尺寸公差与配合课件.pptx
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1、1.1 尺寸公差与配合的基本术语及定义有关尺寸的术语及定义 有关偏差、公差的术语及定义 有关配合的术语及定义 第1页/共115页1.1 尺寸公差与配合的基本术语及定义有关尺寸的术语及定义1轴(尺寸)和孔(尺寸)(1)轴。轴主要是指工件的圆柱形外尺寸要素,也包括非圆柱形外尺寸要素(由二平行平面或切面形成的被包容面)。(2)孔。孔主要是指工件圆柱形的内尺寸要素,也包括非圆柱形内尺寸要素(由二平行平面或切面形成的包容面)。标准中定义的轴、孔是广义的。从装配上来讲,轴是被包容面,它之外没有材料;孔是包容面,它之内没有材料。第2页/共115页例如,圆柱、键等都是轴,圆柱孔、键槽等都是孔,如图1-1所示。
2、图1-1轴和孔尺寸第3页/共115页2尺寸尺寸是以特定单位表示线性尺寸值的数值。由数字和长度单位组成,包括直径、长度、宽度、高度、厚度以及中心距等,图样上标注尺寸时常以mm为单位,这时只标数字,省去单位。(1)公称尺寸(D、d)。是指由图样规范确定的理想形状要素的尺寸(见图1-2)。它的数值可以是一个整数或一个小数值,例如32,8.75,3.5,通常大写字母D表示孔的公称尺寸,小写字母d表示轴的公称尺寸。第4页/共115页(2)提取组成要素的局部尺寸(Da、da)。是指一切提取组成要素上两对应点之间距离的统称。在以前的版本中,提取组成要素的局部尺寸被称为实际尺寸。注:为方便起见,可将提取组成要
3、素的局部尺寸简称为提取要素的局部尺寸。提取圆柱面的局部尺寸。指要素上两对应点之间的距离。其中,两对应点之间的连线通过拟合圆圆心;横截面垂直于由提取表面得到的拟合圆柱面的轴线。两平行提取表面的局部尺寸。指两平行对应提取表面上两对应点之间的距离。其中,所有对应点的连线均垂直于拟合中心平面;拟合中心平面是由两平行提取表面得到的两拟合平行平面的中心平面(两拟合平行平面之间的距离可能与公称距离不同)。第5页/共115页(3)极限尺寸。极限尺寸是指允许尺寸变化的两个极端。提取组成要素的局部尺寸应位于其中,也可达到极限尺寸。上极限尺寸(Dmax、dmax)。指尺寸要素允许的最大尺寸(见图1-2)。在以前的版
4、本中,下极限尺寸被称为最小极限尺寸。下极限尺寸(Dmin、dmin)指尺寸要素允许的最小尺寸(见图1-2)。在以前的版本中,下极限尺寸被称为最小极限尺寸。第6页/共115页图1-2公称尺寸/极限偏差与极限尺寸第7页/共115页 1.偏差(limits of deviation)(1)零线。指在极限与配合图解中,表示公称尺寸的一条直线,以其为基准确定偏差和公差。(见图1-3)。(2)偏差。指某一尺寸减去其公称尺寸所得的代数差。偏差可能为正值、负值或零,书写或标注时,正、负号或零都要写出并标注。(3)极限偏差。是指极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。包括上极限偏差和下极限偏差。有关偏差、公差的术语
5、及定义第8页/共115页 上极限偏差(ES、es)。指上极限尺寸减去其公称尺寸所得的代数差(见图1-2)。在以前的版本中,上极限偏差被称为上偏差。下极限偏差(EI、ei)。指下极限尺寸减去其公称尺寸所得的代数差(见图1-2)。在以前的版本中,下极限偏差被称为下偏差。轴的上、下极限偏差代号分别用小写字母“es、ei”表示,孔的上、下极限偏差代号分别用大写字母ES、EI表示(见图1-3)。第9页/共115页 极限偏差是用来控制实际偏差的,合格零件的实际偏差应位于极限偏差之内。在实际中常用孔、轴的基本尺寸和极限偏差计算其极限尺寸。【例1-1】求标注为孔 的上、下极限尺寸。解:上极限尺寸:Dmax=2
6、0+(+0.006)mm=20.006mm 下极限尺寸:Dmin=20+(0.015)mm=19.985mm第10页/共115页2.尺寸公差(Tolerance)尺寸公差(简称公差)。上极限尺寸与下极限尺寸之差,或上极限偏差与下极限偏差之差。它是允许尺寸的变动量。尺寸公差是一个没有符号的绝对值。标准公差。指在标准GB/T1800.1极限与配合制中,所规定的任一公差。公差是控制误差的,加工误差是不可避免的,显然公差应该大于零(负公差、零公差没有意义)。孔的公差:轴的公差:第11页/共115页注意:公差与偏差是两个不同的概念。公差表示制造精度的要求,反映加工的难易程度;而偏差表示与公称尺寸的远离程
7、度,它表示公差带的位置,影响配合的松紧程度。从工艺上看,极限偏差是决定加工时切削工具与零件相对位置的依据。公差在数值上等于两极限偏差之差的绝对值。第12页/共115页 3.尺寸公差带图 由代表上极限偏差和下极限偏差或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所限定的一个区域,称为尺寸公差带。公差带的图解方式称为公差带图,如图1-3所示。公差带是由公差大小和其相对零线的位置的基本偏差来确定的。图1-3 公差带图解第13页/共115页(1)零线:确定偏差的基准线。它所指的尺寸为公称尺寸,是极限偏差的起始线。零线上方表示正偏差,零线下方表示负偏差,画图时一定要标注相应的符号(“0”、“+”和“-”)。零线下方
8、的单箭头必须与零线靠紧(紧贴),并注出基本尺寸的数值如:50、80等。(2)公差带:在公差带图中,由代表上极限偏差和下极限偏差或最大极限尺寸与最小极限尺寸的两条直线所限定的区域。沿零线垂直方向的宽度表示公差值,代表公差带的大小,公差带沿零线长度方向可适当选取。第14页/共115页例1-2已知孔,轴,求孔、轴的极限偏差与公差。图1-4 公差带图解(1)公差带图解法:如图1-4所示,孔的极限尺寸Dmax=40.025,Dmin=40轴的极限尺寸dmax=39.990,dmin=39.974其孔、轴公差为Th=0.025,Ts=0.016第15页/共115页(2)公式法:利用公式来解。Dmax=D+
9、ES=40+0.025=40.025Dmin=D+EI=40+0=40Dmax=d+es=400.010=39.990Dmin=d+ei=400.026=39.974Th=DmaxDmin=40.02540=0.025Ts=esei=0.010(0.026)=0.016第16页/共115页1.1.3 有关配合的术语及定义配合(Fit)是指基本尺寸相同的,相互结合的孔与轴公差带之间的关系。在孔与轴的配合中,孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差,其值为正值时称为间隙,其值为负值时称为过盈。1.间隙配合(Clearance fit)间隙配合是指具有间隙(含最小间隙为零)的配合。此时孔的公差带位于轴的公差
10、带之上,通常指孔大、轴小的配合。也可以是零间隙配合,如图1-5所示。第17页/共115页图1-5间隙配合第18页/共115页其极限间隙与配合公差公式如下:上式表明配合精度(配合公差)取决于相互配合的孔与轴的尺寸精度(尺寸公差),设计时,可根据配合公差来确定孔与轴的公差。第19页/共115页 2.过盈配合(Interference fit)过盈配合是指具有过盈(含最小过盈为零)的配合。此时孔的公差位于轴公差带之下,通常是指孔小、轴大的配合,如图1-6所示。第20页/共115页图1-6过盈配合第21页/共115页其极限过盈与配合公差公式如下:第22页/共115页 3.过渡配合(Transition
11、 fit)过渡配合是指可能产生间隙或过盈的配合。此时孔、轴公差带相互交叠,是介于间隙配合与过盈配合之间的配合,如图1-7所示。但其间隙或过盈的数值都较小,一般来讲,过渡配合的工件精度都较高。第23页/共115页图1-7过渡配合第24页/共115页其极限间隙或过盈与配合公差公式如下:第25页/共115页例1-3求下列三种孔、轴配合的极限间隙或过盈、配合公差,并绘制公差带图。(1)孔mm与轴mm相配合;(2)孔mm与轴mm相配合;(3)孔mm与轴mm相配合。第26页/共115页解(1)最大间隙最小间隙配合公差或第27页/共115页(2)最小过盈Ymin=ESei=+0.0210.028=0.007
12、mm最大过盈Ymax=EIes=00.041=0.041mm配合公差Tf=YminYmax=0.007+0.041=0.034mm或Tf=Th+Ts=0.021+0.013=0.034mm第28页/共115页(3)最大间隙Xmax=ESei=+0.0210.002=+0.019mm最大过盈Ymax=EIes=00.015=0.015mm配合公差Tf=XmaxYmax=0.019+0.015=0.034mm或Tf=Th+Ts=0.021+0.013=0.034mm第29页/共115页图1-8所示为同一孔与三个不同尺寸轴的配合,左边为间隙配合,中间为过盈配合,右边则为过渡配合。计算后得知轴的公差均
13、相同,只是位置不同,因此可以构成三类配合。配合的种类是由孔、轴公差带的相互位置所决定的,而公差带的大小和位置又分别由标准公差与基本偏差所决定。第30页/共115页图1-8配合公差带图第31页/共115页 1.21.2 尺寸公差与配合的国家标准尺寸公差与配合的国家标准 标准公差系列标准公差系列 基本偏差系列基本偏差系列 尺寸尺寸公差与配合的标注公差与配合的标注 常用尺寸公差与配合的国标规定常用尺寸公差与配合的国标规定 线性尺寸的一般公差线性尺寸的一般公差 第32页/共115页标准公差系列为实现互换性生产和满足一般的使用要求,在机械制造业中常用的尺寸大多都小于500mm(最常用的是光滑圆柱体的直径
14、),该尺寸段在一般工业中应用的最为广泛。第33页/共115页1 标准公差值 公差值的大小与公差等级及公称尺寸有关.公差等级是确定尺寸精确程度的等级。同一公差等级对所有公称尺寸的一组公差被认为具有同等的精确程度。规定和划分公差等级的目的是为了简化和统一公差的要求,使规定的等级既能满足不同的使用要求,为零件的设计和制造带来了极大的方便。第34页/共115页公差等级分为20级,用IT01,IT0,IT1,IT2,IT3,IT18来表示(IT:InternationalTolerance,国际标准公差),常用的公差等级为IT5IT13。公差等级的高低、加工的难易、公差值的大小如图所示。第35页/共11
15、5页公差等级的高低、加工的难易及公差值的大小示意图第36页/共115页2 标准公差的计算标准公差的计算公式见表2-1,表中的高精度等级IT01、IT0、IT1的公式,主要考虑测量误差;IT2IT4是在IT1IT5之间插入三级,使IT1、IT2、IT3、IT4、IT5成等比数列。公差等级IT5IT18的标准公差计算公式如下:式中,a是公差等级系数,i为公差单位(公差因子),是以基本尺寸为自变量的函数。除了IT5的公差等级系数a=7以外,从IT6开始,公差等级系数采用R5系列,每隔5级,标准公差数值增加10倍。第37页/共115页表1-1标准公差的计算公式第38页/共115页(1)公差单位i生产实
16、践证明,对于基本尺寸相同的零件,可按公差值的大小评定其尺寸制造精度的高低。相反,对于基本尺寸不同的工件,就不能仅看公差值的大小去评定其制造精度。因此,评定零件精度等级(或公差等级)的高低,合理规定公差数值就需要建立公差单位。第39页/共115页公差单位是计算标准公差的基本单位。对小于或等于500mm的尺寸,IT5IT18用公差单位i的倍数计算公差。公差单位i按下式计算:式中,D为基本尺寸分段的计算尺寸,为几何平均值(mm)。式中第一项反映加工误差的影响,第二项反映测量误差的影响,尤其是温度变化引起的测量误差。第40页/共115页(2)公差等级系数a。等级系数a在一定程度上反映加工的难易程度,为
17、了使公差值标准化,公差等级系数a选取优先数系R5系列,从IT6开始,每5项增长10倍,IT5的a值为7,是从旧标准精度取来的。(3)尺寸分段如果每一个公称尺寸都对应一个公差值,就会形成一个庞大的公差数值表,给企业的生产带来不少麻烦,同时不利于公差值的标准化、系列化。为了统一公差值,简化公差表格,以利于生产实际应用,国家标准对公称尺寸进行了分段计算,即在一个尺寸段内用几何平均尺寸来计算公差值。在小于3150mm的尺寸中共分成21个尺寸段。第41页/共115页例:求公称尺寸为25,IT6的公差值。解因为25处于1830尺寸段,所以有查表2-1得:IT6=10i,IT7=16i,故由上例可知,计算得
18、出公差数值的尾数要经过科学地圆整,从而编制出标准公差数值表,见表1-2(P18)。第42页/共115页基本偏差系列1 基本偏差代号及特点 (1).基本偏差的确定 基本偏差是指确定零件公差带相对零线位置的上偏差或下偏差,它是公差带位置标准化的惟一指标,一般为靠近零线的那个偏差。当公差带位置在零线以上时,其基本偏差为下偏差;当公差带位置在零线以下时,其基本偏差为上偏差。以孔为例,如图1-9所示。第43页/共115页图1-9基本偏差第44页/共115页(2).基本偏差代号图1-10所示为基本偏差系列图。基本偏差的代号用拉丁字母(按英文字母读音)表示,大写字母表示孔,小写字母表示轴。在26个英文字母中
19、去掉易与其它学科的参数相混淆的五个字母I、L、O、Q、W(i、l、o、q、w)外,国家标准规定采用21个,再加上7个双写字母CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC(cd、ef、fg、js、za、zb、zc),共有28个基本偏差代号,构成孔(或轴)的基本偏差系列。它反映了28种公差带相对于零线的位置。第45页/共115页图1-10基本偏差系列图第46页/共115页 (3).基本偏差代号特点H的基本偏差为EI=0,公差带位于零线之上;h的基本偏差为es=0,公差带位于零线之下。J(j)与零线近似对称;JS(js)与零线完全对称,上极限偏差ES(es)=+IT/2,下极限偏差EI(ei)=-IT/
20、2。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(J、JS除外),其绝对值依次增大。第47页/共115页对于轴: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(j、js除外),其绝对值依次增大。由图1-10可知,公差带一端是封闭的,而另一端是开口的,其封闭、开口公差带的长度取决于公差等级的高低(或公差值的大小),这正体现了公差带包含标准公差和基本偏差两个因素。第48页/共115页2 基准制配合在互换性生产中,需要各种不同性质的配合,即使配合公差确定后,也可通过改变孔和轴的公差带位置,使配合获得多种的组合形式。为了简化孔、轴公差的
21、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、量具的规格数量,获得最大的经济效益,国家标准规定了两种基准制,即基孔制和基轴制。第49页/共115页 (1).基孔制 基孔制是基本偏差为一定的孔(H)的公差带,与不同基本偏差的轴(azc)的公差带形成各种配合的一种制度,如图1-11所示。基孔制配合中的孔是基准件,称为基准孔,其代号为H,它的基本偏差为下极限偏差,其数值为零,公差带在零线的上方。第50页/共115页图1-11基孔制配合第51页/共115页 (2).基轴制 基轴制是基本偏差为一定的轴(h)的公差带,与不同基本偏差的孔(AZC)的公差带形成各种配合的一种制度,如图1-12
22、所示。基轴制配合中的轴是基准件,称为基准轴,其代号为h,它的基本偏差为上极限偏差,其数值为零,公差带在零线的下方。第52页/共115页图1-12基轴制配合第53页/共115页3 轴的基本偏差数值表1-4轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础,按照配合要求,再根据生产实践经验和统计分析结果得出的一系列公式(见表1-3),经计算后圆整成尾数而得出的。从图1-11基孔制配合可知如下几点。基准孔H与轴ah形成间隙配合。其中a、b、c间隙较大,主要用于热动配合,考虑到热膨胀的影响,确定基本偏差数值要增大间隙;d、e、f主要用于旋转运动的间隙配合,为保证良好的液体摩擦,同时考虑到表面粗糙度磨损的影响,确定基
23、本偏差数值要减小间隙;g主要用于滑动或定心配合的半液体摩擦,要求间隙要小;h是最小间隙为零的一种间隙配合,用于定位配合。第54页/共115页 基准孔H与轴jn一般形成过渡配合。其中j目前主要用于与滚动轴承配合,其基本偏差数值根据经验数据确定;k、m、n为过渡配合,以保证有较好的对中及定心,装拆也不困难,一般用统计方法来确定其基本偏差数值。基准孔H与轴pzc通常形成过盈配合,常按配合所需的最小过盈和相配基准孔的公差等级来确定基本偏差数值。基本偏差数值按优先数系有规律增长。归纳以上经验,可得表1-3轴的基本偏差计算公式,由表1-3中公式计算出表1-4(P23)轴的基本偏差数值。第55页/共115页
24、表 1-3 轴的基本偏差计算公式公称尺寸公称尺寸(mm)轴轴公式公式大于大于至至基本基本偏差偏差符号符号极限偏极限偏差差1120aes265+1.3D1205003.5D1160bes140+0.85D1605001.8D040ces52D0.24050095+0.8D010cdesC、c和D、d值的几何平均值03 150des16D0.4403 150ees11D0.41010efesE、e和F、f值的几何平均值03 150fes5.5D0.41010fgesF、f和G、g值的几何平均值03 150ges2.5D0.3403 150h无符号es偏差00500J无公式03 150Js+esei
25、 0.5ITn第56页/共115页轴的基本偏差数值确定后,在已知公差等级的情况下,可求出轴的另一极限偏差的数值(对公差带的另一端进行封口):第57页/共115页4 孔的基本偏差的计算孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得出的。换算原则为:在孔、轴为同一公差等级或孔比轴低一级配合的条件下,当基孔制配合中轴的基本偏差代号与基轴制配合中孔的基本偏差代号相当(例如,将换成,换成,换成),换同名字母时,配合性质要完全相同。根据上述换算原则,孔的基本偏差的计算方法如下:第58页/共115页 (1).间隙配合(AH)采用同一字母表示孔、轴的基本偏差要绝对值相等、符号相反。孔的基本偏差(AH)是轴基本偏差(ah)
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