第二章尺寸精度设计

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,*,第二章 尺寸精度设计,有关尺寸精度设计的基本术语和定义,尺寸的极限和配合国家标准简介,尺寸精度设计的基本原则和方法,一般公差（线性尺寸的未注公差）,互换性与测量技术,一、有关尺寸精度设计的基本术语和定义,1.,有关孔、轴的定义,孔（,hole,）,：,由单一尺寸所确定的圆柱形内表面,也包括非圆柱形内表面。,轴（,shaft,）,：,由单一尺寸所确定的圆柱形外表面,也包括非圆柱形外表面。,互换性与测量技术,（,1,）,尺寸（,size,）,：,指以特定单位表示线性尺寸值的数值。,（,2,）,基本尺寸（,basic size,）,：,由设计给定的尺寸。,孔,(,轴,),直径的基本尺寸符号,:,D(d,),其它长度的基本尺寸符号,:L,2.,有关尺寸、偏差和公差的术语和定义,d,L,L,互换性与测量技术,（,3,）,实际尺寸（,autual,size,）,：,通过测量获得的尺寸。,孔,(,轴,),直径的实际尺寸符号,:,Da(da,),其它长度的基本尺寸符号,: La,互换性与测量技术,（,4,）,极限尺寸（,limite,of size,）,：,一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。,孔或轴允许的最大尺寸称为,最大极限尺寸,，表示,:,孔,D,max,，,轴,d,max,孔或轴允许的最小尺寸称为,最小极限尺寸,，表示,:,孔,D,min,，,轴,d,min,实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。,零件尺寸合格条件,孔：,D,max,Da,D,min,轴：,d,max,da,d,min,互换性与测量技术,（,5,）尺寸偏差,a.,偏差,(deviation),：,某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。,b.,极限偏差,(limit size),：,极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。,上偏差,最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔用代号,ES,，,轴用代号,es,表示：,ES=,D,max,-D,，,es,=,d,max,-d,下偏差,最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。孔用代号,EI,，轴用代号,ei,表示,：,EI=,D,min,-D,，,ei,=,d,min,-d,互换性与测量技术,C.,实际偏差,(actual deviation),：,实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差。,孔的实际偏差：,E,a,=,D,a,D,轴的实际偏差：,e,a,=,d,a,d,尺寸偏差合格条件：,EIE,a,ES,，,eie,a,es,注意：,偏差是代数值，一定要带正、负号。,（,6,）,尺寸公差（,size tolerance,）,：,允许尺寸的变动量。是最大极限尺寸减最小极限尺寸代数差的绝对值，或上偏差减下偏差代数差的绝对值。即：,孔公差：,T,D,=,D,max,-D,min,=ES-EI,轴公差：,T,d,=,d,max,-d,min,=,es-ei,互换性与测量技术,注意,：公差是允许尺寸的变动范围，在数值上是绝对值，没有正、负号，且不能为零。,互换性与测量技术,（,7,）,尺寸公差带图,在公差带图解中，用零线表示基本尺寸，用不同方式区分孔轴公差带，其相互位置及大小按协调的比例画出。,零线,(zero line),在公差带图中，表示基本尺寸的一条直线，即零偏差线。这是确定偏差的一条基准线。通常零线沿水平方向绘制，正偏差位于其上，负偏差位于其下。,互换性与测量技术,公差带,(tolerance zone),在公差带图中，由代表上偏差和下偏差或最大极限尺和最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。,例题：,基本尺寸,D=50mm,孔的极限尺寸,D,max,=50.025mm,D,min,=50mm;,轴的极限尺寸,d,max,=49.950mm,d,min,=49.934mm,。求孔、轴的极限偏差及公差，并画出公差带图。,互换性与测量技术,（,1,）,配合,(fit),：,基本尺寸相同的、相互结合的,孔和轴公差带之间的关系。,孔的尺寸,轴的尺寸之差,0,，为间隙,X,0,，为过盈,3.,有关配合的术语和定义,（,2,）,间隙和过盈,(clearance and interference),：,孔,X,max,X,min,0,+,-,轴,（）配合种类,间隙配合,(clearance fit),：,具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。,最小间隙：,X,min,=,D,min,d,max,=EI,es,最大间隙：,X,max,=,D,max,d,min,=ES,ei,平均间隙：,X,av,=(,X,max,X,min,)/2,互换性与测量技术,过盈配合,(interference fit),：,具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。此时，轴的公差带在孔的公差带之上。,最大过盈：,max,=,D,min,d,max,=EI,es,最小过盈：,min,=,D,max,d,min,=ES,ei,平均过盈：,av,=(,max,+,min,)/2,轴,0,+,-,Y,max,Y,min,孔,互换性与测量技术,最大过盈：,max,=,D,min,d,max,=EI,es,过渡配合,(transition fit),：,可能具有间隙或过盈的配合。,最大间隙：,X,max,=,D,max,d,min,=ES,ei,孔,轴,0,+,-,X,max,Y,max,平均间隙或过盈：,(,X,max,max,)/2,0,，为平均间隙,X,av,0,，为平均过盈,av,互换性与测量技术,（,4,）,配合公差（,variation of fit,）,它是允许间隙或过盈的变动量,等于组成配合的孔、轴公差之和,用,T,f,表示。,间隙配合：,T,f,=,X,max,X,min,=,T,D,+T,d,过盈配合：,T,f,=,Y,max,Y,min,=,T,D,+T,d,过渡配合：,T,f,=,X,max,Y,max,=,T,D,+T,d,X,max,X,min,Y,max,X,max,Y,max,Y,min,孔,轴,孔,孔,轴,轴,互换性与测量技术,例题,1,：现有一过盈配合，孔为 ，轴为 ，求最大过盈、最小过盈、平均过盈和配合公差。,例题,2,：现有一间隙配合，孔为 ，轴为 ，求最大间隙、最小间隙、平均间隙和配合公差。,例题,3,：现有一过渡配合，孔为 ，轴为 ，求最大间隙、最大过盈、平均过盈或平均过盈和配合公差。,互换性与测量技术,二、尺寸的极限与配合国家标准简介,1.,配合制,极限与配合国家标准是由配合制、标准公差系列和基本偏差系列三部分组成。,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,。,指同一极限与配合制中的孔和轴组成配合的一种制度。,互换性与测量技术,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,。,互换性与测量技术,标准公差是国家标准极限与配合制中，所规定的任一公差。,1.,标准公差因子（,standard tolerance factor,）,标准公差因子用以确定标准公差的基本单位，也是评定公差等级，制定标准公差数值系列的基础。,2.,标准公差系列,基本尺寸,500mm,时，标准公差因子,i,用表示：,式中，,D,基本尺寸分段的计算尺寸（,mm,）,互换性与测量技术,基本尺寸,500,3150,时，标准公差因子用,I,表示：,互换性与测量技术,2.,标准公差等级（,Tolerance Grade,）,在极限与配合国家标准中，同一公差等级对所有基本尺寸的一组被认为具有同等精确程度。,在基本尺寸不大于,500mm,范围内规定了,20,个标准公差等级。,IT01,，,IT0,，,IT1,，,IT2,，,，,IT18,精度逐渐降低，公差值逐渐增大,在基本尺寸,500,3150mm,范围内规定了,18,个标准公差等级。,IT1,，,IT2,，,，,IT18,精度逐渐降低，公差值逐渐增大,互换性与测量技术,基本尺寸,500mm,各级标准公差计算表,公差等级,公差值,(m),公差等级,公差值,(m),公差等级,公差值,(m),IT01,0.3+0.008D,IT5,7i,IT12,160i,IT0,0.5+0.012D,IT6,10i,IT13,250i,IT1,0.8+0.020D,IT7,16i,IT14,400i,IT2,IT8,25i,IT15,640i,IT3,IT9,40i,IT16,1000i,IT4,IT10,64i,IT17,1600i,IT11,100i,IT18,2500i,互换性与测量技术,基本尺寸,500mm,各级标准公差计算表,公差,等级,公差值,(m),公差,等级,公差值,(m),公差,等级,公差值,(m),IT01,1I,IT5,7I,IT12,160I,IT0,I,IT6,10I,IT13,250I,IT1,2I,IT7,16I,IT14,400I,IT2,IT8,25I,IT15,640I,IT3,IT9,40I,IT16,1000I,IT4,IT10,64I,IT17,1600I,IT11,100I,IT18,2500I,互换性与测量技术,互换性与测量技术,3.,基本尺寸分段,为了减少标准公差的数目，简化公差表格，便于应用，将基本尺寸分成若干段。,基本尺寸分段后，在同一尺寸段内，只要公差等级相同，不论尺寸大小，标准公差值都相同。标准公差计算公式中，基本尺寸用每一尺寸段首尾两个尺寸的几何平均值，即,例题：,试比较轴 ， 和,， 的公差等级高低。,互换性与测量技术,3.,基本偏差系列,基本偏差是指由极限与配合国家标准规定的，用以确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般是靠近零线的那个极限偏差。,规定,28,种基本偏差，在,26,个拉丁字母中去掉,5,个容易同其它含义相混淆的字母,:,I（i），L（l），O（o），Q（q），W（w）,再增加,7,个双写字母,:,CD,（,cd,），,EF,（,ef,），,FG,（,fg,），,JS,（,js,），,ZA,（,za,），,ZB,（,zb,），,ZC,（,zc,）。,1.,基本偏差及其代号,互换性与测量技术,轴,+,0,-,es,ei,a,b,c,cd,d,e,ef,f,fg,g,h,j,js,k,m,n,p,r,s,t,u,v,x,y,z,za,zb,zc,基本尺寸,孔,基本尺寸,+,0,-,EI,ES,A,B,C,CD,D,E,EF,F,FG,G,H,J,JS,K,M,N,P,R,S,T,U,V,X,Y,Z,ZA,ZB,ZC,基本偏差系列图示,互换性与测量技术,2.,孔、轴的基本偏差数值,互换性与测量技术,基本尺寸至,500mm,轴的基本偏差,互换性与测量技术,互换性与测量技术,基本尺寸至,500mm,孔的基本偏差,互换性与测量技术,互换性与测量技术,（,1,）,通用规则,用同名代号（例如,A,与,a,）,表示的孔、轴的基本偏差绝对值相等，而符号相反。,通用规则的适用范围：,A,H,孔的下偏差,EI=-,es,J,ZC,孔的上偏差,ES=-,ei,A,H,ITn,IT8,D,3,500mm,的,K,、,M,、,N,ITn,IT7,D,3,500mm,的,P,ZC,例外：,D,3,500mm,的,N,，基本偏差,ES=0,互换性与测量技术,（,2,）,特殊规则,（孔比轴低一级时）,用同名代号表示的孔、轴的基本偏差符号相反，绝对值相差一个值。,=,ITn,IT(n-1),ES=,ei,+,特殊规则适用范围：,D,3mm,时，,J,NIT8; P,ZCIT7,互换性与测量技术,3.,另一个极限偏差的确定,T,D,=ES-EI,T,d,=,es-ei,在确定了基本偏差之后，另一个极限偏差按如下关系确定：,互换性与测量技术,4.,极限与配合在图样上的表示,配合的表示：,在装配图上，配合用相同的基本尺寸后跟孔、轴公差带表示。,公差尺寸的表示：,在零件图上，用基本尺寸后跟所要求的公差或（和）对应的偏差值表示。,互换性与测量技术,例题,1,：,查表确定,35H7/r6,、,35R7/h6,的孔、,轴的极限偏差、极限过盈，绘制尺寸公差带图。,练习：,查表确定,50H8/g7,、,50G8/h7,的孔、,轴的极限偏差，绘制尺寸公差带图，计算两个,配合的极限间隙。,互换性与测量技术,5.,一般、常用和优先的公差与配合,（,1,）一般、常用和优先用途的公差带,H1 JS1,H2 JS2,H3 JS3,H4 JS4 K4 M4,G5 H5 JS5 K5 M5 N5 P5 R5 S5,F6 G6 H6 J6 JS6 K6 M6 N6 P6 R6 S6 T6 U6 V6 X6 Y6 Z6,D7 E7 F7,G7,H7,J7 JS7,K7,M7,N7,P7,R7,S7,T7,U7,V7 X7 Y7 Z7,C8 D8 E8,F8,G8,H8,J8 JS8 K8 M8 N8 P8 R8 S8 T8 U8 V8 X8 Y8 Z8,A9 B9 C9,D9,E9 F9,H9,JS9 N9 P9,A10 B10 C10 D10 E10 H10 JS10,A11 B11,C11,D11,H11,JS11,A12 B12 C12 H12 JS12,H13 JS13,优先公差带,-13,种,常用公差带,-44,种,一般公差带,-105,种,孔,的一般、常用和优先公差带,互换性与测量技术,h1 js1,h2 js2,h3 js3,g4 h4 js4 k4 m4 n4 p4 r4 s4,f5 g5 h5 js5 k5 m5 n5 p5 r5 s5 t5 u5 v5 x5,e6 f6,g6,h6,j6 js6,k6,m6,n6,p6 r6,s6,t6,u6,v6 x6 y6 z6,d7 e7,f7,g7,h7,j7 js7 k7 m7 n7 p7 r7 s7 t7 u7 v7 x7 y7 z7,c8 d8 e8 f8 g8 h8 j8 js8 k8 m8 n8 p8 r8 s8 t8 u8 v8 x8 y8 z8,a9 b9 c9,d9,e9 f9,h9,js9,a10 b10 c10 d10 e10 h10 js10,a11 b11,c11,d11,h11,js11,a12 b12 c12 h12 js12,a13 b13 h13 js13,轴,的一般、常用和优先公差带,优先公差带,-13,种,常用公差带,-59,种,一般公差带,-119,种,互换性与测量技术,（,2,）,常用和优先配合,基孔制,常用、优先配合,基轴制,常用、优先配合,互换性与测量技术,三、尺寸精度设计的基本原则和方法,精度设计主要包括：,基准制的选用,公差等级的选用,配合种类的选用,1.,基准制的选用,（,1,）优先选用基孔制,（,2,）某些情况下选用基轴制配合经济合理,直接采用冷拔钢作轴,;,由于,结构,的需要，同一基本尺寸的轴与多个孔相配合，且配合性质不同。,孔、轴的基本尺寸小于,1mm;,互换性与测量技术,互换性与测量技术,a.,与,滚动轴承,配合：轴颈加工采用基孔制配合，外壳孔加工采用基轴制；,b.,带轮、齿轮与电机轴配合采用基轴制,;,c.,键,、销等配合采用基轴制。,（,3,）与,标准件,配合时，以标准件作为基准件确定基准制。,互换性与测量技术,（,4,）为满足特殊需要，允许采用任一孔，轴公差带组成配合。（非基孔制或非基轴制）,互换性与测量技术,选择标准公差等级的基本原则是：,在充分满足使用要求的前提下，尽量选择较低的公差等级。,生产中经常用,类比法,来确定公差等级。,2.,确定标准公差等级,公差等级的应用,互换性与测量技术,各种加工方法的合理加工精度,互换性与测量技术,公差等级的选用,互换性与测量技术,选择公差等级时应注意以下几个问题：,（,1,）孔和轴的工艺等价性,（,2,）,相配合的零、部件的精度应相匹配,基本尺寸,500mm,，当公差等级在,IT8,以上时，标准推荐孔比轴低一级,当公差等级在,IT8,以下时，标准推荐孔与轴同级,;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,。,基本尺寸,500mm,，一般采用孔、轴同级配合。,（,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，轴的不低于,IT7,级。,互换性与测量技术,（,4,）在非基准制配合中，当配合精度要求不高，允许相配合零件的公差等级相差,2,3,级。,互换性与测量技术,例题：,假设孔、轴配合的基本尺寸是,80mm,，使用要求规定，其间隙的变化范围是,+20,+100,微米。确定组成配合的孔、轴的标准公差等级。,互换性与测量技术,3.,配合的选择,根据流体润滑理论来计算保证液体摩擦状态所需的间隙，根据弹性变形理论计算过盈配合所需的最小过盈等。,a.,计算法,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。,（,1,）,根据使用要求确定配合的类别,（,2,）,确定基本偏差的方法,互换性与测量技术,b.,试验法,根据多次试验的结果，寻求最合理的间隙或过盈，从而确定配合的一种方法。,c.,类比法,参考现有同类机器或类似结构中经生产实践验证过的配合情况，与所设计零件的使用条件相比较，经修正后确定配合的一种方法。,孔、轴间是否右相对运动；,互换性与测量技术,受力大小。受力大，偏紧选择；,孔和轴的拆装情况；,孔和轴的定心精度要求；,材料、温度；,装配变形的影响；,生产批量,f6,f,60,H7。,f,80,H7,u6,互换性与测量技术,工作情况对过盈或间隙的影响,互换性与测量技术,配合尺寸,5,至,12,级的应用,互换性与测量技术,例题,1,：有一孔、轴配合，基本尺寸为,90mm,，要求过盈在,-15,-75,微米。试确定基轴制时孔、轴的公差带和配合代号。,例题,2,：有一孔、轴配合，基本尺寸为,60mm,，要求极限间隙为,+30,+110,微米。试确定配合制，孔、轴的公差等级和配合代号。,互换性与测量技术,一般公差是指：在车间一般工艺条件下，机床设备的一般加工能力可以保证的公差。,对于一般公差，在图样,上只标注基本尺寸，不标注极限偏差,，零件加工后一般不作检验。,4.,一般公差（线性尺寸的未注公差）,互换性与测量技术,互换性与测量技术,小 结,1.,牢固掌握有关标准公差、公差等级的规定、,28,个基本偏差的代号以及他们的分布规律。,2.,能熟练查取标准公差和基本偏差表格，正确进行有关计算。,3.,掌握尺寸精度设计的知识。,互换性与测量技术,END,互换性与测量技术,