模块1: 机械零件的公差与配合

发布于:2021-11-30 16:17:14

第一章

公差与互换性原理

二、
1. 互换性的概念
互换性: 同一批零件,不经挑选和辅助加工,任取一 个就可顺利地装到机器上去,并满足机器的性能 要求。


现代化机械工业要求机器零件具有互换性,这样 既能满足生产部门之间的协作要求,又能进行高效率 的专业化生产。

保证零件具有互换性的措施: 由设计者确定合理的配合要求和尺寸 公差大小。


一、孔和轴的极限与配合

1. 基本术语 (1)尺寸 尺寸是用特定单位表示线性 值的数值。

2、极限与配合的概念
⑴ 基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸
①基本尺寸:

设计时确定的尺寸,如:?20

?实际尺寸:
零件制成后实际测得的尺寸,如:?20.015。 ?极限尺寸: 允许零件实际尺寸变化的两个界限值 最大极限尺寸: 允许实际尺寸的最大值, 如:?20.023。 最小极限尺寸: 允许实际尺寸的最小值,如:?20.002。

零件合格的条件:
最大极限尺寸≥实际尺寸≥最小极限尺寸
?20.023 ≥实际尺寸≥ ?20.002

(2)基本尺寸 基本尺寸是由设计者经过计 算或按经验确定后,再按标准 选取的标注在设计图上的尺寸。

1. 有关“尺寸”的术语和意义
(3)实际尺寸 实际尺寸是通过测量所得的 尺寸。

1. 有关“尺寸”的术语和意义
(4)极限尺寸
极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。 其中:较大的一个称为最大极限尺寸 较小的一个称为最小极限尺寸

2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定 义

6.偏差
偏差=某一尺寸—基本尺寸(代数差)
偏差包括:实际偏差=实际尺寸—基本尺寸 极限偏差

极限偏差 上偏差=最大极限尺寸—基本尺寸 ES(孔)、es(轴)
下偏差= 最小极限尺寸—基本尺寸 EI(孔)、ei(轴)

例: 一根轴的直径为 ?50?0.008 思考并回答 基本尺寸: ? 50 最大极限尺寸: ? 50.008 最小极限尺寸: ? 49.992 零件合格的条件: 50.008≥实际尺寸≥ ? 49.992。 ?

7.尺寸公差(公差) 尺寸公差是指尺寸允许的变动量。
尺寸公差 = 最大极限尺寸—最小极限尺寸 = 上偏差—下偏差

2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定 义

8.公差带
在公差带图中,由代表上、下偏差两条直线 所限定的一个区域称为公差带。 在国家标准中,公差带包括: 公差带大小—— 由标准公差确定 公差带位置—— 由基本偏差确定

(1)零线
零线是在公差带图中,确定偏差的一条 基准直线,也叫零偏差线。

2. 有关“公差、偏差及误差”的术语和定 义

(2)公差带
上偏差 基 本 尺 寸

上偏差

下偏差

零线

下偏差

9.标准公差
标准公差就是国家标准所确定的公差。 表1.3(P11)

10.基本偏差
基本偏差就是用来确定公差带相对于零 线位置的上偏差或下偏差,一般指靠*零 线的那个偏差。(轴:表1.5) (孔:表1.6 )

11.配合 配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔 与轴公差带之间的相配关系。 基孔制 基轴制

基孔制
基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带, 与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合 的一种制度。 基孔制的孔为基准孔,它的下偏差为零。 基准孔的代号为“H”。
ES 0

H
基 本 尺 寸

EI=0

图2-11 基孔制配合与基轴制配合

基轴制
基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带, 与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合 的一种制度。 基轴制的轴为基准轴,它的上偏差为零。 基准轴的代号为“h”。
es=0 0
基 本 尺 寸

h
ei

图2-11 基孔制配合与基轴制配合

(2)配合类型

间隙配合 过渡配合 过盈配合

(2) 配合类型
间隙配合:当孔的公差带在轴的公差带之 上,形成具有间隙的配合(包 括最小间隙等于零的配合)。

图2-11 基孔制配合与基轴制配合

(2)配合类型
过盈配合:当孔的公差带在轴的公差带之 下,形成具有过盈的配合(包 括最小过盈等于零的配合)。

图2-11 基孔制配合与基轴制配合

(2)配合类型
过渡配合:当孔与轴的公差带相互交迭, 既可能形成间隙配合,也可能 形成过盈配合。

图2-11 基孔制配合与基轴制配合

(3)配合公差
允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。 间隙配合:配合公差=最大间隙—最小间隙 过盈配合:配合公差=最大过盈—最小过盈 过渡配合:配合公差=最大间隙+最大过盈

(3)配合公差
配合公差=轴公差+孔公差

二、标准公差系列与基本偏差系列

1. 标准公差系列 P11 表1.3

1. 标准公差系列
公差等级——确定公差带宽度

P11 表1.3

标准公差数值

标准公差共分20级: IT01、IT0、IT1、IT2、…到IT18。
IT—国际标准公差 (ISO Tolerance)的缩写代号

IT7表示标准公差7级。 从IT01至IT18,公差等级依次降低,相应的标准公差数值 依次增大。

例:

例:基本尺寸φ45 mm(在>30mm~50mm 尺寸段) 的IT6与IT7的公差值。

例:基本尺寸φ30 mm的IT6与IT7的公差值。

2. 基本偏差系列
基本偏差确定公差带位置 基本偏差代号: 孔、轴各28种。

轴(用小写字母表示)

(1)轴的基本偏差

请看P14 表1.5
如:?30f7( -0.041 )

(1)轴的基本偏差
有了基本偏差和标准公差,就不难求出轴的另一个偏差(上偏差或下偏差):

es = ei + IT ei = es – IT

如:?30f7 es = -0.020 ei = es – IT =-0.04 1 如:?30f7(
-0.020 -0.041



孔(用大写字母表示)

1)孔的基本偏差

请看P15 表1.6

⑶ 公差带代号、基本偏差代号、公差等级代号
孔的公差带代号 轴的公差带代号

?50 H 8
孔的基本 偏差代号 公差等级代号

? 50 f 7
轴的基本 偏差代号 公差等级代号

?30F8
EI = +0.020 IT8=0.033 ES=EI+IT=+0.020+0.033=+0.053
+0.053 ?30F8(+0.020



⒋ 配合 ⑴ 配合的概念
配合: 基本尺寸相同的相互结合的孔和 轴的公差带之间的关系。 间隙或过盈: δ=孔的实际尺寸-轴的实际尺寸 δ≥0 间隙 δ≤0 过盈

基本尺寸相同的孔和轴的 4. 配合: 公差带之间的关系称为配合
孔的公差带代号 H8 或:H8 / f7 如: 配合代号: f7 轴的公差带代号

① 间隙配合 具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。
最大极限尺寸 最小极限尺寸 最小极限尺寸 最大极限尺寸 最大间隙 最小间隙

孔的公差带在轴 的公差带之上
最大间隙

最小间隙

最小 间隙 为零





② 过盈配合 具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。
最大极限尺寸 最小极限尺寸 最小极限尺寸 最大极限尺寸 最大过盈 最小过盈

最大过盈





孔的公差带在轴 的公差带之下

最小过盈

最小 过盈 为零

最大极限尺寸 最小极限尺寸

③ 过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合。


最大间隙 最大过盈


最小极限尺寸 最大极限尺寸

孔的公差带 与轴的公差 带相互交叠

最大过盈

最大间隙

5. 配合的基准制 ⑴基孔制 配合
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不同配合的制度。
0+

H 基准孔 公差带图:
a~h

j js k mn

p~zc

间隙配合

过渡配合

过盈配合
p~zc

0

+

-

H H
a~h

j js k mn

0

基准孔的基本偏差代号为“H”。

⑵基轴制配合
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不同配合的制度。
0 h
A~H J JS K MN

P~ZC

基准轴
0+

间隙配合

过渡配合

过盈配合


公差带图:
h

-

基准轴的基本偏差代号为“h”。

与基准轴h 相配的孔:
EF F FG

A —— H 通常形成间隙配合 J —— N 通常形成过渡配合 P —— ZC 通常形成过盈配合
G H JS U J K M N P R S T

孔0

基准孔

基准轴
m n

p

r s

t
u

轴0

js k g h f fg ef j

与基准孔H 相配的轴:

a —— h 通常形成间隙配合 j —— n 通常形成过渡配合 p—— zc 通常形成过盈配合

6. 极限与配合的标注
⑴ 在装配图上的标注 标注形式为: 孔的基本偏差代号、公差等级 基本尺寸————————————— 轴的基本偏差代号、公差等级 箱体 ①采用基孔制时,分子为基 轴套 准孔代号H及公差等级。 基孔制间隙配合
?40H7 n6

?30 H8 f7

?30 H8 f7

H7 ?40 n6 基孔制过渡配合


H

基孔制H: a —— h 通常形成间隙配合 j —— n 通常形成过渡配合

a~h
H

j~n

②采用基轴制时,分母为基准轴代号h及公差 等级。

例如:
?12 F8 h7

?12F8 h7 销轴 滑轮

Js8 ?12 h7
开口销 底座

基轴制间隙配合
?12
Js8

h7

基轴制过渡配合 基轴制h: A —— H 通常形成间隙配合 J —— N 通常形成过渡配合
A~H

h
J~N

h

⑵ 在零件图上的标注
① 在基本尺寸后注出基本偏差代号和公差 等级。

?30H8

配合精度明确,标注简单,但数值不 直观。适用于量规检测的尺寸。

?30f7

?30H8

? ?

?
?

?30H8( 0 ) ?30表示什么?f 7表示什么代号? f表示什么代号?7表示什么代号? H表示什么代号?8表示什么代号?

?30f7

查表:?30H8 查表:?30f7

+0.033 0

答案:ES= 答案: es=
-0.020 -0.041

、EI= 、ei=

?30H8( ?30H8

?30f7( ?30f7



?30H8(

+0.033 0



?30f7(

-0.020 -0.041



提问:?30表示什么?f 7表示什么代号? f表示什么代号?7表示什么代号? 答案:?30表示基本尺寸、f 7表示轴的公差带代号;
f 表示轴的基本偏差代号、7表示公差等级代号。

③ 公差带代号与上下偏差值都注
即:在基本尺寸后,注出基本偏差代号、公差等级 数值及上、下偏差值,偏差值要加上括号。

?30H8(+0.033 ) 0

既明确配合精度又有公差数值。适用于生 产规模不确定的情况。

-0.020 ?30f7(-0.041 )

H7 ― n6 H8 ― f7

F8 ― h7

JS8

― h7

孔的极限偏差 (GB/T 1801-1979(优先公差带) 单位:微米?m

+33 0

轴的极限偏差 (GB/T 1801-1979(常用优先公差带) 单位:微米?m

-20 -41

返回

计算下列配合中孔、轴尺寸的极限偏差,配合的

极限间隙或极限过盈,配合公差。

孔:IT7=0.021 EI=0 ES=+0.021 轴:IT6=0.013 ei=+0.015 es=+0.015+0.013=0.028 Ymax=EI-es=0-0.028=-0.028 Xmax=ES-ei=+0.021-0.015=0.006

ES=+0.021 ? EI=0 ? es=+0.028 ? ei=+0.015 ? Xmax=0.006 ? Ymax=-0.028 ? Tf=0.031
?

? ? ? ? ? ? ?

ES=-0.007 EI=-0.028 es=0 ei=-0.013 Xmax=0.006 Ymax=-0.028 Tf=0.031

?

.有一基孔制配合,基本尺寸为φ30mm, 要求配合最大间隙0.02,最大过盈0.015, 试确定孔、轴公差等级、配合代号。

1.优先基孔制,孔基本偏差 代号选H 2.Tf=IXmax-YmaxI =Th+Ts=0.035 ? 孔选IT7=0.021 ? 轴选IT6=0.013 ? Tf=Th+Ts=0.021+0.013=0 .034<[Tf] ? 可满足要求
?

? ? ? ? ? ?

?
?

3.孔: EI=0 ES=+0.021 4.轴: Xmax=ES-ei ei=ES-Xmax =(+0.021)0.02=+0.001 k=+0.002接* 配合代号φ30H7/k6

1.3 形状与位置公差

(一) 形状公差和形状误差
1. 形状公差 构成机械零件形状的几何要素所允 许的变动量称为形状公差。

四、形状公差与位置公差

(一) 形状公差和形状误差
2. 形状误差: 形状误差是指被测实际要素对理想 要素的变动量。

四、形状公差与位置公差 形状误差的评定原则 最小条件:是指被测实际要素对其理想 要素的最大变动量为最小。 例:

四、形状公差与位置公差

(二) 形状公差的项目

(二) 形状公差的项目
1. 直线度公差
实际被测要素对理想直线的允许变动量。

1. 直线度公差
1)在给定*面内的直线度公差带

图2-21 给定*面内的直线度公差带

1. 直线度公差
2)在给定一个方向上的直线度公差带

图2-22 给定一个方向上的直线度公差带

1. 直线度公差
3)在给定相互垂直的两个方向上的直线度公 差带

图2-23 给定两个方向上的直线度公差带

2. *面度公差
*面度公差是实际被测要素对理想*面的允 许变动量,其公差带是距离为公差值t的两* 行*面之间的区域。

图2-24 *面度公差带

3. 圆度公差
实际被测要素对理想圆的允许变动量,其公 差带是垂直于轴线的任一截面*刖恫钗 值t的两个同心圆间的区域。

图2-25 圆度公差带

4. 圆柱度公差
实际被测要素对理想圆柱的允许变动量,其 公差带是半径差为公差值t的两同轴圆柱面之 间的区域。

图2-26 圆柱度公差带

5. 线轮廓度公差
实际被测要素对理想轮廓线的允许变动量, 其公差带是距离为公差值t,对理想轮廓线对 称分布的两等距曲线之间的区域。

图2-27

线轮廓度公差带

6. 面轮廓度公差
实际被测要素对理想轮廓面的允许变动量,其 公差带是距离为公差值t,对理想轮廓面对称分布 的两等距曲面之间的区域,理想轮廓面由理论正确 尺寸标出。

图2-28

面轮廓度公差带

四、形状公差与位置公差

(三) 位置公差和位置误差 几何要素→关联要素→基准要素 →基准

四、形状公差与位置公差 (三) 位置公差和位置误差 位置公差是关联实际要素的位置对基 准的变动全量。 位置公差带是限制关联实际要素变动的 区域,被测实际要素要在此区域内才 合格。

四、形状公差与位置公差

(三) 位置公差和位置误差 位置公差包括:定位位置公差 定向位置公差 跳动位置公差

1.定向位置公差—*行度
被测实际要素相对于基准要素的方向成0? 的要求。

图2-29

以*面为基准的*行度公差带

1.定向位置公差—垂直度
被测实际要素相对于基准要素的方向成90? 的要求。

图2-30

以轴线为基准的 垂直度公差带

1.定向位置公差—倾斜度
被测实际要素相对于基准要素的方向成一定角度的
要求。

图2-31

倾斜度公差带

2.定位位置公差—同轴度
要求被测实际要素与基准要素同轴。

图2-32

同轴度公差带

2.定位位置公差—对称度
要求被测实际要素与基准要素共面。

图2-33

对称度公差带

2.定位位置公差—位置度
要求被测实际要素与基准要素有一定的位置关系。

图2-34

孔轴线的位置度公差带

3.跳动位置公差
圆跳动 全跳动

3.跳动位置公差—圆跳动
单个被测实际要素在任一截面上相对于基准要素的 允许跳动量。 根据允许变动的方向的不同,圆跳动可分为: 径向圆跳动 端面圆跳动 斜向圆跳动

径向圆跳动
径向圆跳动用于控制圆柱表面任一横截面上的跳动量。

图2-35

径向圆跳动公差带

端面圆跳动
端面圆跳动用于控制端面任一测量直径处,在轴 向方向的跳动量。

图2-36

端面圆跳动公差带

斜面圆跳动
斜面圆跳动用于控制圆锥面在法线方向的跳动量。

3.跳动位置公差—全跳动
整个被测实际要素相对于基准要素的允许跳动总量。
根据允许变动的方向的不同,全跳动可分为: 径向全跳动 端面全跳动 斜向全跳动

径向全跳动
径向全跳动用于控制整个圆柱表面上的跳动总量。

图2-37

径向全跳动公差带

端面全跳动
端面圆跳动用于控制整个端面在轴向方向的跳动 总量。

图2-38

端面全跳动公差带

四、形状公差与位置公差

(四) 形位公差的选用

(四) 形位公差的选用
(1) 形状公差应比尺寸公差小: 例如: 圆柱形零件的形状公差(轴线直线度除外), 一般情况下应小于其尺寸公差值,*行度公差值应小于 相应的距离尺寸公差值。 圆度、圆柱度公差值约为同级的尺寸公差值的50%,故 一般可按同级选取。比如,尺寸公差为IT6,则圆度、圆 柱度公差也选6级。 但并不是圆度、圆柱度公差必须按尺寸公差同级选取, 也可根据零件的功能要求选取相邻级,必要时可按比尺 寸公差等级高半级到2级。

(四) 形位公差的选用
(2) 一般形状公差应比位置公差小: 同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值。 如同一*面上,*面度公差值应小于该*面对基准的 *行度公差值。
(3) 表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系: 通 常 , 表 面 粗 糙 度 的 Ra 值 可 取 为 形 状 公 差 值 的 (20%~25%)。

(四) 形位公差的选用
(4) 对于制造难度大的零件应该选取较大的形位公差: 对刚性较差的零件(如细长轴)和结构特殊的要素( 如大跨距的孔或轴的同轴度公差),在保证零件功能的前 提下,考虑到制造较困难,应适当降低1-2级形位公差值 。


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