的另一个极限偏差：,ei = esIT6 = 013 =13 m,p6的另一个极限偏差：,es = ei+IT6 =（+22+13）=+35m,孔：H7的另一个极限偏差：,ES = EI + IT7 =（0+21）= +21 m,P7的另一个极限偏差：,EI = ES IT7 =（1421）= 35 m,20H7/p6： Ymax=EIes = 035=35m Ymin =ESei = +2122=1m, 20P7/h6： Ymax=EIes =（350）=35m Ymin =ESei =14（13） =1m,两种配合的极限过盈相同 20H7/p6和 20P

22、7/h6的配合性质相同,标准公差和基本偏差系列,1.基孔制配合（hole-basis system of fits),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形成各种配合的一种 制度。,三、 基准制,为了减化孔、轴公差带的组合形式，统一孔（或轴）公差带的评判基准，进而达到减少定值刀具、量具的规格数量，获得最大技术经济效益。GB/T1800.2-1998规定有如下两种基准制配合。如有特殊需要，允许将任一孔、轴公差带组成配合。,基孔制配合的孔为基准孔，用基本偏差 H 表示，孔是配合的基准件，轴是非基准件。,标准公差和基本偏差系列,2. 基轴制配合（shaft-basis system

23、 of fits),基本术语和定义,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形成各种配合的一种制度。,基轴制配合的轴为基准轴，用基本偏差 h 表示，轴是配合的基准件，而孔是非基准件。,四、极限与配合在图样上的标注,1. 在零件图上的标注,标准公差和基本偏差系列,在基本尺寸后跟所要求的公差带对应的偏差值：,在 零件图上一般有三种标注方法：,在基本尺寸后跟所要求的公差带和对应的偏差值,在基本尺寸后跟所要求的公差带：30G8，50g6,标准公差和基本偏差系列,2. 装配图上的标注,在基本尺寸之后跟孔、轴公差带,标准规定孔、轴公差带写成分数形式： 分子为孔公差带 分母为轴公差带,标准公差

24、和基本偏差系列,五、一般、常用和优先的公差带与配合,标准规定的20个公差等级（IT01、IT0、IT1、IT2、IT18）的标准公差和28个基本偏差可组成543个孔公差带和544个轴公差带。,101种一般公差带 44种常用公差带（方框内） 13种优先公差带（圆圈内）,轴,116种一般公差带 59种常用公差带（方框内） 13种优先公差带（圆圈内）,孔,GB/T18011999对尺寸至500mm的孔、轴规定了一般、常用和优先公差带。如图2-24和图2-25。,1、一般、常用和优先的公差带,标准公差和基本偏差系列,标准公差和基本偏差系列,标准公差和基本偏差系列,国家标准规定,基孔制常用配合59种，优

25、先配合13种(表2-9，P34 ),基轴制常用配合47种，优先配合13种(表2-10，P35),选用公差带或配合时，按优先、常用、一般公差带的顺序选取。,注：对于某些特殊需要，若一般公差带中没有满足要求的公差带，则标准允许采用两种基准制以外的非基准制配合。 如：M8 / f7， G8 / n7,2、常用和优先的配合,标准公差和基本偏差系列,标准公差和基本偏差系列,采用一般公差的标注：国标号 公差等级代号 如：选用m（中等级 ），标注为：GB/T1804-m,线性尺寸的一般公差 在车间普通条件下，机床设备一般加工能力可 保证的公差。,应用一般公差可简化制图，节省图样设计时间。,代表经济加工精度，

26、主要用于低精度非配合尺寸。采用一般公差的尺寸在车间正常生产能保证的条件下可不检验，主要由工艺装备和加工者自行控制。,GB/T1804 2000对线性尺寸的一般公差规定了四个公差等级： f（精密级）、（中等级）、（粗糙级）和（最粗级）。,一般公差线性尺寸的未注公差,一、基准制的选用,“尺寸公差与配合”的选用包括三方面的内容：基准制的选用 、标准公差等级的选用、配合的选用。,基孔制（hole-basis system） 基轴制（shaft-basis system）,基准制的选择主要从经济方面考虑，同时兼顾功能、结构、工艺条件和其它方面的要求。,国家标准对配合规定两种基准制,但有时由于结构和原材料

27、等原因选择基轴制配合更适宜。基轴制配合常用于以下情况：,标准规定：优先选用基孔制,基准制是规定配合系列的基础。,如：与滚动轴承配合时，滚动轴承是标准件，所以滚动轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制配合滚动轴承外圈与机座孔的配合采用基轴制配合,（1）冷拉棒材制造的零件，配合表面不经切削加工,（2）与标准件相配合的孔和轴，应以标准件为基准件来选 择基准制。,尺寸公差与配合的选用,图示为发动机活塞销（轴）与活塞孔及连杆衬套孔的配合。,因此，从强度、加工、装配等方面考虑，采用基轴制较为有利。,尺寸公差与配合的选用,图示为某车床窗头箱中齿轮轴套和隔圈的配合,特殊需要时，允许采用任一孔、轴公差带组成的非基准制配

28、合。,尺寸公差与配合的选用,二、标准公差等级的选用,选择公差等级的原则 满足使用要求的前提下，尽可能选择大的公差等级,公差等级与生产成本的关系,尺寸公差与配合的选用,为了保证配合精度，对配合尺寸选择适当的公差等级是非常重要的。,公差等级一般采用类比法确定。用类比法选择公差等级时应考虑以下几个方面的因素：,基本尺寸500mm时： 公差等级IT8，推荐轴比孔小一级，如：H8 / f7 公差等级IT8，也可同级配合，如：H8 / f8 公差等级 IT9，采用同级孔、轴配合，如：H9 / C9,1. 工艺等价性 孔和轴的加工难易程度应基本相同,基本尺寸3mm时：ThTs 、 ThTs、ThTs,基本尺

29、寸 500mm时：一般采用同级孔、轴配合,尺寸公差与配合的选用,2. 配合性质,表 2-14 公差等级的应用范围 表2-15 各种加工方法可达到的公差等级,对过渡、过盈配合：公差等级不宜太大， 一般孔IT8，轴IT7。,对间隙配合：间隙小的公差等级应较小，间隙大的公差等级可较大。,相配合零、部件的精度要匹配,在非基准制配合中，有的零件精度要求不高，可与相配合零件的公差等级相差2 3级,尺寸公差与配合的选用,三、配合的选用, 选过渡配合或小间隙、小过盈的配合,标准公差等级和基准制确定后，配合的选择主要是确定非基准轴或非基准孔公差带的位置，即选择非基准件的基本偏差代号。,选择配合的步骤：,1. 配

30、合类别的选择,装配后有相对运动的, 选间隙配合,装配后需要靠过盈传递载荷,选过盈配合,装配后有定位精度要求或需要拆卸的,2. 非基准件基本偏差代号的选择,计算法、实验法和类比法,（应用最广泛）,（2）实验法 通过大量不同配合的实验，从中得出最佳配合方案。,（3）类比法 参照同类型机器或机构中经过实践验的配合的实际情 况，通过分析对比确定配合。,（1）计算法 根据配合性质的要求，用理论公式算出所需的极限间 隙或极限过盈，然后选定配合。,尺寸公差与配合的选用,在选用时，还要考虑以下一些因素： 工作时结合件间是否有相对运动、承受载荷情况，温度变化、润滑条件、装配变形、装卸情况，生产类型以及材料的物理

31、、化学、机械性能等 根据具体条件不同，结合件配合的间隙量和过盈量必须相应的改变,表 2-18 基孔制常用和优先配合的特征及应用场合 P.41,3. 各类配合的特性与应用,公差等级确定后，如采用基孔制，则选择配合的关键是确定轴的基本偏差；如采用基轴制，则选择配合的关键是确定孔的基本偏差。 各类配合的特性与应用，可根据基本偏差来反映。,尺寸公差与配合的选用,表2-16 配合类别选择的一般方法,表2-17 各种基本偏差的特性及应用,尺寸公差与配合的选用,各类配合的特性与应用选讲,基本偏差d、e、f,可以得到较大的间隙。适用于松的间隙配合和一般的转动配合。如齿轮衬套秘轴承套的配合。,基本偏差g,可以得到的间隙很小，制造成本高，除很轻负荷的精密装置外不推荐用于转动的配合。如钻夹具中钻套和衬套、钻头和钻套间的配合。,尺寸公差与配合的选用,基本偏差 h,广泛用于