《极限与配合》PPT课件.ppt

1、2010.11.28,邓洪超主讲,第1章 极限与配合,1.1 概述 为使零件具有互换件，必须保证零件的尺寸、几何形状和相互位置以及表面特征技术要求的一致性 “极限”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”则是反映零件组合时相互之间的关系 标准化的极限与配合制，利于设计、制造、使用、维修，利于保证产品精度、使用性能和寿命，利于刀具、量具、夹具和机床等工艺装备的标准化,2010.11.28,邓洪超主讲,极限与配合标准组成： GBT180011997极限与配合 基础 第1部分：词汇 GBT1800.21998极限与配合 基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本规定 GBT1800 .3

2、1998极限与配合 基础 第3部分：标准公差和基本偏差数值表 GBT 1800.41999极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表 GBT18011999极限与配合 公差带和配合的选择 GBT 18032003公差与配合 尺寸至18mm孔、轴公差带 GBT18042000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差,2010.11.28,邓洪超主讲,1.2 基本术语及其定义,1.2.1 有关尺寸的术语定义 （1）尺寸：以特定单位表示线性尺寸值的数值，不包括用角度单位表示的角度尺寸 （2）基本尺寸（D，d） ：大些字母表示孔的有关代号，小写字母表示轴的有关代号 极限与配合,2010.11.28,

3、邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,（3）实际尺寸（Da，da）：通过测量获得的尺寸 由于存在测量误差，所以实际尺寸并非尺寸的真值 又由于存在形状误差，工件上各处的实际尺寸往往是不同的 局部实际尺寸：任何两相对点之间测得的尺寸,2010.11.28,邓洪超主讲,（4）极限尺寸：一个孔或轴允许的尺寸的两个极端 孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸，分别以Dmax和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和dmin表示,2010.11.28,邓洪超主讲,（5）最大实体状态（MMC）：孔或轴具有允许的材料量为最多时的状态 最大实体

4、尺寸（MMS）：在最大实体状态下的极限尺寸。孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸 孔和轴的最大实体尺寸分别以DM和dM表示,2010.11.28,邓洪超主讲,（6）最小实体状态（LMC）：孔或轴具有允许的材料量为最少时的状态 最小实体尺寸（LMS）：在最小实体状态下的极限尺寸。是孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸的统称 孔和轴的最小实体尺寸分别以D L和dL表示,2010.11.28,邓洪超主讲,（7）作用尺寸 孔的作用尺寸Df ：在配合面的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸 轴的作用尺寸df ：在配合面的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.1

5、1.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,（8）极限尺寸判断原则（泰勒原则） 作用尺寸不允许超过最大实体尺寸，且在任何位置上的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸 对于孔：DfDmin，DaDmax 对于轴：dfdmax ，dadmin,2010.11.28,邓洪超主讲,1.2.2 有关公差与偏差的术语定义,（1） 尺寸偏差（简称偏差） 实际偏差：实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差 上偏差：最大极限尺寸减基本尺寸所得的代数差 下偏差：最小极限尺寸减基本尺寸所得的代数差 上偏差与下偏差统称为极限偏差，偏差可以为正、负或零值 孔：上偏差ESDmaxD，下偏差EIDminD， 实际偏差EaDa

6、D 轴：上偏差esdmaxd，下偏差eidmind， 实际偏差eadad,2010.11.28,邓洪超主讲,（2） 尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量,公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值，也等于偏差之代数差的绝对值 公差取绝对值，不存在负值，也不允许为零 孔公差：ThDmaxDmin =ESEI 轴公差：Tsdmaxdminesei,2010.11.28,邓洪超主讲,（3） 公差带图,公差带图 公差带图由零线和公差带组成 零线：在公差带图中，确定偏差位置的一条基准直线 零线位置表示基本尺寸，正偏差位于零线上方，负偏差位于零线的下方 公差带：在公差带图中，由代表上、下偏差的两平行

7、直线所限定的区域 “公差带大小”由标准公差确定，“公差带位置” 由基本偏差确定,2010.11.28,邓洪超主讲,（4） 标准公差：确定公差带大小的任一公差 （5） 基本偏差：确定公差带相对于零线位置的极限偏差,2010.11.28,邓洪超主讲,1.2.3 有关配合的术语定义,（1） 孔和轴 孔：通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面 轴：通常指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面,2010.11.28,邓洪超主讲,（2） 配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系 配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三大类 （3） 间隙或过盈：孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差

8、，为正时称为间隙，用X表示；为负时称为过盈，用Y表示,2010.11.28,邓洪超主讲,（4） 间隙配合：具有间隙（包括最小间隙为零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带上,最大间隙：XmaxDmaxdminESei 最小间隙：XminDmindmaxEIes 平均间隙： Xav=（Xmax+Xmin）/2,2010.11.28,邓洪超主讲,（5）过盈配合：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的下方,最大过盈：YmaxDmindmaxEIes 最小过盈：YminDmaxdminESei 平均过盈： Yav=（Ymax+Ymin）/2,2010.11.28,邓洪超主讲

9、,（6） 过渡配合：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,最大间隙：XmaxDmaxdminESei 最大过盈： YmaxDmindmaxEIes,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,（7）配合公差(Tf),组成配合的孔、轴公差之和 Tf=Th+Ts,2010.11.28,邓洪超主讲,（8）配合公差带图,用来直观地表达配合性质，即配合松紧及其变动情况的图,2010.11.28,邓洪超主讲,例1.1 求下列三对配合孔、轴的基本尺寸、极限尺寸、公差、极限间隙或极限过盈，平均

10、间隙或平均过盈及配合公差，指出各属何类配合，并画出尺寸公差带图与配合公差带图,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,1.3 极限与配合国家标准的组成,主要由基准制、标准公差系列、基本偏差系列组成 1.3.1 基准制 基准制：以两个相配合的零件中的一个零件为基准件，并确定其公差带位置，而改变另一个零件的公差带位置，从而形成各种配合的一种制度 国家标准中规定有基孔制和基轴制,2010.11.28,邓洪超主讲,（1）基扎制：基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴

11、公差带形成各种配合的一种制度 基孔制配合中的孔称为基准孔 基准孔的最小极限尺寸与基本尺寸相等，即孔的下偏差EI0 基本偏差代号为H,2010.11.28,邓洪超主讲,（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公差带形成各种配合的一种制度 基轴制配合中的轴称为基准轴 基准轴的最大极限尺寸与基本尺寸相等，即轴的上偏差es0 基本偏差代号为h,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,1.3.2 标准公差系列：国家标准制定的一系列标准公差数值。标准公差取决于公差等级和基本尺寸两个因素 （1）公差等级：确定尺寸精确程度的等

12、级 国家标准将标准公差分为20级，各级标准公差用代号IT及数字01，0，1，2，18表示 IT01，IT0，IT1，IT2，IT18 数字越小，精度等级越高,2010.11.28,邓洪超主讲,1.3.3 基本偏差系列：用来确定公差带相对于零线的位置 国家标准对孔和轴分别规定了28种基本偏差 基本偏差系列图,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,（2）公差带代号与配合代号 公差带代号标注 由基本尺寸、基本偏差代号（字母）、标准偏差等级（数字）组成，可直接判断轴或孔 或由基本尺寸、上下偏差组成，需与图纸配合知道轴或孔 或基本尺寸、基本偏差代号（字母）、标准偏差等级（数

13、字）、上下偏差组成，可直接判断轴或孔,2010.11.28,邓洪超主讲,配合代号 ：用孔和轴的公差带代号以分数形式组成配合代号 分子为孔的公差带代号 分母为轴的公差带代号 配合代号中出现H的为基孔制配合 出现h的为基轴制配合,2010.11.28,邓洪超主讲,（3） 轴、孔的基本偏差与公差 使用机械设计手册可直接查用，一般无需自行计算 机械设计及其自动化专业学生，必须会使用机械设计手册及其它工程手册 机械设计手册：化学工业出版社，机械工业出版社,2010.11.28,邓洪超主讲,例1.4 查表确定25K7的极限偏差 机械设计手册（第四版）的任何一卷目中查找“极限与配合” 在第一卷的“第2篇机械

14、制图、极限与配合、表面粗糙度”内容中 在第一卷卷目录中找到“第2篇机械制图、极限与配合、表面粗糙度”，并查找“极限与配合”，发现其在“第2章极限与配合” 在“第2章极限与配合”中找到“2.6 孔与轴的极限偏差数值 293” 翻到293页并查表，在2100页，看到基本偏差为K的数值表，因25在18至30范围内，该行与对应K7列交点值的即为25K7的上下偏差数值 注意表的右上角单位是m,2010.11.28,邓洪超主讲,1.3.4 公差带与配台的标准化 在极限与配合制中，对基本尺寸500mm的常用尺寸段，标准推荐了孔、轴的一般、常用和优先公差带,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.2

15、8,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,2010.11.28,邓洪超主讲,1.4 尺寸公差与配合的选择,尺寸公差与配合的选择主要包括配合制、公差等级及配合种类 1.4.1 配合制的选用 （1） 基孔制配合 一般优先选用基孔制：可减少备用定值刀、量具的规格和数量，经济性好 （ 2） 基轴制配合 在采用基轴制有明显经济效果的情况下，应采用基轴制 配合制度示例1 配合制度示例2,2010.11.28,邓洪超主讲,冷拉成型钢材直接做轴 尺寸小于1mm的精密轴 同一轴与基本尺寸相同的几个孔配合，且配合性质要求不同时,2010.11.28,邓洪超主讲,（3）基准

16、制的选择按标准件而定 （4）非基准制配合,2010.11.28,邓洪超主讲,1.4.2 公差等级的选用 （1）计算法： Tf=Th+Ts，Th与Ts的分配按工艺等价原则 对不大于500 mm的基本尺寸，当公差等级在IT8及其以上精度时，推荐孔比轴低一级；当公差等级为IT8级时，可采用同级孔、轴配合；当公差等级在IT9及以下精度级时，一般采用同级孔、轴配合 对500 mm的基本尺寸，一般采用同级孔、轴配合,2010.11.28,邓洪超主讲,（2） 类比法 相配合的孔、轴应加工难易程度相当，即使孔、轴工艺等价 各种加工方法能够达到的公差等级,2010.11.28,邓洪超主讲,研磨：IT01IT 5

17、 珩（heng）磨：IT 4IT 7 圆磨、平磨、拉削：IT 5IT 8 金刚石车、金刚石镗：IT 5IT 7 铰孔：IT 6IT 10 车、镗：IT 7IT 10 铣：IT 8IT 11 刨、插：IT 10IT 11 钻孔：IT 10IT 13 滚压、挤压：IT 10IT 11 冲压：IT 10IT 14 压铸：IT 11IT 14 粉末冶金成型：IT 6IT 8 粉末冶金烧结：IT 7IT 10 砂型铸造、气割：IT 16 锻造：IT 15,2010.11.28,邓洪超主讲,与标准零件或部件相配合时应与标准件的精度相适应 过渡配合与过盈配合的公差等级不能太低，一般孔的标准公差IT8级，轴的

18、标准公差IT7级。间隙配合则不受此限制，但间隙小的配合公差等级应较高，而间隙大的公差等级应低些 产品精度愈高，加工工艺愈复杂，生产成本愈高 各种公差等级的应用范围及常用公差等级的应用,2010.11.28,邓洪超主讲,公差等级应用范围： 块规：IT 01IT 1 量规：IT 1IT 7 配合尺寸：IT 5IT 13 特别精密零件的配合：IT 2IT 5 非配合尺寸（大制造公差）：IT 12IT 18 原材料公差：IT 8IT 14,2010.11.28,邓洪超主讲,常用公差等级应用：,IT5：主要用于配合精度、形位精度要求较高的地方 IT6：用于配合性质均匀性要求较高的地方 IT7：在一般机械

19、制造中应用较为普遍 IT8：在机械制造中属于中等精度 IT9、10：精度要求一般 IT11、12：精度较低，适用于基本上没有什么配合要求的场合,2010.11.28,邓洪超主讲,1.4.3 配合种类的选用,配合选用的方法有计算法、试验法和类比法三种 （1）计算法：根据配合部位的使用要求和工作条件，按一定理论建立极限间隙或极限过盈的计算公式 （2）试验法：多种方案进行试验比较 （3）类比法：用参照类比的方法确定配合，是目前选择配合的主要方法,2010.11.28,邓洪超主讲,计算法例题 例1.5 基本尺寸为40mm的某孔、轴配合，由计算法设计确定配合的间隙应在+0.022+0.066mm之间，试

20、选用合适的孔、轴公差等级和配合种类 解：（1）选择公差等级 由 Tf|XmaxXmin|Th+Ts 则Th+Ts|6622|44m 查表1.4知，IT7=25m， IT=16m。按工艺等价原则，取孔为IT7级，取轴为IT6级，则 Th+Ts=25+16=41m 接近44m，符合设计要求。 （2）选择基准制 由于没有其他条件限制，故优先选用基孔制，则孔的公差带代号为40H7（即表示上偏差为+0.025，下偏差为0）。,2010.11.28,邓洪超主讲,（3）选择配合种类，即选择轴的基本偏差代号 因为是间隙配合，故轴的基本偏差应在ah之间，且其基本偏差为上偏差（es）。由 Xmin=EIes 得

21、esEIXmin=022=22m 查表1.5，选取轴的基本偏差代号为f(es25m)，能保证Xmin的要求，故轴的公差代号为40f6（即表示上偏差为0.025，下偏差为0.041） （4）验算 所选配合为40H7/f6，则 XmaxESei =25(41)=+66m XminEIes =0(25)=+25m 均在+0.022+0066mm之间，故所选符合要求。,2010.11.28,邓洪超主讲,类比法情况 教材30页：表1.15 配合类别的大体方向 教材31页：表1.16 各种基本偏差的特点及选用说明 教材32页：表1.17 尺寸至500mm基孔制常用和优先配合的特征和应用,2010.11.2

22、8,邓洪超主讲,类比法要注意的问题 了解各类配合的特点与应用情况，正确选择配合类别 分析零件的工作条件及使用要求，合理调整配合的间隙与过盈 考虑热变形和装配变形的影响，保证零件的使用要求,2010.11.28,邓洪超主讲,考虑热变形例题 例1.7 铝制活塞与钢制缸体的结合，其基本尺寸150mm，工作温度：孔温th110 ，轴温ts180，线膨胀系数：孔h121061，轴s241061，要求工作时间隙量在0.10.3mm内，试选择配合。 解：由热变形引起的间隙量的变化为 X15012106（11020）24106（18020）mm=0.414mm 即工作时间隙量减小。故装配时间隙量应为 Xmin0.1+0.4140.5