第三章尺寸公差圆度结合的精度设计与检测---讲

第三章尺寸公差、圆柱结合的精度设计与检测,学 习 指 导 本章学习的目的是掌握基础标准极限与配合的一般规律，为合理选用尺寸公差与配合、学习其它典型零件的公差与配合，进行尺寸精度设计打下基础。学习要求是对极限与配合标准中的术语定义，要着重搞清其概念与作用，并抓住它们之间的区别与联系进行分析，避免单纯从定义上孤立地去理解；重点要掌握标准公差与基本偏差的结构、特点和基本规律以及尺寸公差与配合的选用原则。,3.1、 概述,1944年：国民党政府制定了“尺寸公差与配合”的国家标准，但实际使用的是日本、德国、美国标准。1955年：参照苏联标准，第一机械工业部颁布“公差与配合”的部颁标准，此标准只是将苏联标准（OCT标准）付与了中文名词。1959年：颁布了“公差与配合”的国家标准GB1591741959（简称“旧国标”）（精度等级偏低、配合种类偏少）1979年：参照国际标准制定了“公差与配合”的国家标准GB18001804 1979（简称“新国标”）取代GB159174195919921996年上述新国标进行了部分修订，将公差与配合改为极限与配合，用极限与配合 基础 第一部分：词汇（GB/T1800.11996）替代GB1800-1979中的公差与配合的术语及定义，用一般公差 线性尺寸的未注公差（GB/T18041992）替代未注公差尺寸的极限偏差（GB18041979）。,国家标准极限与配合中，公差与配合部分的标准主要包括： GB/T1800.11997极限与配合基础 第1部分：词汇 GB/T1800.21998极限与配合基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本规定 GB/T1800.31998极限与配合基础 第3部分：标准公差和基本偏差数值表GB/T1800.41999极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表 GB/T18011999极限与配合 公差带和配合的选择 GB/T18042000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差,一、圆柱结合的使用要求,圆柱结合（包括平行平面的结合）在机械产品中应用非常广泛，根据使用要求的不同，可归纳为以下三类。 1用作相对运动副 （间隙配合） 2用作固定连接 （过盈配合） 3用作定位可拆连接 （小过盈配合）此外，有些典型零件的结合，如螺纹、平键、花键等也不外乎是上述三种类型的连接。,二、极限与配合的基本结构,在工程实践中，正因为对圆柱结合有上述三种要求，所以在极限与配合的国家标准中，才规定了与此有关的三类配合：间隙配合、过盈配合和过渡配合。为了更好地满足这三类配合的要求，以保证尽件的互换性，并考虑到使于国际间的技术交流，所以我国的极限与配合标准采用了国际公差制，其基本结构如图3.1所示。,极限与配合制,配合制,基本偏差系列,基孔制基轴制,配合,标准公差系列,三 极限与配合的常 用术语与定义,有关尺寸的术语及定义（GB/T1800.11997）,1尺寸 以特定单位表示线性尺寸值的数值。如直径、宽度、高度、中心距等。,2、有关孔、轴的定义,孔。通常指圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）轴。通常指圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。,由此定义可知，这里所说的孔、轴并非仅指圆柱体的内、外表面，也包括非圆柱形的内、外表面，如图32中的键槽宽D，滑块槽宽D1、D2、D3均为孔；而轴的直径d1、槽底部尺寸d2、滑块槽厚度d1均等为轴。 可见在极限与配合制中，孔、轴的概念是广义的；而且都是由单一尺寸构成的，例如圆柱体的直径、键和键槽宽等。,图3.2 孔 轴,3基本尺寸 设计给定的尺寸，即由设计人员根据使用要求，通过强度、刚度计算或按结构位置确定后取标准值的尺寸，在极限配合中，它也是计算偏差的起始尺寸。通过它并应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸（如图3.3）。它可以是一个整数或一个小数值。,4实际尺寸 通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。孔和轴的实际尺寸分别用Da和da表示。,由于测量误差 实际尺寸不一定是尺寸的真值。 由于形状误差 同一表面不同部位的实际尺寸往往不相等，因此要用二点法进行测量。,有关尺寸公差和尺寸偏差的术语及定义,5极限尺寸 一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸；孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限尺寸 孔和轴的最大极限尺寸分别用Dmax和dmax表示，最小极限尺寸分别用Dmin和dmin表示。,6最大实体尺寸 孔或轴具有允许材料量为最多时状态（最大实体状态，简称MMC）下的极限尺寸。孔和轴的最大实体尺寸分别用DMMS和dMMS表示。,7最小实体尺寸 孔或轴具有允许材料量为最少时状态（最小实体状态，简称LMC）下的极限尺寸。孔和轴的最小实体尺寸分别用DLMS和dLMS表示。 极限尺寸与实体尺寸有如下关系,DMMSD min ，DLMSDmax dMMSdmax ，dLMSdmin,8. 体外作用尺寸（见下图） 定义：在配合面的全长上与实际孔相内接的最大理想轴的尺寸 孔的作用尺寸（Dfe ）在配合面的全长上与实际轴相外接的最小理想孔的尺寸 轴的体外作用尺寸（dfe）,图2-2 孔和轴的体外作用尺寸,图2-2 孔和轴的体外作用尺寸,体外作用尺寸特点：1）实际存在的，对一批零件而言是一随机变量。2）Dfe Da ，dfe da3)只有Dfe dfe，孔、轴才能自由装配（不是Da da）,图2-2 孔和轴的体外作用尺寸,9.极限尺寸判断原则 （判断合格）孔或轴的体外作用尺寸不允许超过MMS；任何部位的实际尺寸不允许超过LMS。,Dfe变小 保证配合 不要小于Dmindfe变大 不要大于dmax,有配合要求的零件尺寸合格条件： Dmin Dfe Da Dmax dmin da dfedmax,有配合要求的零件尺寸合格条件： Dmin Dfe Da Dmax dmin da dfedmax,有配合要求的零件尺寸合格条件： Dmin Dfe Dmax dmin dfedmax,3.公差带,1)公差带图解：,a)零线：,c）画法：,公差与偏差的区别：,4极限制 公差带有两个参数：一是公差带的大小（即宽度）；二是公差带相对于零线的位置。国标已将它们标准化，形成标准公差和基本偏差两个系列。,5标准公差（IT） 指国家标准（GB/T 1800.31998）极限与配合制中，所规定的任一公差。字母IT为“国际公差”的符号。标准公差确定了公差带的大小。,6基本偏差,四、有关“配合”的术语及定义,1）间隙配合 孔的公差带在轴公差带上方，即具有间隙的配合（包括Xmin0的配合）。对一批零件而言，所有孔的尺寸轴的尺寸,2) 过盈配合,特征参数： YminDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIes,3)过渡配合 :孔、轴公差带相互重叠，即可能具有X或Y的配合,过渡配合主要用于孔、轴间的定位联结(既要求装拆方便；又要求对中性好),特征参数： XmaxDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIes,XmaxXminXmaxYmax|ESei（EIes）|TDTd |YminYmax |,若要提高配合精度（即Tf）可减小相配合的孔、轴尺寸公差（即提高相配合的孔、轴加工精度）。,Tf,3.配合公差,4基孔制、基轴制,小结,有关“公差与偏差”的术语和定义,3.2 标准公差系列,一、标准公差代号及等级,1代号 国家标准（GB/T1800.21998） 2公差等级 在基本尺寸至500mm内，国家标准将标准公差等级规定为20个等级，在基本尺寸大于500至3150mm内规定了IT1至IT18共18个标准公差等级。依次为 IT01 IT0 IT1 IT18 等级 高 低 IT7 称为低于IT7级公差值 小 大 IT7称为 高于IT7级即公差等级相同，尺寸的精确程度相同,二、标准公差数值,小 结,1.有关“公差与偏差”的小结：,2.有关配合的小结：,3.有关“标准公差”的小结：,IT01 IT0 IT1 IT18,等级 高 低,3.3 基本偏差系列,一、基本偏差的代号、特点,1）代号：拉丁字母（按英文读音），孔大写、轴小写。,a)分布简图如下图,2）特点,b)Js完全对称，J基本对称（孔ES，只有J6、J7、J8；轴只有j5、j6、j7、j8，逐步被Js取代）,c)基本偏差原则上与公差等级无关，有一些除外（K、M、N等有两种位置）。例：AH(ah) 与公差等级无关。10f7、10f8、10f9d)“AZC”（azc）除J（j）以外，20个等级齐全。,二、基本偏差数值,1轴的基本偏差数值,间隙配合可根据生产实践或试验得知间隙X的大小，然后以基孔制，计算出ag轴的基本偏差es(h=0，不要计算),如图所示。,2孔的基本偏差数值,由于构成基本偏差公式所考虑的因素是一致的，所以，孔的基本偏差不需要另外制定一套计算公式，而是根据相同字母代号轴的基本偏差， 在相应的公差等级的基础上按一定的规则换算得来的。 换算的原则是：基本偏差字母代号同名的孔和轴， 分别构成的基轴制与基孔制的配合（这样的配合称为同名配合），在孔、轴为同一公差等级或孔比轴低一级的条件下（如H9/f9与F9/ h9、H7/p6与P7/ h6），其配合的性质必须相同（即具有相同的极限间隙或极限过盈）。换算过程及换算规则如下：（换算原则：基孔制、基轴制同名配合的配合性质相同）,（1）基本偏差的换算过程,基本偏差AH的换算过程图,Xmines,Xmin+EI,1）基本偏差AH的换算过程,2）基本偏差JZC的换算过程（以K、M、N的过渡配合为例）,基本偏差JZC的换算过程图,（2）基本偏差的换算规则1）通用规则：同名字母代号的孔和轴的基本偏差的绝对值相等，而符号相反，即从公差带图解看，孔的基本偏差是轴的基本偏差相对于零线的倒影。,2）特殊规则：同名代号的孔和轴的基本偏差的符号相反，而绝对值相差一个值。,即用上述公式计算出孔的基本偏差按一定规则化整，编制出孔的基本偏差表，见表2-6。实际使用时，可直接查此表，不必计算。孔的另一个极限偏差可根据下列公式计算 ES = EI + IT EI = ESIT,（3）基孔制、基轴制同名配合的配合性质间隙配合：只要是同名配合配合性质一定相同。过渡配合、过盈配合：高精度时，孔的基本偏差用特殊规则换算，孔比轴低一级，同名配合的配合性质才相同。低精度时，孔的基本偏差用通用规则换算，孔、轴必须同级，同名配合配合性质才相同。即：同名配合配合性质，必须：,三、公差带与配合代号,（1）差带代号：由基本偏差代号及公差等级代号组成。或用数字(mm)表示（或两者结合）,例：5g8 、5 或 5g8( ) 对称偏差表示为：10Js5(±0.003),