机械零件的公差与配合制造技术基础

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,*,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,*,第三节 机械零件的公差与配合,一、公差与配合的基本概念,公差,加工误差,一、公差与配合的基本概念,1. 有关,“,尺寸,”,的术语和意义,（1）尺寸,尺寸是用,特定单位,表示长度的数字。,1. 有关,“,尺寸,”,的术语和意义,（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,（4）极限尺寸,图2-8 公差与配合示意图 图2-9 公差带图,2. 有关,“,公差、偏差及误差,”,的术语和定义,（,1）尺寸偏差,尺寸偏差=某一尺寸-基本尺寸,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）,2. 有关,“,公差、偏差及误差,”,的术语和定义,（,2）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,（,3）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,（,4）公差带,上偏差,下偏差,零线,基本尺寸,下偏差,上偏差,2. 有关,“,公差、偏差及误差,”,的术语和定义,（,4）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,2. 有关,“,公差、偏差及误差,”,的术语和定义,（,5）标准公差,标准公差就是国家标准所确定的公差。,2. 有关,“,公差、偏差及误差,”,的术语和定义,（,6）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，,一般指靠近零线的那个偏差。,2. 有关,“,公差、偏差及误差,”,的术语和定义,（,7）误差,误差是指零件的设计值,X,0,与加工后的实测值,X,i,之差，用,X,i,表示。,即,X,i,= X,i,X,0,式中，,i = 1,、,2,、,3,、,n,，,为测量次数。,误差,X,i,恒不为零,！,3. 有关,“,配合,”,的术语和定义,（,1）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,EI=0,0,基本尺寸,H,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,ei,0,基本尺寸,h,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,P28,表2-7,1. 标准公差系列,（1）公差单位（,公差因子,单位,m,）,当尺寸,500,mm,时，,（,m,m,）,反映加工误差,反映测量误差,1. 标准公差系列,（2）公差等级,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。,1. 标准公差系列,（2）公差等级,公差等级系数,a（,见表2-6）,标准公差的值,T=,a,i,表2-6 尺寸500,mm,的,IT5,至,IT18,级标准公差计算表,公差等级,IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12,公差值,7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i,1. 标准公差系列,（3）基本尺寸分段,标准公差的值,T=,a,i,1. 标准公差系列,（3）基本尺寸分段,例：基本尺寸,45 mm（,在30,mm50mm,尺寸段）的,IT6,与,IT7,的公差值。,计算基本尺寸 （,mm）,1. 标准公差系列,例：基本尺寸,45 mm（,在30,mm50mm,尺寸段）的,IT6,与,IT7,的公差值。,公差单位,(,m,m,）,IT6 = 10 i = 10,1.56,16 (,m,m),IT7 = 16 i = 16,1.56,24.97,25 (,m,m),2. 基本偏差系列,图2-15 基本偏差系列,2. 基本偏差系列,（1）轴的基本偏差,请看,P32,表2-9,2. 基本偏差系列,（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,2. 基本偏差系列,（1）轴的基本偏差,1）a,、,b,、,c,三种用于大间隙或热动配合；,2）d,、,e,、,f,主要用于旋转运动；,3）,g,主要用于滑动和半液体摩擦，或用于定位配合；,4）,cd,、,ef,、,fg,适用于小尺寸的旋转运动件；,5）,j,h,主要用于过渡配合，对中性好；,6）,p,zc,主要用于过盈配合，保证轴和孔有足够的连接强度。,2. 基本偏差系列,（2）孔的基本偏差,请看,P34,表2-10,2. 基本偏差系列,（2）孔的基本偏差,当基本尺寸,500,mm,时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来的。,孔与轴基本偏差换算的前提是：,“,基本偏差代号相当时，应保持配合相同,”,。,换算规则：,1）,通用规则,a）,全部间隙配合,AH；,b）,标准公差,IT8,的,K、M、N；,c）,标准公差,IT7,的,PZC；,孔的基本偏差与轴的基本偏差数值相等，但符号相反。,但有个别例外，对公差等级,IT8，,基本尺寸3,mm,的,N，,其基本偏差,ES,=,0。,换算规则：,2）,特殊规则,a）,标准公差,IT8,的,K、M、N；,b）,标准公差,IT7,的,PZC；,孔的基本偏差要在上述基础上增加一个,值。,三、公差与配合的基准制与公差等级,1. 国家标准规定的公差与配合,图2-17 尺寸500,mm,轴的（方框内的）一般常用和（圆圈内的）优先公差,图2-18 尺寸500,mm,孔的（方框内的）一般常用和,（圆圈内的）优先公差,图2-19 基孔制优先配合公差带 图2-20 基轴制优先配合公差带,三、公差与配合的基准制与公差等级,2. 基准制的选用,一般情况下，应优先选用基孔制。,三、公差与配合的基准制与公差等级,3. 公差与配合的选用,选择公差与配合的主要内容有：,1）确定基准制；,2）确定公差等级；,3）确定配合种类。,选择公差与配合的原则是在保证机械产品基本性能的前提下，充分考虑制造的可行性，并应使制造成本最低。,三、公差与配合的基准制与公差等级,4. 公差等级的选用,选用的原则如下：,(1),对于基本尺寸,500,mm,的轴孔,配合，当标准公差,IT8,时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合；但当标准公差,IT8,级或基本尺寸,500,mm,的配合，推荐采用同级孔、轴配合。,(2),选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑加工的可能性与经济性。,4. 公差等级的选用,1）,IT01,、,IT0,、,IT1,级公差一般用于高精度量块和其它精密标准量块的尺寸。,2）,IT2IT5,级公差用于特别精密的零件尺寸。,3）,IT5,（,孔到,IT6,）,级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；,4）,IT6,（,孔到,IT7,）,级公差用于零件较精密的配合尺寸；,5）IT7IT8,级用于一般精度要求的配合尺寸；,6）IT9IT10,级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸。,7）IT11IT12,级公差用于不重要的配合尺寸。,8）,IT12IT18,级公差用于未注公差的尺寸。,三、公差与配合的基准制与公差等级,5. 配合的选用,应尽可能选用优先配合和常用配合。,四、形状公差与位置公差,（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）在给定平面内的直线度公差带,图2-21 给定平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.,平面度公差,平面度公差是实际被测要素对理想平面的允许变动量，其公差带是距离为公差值,t,的两平行平面之间的区域。,图2-24 平面度公差带,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上半径差为公差值,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,平行度,被测实际要素相对于基准要素的方向成,0,的要求。,图2-29 以平面为基准的平行度公差带,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9,0,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，平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。如同一平面上，平面度公差值应小于该平面对基准的平行度公差值。,(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,R,a,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。,