机械尺寸精度设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011-5-23,#,第二章 尺寸精度设计,进行,机械的运动设计、结构设计、强度和刚度设计后计算出了基本尺寸，接下来就要进行,尺寸精度设计、形位精度设计和表面精度设计,，其中，尺寸精度设计是精度设计中最重要的部分。,教学提示：,理解,尺寸,、,公差与偏差,、,配合,的术语及定义,掌握,基孔制,、,基轴制,、,公差与配合图解,、,极限间隙,或,极限过盈,的计算,掌握标准公差的制定原则，理解轴的基本偏差的制定和孔的基本偏差换算规则,理解一般、常用和优先使用的,公差带,与配合的标准化,掌握基准制的选用、公差等级的选用和配合的选用的原则、方法，图纸上未注公差的有关规定和适用范围,熟悉尺寸精度的检测方法,教学要求：,2.1,概述,“,极限”：,协调机器零件,使用要求,与,制造经济性,之间的矛盾。,“配合”,:,反映零件组合时相互之间的关系。,尺寸精度保证互换性,互换性要求尺寸在某一个,合理的,范围,概念：,极限与配合,1994,年以后新修订的“极限与配合”标准组成：,GB,T 1800.1-1997,极限与配合基础 第,1,部分：词汇,GB,T 1800.2-1998,极限与配合基础 第,2,部分：,公差、偏差和配合的基本规定,GB,T 1800.3-1998,极限与配合基础 第,3,部分：,标准公差和基本偏差数值表,GB,T 1800.4-1999,极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表,GB,T 1801-1999,极限与配合 公差带和配合的选择,GB,T 1803-2003,公差与配合 尺寸至,18mm,孔、轴公差带,GB,T 1804-2000,一般公差,未注公差的线性和角度尺寸的公差,2.2,极限与配合的基本术语及定义,2.2.1,孔和轴,1,孔,(hole),定义：,孔通常指工件的,圆柱形内表面,，也包括,非圆柱形表面,。,2,轴,(shaft),定义：,轴通常指工件的圆柱形,外表面,，也包括,非圆柱形外表面,。,D1,、,D2,、,D3,、,D4,各尺寸都称为孔,d1,、,d2,、,d3,各尺寸都称为轴,从装配关系上看，孔是包容面，轴是被包容面；,从加工过程上看，随着切削余量的减少，孔的尺是,由小变大，轴的尺寸是由大变小；,测孔用内卡尺，测轴用外卡尺。,孔和轴的区别,2.2.2,有关尺寸、偏差和公差的术语和定义,定义：,以特定单位表示线性尺寸值的数值，称为尺寸。,定义：,基本尺寸是设计时给定的尺寸。,1,尺寸,(size),2,基本尺寸,(basic size),用,D,和,d,分别表示孔和轴的基本尺寸。,定义：,实际尺寸是通过测量所得的尺寸。,它是以基本尺寸为基数来确定的。,孔和轴的最大、最小极限尺寸分别用,Dmax,、,Dmin,、,dmax,、,dmin,表示。,3,实际尺寸,(actual size),例如：通过测量所得的尺寸为,25,987mm,，测量误差在,0,001mm,以内，则实际尺寸的值将在,25.988,25.986mm,之间。,实际尺寸并非被测尺寸的真值。真值是客观存在的，但又是不知道的。,4,极限尺寸,(limits of size),定义：,允许尺寸变化的两个界限值称为极限尺寸，,定义：,偏差是指某一尺寸,(,极限尺寸、实际尺寸,),减去其基本尺寸所得的代数差。,孔：,轴：,5,尺寸偏差（简称偏差）（,deviation,）,偏差包括,极限偏差,和,实际偏差,两种；,极限偏差又分为上偏差和下偏差,两种；,孔的上、下偏差代号分别用,ES,、,EI,表示；轴的上、下偏差代号分别用,es,、,ei,表示。,图,2-2,极限与配合示意图,孔、轴的实际偏差分别用,Ea,和,ea,表示。,偏差是代数值，其值可,正、可负或零,，但是同一个基本尺寸的两个极限偏差不能同时为零。,实际偏差是指实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。,极限偏差是指极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。,尺寸公差,等于最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差的代数差的绝对值。,孔的尺寸公差用,T,D,表示；轴的尺寸公差用,T,d,表示。,6,尺寸公差,(,简称公差,)(size tolerance),定义：,允许尺寸的变动量称为尺寸公差。,公差、极限尺寸和极限偏差的关系如下：,7,尺寸公差带图,(map of tolerance zone),零线,尺寸公差带图由零线和公差带组成。,零线：确定偏差位置的基准线，即零偏差线。,公差带：代表上下偏差的两条平行线所限定的区域。,2.2.3,有关配合的术语和定义,构成配合的孔和轴的基本尺寸必须相等，同时孔是包容面，轴是被包容面。,配合是指一批孔和轴的装配关系，而不是指单个孔和轴的相配关系。,1,配合（,fit,）,定义：,配合是指基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系。,配合种类：,间隙配合、过盈配合和过渡配合,定义：,孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差为负值时叫做过盈，用,Y,表示。,2,间隙,(clearance),定义：,孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差为正值时叫做间隙，用,X,表示。,3,过盈,(interference),定义：,具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合叫做间隙配合，此时孔的公差带在轴的公差带之上。,4,间隙配合,(clearance fit),孔、轴的实际尺寸允许在各自公差带内变动，所以孔轴配合的间隙也是变动。,最大间隙,Xmax,最小间隙,Xmin,平均间隙,Xav,间隙计算公式：,定义：,具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合叫做过,盈配合，此时孔的公差带在轴的公差带之下。,最小过盈,Y,min,最大过盈,Y,max,平均过盈,Yav,5.,过盈配合,（,interference,）,定义：,可能具有间隙或过盈的配合叫做过渡配合，此时孔的公差带和轴的公差带相互交叠。,6,过渡配合,（,transition,）,7,配合公差（,variation of fit,）,对于,间隙配合,，配合公差等于,最大间隙与最小间隙的,代数差的绝对值,。,对于,过盈配合,，配合公差等于,最小过盈与最大过盈的,代数差的绝对值,；,对于,过渡配合,，配合公差等于,最大间隙与最大过盈的,代数差的绝对值,。,取绝对值表示配合公差不存在负值。,定义：,配合公差是指允许间隙或过盈的变动量，,用 表示。,配合公差等于孔公差与轴公差之和,配合精度决定于相互配合的孔和轴的尺寸精度。,要提高配合精度，则必须要减小相配合的孔和轴的尺寸公差，这将会使制造难度加大、成本提高。,设计时要综合考虑使用要求和制造难易程度这两个方面。,配合公差反映的是配合精度，配合种类反映的是配合性质。,应当理解和牢记有关配合和公差的重要本质,例,2-1,求下列,3,种孔、轴配合的最大、最小间隙或过盈，平均间隙或过盈以及配合公差，并画出各自的尺寸公差带和配合公差带图。,解：,（,1,）最大间隙：,最小间隙：,平均间隙：,配合公差：,例题,按照同样的方法， 可以求出其他两种配合的过盈、间隙、平均间隙以,及配合公差，并作出尺寸公差带图和配合公差带图。,尺寸公差带图,后两种的配合公差和第一种配合一样，都是,+0.034,（,mm,）,配合公差带图,思考：,三个孔的尺寸公差都是,0.021mm,，极限偏差一样；三个轴的公差都是,0.013mm,，极限偏差不同。,配合公差相同（,0.034mm,），但是配合性质不同；,配合松紧程度不同，但是松紧变动程度相同，因此配合精度相同；,可见：,尺寸,精度决定配合精度，极限尺寸或极限偏差决定配合性质,。,注意：,尺寸公差都是绝对值，且不为零。,2.3,尺寸的极限与配合国家标准简介,国家标准极限与配合（,limits and fits,）主要由配合制、标准公差系列、基本偏差系列组成。,国家标准（,GB/T1800.1-1997,）中规定了两种平行等效的配合制：,基孔制和基轴制,。,2.3.1,配合制,（,fit system,）,定义：,配合制,是指同一极限与配合制中的孔和轴组成配合的一种制度，即以,两个相配合的零件中的一个作为基准件，并使其公差带位置固定，通过改变另一个零件（非基准件）的公差带位置来形成各种配合的一种制度,。,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。,轴的上偏差为零，,es =0,基本偏差代号用,h,定义：,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。,孔的下偏差为零，即：,EI=0,基本偏差代号用,H,1.,基孔制配合,（,hole-basis system of fit,）,2.,基轴制配合,（,shaft-basis system of fit,）,图,2.10,基准制,2.3.2,标准公差,（,standard tolerance,）,1.,标准公差等级,GB/T1800.3-1998,规定标准公差分为,20,级,IT01,，,IT0,，,IT1,，,IT2.IT18,精度依次降低,.(IT,是,ISO tolerance,的缩写）,定义：,标准公差是在国家标准极限与配合制中,所规定的公差。,标准公差确定公差带的大小,。,标准公差系列,由公差等级、公差单位、基本尺寸单位分段,3,项内容组成。,2.,公差因子（公差单位）,计算标准公差的基本单位，也是制定标准公差数值系列的基础。,统计规律发现加工误差与基本尺寸呈立方抛物线关系。,基本尺寸为：,500-3150mm,I,的单位：,m,基本尺寸小于,500mm,时,第一项加工误差影响,第二项测量误差影响,的单位：,m,基本尺寸,500mm,标准公差计算公式,3.,标准公差的计算及规律,IT5,IT18,，标准公差,=a i,，,a,为公差等级系数，采用,R5,优先数系,基本尺寸,500-3150mm,时，,IT= a i,表,2-1,IT1,4.,基本尺寸分段,基本尺寸分段，简化公差表格,3,3-6,6-10,10-18,18-30,30-50,400-500,标准公差计算公式中，,D,取,分段的首尾值的几何平均值,交界尺寸往下靠,例,2-2,通过,计算，轴,1,的公差等级为,IT6,，轴,2,的公差等级为,IT7,级,.,可见,：,基本尺寸,不同，公差值大小并不能反映公差等级的高低。,基本尺寸相同，公差值越大，等级越低。,例题,1,、先看尺寸段，属于,18-30,尺寸段；,2,、求几何平均值；,3,、求出公差因子,4,、再根据表,2-1,中,IT6,、,IT7,的计算式计算结果,解：,例,2-3,孔的基本尺寸为,20mm,求,IT6,、,IT7,的标准公差值。,几何平均值：,公差因子：,查表,2-1,：,例题,/ mm,1T1,1T2,1T3,1T4,1T5,1T6,1T7,1T8,1T9,1T10,1T11,1T12,1T13,1T14,1T15,1T16,1T,17,1T,18,大于,至,/ ,m,/ mm,-,3,0.8,1.2,2,3,4,6,10,14,25,40,60,0.1,0.14,0.25,0.4,0.6,1,1.4,6,6,1,1.5,2.5,4,5,8,12,18,30,48,75,0.12,0.18,0.3,0.48,0.75,1.2,1.8,6,10,1,1.5,2.5,4,6,9,15,22,36,58,90,0.15,0.22,0.36,0.58,0.9,1.5,2.2,10,18,1.2,2,3,5,8,11,18,27,43,70,110,0.18,0.27,0.43,0.7,1.1,1.8,2.7,18,30,1.5,2.5,4,6,9,13,21,33,52,84,130,0.21,0.33,0.52,0.84,1.3,2.1,3.3,30,50,1.5,2.5,4,7,11,16,25,39,62,100,160,0.25,0.39,0.62,1,1.6,2.5,3.9,50,80,2,3,5,8,13,19,30,46,74,120,190,0.3,0.46,0.74,1.2,1.9,3,4.6,80,120,2.5,4,6,10,15,22,35,54,87,140,220,0.35,0.54,0.87,1.4,2.2,3.5,5.4,120,180,3.5,5,8,12,18,25,40,63,100,160,250,0.4,0.63,1,1.6,2.5,4,6.3,180,250,4.5,7,10,14,20,29,46,72,115,185,290,0.46,0.72,1.15,1.85,2.9,4.6,7.2,250,315,6,8,12,16,23,32,52,81,130,210,320,0.52,0.81,1.3,2.1,3.2,5.2,8.1,315,400,7,9,13,18,25,36,57,89,140,230,360,0.57,0.89,1.4,2.3,3.6,5.7,8.9,400,500,8,10,15,20,27,40,63,97,155,250,400,0.63,0.97,1.55,2.5,4,6.3,9.7,表,2-2,标准公差数值,表,2-2,中的标准公差数值根据以上方法按尺寸段计算得出，,13,个基本尺寸分段。,2.3.3,基本偏差系列,（,fundamental deviation,）,公差带是由公差带大小和公差带位置两部分构成,；,标准公差决定公差带大小，基本偏差决定公差带位置,；,配合不同，需要一系列不同的公差带位置,定义：,基本偏差,是确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。靠近零线位置，可以是上或下偏差；,1,、基本偏差代号及其规律,孔和轴分别有,28,个偏差代号，用英文字母表示，,大写字母表示孔，小写字母表示轴。,孔和轴的基本偏差系列,在孔的基本偏差系列中，,A,G,的基本偏差为下偏差,EI,，其数值为正值；,H,的基本偏差,EI=0,，是基准孔；,J,ZC,的基本偏差是上偏差,ES,，其数值为负值,(J,和,K,除外,),；,JS,的公差带相对于零线对称分布，所以基本偏差可以是上偏差，也可以是下偏差，其数值为标准公差的一半。,孔的基本偏差特征,在轴的基本偏差系列中，,a,g,的基本偏差为上偏差,es,，其数值为负值；,h,的基本偏差,es=0,，是基准轴；,j,zc,的基本偏差为下偏差,ei,，其数值为正值,(j,和,k,除外,),；,js,的公差带相对于零线对称分布，所以基本偏差可以是上偏差，也可以是下偏差，其数值为标准公差的一半。,在图中，各公差带只画出基本偏差的一端，而另一端未画出，这是因为另一个极限偏差的大小取决于标准公差值的大小。,轴的基本偏差特征,轴的基本偏差确定后，在已知公差等级时可用下面公式计算出另一极限偏差。,2.,轴的基本偏差的确定,轴的基本偏差数值是以基孔制为基础，根据各种配合的要求，在生产实践和大量试验的基础上，依据统计分析的结果整理出一系列公式而计算出来的。,计算公式见表,2-3,表,2-3,基本尺寸,500mm,的轴的基本偏差计算公式,例,2-4,解：,例题,3.,孔的基本偏差的确定,孔的基本偏差从轴的基本偏差换算得到。,换算原则：同名代号,适用范围：,A,H,：不论公差是否相等；,K,、,M,、,N,：,IT8,；,P,ZC,： ,IT7,1,、通用规则：,同名代号的孔、轴的基本偏差绝对值相等，符号相反。,（,A,H,）,（,K,ZC,）,即：,孔的基本偏差,是轴的基本偏,差相对于零线,的倒影,(,镜面反,射关系,) ,也称,为,镜面规则,孔的基本偏差确定后，在已知公差等级的情况下，可计算另一极限偏差,2,、特殊规则：对于标准公差高于等于,8,级的,K,、,M,、,N,和高于等于,7,级的,P,ZC,，孔的基本偏差,ES,与同名代号的轴的基本偏差,ei,的符号相反，而绝对值相差一个值。,（,A,H,）,（,J,ZC,）,太原重型机械学院的老师们研究发现，基轴制中孔、轴的上下偏差都是在基孔制中对应的各个偏差的基础上减去一个基孔制中的轴的上偏差而得到的,。,整体移动转换规则,把轴的另一个偏差和孔的两个极限偏差都从原来基孔制的基础上减去一个,es,值,即在与轴的上偏差同方向上平移,| es |,距离,这一规则称为整体移动规则,应用轴的基本计算公式、尺寸分段的几何平均值，就可以求得轴的基本偏差数值，编制出表,2-4,的基本偏差数值表，在根据换算规则，求出并编制出基本偏差孔的数值表,2-5,，实际应用可直接查表。,表,2-6,和表,2-7,是孔和轴的极限偏差数值表，在已知公差代号时，可直接查表。,例,2-5,解,：,配合性质相同,实际设计可以,查表得到,例题,例,2-5,公差带图,4.,极限与配合在图样上的标注,孔与轴的公差带在零件图上主要标注上、下偏差值，也可附注基本偏差代号和公差等级。,孔与轴的公差带在零件图上的标注,零件图的标注,在装配图上主要标注配合代号，即标注孔、轴的基本偏差代号即公差等级，也可附注上、下偏差值。,装配图上的标注,装配图的标注,尺寸公差与配合标注的一般原则,1,、水平标注，公差代号或偏差在右方，垂直标注在上方，同时标注带括号；,2,、上下偏差要对齐，偏差为零要标“,0”,，公差带对称标“,”,；,3,、配合标注用分数，分子为孔，分母为轴。,2.3.4,公差带与配合的标准化,国家标准规定了一般、,常用和优先孔,的公差带共,105,种,44,种常用公差带,13,种优先公差带,国家标准规定了一般、,常用和优先轴,的公差带共,116,种,59,种常用公差带,13,种优先公差带,国家标准规定了,基孔制常用配合,59,种、基轴制常用配合,47,种，各,选取了,13,种优先配合,表,2-9,基轴制,优先、常用配合,2.4,尺寸公差与配合的选择,2.4.1,配合制的选用,从机构、工艺性和经济性方面来分析确定,1.,优先选用基孔制,孔比轴难加工；,可以减少定值刀、量具的规格和数量；,有利于标准化，经济合理，使用方便。,2.,基轴制选用,（,1,）农业、纺织机械中采用冷拉钢材（按基轴制加工）直接做轴；,（,2,）同一轴与基本尺寸相同的几个孔相配合，且配合性质不同；,（,3,）小尺寸精密轴比同一等级的孔加工困难，采用基轴制；,合理选择尺寸公差与配合，提高质量，降低成本。,选择尺寸公差与配合，包括配合制、公差等级、配合种类。,举例：柴油机活塞连杆机构,b,是基孔制，,c,是基轴制,选用,基轴制,容易加工和装配,同一轴与基本尺寸相同的几个孔配合,3.,基轴制的选用按标准件而定,如与轴承的内圈配合轴颈选基孔制；,与外圈配合的孔选基轴制。,基孔制不是先加工孔，基轴制也不是先加工轴，,而指的是孔或轴的基本偏差为,0,4.,非基准制配合,特殊情况下使用。,2.4.2,公差等级的选用,公差等级选用可采用计算法和类比法,1.,计算法,孔与轴的公差带分配可根据工艺等价原则考虑,（,1,）基本尺寸小于,500mm,，,公差等级不低于,IT8,级以上精度时，孔比轴低一级。,公差等级为,IT8,级时，可采用同级轴、孔配合,公差等级为,IT9,级及以下时，一般采用同级轴、孔配合,（,2,）基本尺寸大于,500mm,，,一般采用同级孔、轴配合,2.,类比法,标准公差的应用,常用加工方法可以达到的标准公差等级范围,常用标准公差等级的应用条件及举例,公差等级范围,应用,公差等级范围,应用,IT01,IT1,块规,IT5,IT12,配合尺寸,IT1,IT7,量规,IT8,IT14,原材料,IT2,IT5,特别精密零件,IT12,IT18,非配合尺寸,表,2-10,标准公差等级的应用,常用标准公差应用条件,孔轴,难易程度,相当，工艺等价,过渡和过盈配合一般不低于,IT8,级或,IT7,级,公差等级与生产成本的关系,应用类比法，还应考虑以下问题：,2.4.3,配合种类的选用,配合制和公差等级的选用，确定了基准孔和基准轴的公差带的大小和位置，以及相应的非基准轴或非基准孔公差带的大小。,选用配合种类，就是选择,非基准轴或非基准孔的基本偏差代号。,方法：计算、试验、类比,2,、 试验法；,可靠、但周期长、费用大,1,、 计算法；,设计的参考依据，修正和试验确定。,例题,2-6,1,、首先确定基准制，也就是配合制；,2,、计算配合公差，再由表,2-2,（标准公差表）确定,公差等级；,3,、确定配合种类，也就是轴的公差代号；,4,、最后画出公差带图。,解：,按照上面的思路，根据题意，可知为基孔制间隙配合，经过计算，孔公差等级取,IT7,级，轴取,IT 6,级，孔的公差代号为,H7,轴的公差代号为 。,孔：,EI=0,，,ES=0.021mm,。 轴：,es,=-0.020mm,，,ei,=-0.033mm,例题,参考现有同类机器或类似结构中，经过实,践检验的配合情况，与所设计零件相比较，,经过修正后确定配合的一种方法。,3,、 类比法：,了解掌握各类配合特点,a,h(,或,A,H),这,11,种基本偏差与基准孔,(,或基准轴,),形成间隙配合，主要用于结合件有相对运动或需要方便装拆的配合。,js,n(,或,JS,N),这,5,种基本偏差与基准孔,(,或基准轴,),形成过渡配合，主要用于需要精确定位和便于拆装的相对静止的配合。,p,zc(,或,P,ZC),这,12,种基本偏差与基准孔,(,或基准轴,),形成过盈配合，主要用于孔、轴间没有相对运动，需要传递一定扭矩的配合。,过盈不大时，主要借助键连接,(,或其他紧固件,),传递扭矩，可拆卸；,过盈大时，主要靠结合力传递扭矩，不便拆卸。,配合选择的大体方向，供设计时作为参考,配合特征和说明,分析零件的使用要求，合理调整间隙或过盈,工作条件,间隙增或减,过盈增或减,材料强度低,-,减,经常拆卸,-,减,工作时轴温高于孔温,增,减,配合长度增大,增,减,配合面形位误差增大,增,减,装配时可能歪斜,增,减,单件生产相对于成批生产,增,减,表,2-16,不同工作条件影响配合间隙或过盈的趋势,零件之间的相对位置、承受载荷、润滑条件、温度变化、,配合重要性等,考虑热变形和装配变形的影响,标准公差：,20,（,1,）热变形,材料膨胀系数较大，高温或低温均要考虑热变形的影响,（,2,）装配变形,装配图中规定的配合，是装配后的要求,轴与套筒间隙配合，实际可能,有过盈，无法保证设计的配合,要求难以装配,套筒压入发生变形，内孔收缩,套筒,轴,解：,例题,（,1,）知道了最小间隙，为什么要选,a,，而不选其他？因 为我们首先应确定这个配合的基准制为基孔制，即,EI=0,，最小间隙既是轴的上偏差，也就是轴的基本偏差，有了这样 的认识，自然就会在轴的基本偏差和相应的尺寸分段中去选择，而且也就只有,a=-0.520mm,，满足要求。,（,2,）线膨胀系数是指单位温度变化下单位长度的材料在某一个方向的变化量,例题,2-8,试分析确定下图中有关部位的配合,尾座的作用是与车床主轴顶尖共同支撑工件，承受切削力。,例题,序号,配合件,配合代号,说明,1,套筒,3,外圆与尾座体,2,孔,移动缓慢，定位较高，小间,隙，基孔制，高等级配合，,常用配合,2,套筒,3,内孔与螺母,6,外圆,定位较高，无移动，方便,装配，小间隙基孔制，优,先配合，等级低于,1,的配,合,车床尾座部件有关部位的配合及选择讲解（一）,（,1,）,（,2,）,序号,配合件,配合代号,说明,3,套筒,3,槽宽与定位块,4,侧面,定位块宽度按,键宽标准取,12h9,，因长槽与套筒轴线,有歪斜，所以取较松的,间隙配合,4,丝杠,5,轴颈与后盖,8,内孔,定心，低速转动，基孔制较小间隙的配合,车床尾座部件有关部位的配合及选择讲解（二）,（,3,）,（,4,）,车床尾座部件有关部位的配合及选择讲解（三）,序号,配合件,配合代号,说 明,5,手轮,9,孔与丝杠,5,轴端,手轮既要便于装卸，又不能,晃动，采用过渡配合,6,手柄轴与手轮,9,小孔,永久性连接，可选过盈配,合，手轮为铸件，较脆，过,盈不能太大,7,偏心轴,10,与拉紧螺钉,12,孔,无特殊要求，采用大间隙配,合,（,5,）,（,6,）,（,7,）,2.5,一般公差 线性尺寸的未注公差,2.5.1,线性尺寸一般公差的概念,概念：,是在车间普通工艺条件下，机床设备一,般加工能力可以保证的公差。,国家标准,(GB,T 18042000),一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差,采用一般公差的尺寸和角度，在正常车间精度保证的条件下一般可以不检验。,简化图样,2.5.2,标准的有关规定,线性尺寸一般公差规定了,4,个等级,精密,级,f,中等级,m,粗糙级,c,最粗级,v,相当于,IT12,、,IT14,、,IT16,和,IT17,公差等级,尺寸分段,0.5,3,3,6,6,30,30,120,120,400,400,1000,1000,2000,2000,4000,f,（精密级）,0.05,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.5,-,m,（中等级）,0.1,0.1,0.2,0.3,0.5,0.8,1.2,2,c,（粗糙级）,0.2,0.3,0.5,0.8,1.2,2,3,4,v,（最粗级）,-,0.5,1,1.5,2.5,4,6,8,2.5.3,线性尺寸的一般公差的应用,采用国家标准规定的一般公差时，在图样上的尺寸后面不注出极限偏差，在技术要求或者相关文件中中加以说明,.,如选用中等级时表示：未注公差按,GB/T18004-m,执行,如选用粗糙级时表示：未注公差按,GB/T18004-c,执行,2.6,尺寸精度的检测,测量技术发展简述,中国历史悠久，商朝已有象牙制成的尺子；,秦朝统一了度量衡制度；,西汉末年，制成铜质卡尺。,18,世纪末，欧洲工业迅猛发展，,1791,年，法国制成一米的基准尺，简称档案米尺；,1875,年，国际米尺会议决定制造具有刻线的基准尺，但是不够稳定；,随着,激光技术的发展，,1983,年，国际计量大会通过了以光速定义米，即米是光在真空中于,1/299792458s,时间间隔的行程长度。,1850,年，美国制成游标卡尺，,1927,年德国制成了小,型工具显微镜，以及万能显微镜；,从此，测量的分辨率不断提高，由,0.01mm,提高到,m,、亚微米级,、纳米级（,nm,）；,测量范围由两维到三维；,测量大小由原子、分子到飞机的机架尺寸；,测量自动化程度，从人工对准刻度尺读数到自动,对准,、计算机处理数据，自动打印或自动显示测量,结果。,解放后，新建扩建了一批量仪厂，如,哈尔滨量具刃具厂,、,成都量具刃具厂、上海光学仪器厂,等；,先后研制成功了激光光电光波比长仪、激光二坐标测量仪、激光量块干涉仪、等等；,90,年代初，先后成功研制了隧道显微镜、原子力显微镜、纳米测量技术进入世界先进行列。,尺寸精度的检测可用通用计量器具，也可用极限量规,2.6.1,用通用计量器具检验,1,、检验的误收和误废,误收：,超出极限尺寸而被判为合格品的叫做误收,。,误废：,在极限尺寸内而被判为不合格品的叫做误废 。,（,a,）零件的误收、误废,常用通用计量器具介绍,普通游标卡尺、高度游标卡尺 、深度游标卡尺,构造,：,它由尺身及能在尺身上滑动的游标组成 。,原理,：,尺身和游标尺上面都有刻度。以准确到,0.1,毫米的游标卡尺为例，尺身上的最小分度是,1,毫米，游标尺上有,10,个小的等分刻度，总长,9,毫米，每一分度为,0.9,毫米，比主尺上的最小分度相差,0.1,毫米。量爪并拢时尺身和游标的零刻度线对齐，它们的第一条刻度线相差,0.1,毫米，第二条刻度线相差,0.2,毫米，,，第,10,条刻度线相差,1,毫米，即游标的第,10,条刻度线恰好与主尺的,9,毫米刻度线对齐。,尺身和游标都有量爪，利用内测量爪可以测量槽的宽度和管的内径，利用外测量爪可以测量零件的厚度和管的外径。,(1),游标卡尺,使用方法,：,用,干净的,软布擦净,测,爪，,并,使其,相并,拢，查看游标和主尺身的零刻度线是否对齐。如果对齐就可以进行测量：如没有对齐则要记取零误差：游标的零刻度线在尺身零刻度线右侧的叫正零误差，在尺身零刻度线左侧的叫负零误差（这件规定方法与数轴的规定一致，原点以右为正，原点以左为负）。,一般叫做千分尺，它比游标卡尺更精密。,构造,：千分尺由固定的尺架、测砧、测微螺杆、固定套管、刻度筒、测力装置、锁紧装置等组成。,原理,：,固定套管上有一条水平线，在这条上、下各有一列间距为,1mm,的刻度线。刻度筒上的刻度线是将圆周分为,50,等分的水平线，它是旋转运动的。刻度筒旋转一周时，测微螺杆前进或后退一个螺距（,0.5mm,）。因此微分筒旋转一个分度后，它转,1/50,周，螺杆沿轴线移动,0.01mm,。使用千分尺可以准确读出,0.01mm,的数值,.,使用方法,：,测量前将被测物擦干净，松开千分尺的锁紧装置，转动旋钮，使测砧与测微螺杆之间的距离略大于被测物体。一只手拿千分尺的尺架，将待测物置于测砧与测微螺杆的端面之间，另一只手转动旋钮，当螺杆要接近物体时，改旋测力装置直至听到喀喀声。旋紧锁紧装置，即可读数。,（,2,）外径,千分尺,生产公差：,缩小了的尺寸公差是生产公差，但提高了加工的质量要求。,保证公差：,包含了误收件合格尺寸，降低了互换性零件的质量，,不能保证原设计的公差与配合。,保证公差与生产公差,（,b,）验收极限,生产公差一定，测量误差越大，保证公差也越大，产品质量也就越低；,保证公差一定，允许的测量极限误差越大，生产公差就越小，加工成本就越高；,2.,验收的原则、安全裕度和验收极限的确定,国家规定的光滑工件尺寸的验收原则：,验收方法原则上应该只接收位于规定的尺寸极限内的工件，只允许有误废而不允许有误收。,验收极限：检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。,方法一：,为降低误收率，验收极限由规定的最大实体极限和最小实体极限向公差带内移动距离,A,，,A,称为安全裕度（,A,可以为零）。,确定验收极限,标准安全裕度,A,为尺寸公差的,10,。,安全裕度考虑了包括计量器具的内在误差引起的不确定度。,孔的尺寸的验收极限：,上验收极限,=LML-A,下验收极限,=MML+A,上验收极限,=MML-A,下验收极限,=LML+A,轴的尺寸的验收极限：,方法二：,验收极限等于最大实体极限（,MML,）和最小实体极限（,LML,），即,A,值等于,0,。,（,1,）对于符合包容要求的尺寸、公差等级大的尺寸，方法一。,（,2,）对于工艺能力系数,Cp1,时，方法二；但是对于符合包容要求的尺寸，其最大实体极限一边的验收极限还是要按方法一 确定。,（,3,）对于偏态分布的工件尺寸，其验收极限可以仅对尺寸偏向的一边按方法一确定。,（,4,）对于非配合尺寸和一般尺寸，方法二。,验收方法确定原则：,表示测得尺寸分散程度的测量范围称为不确定度。,3.,测量的不确定度,表示对真值可能分布的区间,4.,测量器具的选择,计量器具的选定和验收极限计算的一般步骤是：,按表,2-20,确定安全裕度（,A,）和计量器具的不确,定度允许值（,u1,）；,按计量器具的不确定度允许值（,u1,）查表,2-21,或表,2-22,，确定可选用的计量器具规格和类型，并,使该器具的不确定度（,u,）值满足,uu1,；,按被测件的极限尺寸和安全裕度计算上、下验收,极限。,例题,2-9,用通用计量器具测量 的孔，,IT=0.16mm,，试选择测量器具和确定验收极限。,解：,（,1,）确定安全裕度（,A,）和不确定度允许值（ ）。,根据,IT=0.16mm,，查表,2-20,得：,A=0.016mm, =0.015mm,。,（,2,）确定计量器具规格和类型。,工件的尺寸为 ，查表,2-21,可知分度值为,0.01mm,的内径千分尺的不确定度,u=0.008mm =0.015mm,所以：,选用分度值为,0.01mm,的内径千分尺。,（,3,）确定验收极限。,上验收极限,=LML-A=150.203-0.016=150.187,（,mm,），,下验收极限,=MML+A=150.043+0.016=150.059,（,mm,）。,例题,2.6.2,用光滑极限量规检验,只能判断工件是否在规定的极限范围内，而不能测量出工件的实际尺寸。,简单、方便、可靠、高效，大批量生产广泛应用。,通规和止规,通规：,用来检验孔或轴作用尺寸是否超出最大实体尺寸。,按照最大实体尺寸制造。,止规：,用来检验孔或轴实际尺寸是否超出最小实体尺寸。,按最小实体尺寸制造,1.,量规的作用和分类,检验孔的量规叫做塞规，如图（,a,）所示；,检验轴的量规称为卡规（或环规），如图（,b,）所示，它的通规是根据轴的最大极限尺寸设计的。,（,a,）塞规,（,b,）卡规,量规的分类,工作量规：,工作量规是生产工人在工件制造过程中用来检,验工件的量规。,工作量规的通规用“,T”,表示，止规用“,Z”,表示。,验收量规：,验收量规是验收产品时使用的量规。,校对量规：,检验轴用量规在制造时是否符合制造公差，以,及在使用中是否已经达到磨损极限的量规。,泰勒原则,：,是指孔或轴的体外作用尺寸（ ）不允许超过其最大实体尺寸，同时在任何位置上的实际尺寸（ ）不允许超过其最小实体尺寸，,2.,光滑极限量规的设计准则,泰勒原则,对于孔：,对于轴：,极限尺寸判断原则,通规用来控制工件的体外作用尺寸，它的测量面理论上应该具有与孔或轴形状相对应的完整表面称全形量规），其尺寸等于孔或轴的最大实体尺寸，并且长度等于配合长度。,通规与工艺是面接触。,止规用来控制工件的实际尺寸，它的测量面理论上是点状的（不全形量规），其尺寸等于工件的最小实体尺寸。,止规与工件是点接触。,严格遵守泰勒原则设计的量规，具有既能控制零件尺寸，同时又能控制零件形状误差的优点。,符合泰勒原则的量规应该具有如下特点。,量规的形状对检验结果的影响,工作量规公差及其公差带,3.,量规公差及其工作尺寸计算,工作量规的制造公差,T,与被检验件的公差等级和基本尺寸,有关，,量规公差必须位于零件公差带之内，只占有零件公差的很小部分,量规的形位误差为量规尺寸公差的,50,。,位置要素,Z,延长通规的使用寿命。,表,2-23,工作量规的制造公差,T,和位置要素,Z,值,表,2-23,工作量规的制造公差,T,和位置要素,Z,值 （续）,校对量规公差及其公差带,校对量规的公差值 取量规制造公差的,50,。,量规的工作尺寸计算步骤：,（,1,）按极限与配合国家标准确定孔和轴的上下偏差；,（,2,）按表,2-23,查出,T,和,Z,值，确定工作量规的形状公差和校对规的尺寸公差；,（,3,）画出量规和工件的公差带图；,（,4,）计算量规的极限偏差、极限尺寸和磨损极限尺寸以及工作尺寸。,孔用量规型式，如下图。,选用量规结构型式时，必须考虑工件结构、大小、产量和检验效率等。,4.,量规的型式,轴用量规及其校对量规的型式，如下图。,量规型式及其应用的尺寸范围,量规测量面可用出淬硬钢（合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢）和硬质合金等材料制造，也可以在测量面上镀上厚度大于磨损量的鉻层或者氮化处理。,量规测量面的硬度，对量规使用寿命有一定的影响，通常用淬硬钢制造的量规，其测量面的硬度应为,5865HRC,。,量规测量面的表面粗糙度取决于被检测工件的基本尺寸、公差等级以及量规的制造工艺水平。量规测量面的表面粗糙度参数,Ra,值按表,2-24,选取。,5.,量规的技术要求,量规测量面的表面粗糙度选用,例题,2-10,解：,计算 的孔和轴用各种量规的,极限偏差和工作尺寸。,（,1,）由表,2-2,、表,2-4,、表,2-5,查出孔与轴的上、下偏差。,ES=+ 0.039 mm,，,EI=0,e s = - 0.009mm, e i = - 0.034mm,（,2,）由表,2-23,查出,T,和,Z,值，确定工作量规的形状公差和,校对量规的尺寸公差。,塞规尺寸公差：,T=0.004mm Z=0.006mm,塞规形状公差：,T/2=0.002mm,卡规尺寸公差：,T=0.003mm,Z=0.004mm,卡规形状公差：,T/2=0.0015mm,校对量规尺寸公差：,Tp=T/2=0.0015mm,例题,（,3,）画出工件和各种量规公差带图，如图,2.29,所示。,（,4,）计算各种量规的极限偏差、极限尺寸和磨损极限尺寸以及,工作尺寸（略）。,图,2.29,工件与各种量规公差带图,第二章 小 结,极限与配合”标准是非常重要的基础标准。,极限与配合的基本术语和定义,，是,圆柱零件尺寸极限制的基础,部分。,标准公差系列和基本偏差系列是公差标准的核心。,公差标准就是以标准公差和基本偏差为基础而制定的，标准公差代表了公差带的大小，而基本偏差则代表了公差带的位置。,标准公差与尺寸的大小及加工的难易程度,有关,，即,IT=ai,基本偏差基本上决定于尺寸的大小和使用要求,(,配合的松紧,),，一般与公差等级无关。,同一尺寸分段，孔和轴以同一字母为代号的基本偏差大多数情况下相等，高等级公差时，他们的基本偏差的绝对值不同。,难点：极限与配合的选用。,基本尺寸相同，公差值越大，公差等级越低,；,设计时应按标准取公差值。,尺寸分段，降低计算工作量，简化表格；,标准公差确定公差带的大小，基本偏差是确,定公差带相对零线位置；,本章重点知识汇总,极限,：,协调机器零件使用要求与制造经济性之间的矛盾,配合,：,反映零件组合时相互之间的关系,孔和轴的区别,：,从装配关系上看，孔是包容面，轴是被包容面；,从加工过程上看，随着切削余量的减少，孔的尺寸是由小变,大，轴的尺寸是由大变小；,测孔用内卡尺，测轴用外卡尺。,尺寸：,以特定单位表示线性尺寸值的数值，称为尺寸。,极限尺寸：,允许尺寸变化的两个界限值称为极限尺寸，是以基本尺寸为基数来确定的。,尺寸公差：,允许尺寸的变动量称为尺寸公差，用,T,D,和,T,d,表示,配合公差：,是指允许间隙或过盈的变动量，用,T,f,表示。,配合公差反映的是配合精度，配合种类反映的是,配合,性质。,配合精度决定于相互配合的孔和轴的尺寸精度。,尺寸精度决定配合精度，极限尺寸或极限偏差,决定配合,性质。,尺寸公差都是绝对值，且不为零。,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配合的一种制度。,孔的下偏差为零，,EI=0,基本偏差代号用,H,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配合的一种制度,轴的上偏差为零，,es =0,基本偏差代号用,h,公差等级的选用,计算法,类比法,尺寸公差与配合的选择,优先选用基孔制,基轴制选用,（,1,）农业、纺织机械中；,（,2,）同一轴与几个孔相配合，且配合性质不同；,（,3,）小尺寸精密轴，采用基轴制；,（,4,）按标准件选用,配合制的选用,5,级：配合精度、形位精度要求高，机床、发动机仪表,6,级：配合性质均匀性要求较高场合,8,级：中等配合精度、形位精度要求高，机床、发动机,仪表,7,级：机械制造中应用较为普遍，如联轴器、带轮、凸轮,等孔径等,常用标准公差应用条件,p,（,P,）,-z,（,Z,）是过盈配合，过盈依序增大,。,分别为轻型、中型、重型、特重型。,分别用于精密定位配合、加紧固件或直接传递扭矩,配合种类的选用,就是选则,非基准轴或非基准孔的基本偏差代号。,a,（,A,）,-h,（,H,）是间隙配合，间隙依序减小,。,大间隙用于高温、农机、重载的场合；,小间隙用于定位或精密滑动配合。,js,（,JS,）,-n,（,N,）是过渡配合，依序形成平均间隙,到平均过盈,。,分别用于定位配合、精密定位配合、或加键传递扭矩。,（,1,）,（,2,）,（,3,）,误收：,超出极限尺寸而被判为合格品的叫做误收,。,误废：,在极限尺寸内而被判为不合格品的叫做误废 。,生产公差：,缩小了的尺寸公差是生产公差，但提高了,加工的质量要求。,保证公差：,包含了误收件合格尺寸，降低了互换性零,件的质量，不能保证原设计的公差与配合。,尺寸精度的检测,泰勒原则：,是指孔或轴的体外作用尺寸不允许超过其最大实体尺寸，同时在任何位置上的实际尺寸不允许超过其最小实体尺寸，,量规的工作尺寸计算步骤：,（,1,）按极限与配合国家标准确定孔和轴的上下偏差；,（,2,）按表,2-23,查出,T,和,Z,值，确定工作量规的形状公差和校对,量规的尺寸公差；,（,3,）画出量规和工件的公差带图；,（,4,）计算量规的极限偏差、极限尺寸和磨损极限尺寸以及工,作尺寸。,1.,判断下列概念是否正确。,（,3,）公差是零件尺寸的最大偏差。,答：,错误。,极限偏差是极限尺寸与基本尺寸的代数差，,公差则是允许尺寸的变动量，是上下偏差代数差的,绝对值。,（,5,）从制造角度讲，基孔制的特点就是先加工孔，基轴,制的特点就是先加工轴。,答：,错误。,基孔制或基轴制是一种配合制度，并不是制,造加工的顺序，基孔制是孔的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的各种配,合。基轴制则是基本偏差为一定的轴的公差带与不同,基本偏差的孔的孔的公差带形成的各种配合。,课后习题（一）,（,8,）有相对运动的配合选用间隙配合，无相对运动的,配合均选用过盈配合。,答：,整体概念是错误的。,有相对运动的配合应选用间隙配合，并根据运动快慢、,同轴的要求等因素选用相应的配合等级。,但是，无相对运动的配合不是都选用过盈配合，传递扭,矩，永久结合时应采用过盈配合。虽传递扭矩却要可拆卸时,可采用过渡或间隙配合；不要求精确同轴时，也采用间隙,配合；另外不需要传递扭矩时，可采用过渡或轻的过盈。,所以，采用过盈不仅仅是看有没有运动。,课后习题（二）,9.,根据下表已给出的数值，填写表中空格处的数值（单位：,mm,）,基本,尺寸,最大极限尺寸,最小极限尺寸,上偏差,下偏差,公差,尺寸标注,孔,15,14.984,14.966,-0.016,-0.034,0.018,孔,25,25.026,24.974,+0.026,-0.026,0.052,孔,35,35.050,35.025,+0.050,+0.025,0.025,轴,45,44.975,44.950,-0.025,-0.050,0.025,轴,55,55.000,54.954,0,-0.046,0.046,轴,65,65.062,65.032,+0.062,+0.032,0.030,课后习题（三）,基本,尺寸,最大极限尺寸,最小极限尺寸,上偏差,下偏差,公差,尺寸标注,孔,15,14.984,14.966,孔,25,+0.026,-0.026,孔,35,轴,45,-0.025,0.025,轴,55,55.000,0.046,轴,65,65.032,0.030,1.,根据下表已给出的数值，填写表中空格处的数值（单位：,mm,）,课后,习题,2.,根据下表已给出的数值，填写表中空格处的数值（单位：,mm,）,基本,尺寸,孔,轴,X,max,(Ymin),X,min,(Ymax),Xav,(Yav),T,f,基准制,配合性质,ES,EI,T,D,es,ei,Td,25,0,0.033,0.106,+0.073,45,0,0.025,-0.034,-0.001,65,0.030,0,-0.011,-0.060,