互换性与技术测量基础.ppt

1、互换性与技术测量基础,北京信息科技大学 机电工程学院,2020/9/18,互换性与技术测量基础,2,2020/9/18,互换性与技术测量基础,3,2020/9/18,互换性与技术测量基础,4,绪论,0.1 互换性概述 一、互换性的定义：同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的特性叫做互换性。 机械制造业中的互换性通常包括几何参数和力学性能的互换性的互换，本课程仅讨论几何参数的互换性。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,5,二、互换性的种类： 1、按互换性的程度可分为 1）完全互换（绝对互换）：装配时不需挑选、调整和修配。 2）不完全互换

2、（有限互换）：装配时允许挑选、调整和修配。或组内零件可以互换，组与组之间不能互换。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,6,2、对标准部件或机构来说，互换性又分为： 1）外互换：部件或机构与其装配件间的互换性。如滚动轴承内圈内径与轴的配合，外圈外径与轴承孔的配合。 2）内互换：部件或机构内部组成零件间的互换性。如滚动轴承的外圈内滚道、内圈外滚道与滚动体的装配。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,7,三、互换性的作用 设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。 制造方面：有利于组织专业化生产

3、，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。 使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。 总之，互换性原则是组织现代化生产的极为重要的技术经济原则。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,8,四、互换性生产的实现 由于任何零件都要经过加工的过程，无论设备的精度和操作工人的技术水平多么高，要使加工零件的尺寸、形状和位置做得绝对准确，不但不可能，也没有必要。只要将零件加工后各几何参数（尺寸、形状和位置）所产生的误差控制在一定的范围内，就可以保证零件的使用功能，同时还能实现互换性。 即只要求制成零件的实际参数值

4、变动不大，保证零件充分近似即可。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,9,公差：零件几何参数（尺寸、形状和位置）允许 的变动量称为公差。它包括尺寸公差、形状公差、位置公差。公差用来控制加工中的误差，以保证互换性的实现。 建立各种几何参数的公差标准是实现对零件误差的控制和保证互换性的基础。 完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。 因此，合理确定公差与正确进行检测是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,10,0.2 标准化概念 标准制定的必要性：现代化工业生产的特点是规模大，协作单位多，互换性要求高，为了正确协调各生产

5、部门和准确衔接各生产环节，必须有一种协调手段，使分散的局部的生产部门和生产环节保持必要的技术统一。成为一个有机的整体，以实现互换性生产。 标准与标准化正是联系这种关系的主要途径和手段，是实现互换性的基础。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,11,1、标准：标准为在一定范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件。该文件经协商一致制定并经一个公认机构的批准。一般指技术标准。 技术标准：对产品和工程建设质量、规格及检验方面所作的技术规定。 我国的技术标准分三级：国家标准（GB）、部门标准（专业标准，如JB）、企业标准。,2020/9/18,互换性与技术测量

6、基础,12,基础标准：指生产技术活动中最基本的、具有广泛指导意义的标准。这类标准具有最一般的共性，因而是通用性最广的标准。例如：极限与配合标准、形位公差标准、表面粗糙度标准等。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,13,2、标准化：指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的全部活动过程。 在机械制造中，标准化是实现互换性生产、组织专业化生产的前提条件；是提高产品质量、降低产品成本和提高产品竞争力的重要保证；是消除贸易障碍，促进国际技术交流和贸易发展，使产品打进国际市场的必要条件。,2020/9/18,互换性与技

7、术测量基础,14,0.3 本课程的研究对象及任务 本课程是机械类及相关专业的一门重要的技术基础课，从“精度”和“误差”两方面去分析研究机械零件及机构的几何参数，学完本课程后应达到如下要求： 掌握互换性和标准化的基本概念； 了解本课程所介绍的各个公差标准和基本内容，掌握其特点和应用原则； 学会根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与配合，即进行精度设计，并能正确地标注到图样上； 掌握一般几何参数测量的基础知识； 了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量器具。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,15,第一章 极限与配合,基本要求 基本内容：本课题主要论述几何量的基本概念，有关几何量

8、精度的基本术语和定义，几何参数误差，线性尺寸精度，配合及其选用。 重点内容：线性尺寸精度、配合种类及选用。 难点内容：配合种类的选用。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,16,1.2 基本术语及其定义,1、要素：构成零件几何特征的点、线、面。 2、尺寸要素：由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状。 3、实际（组成）要素：即实际尺寸。 4、提取组成要素：按规定方法，由实际（组成）要素提取有限数目的点所形成的实际（组成）要素的近似替代。 5、拟合组成要素：按规定方法，由提取组成要素形成的并具有理想形状的组成要素。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,17,1.2 基本术语及其定

9、义 孔和轴：在满足互换性 的配合中，孔和轴具有广泛的 含义，即： 1）孔指圆柱形内表面及其它内 表面中，由单一尺寸确定的部 分，其尺寸由D表示； 2）轴指圆柱形的外表面及其它 外表面中由单一尺寸确定的 部分，其尺寸由d 表示。 即：孔为包容面，轴为被包 容面。如图所示：,d1,D 1,D 2,2020/9/18,互换性与技术测量基础,18,1、有关尺寸的术语定义 1）尺寸：用特定单位表示长度值的数值。 2）公称尺寸（基本尺寸）：由设计给定的尺寸，即规格尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。 3）实际尺寸：通过测量所得的尺寸。包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。用Da、da表示。

10、 4）极限尺寸：允许尺寸变化的两个极限值。两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。孔和轴的最大、最小极限尺寸分别为 Dmax、dmax和Dmin、 dmin表示。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,19,5）作用尺寸 孔的作用尺寸Df： 在配合的全长上， 与实际孔内接的 最大理想轴的尺 寸。 轴的作用尺寸df ： 在配合的全长上， 与实际轴外接的 最小理想孔的尺寸。,实际孔,实际轴,孔的作用尺寸,轴的作用尺寸,内接的最大理想轴,外接的最小理想孔,2020/9/18,互换性与技术测量基础,20,6）最大实体状态（MMC）与最大实体尺寸（MMS）：孔或轴具有允许的材料量为最多时的

11、状态称为最大实体状态。在最大实体状态下的极限尺寸称为最大实体尺寸。 即：轴的最大极限尺寸dM= dmax ；孔的最小极限尺寸DM= Dmin。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,21,7）最小实体状态（LMC）与最小实体尺寸（LMS）：孔或轴具有允许的材料量为最少时的状态称为最小实体状态。在最小实体状态下的极限尺寸称为最小实体尺寸。 即：轴的最小极限尺寸dL= dmin ；孔的最大极限尺寸DL= Dmax 。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,22,2、有关公差与偏差的术语 1）尺寸偏差：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。包括实际偏差和极限偏差。极限偏差又分上偏差（ES、es）

12、和下偏差（EI、ei）。 ES=Dmax-D es=dmax-d EI=Dmin-D ei=dmin-d,2020/9/18,互换性与技术测量基础,23,2）尺寸公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。也等于上、下偏差之代数差的绝对值。 孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。 Th= Dmax- Dmin = ES-EI Ts= dmax- dmin = es-ei,2020/9/18,互换性与技术测量基础,24,公差与极限偏差区别： （1）从数值上看：极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零（零值意味着

13、加工误差不存在，是不可能的）。实际计算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸，故可省略绝对值符号。 （2）从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的根据，而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。 （3）从工艺上看：对某一具体零件，公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。 （4）两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限偏差也就确定了公差。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,25,3）公差带图： 由于基本尺寸、公差与偏差 的数值相差较大，不便用同一 比例表示， 故采

14、用公差带图。 零线：表示基本尺寸的一条 直线，以其为基准确定偏差和 公差，零线以上为正，以下为负。 尺寸公差带：由代表上、下 偏差的两条直线所限定的一个 区域。公差带有两个基本参数， 即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。,孔,轴,ES,EI,es,ei,Th,T s,0,+,-,2020/9/18,互换性与技术测量基础,26,4）标准公差：标准中表列的，用确定公差带大小的任一公差。 5）基本偏差：标准中表列的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。一般为靠近零线的那个极限偏差。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,27,尺寸公差带图（举例） 画出基本尺寸为

15、 50，最大极限尺寸为 50 .025 、最小极限尺寸为 50 mm的孔的公差带图; 画出基本尺寸为 50，最大极限尺寸为 49.975 、最小极限尺寸为 49.959mm的轴的公差带图。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,28,0,-,50,孔,轴,+0.025,-0.025,-0.041,+,2020/9/18,互换性与技术测量基础,29,3、有关配合的术语定义 1）配合：基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。,D（d）,Dmin,dmin,dmax,ES,EI,Th,Ts,es,ei,零线,轴,Dmax,孔,2020/9/18,互换性与技术测量基础,30,2）

16、配合的种类：根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。,0,-,基本尺寸,孔,轴,孔,轴,孔,轴,间隙配合,过盈配合,过渡配合,+,2020/9/18,互换性与技术测量基础,31,3）间隙配合 具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。 其特征值是最大间隙X max和最小间隙X min。 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max表示。 X max=D max- dmin=ES - ei 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用X min表示。 X min=D min - d

17、 max =EI - es 实际生产中，平均间隙更能体现其配合性质。 X av =（X max +X min）/2,孔,Xmax,Xmin,0,+,-,轴,2020/9/18,互换性与技术测量基础,32,4）过盈配合 具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。 其特征值是最大过盈Y max和最小过盈Y min。 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示。 Y max= D min- d max =EI - es 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Y min表示。 Y min= D ma

18、x - dmin=ES - ei 实际生产中，平均过盈更能体现其配合性质。 Y av =（Y max +Y min）/2,轴,0,+,Ymax,Ymin,孔,-,2020/9/18,互换性与技术测量基础,33,5）过渡配合 可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互重叠。 其特征值是最大间隙X max和最大过盈Y max。 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max表示。 X max= D max- dmin=ES - ei 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示。 Y max = D

19、min- d max =EI - es 实际生产中，其平均松紧程度可能表示为平均间隙，也可能表示为平均过盈。 即： X av （或Y av ）=（X max +Y max）/2,孔,轴,-,Xmax,Ymax,0,+,2020/9/18,互换性与技术测量基础,34,6）配合公差：配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,35,在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。它的数值用公式表示为： 对于间

20、隙配合 Tf =XmaxXmin 对于过盈配合 Tf =YminYmax 对于过渡配合 Tf =XmaxYmax 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的共同公式为： Tf = Th +Ts 上式说明，配合精度取决于相互配合的孔和轴的尺寸精度，若要提高配合精度，则必须减少相配合的孔、轴的尺寸公差。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,36,7）配合公差带图：用来直观的表达配合性质，即配合松紧及其变动情况的图。,0,+,-,Tf,Xmax,Xmin,Tf,Ymax,Ymin,Tf,Xmax,Ymax,间隙配合,过盈配合,过渡配合,2020

21、/9/18,互换性与技术测量基础,37,例： 计算:孔 mm与轴 mm 孔 mm与轴 mm 孔 mm与轴 mm 配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并画出配合公差带图，说明配合类别。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,38,1.3 极限与配合国家标准的组成 经标准化的公差与偏差制度称为极限制，它是一系列标准的孔、轴公差数值和极限偏差数值。 配合制则是同一极限的孔和轴组成配合的一种制度。 极限与配合国家标准主要由基准制、标准公差系列、基本偏差系列组成。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,39,1、基准制：指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

22、（一般为非标准件）的公差带位置，从而形成各种配合的一种制度。 确定孔（或轴）的公差带位置，改变轴（或孔）的公差带位置可以得到很多配合，为便于现代大生产，简化标准，标准对配合规定了两种配合制：基孔制和基轴制。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,40,1）基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制中的孔为基准孔，其下偏差为零。,0,+,-,轴,轴,轴,轴,轴,轴,轴,间隙配合,过渡配合,过盈配合,过渡 或过盈,轴,孔,2020/9/18,互换性与技术测量基础,41,2）基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种

23、制度。基轴制中的轴为基准轴，其上偏差为零。,0,-,孔,孔,孔,孔,孔,孔,孔,间隙配合,过渡配合,过盈配合,孔,轴,+,2020/9/18,互换性与技术测量基础,42,2、标准公差系列：标准公差系列是国家标准制定出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级称为公差等级。国家标准将标准公差分为20级，各级标准公差依次表示为IT01、IT0、IT1、IT2、 IT18 从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差值依次增大。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,43,标准公差的特点： 1） IT6可读作：标准公差6级或简称

24、6级公差。 2）同一基本尺寸的孔与轴，其标准公差数值大小应随公差等级的高低而不同。 公差等级，公差值 3）同一公差等级的孔与轴，随着基本尺寸大小的不同应规定不同的标准公差值。 4）公差是加工误差的允许值，同一等级的公差具有相同的加工难易程度。 总之，标准公差的数值，一与公差等级有关，二与基本尺寸有关。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,44,3、基本偏差系列：基本偏差是用来确定零件公差带相对于零线位置的极限偏差。它是公差带位置标准化的唯一指标。不同的公差带位置与基准件将形成不同的配合。 国家标准对孔和轴分别规定了28种基本偏差。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,45,基本偏差

25、代号：用拉丁字母表示。大写表示孔，小写表示轴。在26个字母中除去易与其它混淆的I、L、O、Q、W，再加上七个用两个字母表示的代号（CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC），共有28个代号，即孔和轴各有28个基本偏差。其中JS和js相对于零线完全对称。 对于轴：ah的基本偏差为上偏差es，其绝对值依次减小，jzc的基本偏差为下偏差ei，其绝对值依次增大。 对于孔：AH的基本偏差为下偏差EI，其绝对值依次减小，JZC的基本偏差为上偏差ES，其绝对值依次增大。 H为基准孔，基本偏差为下偏差，值为零；h为基准轴，基本偏差为上偏差，值为零。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,46,2020/9

26、/18,互换性与技术测量基础,47,孔和轴的基本偏差原则上不随公差等级变化，只有极少数基本偏差（j、js、k)l例外。 上图中各公差带只画出了由基本偏差决定的一端，另一端取决于基本偏差与标准公差值的组合。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,48,公差带的代号由基本偏差代号与公差等级代号组成，如H7、h6、M8、d9等等。在图样上标注尺寸公差时，可以标注极限偏差，（上偏差放在基本尺寸的右上角，下偏差放在基本尺寸的右下角，例）；如： 、 ，也可以标注尺寸公差带代号，如：50H7、 50f6或者两者都标注50H7 （ ）、 50f6（ ） 。,+0.025,0,-0.025,-0.041,2

27、020/9/18,互换性与技术测量基础,49,4、公差带与配合的标准化 标准公差系列中的任一公差与基本偏差系列中任一偏差组合，即可得到不同大小和位置的公差带。在基本尺寸500mm内组成种孔的公差带和种轴的公差带。如果将这些孔轴公差带在生产实际中都投入使用，显然是不经济的，而且也不必要的。 为了简化公差带种类，减少与之相适应的定值刀、量具和工艺装备的品种和规格，对基本尺寸至500mm的孔、轴规定了优先、常用和一般用途公差带。书中表1.8和表1.9分别是轴和孔的一般用途公差带（轴119种，孔105种），其中方框内为常用公差带（轴59种，孔44种），带圆圈的为优先公差带（轴孔各有13种）。,2020

28、/9/18,互换性与技术测量基础,50,2020/9/18,互换性与技术测量基础,51,2020/9/18,互换性与技术测量基础,52,设计时应优先使优先公差带，其次才使用常用公差带，再其次才考虑使用一般用途公差带。 配合代号：标准规定，配合代号由相互配合的孔和轴的公差带以分数的形式组成，孔的公差带为分子，轴的公差带为分母。例如：40H8/f7，80K7/h6。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,53,基准孔和基准轴与各种非基准件配合时，得到各种不同性质的配合，如：AH或ah与基准件配合，形成间隙配合；JN或jn与基准件配合，基本上形成过渡配合，PZC或pzc与基准件配合，基本上形成过

29、盈配合。 原则上，任意一对孔、轴公差带都可以构成配合，为了简化公差配合的种类，减少定值刀、量具和工艺装备的品种及规格，国家标准在尺寸500mm的范围内，规定了基孔制和基轴制的优先（基孔制、基轴制各13种）和常用配合（基孔制59种，基轴制47种）。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,54,2020/9/18,互换性与技术测量基础,55,2020/9/18,互换性与技术测量基础,56,例：下列配合属于哪种基准制的哪种配合，确定其配合的极限间隙（过盈）和配合公差。并画出其配合公差带图。 50H8/f7， 30K7/h6， 30H7/p6,2020/9/18,互换性与技术测量基础,57,0,+

30、,-,50,+0.039,-0.025,-0.050,0,+,30,+0.006,-0.015,-0.013,0,+,-,30,+0.021,+0.035,+0.022,-,2020/9/18,互换性与技术测量基础,58,1.4尺寸公差与配合的选择 尺寸公差与配合的选择是机械设计和制造中的一个重要环节。公差与配合的选择是否恰当，对产品的性能、质量、互换性及经济性都有重要的影响。选择的原则应使机械产品的使用价值与制造成本的综合经济效果最好。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,59,1、配合制的选择： 基孔制和基轴制是两种平行的配合制。基孔制配合能满足要求的，用同一偏差代号按基轴制形成的配

31、合，也能满足使用要求。如：H7/k6与K7/h6的配合性质基本相同，称为“同名配合”。所以，配合制的选择与功能要求无关，主要考虑加工的经济性和结构的合理性。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,60,基孔制配合 从制造加工方面考虑，两种基准制适用的场合不同；从加工工艺的角度来看，对应用最广泛的中小直径尺寸的孔，通常采用定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工和定尺寸量具（如塞规、心轴等）检验。而一种规格的定尺寸刀具和量具，只能满足一种孔公差带的需要。对于轴的加工和检验，一种通用的外尺寸量具，也能方便地对多种轴的公差带进行检验。由此可见：对于中小尺寸的配合，应尽量采用基孔制配合。,2020/

32、9/18,互换性与技术测量基础,61,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。 1）用冷拉光轴作轴时。冷拉圆型材，其尺寸公差可达IT7IT9，能够满足农业机械、纺织机械上的轴颈精度要求，在这种情况下采用基轴制，可免去轴的加工。只需按照不同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性质的配合。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,62,2）尺寸小于1mm的精密轴比同一公差等级的孔加工要困难，因此在仪器制造、钟表生产和无线电工程中，常使用经过光轧成型的钢丝或有色金属棒料直接做轴，这时也应该采用基轴制。 3）同一基本尺寸的轴与多孔相配合，且配合性质要求不同时。如图所示的活塞部件中

33、，活塞销和活塞与连杆的配合，根据功能要求，活塞销和活塞的配合应为过渡配合，而活塞销与连杆的配合则应为间隙配合。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,63,2020/9/18,互换性与技术测量基础,64,基准制的选择按标准件而定 采用标准件时，基准制的选择按标准件而定。例如，滚动轴承为标准件，它的内圈与轴颈配合无疑应是基孔制，而外圈与外壳孔的配合应是基轴制。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,65,非基准制配合 在实际生产中，由于结构或某些特殊的需要，允许采用非配合制配合。即非基准孔和非基准轴配合，如：当机构中出现一个非基准孔（轴）和两个以上的轴（孔）配合时，其中肯定会有一个非配合

34、制配合。如图所示，箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合。由于滚动轴承是标准件，它与箱体孔的配合选用基轴制配合，箱体孔的公差带代号为J7，箱体孔与端盖的配合可选低精度的间隙配合J7/f9 ，既便于拆卸又能保证轴承的轴向定位，还有利于降低成本。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,66,2020/9/18,互换性与技术测量基础,67,2、公差等级的选择 公差等级的选择的实质就是尺寸制造精度的确定，尺寸的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。公差等级越高，合格尺寸的大小越趋一致，配合精度就越高，但加工的成本也越高。公差与成本的关系如图所示。因此，公差等级选择的基本原则是：在满足使用

35、性能的前提下，尽量选择较低的精度等级。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,68,2020/9/18,互换性与技术测量基础,69,公差等级的选择方法 公差等级的选择的方法一般采用类比法，对于已知配合要求的也可以用计算法确定其公差等级。 1）计算法选择公差等级的依据是 Tf=Th+Ts Th与Ts的分配则可按工艺等价的原则来考虑。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,70,2020/9/18,互换性与技术测量基础,71,2）采用类比法选择公差等级时应考虑 的问题 （1）应遵循工艺等价的原则，即相互结合的零件，其加工的难易程度应基本相当。根据这一原则，对于基本尺寸500mm的，当公差等

36、级在IT8以上时，标准推荐孔比轴低一级，如：H8/m7，K7/h6；当公差等级在IT8以下时，标准推荐孔与轴同级，如：H9/h9，D9/h9，IT8属于临界值，IT8级的孔可与同级的轴配合，也可以与高一级的轴配合，如：H8/f8，H8/k7。对于基本尺寸500mm的，一般采用孔、轴同级配合。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,72,（2）与标准零件或部件相配合的零、部件的精度应相匹配。如：与齿轮孔相配合的轴的精度就受齿轮精度的制约；与滚动轴承相配合的外壳孔和轴的精度应当与滚动轴承的精度相匹配。 （3）过盈、过渡和较紧的间隙配合，精度等级不能太低。一般孔的公差等级应不低于IT8级，轴的不

37、低于IT7级。这是因为公差等级过低，使过盈配合的最大过盈过大，材料容易受到损坏；使过渡配合不能保证相配的孔、轴既装卸方便又能实现定心的要求；使间隙配合产生较大的间隙，不能满足较紧配合的要求。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,73,（4）在非配合制的配合中，当配合精度要求不高，为降低成本，允许相配合零件的公差等级相差23级。见书P26图1.12,2020/9/18,互换性与技术测量基础,74,3、配合种类的选择 配合种类的选择主要就是根据零件的功能要求，确定配合的类型及非配合制的基本偏差代号。选择的基本方法还是类比法、计算法和试验法三种。类比法是选择配合种类的主要方法。应用类比法选择时

38、，要考虑以下因素： 1）配合件的工作情况 选择配合的类型时，应考虑配合件间有无相对运动、定心精度高低、配合件受力情况、装配情况等。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,75,2020/9/18,互换性与技术测量基础,76,各种基本偏差形成配合的特点 1）间隙配合有AH（ah）共十一种，其特点是利用间隙贮存润滑油及补偿温度变形、安装误差、弹性变形等所引起的误差。生产中应用广泛，不仅用于运动配合，加紧固件后也可用于传递力矩。不同基本偏差代号与基准孔（或基准轴）分别形成不同间隙的配合。主要依据变形、误差需要补偿间隙的大小、相对运动速度、是否要求定心或拆卸来选定。,2020/9/18,互换性与技

39、术测量基础,77,2）过渡配合有JSN（jsn）四种基本偏差，其主要特点是定心精度高且可拆卸。也可加键、销紧固件后用于传递力矩。主要根据机构受力情况、定心精度和要求装拆次数来考虑基本偏差的选择。定心要求高、受冲击负荷、不常拆卸的，可选较紧的基本偏差，如N（n），反之应选较松的配合，如：K（k）或JS（js）。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,78,过盈配合有PZC（pzc）13种基本偏差，其特点是由于有过盈，装配后孔的尺寸被胀大而轴的尺寸被压小，产生弹性变形，在结合面上产生一定的正压力和摩擦力，用以传递力矩和紧固零件。选择过盈配合时，如不加键、销等紧固件，则最小过盈应能保证传递所需的

40、力矩，最大过盈应不使材料破坏，故配合公差不能太大，所以公差等级一般为IT5IT7。基本偏差根据最小过盈量及结合件的标准来选取。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,79,3）配合件的生产情况 按大批大量生产时，加工后所得的尺寸通常呈正态分布；而单件小批量生产时，加工所得的孔的尺寸多偏向最小极限尺寸，轴的尺寸多偏向最大极限尺寸，即呈偏态分布。所以，对于同一使用要求，单件小批生产时采用的配合应比大批大量生产时要松一些。如大批量生产时的50H7/js6的要求，在单件小批生产时应选择50H7/h6。同样，受其它工作条件的影响，配合的间隙或过盈也应随之变化。见下表。,2020/9/18,互换性与技

41、术测量基础,80,2020/9/18,互换性与技术测量基础,81,第三章 形状和位置公差,内容:形位误差和形位公差的基本概念， 形位公差的标注及公差带的分析. 重点:形位公差的标注，公差带四要素分析 公差原则. 难点:形位公差带四要素分析. 公差原则,2020/9/18,互换性与技术测量基础,82,3.1 概述 形状和位置公差简称形位公差，它是针对构成零件几何特征的点、线、面的几何形状和相互位置的误差所规定的公差。 零件在加工过程中由于受各种因素的影响，其几何要素不可避免地会产生形状误差和位置误差。 因此，对零件的形状和位置精度进行合理的设计、规定适当的形状和位置公差是十分必要的。,2020/

42、9/18,互换性与技术测量基础,83,3.1.1 形位公差的研究对象：形位公差的研究对象是零件的几何要素，就是构成零件几何特征的点、线、面。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,84,几何要素的分类： （一）按结构特征分： 组成要素（轮廓要素）、 导出要素（中心要素）； （二）按存在状态分： 实际要素、理想要素； （三）按所处地位分： 被测要素、基准要素； （四）按功能关系分： 单一要素、关联要素。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,85,3.1.2 形位公差的特征项目极其符号,2020/9/18,互换性与技术测量基础,86,3.1.3 形位公差的标注方法 以公差框格的形式标注（

43、两格或多格） 0.05 A 公差特征符号 公差值 基准 指引线 (从上表中选) (以mm为单位) (由基准字母表示) (指向被 测要素),2020/9/18,互换性与技术测量基础,87,注意: 公差值 如果公差带为圆形或圆柱形，公差值前加注，如果是球形，加注。 基准 单一基准用大写表示；公共基准由横线隔开的两个大写字母表示；如果是多基准，则按基准的优先次序从左到右分别置于各格。 指引线 用细实线表示。从框格的左端或右端垂直引出，指向被测要素。指引线的方向必须是公差带的宽度方向。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,88,重要提示： 指引线指向被测要素时，要注意区分轮廓要素和中心要素。 基

44、准符号用带小圆的大写字母以细实线与粗的短实线相连，基准要素也要注意区分轮廓要素和中心要素。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,89,几点说明： 1）对被测要素的数量说明，应标注在形位公差框格的上方。 2）其他说明性要求应标注在形位公差框格的下方。,0.05,B,6 槽,0.05,在a、b范围内,2020/9/18,互换性与技术测量基础,90,3）如对同一要素有一个以上的形位公差特征项目的要求，其标注方法又一致时，为方便起见，可将一个框格放在另一个框格的下方。,0.05,0.1,A,2020/9/18,互换性与技术测量基础,91,4）当多个被测要素有相同的形位公差（单项或多项）要求时，可

45、以从框格引出的指引线上绘制多个指示箭头并分别与各被测要素相连。,0.05,共面,2020/9/18,互换性与技术测量基础,92,一）被测要素的标注 用带箭头的指引线将公差框格与被测要素相连，指引线的箭头指向被测要素，箭头的方向为公差带的宽度方向。 注意：1）注意指引线箭头所指的位置和方向，否则公差要求的解释可能不同。 2）指引线可以自公差框格的任意端引出，应垂直于框格，但不能自框格两端同时引出。 3）指引线引出被测要素时可以弯折，但不得多于两次。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,93,被测要素的主要标注方法如下： 1）当被测要素为轮廓要素时，指引线的箭头应指在该要素的轮廓线或其延长线

46、上，并明显的与尺寸线错开（应与尺寸线至少错开4mm）。,d,0.05,2020/9/18,互换性与技术测量基础,94,2）当被测要素为中心要素时，指引线的箭头应与被测要素的尺寸线对齐。 当箭头与尺寸线的箭头重叠时，可代替尺寸线箭头。,d,d,2020/9/18,互换性与技术测量基础,95,3）当被测要素为圆锥体的轴线时，指引线的箭头应与圆锥体直径尺寸线对齐，必要时也可在圆锥体内画出空白的尺寸线，并将指引线的箭头与该空白尺寸线对齐。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,96,如圆锥体采用角度尺寸标注，则指引线应对着该角度尺寸线。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,97,二）基准要素

47、的标注 基准符号由粗短线、圆圈、连线和基准字母组成。无论基准符号在在图样上的方向如何，圆圈内的字母均应水平书写。,A,A,A,A,A,A,旧,新,2020/9/18,互换性与技术测量基础,98,1）当基准要素为轮廓线和表面时，基准符号应置于该要素的轮廓线或其延长线上标注，并明显的与尺寸线错开。,A,A,A,2020/9/18,互换性与技术测量基础,99,2）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，基准要素的连线应与该要素的尺寸线对齐，当基准符号与尺寸线的箭头重叠时，可代替尺寸线的一个箭头。,A,A,2020/9/18,互换性与技术测量基础,100,3）当基准要素为中心孔或圆锥体的

48、轴线时，则按如下方法标注。,A,A,A,B,2020/9/18,互换性与技术测量基础,101,如图所示销轴的三种形位公差标注，它们的公差带有何不同？,2020/9/18,互换性与技术测量基础,102,图a为给定方向上素线的直线度，其公差带为宽度等于公差值002mm的两平行平面间的区域。 图b为轴线在任意方向的直线度，其公差带为直径等于公差值002mm的圆柱体内的区域。 图c为给定方向上被测素线对基准素线的平行度，其公差带为宽度等于公差值002mm且平行于基准A的两平行平面间的区域。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,103,3.2 形状误差与形状公差 见书P64 3.3 位置误差与位置

49、公差 见书P70,2020/9/18,互换性与技术测量基础,104,试将下列技术要求标注在图中 （1）左端面的平面度为0.01mm，右端面对左端面的平行度为0.04mm。 （2）70H7的孔的轴线对左端面的垂直度公差为0.02mm。 （3）210h7对70H7的同轴度为0.03mm。 （4）4- 20H8孔对左端面（第一基准）和70H7的轴线的位置度公差为0.15mm。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,105,210h7,70H7,4- 20H8,0.01,0.04,A,A, 0.02,A,0.03,B,B,0.15,A,B,2020/9/18,互换性与技术测量基础,106,将下列技

50、术要求标注在图上。 （1）100h6圆柱表面的圆度公差为0.005mm。 （2）100h6轴线对40P7孔轴线的同轴度公差为0.015 。 （3）40P孔的圆柱度公差为0.005mm。 （4）左端的凸台平面对40P7孔轴线的垂直度公差为0.01 mm。 （5）右凸台端面对左凸台端面的平行度公差为0.02mm。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,107,0.005,0.015,C,0.005,0.01,C,0.02,A,A,2020/9/18,互换性与技术测量基础,108,说明下图中标注的形位公差的含义。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,109,其含义为,2020/9/18,互

51、换性与技术测量基础,110,3.4 公差原则 公差原则是确定零件的位置、形状和尺寸公差之间相互关系的原则。它分为独立原则和相关原则。 3.4.1 有关术语定义 1、作用尺寸 1）体外作用尺寸（Dfe、dfe） 2）体内作用尺寸（ Dfi、dfi） 2、最大实体状态、最大实体尺寸和最大实体边界,2020/9/18,互换性与技术测量基础,111,3、最小实体状态、最小实体尺寸和最小实体边界 4、最大实体实效状态、最大实体实效尺寸和最大实体实效边界 5、最小实体实效状态、最小实体实效尺寸和最小实体实效边界,2020/9/18,互换性与技术测量基础,112,3.4.2 独立原则 独立原则是指图样上给定

52、的各个尺寸和形状、位置要求都是独立的，应该分别满足各自的要求。它是尺寸公差和形位公差相互关系遵循的基本原则，它的应用最广。,0.02,20-0.03,2020/9/18,互换性与技术测量基础,113,3.4.3 相关要求 图样上给定的尺寸公差和形位公差相互有关的设计要求称为相关要求。它分为包容原则、最大实体要求和最小实体要求。最大实体要求和最小实体要求还可用于可逆要求。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,114,1、包容要求（ER） 包容要求是被测实际要素处处不得超越最大实体边界的一种要求。它只适用于单一尺寸要求（圆柱面、两平行平面）的尺寸公差与形状公差之间的关系。 采用包容要求的尺寸

53、要素，应在其尺寸极限偏差或公差代号后面加注符号 采用包容要求的尺寸要素其实际轮廓应遵守最大实体边界，即其体外作用尺寸不超出最大实体尺寸，且其局部实际尺寸不超出最小实体尺寸。,E,2020/9/18,互换性与技术测量基础,115,例： 表示的含义：当实际尺寸为19.97mm时，偏离最大实体尺寸0.03mm时，准许的直线度误差为0.03mm，而当实际尺寸为20mm时，准许的直线度误差为0。,20-0.03,E,2020/9/18,互换性与技术测量基础,116,包容要求是将尺寸误差和形位误差同时控制在尺寸公差范围内的一种公差要求，主要用于必须保证配合性质的要素。,2020/9/18,互换性与技术测量

54、基础,117,2、最大实体要求（MMR） 最大实体要求是被测要素的轮廓不超越最大实体实效边界的一种要求。它即可以用于被测中心要素，也可用于基准中心要素。 最大实体要求应用于被测中心要素时，应在被测要素形位公差框格中的公差值后标注符号 ；用于基准中心要素时，应在公差框格中相应的基准字母代号后标注符号 。,M,M,2020/9/18,互换性与技术测量基础,118,例： 含义：当该轴处于最大实体状态时，其轴线的直线度公差为0.1mm，若轴的实际尺寸向最小实体尺寸方向偏离最大实体尺寸，则其轴线直线度误差可以超出图样给出的公差值0.1mm，但必须保证其体外作用尺寸不超出轴的最大实体失效尺寸20.1mm，

55、当轴的实际尺寸处处为最小实体尺寸19.7mm，其轴线的直线度公差可达最大值， t= （0.3+0.1）= 0.4mm,0.1,20-0.3,M,2020/9/18,互换性与技术测量基础,119,与包容要求相比，最大实体要求可以得到较大的尺寸制造公差和形位制造公差，具有良好的工艺性和经济性。因此，最大实体要求主要用于保证装配的互换性场合，一方面可用于零件尺寸精度和形位精度较低、配合性质要求不严的情况，另一方面也可用于要求保证自由装配的情况。 另外，最大实体要求仅用于中心要素。对于平面、直线等轮廓要素，由于不存在尺寸公差对形位公差的补偿问题，因而不具备应用条件。 最大实体要求应用于基准要素（略）,

56、2020/9/18,互换性与技术测量基础,120,3、最小实体要求（LMR） 最小实体要求是被测要素的实际轮廓应遵守其最小实体实效边界。当其实际尺寸偏离最小实体尺寸时，准许其形位误差值超出在最小实体状态下给出的公差值的一种要求。它即可以用于被测中心要素，也可用于基准中心要素。 最小实体要求应用于被测要素时，应在被测要素形位公差框格中的公差值后标注符号 ；用于基准中心要素时，应在公差框格中相应的基准字母代号后标注符号 。,L,L,2020/9/18,互换性与技术测量基础,121,最小实体要求应用于被测要素 此时，被测要素的形位公差值是在该要素处于最小实体状态时给出的。当被测要素的实际轮廓偏离其最

57、小实体状态，即实际尺寸偏离最小实体尺寸时，形位误差值可以超出在最小实体状态下给出的形位公差值。,2020/9/18,互换性与技术测量基础,122,最小实体要求仅用于中心要素，主要用于保证零件强度和最小壁厚。由于最小实体要求的被测要素不得超越最小实体实效边界，因而应用最小实体要求可以保证零件强度和最小壁厚尺寸。 当被测要素偏离最小实体状态时，可以扩大形位误差的准许值，以增加形位误差的合格范围，获得良好的经济效益。 最小实体要求应用于基准要素（略）,2020/9/18,互换性与技术测量基础,123,4、可逆要求（RR） 在不影响零件功能要求的前提下，当被测轴线或中心平面的形位误差值小于给出的形位公差值时，准许相应的尺寸公差