机械零件的极限与配合.ppt

1.5.1互换性的概念互换性:一种产品、过程或服务替代另一种产品、过程或服务，能满足同样要求的能力。例如：电灯泡坏了，买一只安上；自行车掉了一个螺丝，按同样规格买一个装上。,1互换性与公差,对同一批零件而言，当其原材料相同时，其互换性主要在几何量方面.,几何量-表示几何要素大小、形状、位置及其精度的参数。,2.互换性的作用,贯穿在产品设计、制造、使用和维修的全过程：1)在设计方面：零、部件具有互换性，就可以最大限度地利用标准件、通用件，从而简化制图、计算工作，缩短设计周期，并便于采用计算机辅助设计。,2)在制造加工方面：便于组织生产协作，进行专业化生产。采用高效率的生产设备，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化，从而提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本。,3)在使用维修方面：零、部件具有互换性可以及时更换已经磨损或损坏了的零、部件，减少机器的维修时间和费用，保证机器连续而持久地运转，从而提高机器的使用价值。,鉴于互换性在提高产品质量和可靠性、提高经济效益等方面的重大意义，互换性原则已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则，成为制造业可持续发展的重要技术基础。,3.互换性的实现,如何实现互换性？,如果将同一规格零件的几何量制作得完全相同显然可以实现互换性，但这不可能，也不必要。事实上只要将同一规格零件的几何量控制在公差允许的范围内，使同一规格零件的几何量彼此充分近似，就可以实现互换性。,互换性由公差来保证。,公差：产品或零件的实际参数值允许的最大变动量称为此参数的公差。如尺寸参数在规定的尺寸公差范内，我们就认为它们近似相等，在实际中就不会影响使用性能，该规格零件具备了互换性这一条件。,有关孔和轴的定义1.孔圆柱形的内表面以及其它非圆柱形的内表面。2.轴圆柱形的外表面以及其它非圆柱形的外表面。,2.基本术语及其定义,二、有关尺寸的术语和定义,1.线性尺寸-指两点之间的距离。2.基本尺寸,-指结构设计和强度、刚度计算确定的尺寸。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,孔(轴)直径的实际尺寸符号:Da(da),3.实际尺寸对完工零件用两点法测量所得到的尺寸。,4.极限尺寸:指一个孔或轴允许的尺寸的两个极端值.,零件合格的条件：最大极限尺寸实际尺寸最小极限尺寸DmaxDaDmindmaxdadmin,三、有关偏差和公差的术语及定义,1.尺寸偏差,实际尺寸基本尺寸=实际偏差,偏差某一尺寸与基本尺寸的代数差,孔DaD=Ea轴daD=ea,极限尺寸基本尺寸=极限偏差,最大极限尺寸基本尺寸=上偏差,孔DmaxD=ES轴dmaxD=es,最小极限尺寸基本尺寸=下偏差,孔DminD=EI轴dminD=ei,有了偏差的概念后，尺寸合格条件也可表示为：,上偏差实际偏差下偏差ESEaIeseaei,2.尺寸公差,孔、轴的尺寸公差用符号Th、Ts表示:Th=DmaxDmin=ESEITs=dmaxdmin=esei,尺寸公差用符号T表,尺寸公差-允许尺寸的变动量,零线,3.尺寸公差带示意图及公差带,+0-,-19,上偏差,+0-,下偏差,下偏差,公差带沿零线方向的长度可适当选取,+2,60mm,+21,单位:um,偏差前必须冠于“+”或“-”,基本尺寸,偏差=0不标出,4.零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准，确定偏差和公差。,5.基本偏差：上偏差或下偏差中靠近零线的那个极限偏差。,1.配合-基本尺寸相同的，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。,四、有关配合的术语及定义,（1）间隙配合具有间隙（包括最小间隙为零）的配合。此时，孔的公差带在轴的之上。,表示间隙配合松紧程度的参量：,Xmax=ESeiXmin=EIes,Xmax+80+60Xmin0+20,（2）过盈配合具有过盈（包括最小过盈为零）的配合。,过盈配合表示松紧程度的参量：,Ymax=EIesYmin=ESei,Ymax-80-60Ymin0-20,（3）过渡配合：指可能具有间隙或过盈的配合。,表示过渡配合松紧程度的参量：,Xmax=ESeiYmax=EIes,(4)配合公差相互结合的孔与轴公差之和。配合公差是一个没有正、负号的绝对值。,4.配合制,基准制-为了设计和制造上的经济性，把其中孔公差带或轴公差带的位置固定,而改变轴公差带或孔公差带的位置，来实现所需要的各种配合的制度。,基孔制-固定孔公差带位置，改变轴公差带位置来实现所需要的各种配合的制度。,-,+,D,TH,TS,TS,TS,TS,TS,TS,基轴制-固定轴公差带位置，改变孔公差带位置来实现所需要的各种配合的制度。,+21,-19,1.5.2标准公差与基本偏差系列,一、孔、轴标准公差系列,1.公差因子（公差单位）,确定公差因子i与直径的函数关系为：i=f（D）而公差可表达为:T=ai,D,w,加工误差范围w与基本尺寸D的关系,标准对3500mm的尺寸段(又称常用尺寸段）规定公差因子的计算公式为：,D基本尺寸，mmi公差因子，um,2.公差等级,标准公差代号：IT,3.基本尺寸分段用首尾两尺寸的几何平均值Dj计算公差因子：,D/mm,i/um,尺寸分段,二、孔、轴基本偏差系列,1.基本偏差的代号,孔、轴基本偏差各有28种，每种基本偏差的代号用一个或两个英文字母表示。孔用大写字母表示，轴用小写字母代表示。,代号为H的基本偏差为下偏差EI=0，它是基孔制的基本偏差代号。基本偏差代号为JS的孔的公差带相对于零线对称分布，基本偏差可取ES=+IT/2或EI=-IT/2。,孔的基本偏差系列,轴的基本偏差系列,代号为h的基本偏差为上偏差es=0，它是基轴制中基准轴的基本偏差代号。基本偏差代号为js的轴的公差带相对于零线对称分布，基本偏差可取为es=+IT/2或ei=-IT/2。,孔、轴基本偏差系列特点,2.各种基本偏差所形成的配合的特征（1）间隙配合：ah（或AH)等11种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成间隙配合。,（2）过渡配合：js、（或JS、J、K、M、N)等5种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成过渡配合。,（3）过盈配合：pzc（或PZC)等12种基本偏差与基准孔基本偏差H（或基准轴基本偏差h）形成过盈配合。,3.孔、轴公差带代号及配合代号,孔、轴公差带代号配合代号基本偏差代号+公差等级50H7、50K850js6、50h6孔、轴配合代号基本尺寸+孔公差带代号/轴公差带代号,孔、轴公差与配合的标注,尺寸公差带的表示：,尺寸公差带,例：80,+0.020,如果:上偏差=下偏差=T/2，则尺寸公差带基本尺寸T/2例:1000.05,上偏差下偏差,孔、轴尺寸公差带代号基本偏差代号+公差等级例:H7、M6、T6、E9、j6、r6、js8,孔、轴尺寸公差带的表示基本尺寸+尺寸公差带代号：50H7、50js6、50h650、500.008、50基本尺寸+尺寸公差带代号+（）:50H7(),基本尺寸,+0.0250,0-0.016,+0.0250,上偏差下偏差,配合代号,配合代号基本尺寸+孔尺寸公差带代号/轴尺寸公差带代号,例：,4.孔、轴的常用公差带和优先、常用配合,1）孔、轴尺寸公差带-一般、常用、优先公差带2）孔、轴配合公差带-常用、优先配合,孔的一般、常用和优先公差带,H1JS1H2JS2H3JS3H4JS4K4M4G5H5JS5K5M5N5P5R5S5F6G6H6J6JS6K6M6N6P6R6S6T6U6V6X6Y6Z6D7E7F7G7H7J7JS7K7M7N7P7R7S7T7U7V7X7Y7Z7C8D8E8F8G8H8J8JS8K8M8N8P8R8S8T8U8V8X8Y8Z8A9B9C9D9E9F9H9JS9N9P9A10B10C10D10E10H10JS10A11B11C11D11H11JS11A12B12C12H12JS12H13JS13,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-116种,基孔制的优先、常用配合,优先公差带-13种,常用公差带-59种,3常用尺寸孔、轴公差与配合的选择,一、配合制的选择,（1）优先选用基孔制,(2)特殊情况采用基轴制,-采用基轴制更经济合理的情况,（3)与标准件配合时基准制的选择视标准件而定。,(4)必要时采用任何适当的孔、轴公差带组成非基准制的配合。,二、标准公差等级的选择,1.001116253962100160,原则：在满足使用要求的前提下，尽量选取低的标准公差等级。,IT01IT1用于量块的尺寸公差；,IT1IT7用于量规的尺寸公差；,IT2IT5用于精密配合；IT5IT10用于有精度要求的重要和较重要配合；,IT11、IT12用于不重要的场合；IT12IT18用于非配合尺寸。,同一配合中孔和轴的加工难易程度基本相同。,ThTs=Tf,.考虑配合性质过盈、过渡配合和间隙较小的间隙配合：孔的公差等级应不低于8级，轴的公差通常不低于7级，例如H6/g5间隙较大的间隙配合：孔、轴的公差等级较低，例如H11/a11。,三.配合种类的选择,.间隙配合考虑孔、轴间是否有相对运动或装拆方便.如H7/g6、H7/h6、H11/h11,.过渡配合既要求定心精度高又要装拆方便.如H7/n6、P7/h6.过盈配合保证固定或传递载荷.如H7/k6、K7/h6,1、一般公差的定义,国家标准GB/T18042000对未注公差的尺寸规定了一般公差。一般公差指在车间一般加工条件下可以保证的公差。一般公差是机床在正常维护和操作下，可达到的加工精度。,未注公差线性尺寸的一般公差,2、一般公差的规定,+0-,D,公差等级:f、m、c、v共4级,f-精密级m-中等级c-粗糙级v-最粗级,公差带位置-对称,未注公差线性尺寸的极限偏差数值（mm）（摘自GBT1804）,3.线性尺寸的未注公差带的表示,当采用一般公差时，在图样上只注基本尺寸，不注极限偏差，但线性尺寸的未注公差要求应写在零件图上的技术要求或技术文件中。例如选用中等级时，表示为：,未注公差尺寸按GB/T1804-m,误差指测量结果偏离真值的程度，分为绝对误差和相对误差。,公差按照国家标准或行业标准或企业标准给定的一个误差范围。公差用于限制误差。尺寸公差指允许尺寸的变动量，等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值。,1.5.4形状和位置公差,GB/T1182-96规定了14种形位公差项目,1.基本概念,要素-构成零件几何特征的点、线、面统称为几何要素（简称要素）。,一、形位公差的研究对象,曲面可以看作一动线在空间运动的轨迹，该动线称为母线，母线处于曲面任一位置时，称素线，母线作规则运动形成规则曲面。,1轮廓要素与中心要素（按结构特征分）轮廓要素零件轮廓上的点、线、面，即可触及的要素。中心要素不可触及，可由轮廓要素导出的要素。,3.理想要素与实际要素（按存在的状态分）理想要素具有几何学意义，没有任何误差的要素。实际要素零件上实际存在的要素，即加工后得到的要素。,4被测要素与基准要素（按检测关系分）被测要素给出了形状或位置公差的要素，即需要研究和测量的要素。基准要素用来确定被测要素方向或位置的要素，理想的基准要素称为基准。,5单一要素和关联要素（按功能关系分）单一要素仅对要素本身给出形状公差要求的要素。关联要素对其它要素有功能关系的要素。,3形位公差项目,1.形位公差的基本标注方法,2.形位公差的简化标注方法,1)形位公差框格,规则：水平放置,规则：形状公差框-二格，位置公差框-三五格,M,s0.1,A,B,L,三格的位置公差框格中的内容填写示例,1.第一格填写公差特征项目符号,2.第二格填写用以毫米为单位表示的公差值和有关符号,3.第三格填写被测要素的基准所使用的字母和有关符号。,位置公差框格中的内容填写示例(五格),从公差框格第三格起填写基准字母时，基准的顺序在该框格中是固定的。,总是第三格填写第一基准,第四格和第五格填写第二基准和第三基准，与字母在字母表中的顺序无关。,A,C,规则3:当公差带的形状是圆时，形位公差值的数字前则加注“”。,1.形位公差的基本标注方法,本段结构,1）形位公差框格2）形位公差框格指引线3）基准符号,当公差带的形状是圆球时，形位公差值的数字前则加注“s”。,A,B,s0.1,A,B,2）带箭头的形位公差框格指引线,规则：指引线从形位公差框格两端垂直引出,指向被测要素。,规则3：当被测要素是轮廓要素时,指引线箭头指在轮廓要素或其延长线上,箭头必须明显地与尺寸线错开。,指引线引向被测要素时允许弯折,但不得多于两次.,d,3)基准符号,规则1:基准符号由带圆圈的英文大写字母用细实线与粗的短横线相连而组成.基准符号引向基准要素时，无论基准符号在图面上的方向如何，其小圆圈中的字母应水平书写。,规则2:,表示基准的字母也要标注在相应被测要素的位置公差框格内.,(a)靠近轮廓线,(b)靠近轮廓线的延长线,B,规则3:为了避免混淆和误解,基准所使用的字母不得采用E,F,I,J,L,M,O,P,R等九个字母.,规则4:当基准要素为轮廓要素时，应把基准符号的粗短横线靠近于该要素的轮廓线上(或延长线上)，并且粗短横线置放处必须与尺寸线明显错开,0.02,B,B,(a)靠近轮廓线,(b)靠近轮廓线的延长线,规则5：当基准要素为中心要素时，应把基准符号的粗短横线靠近置放于基准轴线或基准平面中心所对应的轮廓要素的尺寸线的一个箭头，并且基准符号的细实线应与该尺寸线对齐.,规则6：公共基准的表示是在组成公共基准的两个或两个以上同类基准代号的字母之间加短横线。,规则7：当被测要素与基准要素允许对调而标注任选基准时，只要将原来的基准符号的粗短横线改为箭头即可。,同一被测要素有几项形位公差要求的简化标注方法,2.形位公差的简化标注方法,几个被测要素有同一形位公差带要求的简化方法标注,共面,几个同型被测要素有同一形位公差带要求的简化标注方法。,将下列技术要求标注在图样上：1.d1和d2圆柱面的圆柱度公差分别为0.008mm和0.006mm；2.圆锥素线直线度公差为0.02mm；3.圆锥面的圆度公差为0.01mm；4.圆锥轴线对d1和d2两圆柱面公共轴线的同轴度为0.05mm；,4形位公差带,一.形位公差的含义和形位公差带的特性,1.形位公差带:被测实际要素的允许变动区域。,实际被测要素,形位公差t:形位公差带的大小,t=0.01,形位公差带,完工零件,t=0.02,实际关联被测要素,A,定向公差带-与基准要素A平行,2.形位误差的评定最小包容区域(简称:最小区域)包容被测要素，且具有最小宽度f或者直径f的包容区域。,形位误差最小包容区域,形位公差t和形位误差f,一、直线度,1）在给定平面内,直线度公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域。,公差带,标注,2）在给定方向上公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。,公差带,标注,3）在任意方向上任意方向上公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域。直线度在公差值前加注“”，,标注,标注,二、平面度平面度公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。,三、圆度圆度公差带：在垂直于轴线的任一正截面上，该圆必须位于半径差为公差值t的两同心圆之间。,四、圆柱度圆柱度公差带：被测圆柱面必须位于半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间。圆柱度公差是单一实际园柱所允许的变动全量。,公差带,标注,线轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域，诸圆圆心应位于理想轮廓线上。,五、线、面轮廓度,轮廓度公差带,标注,面轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域，诸球球心应位于理想轮廓面上。,面廓度公差带,标注,基准,基准是确定被测要素方向、位置的参考对象。单一基准由一个要素建立的基准称为单一基准。,2）组合基准(公共基准)由两个或两个以上的要素所建立的一个独立基准称为组合基准或公共基准。,3)基准体系(三基面体系)由三个相互垂直的平面所构成的基准体系.,三基面体系,1）“面对面”的平行度,标注,公差带,公差带是距离为公差值t且平行于基准平面的两平行平面之间的区域。,六、平行度,2）“面对线”的平行度,公差带是距离为公差值t且平行于基准轴线的两平行平面之间的区域。,公差带,标注,在任意方向上，公差带是直径为公差值t，轴线平行于基准轴线的圆柱面内区域。,标注,公差带,3）“线对线”的平行度,当给定两个相互垂直的方向时，公差带是距离分别为公差值t1和t2，平行于基准轴线，且各自垂直于给定方向的两平行平面之间的区域。,1）“面对线”的垂直度,公差带是距离为公差值t且垂直于基准轴线的两平行平面之间的区域。,七、垂直度,基准线,2）“面对面”的垂直度（a）当给定一个方向时，公差带是距离为公差值t且垂直于基准平面和给定方向的两平行平面之间的区域。,公差带,3）“线对面”的垂直度当给定任意方向时，公差带是直径为公差值t，轴线垂直于基准平面的圆柱面内的区域。,“面对线”倾斜度公差带是距离为公差值t且与基准轴线或基准平面成理论正确角度的两平行平面之间的区域。,八、倾斜度,a)标注,b)公差带,九、同轴度,公差带是直径为公差值t，轴线与基准轴线重合的圆柱面内的区域。,公差带,标注,基准轴线,t,基准平面,t,公差带的含义：槽的实际中心面必须位于距离为公差值0.1mm，且相对于基准平面对称配置的两平行平面之间的区域。,十、对称度,3.2,十一、位置度公差带是直径为公差值t且以线的理想位置为轴线的圆柱面内的区域内。公差带轴线（中心）的位置由基准平面A、B、C和理论正确尺寸确定。,B基准平面,C基准平面,标注,公差带,十二、跳动,（a）径向圆跳动d圆柱面绕基准轴线作无轴向移动回转时，在任一测量平面内的径向跳动量均不得大于公差值0.05mm。,基准轴线,测量平面,t,（b）端面圆跳动被测件绕基准轴线无轴向移动旋转一周时，在左端面上任一测量直径处的轴向跳动量均不得大于公差值0.05mm。,基准轴线,测量圆柱面,t,（c）斜向圆跳动,公差带,当被测件绕基准轴线无轴向移动旋转时，在任一测量圆锥面上的跳动均不得大于公差值0.05mm。,标注,全跳动,（a）径向全跳动：圆柱面绕其基准轴线作无轴向移动的连续回转，同时测量指示表的测头平行于基准轴线直线移动，在整个圆柱表面上的跳动量不得大于公差值0.2mm。,（b）端面全跳动,基准轴线,端面绕基准轴线作无轴向移动的连续回转，同时测量指示表的测头垂直于基准轴线移动，在整个端面上的跳动量不得大于0.05mm。,GB/T1182-96规定了14种形位公差项目,在保证功能要求的前提下，规定了定向公差的要素，一般不再规定形状公差，只有需要对该要素的形状有进一步要求时，则可同时给出形状公差，但其公差数值应小于定向公差值。,在满足使用要求的前提下，对被测要素给出定位公差后，通常对该要素不再给出定向公差和形状公差。如果需要对方向和形状有进一步要求时，则可另行给出定向或形状公差，但其数值应小于定位公差值。,采用跳动公差时，若综合控制被测要素能够满足功能要求，一般不再标注相应的位置公差和形状公差，若不能够满足功能要求，则可进一步给出相应的位置公差和形状公差，但其数值应小于跳动公差值。,A,2.公差原则,-孔(轴)尺寸公差与形位公差的关系,轴体外作用尺寸dfe,1.体外作用尺寸,一、基本术语,孔体外作用尺寸Dfe,2.最大实体尺寸(DM、dM),孔最细时占有材料最多,轴最粗时占有材料最多,-实际孔(轴)在最大实体状态下的极限尺寸,3.最小实体尺寸(DL、dL),孔最细时占有材料最多,轴最粗时占有材料最多,-实际孔(轴)在最小实体状态下的极限尺寸,4.最大实体实效尺寸（DMV、dMV）,孔：DMV=DmintM,tM-对实际孔(轴)的中心要素给定的形位公差。,-实际孔(轴)在最大实体实效状态下的体外作用尺寸。,Dmin,DMV,dMV,dmax,轴：dMV=dmax+tM,tM-对实际孔(轴)的中心要素给定的形位公差,作用尺寸是由实际尺寸和形位误差综合形成的，一批零件中各不相同，是一个变量但就每个实际的轴或孔而言，作用尺寸却是一的。实效尺寸是由实体尺寸和形位公差综合形成的，对一批零件而言是一定量。实效尺寸可以视为作用尺寸的允许极限值。,作用尺寸与实效尺寸的区别：,5.边界,-由设计给定的具有理想形状的极限包容面。,孔的边界是理想轴,轴的边界是理想孔,边界,各类公差原则,1.独立原则,（1）标注,合格条件:DminDaDmaxft,dmindadmaxft,（2）应用范围,规定严格的圆柱度公差t和较大的尺寸公差，以获得最佳技术经济效益,用于尺寸精度与形位精度要求相差较大，需分别满足要求；或两者无联系；要求较低的非配合要素；未注公差等场合。,2.包容要求,用最大实体尺寸作为边界控制孔(轴)的实际尺寸与形状误差的综合结果。,最大实体边界,dfedM=dmaxDfeDM=DmindadL=dminDaDL=Dmax,包容要求应用范围,包容要求常应用于保证孔、轴的配合性质，特别是配合公差较小的精密配合要求，用最大实体边界保证所需要的最小间隙或最大过盈。,3.最大实体要求,用最大实体实效尺寸作为边界控制孔(轴)的实际尺寸与形位误差的综合结果。,DM,DMV,最大实体实效边界,1.5.6表面粗糙度,1表面粗糙度轮廓的基本概念,一、表面轮廓：用垂直于零件实际表面的平面与实际表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。,实际表面轮廓,10mm形状误差,二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响,1耐磨性2抗腐蚀性3耐疲劳性4配合性质稳定性和机器的工作精度。,1取样长度lr用于判别被评定轮廓特征的一段基准线长度（X轴方向）。,2表面粗糙度的评定,2评定长度ln包含有一个或几个连续取样长度的长度，ln=lrn（n=1、2、3），标准评定长度ln5lr。,3.表面粗糙度轮廓的中线,为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。,最小二乘中线,（1）轮廓最小二乘中线：具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距的平方和为最小。,2轮廓算术平均中线：在取样长度内由该线划分轮廓，使轮廓上、下两边的面积相等。,算术平均中线,三、表面粗糙度轮廓的评定参数,Ra-取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值。,1轮廓的算术平均偏差（幅度参数）,近似表示：,2.轮廓最大峰高Rp：在取样长度内，最高的轮廓峰至中线的距离。,3.轮廓最大谷深Rv：在取样长度内，最低的轮廓谷至中线的距离。,Rp=maxZpi,Rv=maxZvi,在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示，即Rz=Rp+Rv.,4.轮廓的最大高度（幅度参数）,轮廓单元轮廓单元的宽度Xsi轮廓单元的平均宽度,5.轮廓单元的平均宽度(间距参数),6.轮廓支承长度率tp,-轮廓支承长度Mp与取样长度lr之比。Mp-在取样长度内，一平行于中线的直线与轮廓相截，所得各段截线长度之和。,3表面粗糙度的标注,1)表面粗糙度代号,表面粗糙度符号,基本符号:,H11.4hH2=2H1h字高,