公差配合与测量.ppt

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1、第2章 孔轴公差与配合,张海涛,2.1.1孔和轴,(1)孔 主要指工件圆柱形的内表面，也包括其它由单一尺寸确定的非圆柱形的内表面部分（由二平行平面或切面形成的包容面）。,(2)轴 主要指工件的圆柱形外表面，也包括其它由单一尺寸确定的非圆柱外表面部分（由二平行平面或切面形成的被包容面）,在工差与配合标准中，孔是包容面，轴是被包容面，孔与 轴都是由单一的主要尺寸构成，例如：圆柱形的直径、轴的键 槽宽和键的键宽等。孔和轴不仅表示通常的慨念,即圆柱体的 内、外表面，而且也表示由二平行平面或切面形成的包容面、 被包容面。由此可见，除孔、轴以外，类似键连接的公差与配 合也可直截应用公差与配合国家标准。如图

2、2-1所示 。,.公差配合的基本术语和定义,2.1.2 尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸,(1)线性尺寸用特定单位表示长度值的数字。一般是指两点之间的距离.常用毫米（mm）作为特定单位 (2)基本尺寸设计给定的尺寸(孔D，轴-d)。通常有配合关系的孔和轴的基本尺寸相同。 (3)实际尺寸通过测量所得的尺寸（Da,da）。实际尺寸并非真值。,图2-1,(4)极限尺寸允许尺寸变化的两个极限值，其中极限值较大者称为最大极限尺寸（Dmax，dmax），极限值较小者称为最小极限尺寸 （Dmin，dmin）如图2-2所示。,2.1.3尺寸偏差和公差,（1）实际偏差实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。以公式

3、表示如下： 孔的实际偏差 a = Da D 轴的实际偏差 ea = da d,1.尺寸偏差某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差（简称偏差）。偏差分有：,图2-2,（2）极限偏差极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。其中最大极限尺寸与基本尺寸之差称为上偏差（，es），最小极限尺寸与基本尺寸之差称为下偏差（，ei）， 孔的上偏差max- 轴的上偏差 es = dmax d 孔的下偏差 min- 轴的下偏差 ei = dmin -d 极限偏差用于控制实际偏差。完工后零件尺寸的合格条件常用偏差的关系式表示如下： 孔合格的条件 a 轴合格的条件 eieaes,2.尺寸公差（简称公差Ts ,Th） 尺寸公差是

4、最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值，或者是上偏差与下偏差代数差的绝对值，见图2-2，其关系式表示如下：,孔的公差 Th = maxmin = ES EI 轴的公差 Ts = dmax dmin = es ei,公差与偏差是两种不同的概念。从工艺上讲，公差大小决定了允许尺寸变动范围的大小;而极限偏差表示每个零件尺寸允许变动的极限值，是判断零件尺寸是否合格的依据。从作用上看，极限偏差用于控制实际偏差，影响配合的松紧；而公差则影响配合的精度。,3.尺寸公差带和尺寸公差带图,(1) 零线 在公差带图中，确定偏差的一条基准直线称为零线。通常以零线表示基本尺寸，偏差由零线算起，零线以上为正偏差，零线

5、以下为负偏差 。,(2)尺寸公差带 在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域称为尺寸公差带（简称公差带）。公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值，上面线表示上偏差，下面线表示下偏差。 (如图2-3所示),4、标准公差（IT）,5、基本偏差,国家标准规定的公差数值中所列的，用以确定公差带大小的任一公差称为标准公差。,用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差（一般公差带靠近零线的那个偏差作为基本偏差）。,图2-3公差带图,2.1.5配合和配合公差,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。,(1) 间隙与过盈 孔的尺寸减去其相配合的轴的尺寸所得的代数差。此

6、值为“+”时得间隙，此值为“-”时得过盈。,(2) 间隙配合 孔的公差带在轴的公差带之上，具有间隙的,配合（包括最小间隙为零的配合），如图2-4所示。间隙配合的性质用最大间隙Xmax、最小间隙Xmin和平均间隙Xav 表示。计算式如下：Xmax D maxdmin = ESei XminD mindmax = EIes Xav（XmaxXmain）2,图2-4 间隙配合,计算公式如下: Y min =D maxdmin = ESei YmaxD mindmax = EIes Yav（YmaxYmain）2,(3)过盈配合 孔的公差带在轴的公差带之下，具有过盈的配合（包括最小过盈为零的配合）如图

7、2-5所示。过盈配合的性质可用最小过盈Y min、最大过盈Y max和平均过盈Yav来表示。,图2-5 过盈配合,(4)过渡配合 是指孔的公差带与轴的公差带相互交叠，可能具有间隙或者过盈的配合如2-6图所示。过渡配合的性质用最大间隙Xmax、最大过盈Y max、平均间隙Xav或平均过盈Yav来表示。其计算式如下 X max= D maxdmin = ESei Ymax=D mindmax = EIes Xav或Yav（XmaxYmax）2,图2-6过渡配合,2 配合公差（Tf） 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。配合公差的大小为极限间隙或极限过盈之代数差的绝对值，其计算公式如下： 间隙配合

8、Tf=|Xmax-Xmin| =Xmax-Xmin 过渡配合 Tf=|Xmax-Ymax| =Xmax-Ymax 过盈配合 Tf=|Ymin-Ymax| =Ymin-Ymax,当基本尺寸一定时，配合公差的大小 反映了配合精度的高低。且由式2-1可见：配合精度的高低决定于零件的加工精度的高低。,配合公差的特性可用配合公差带图来表示。在图2-7中，零线以上的纵坐标为“+”，代表间隙；零线以下的纵坐标为“-”，代表过盈；符号代表配合公差带。配合公差带完全处在零线以上为间隙配合；完全处在零线以下为过盈配合；跨在零线上、下两侧则为过渡配合。,三类配合的配合公差都为: Tf= Th+Ts (2-1),实际

9、间隙或实际过盈：Xa(或),轴和孔所形成的配合的合用条件： 间隙配合：XmaxXa Xmin 过盈配合： Ymin Ya Ymax 过渡配合： XmaxXa 或者Ya Ymax,例2-1 若已知某配合的基本尺寸为60mm，配合公差Tf=49m，最大间隙X max = 19m，孔的公差Th = 30m，轴的下偏差ei = +11m，试画出该配合的尺寸公差带图与配合公带图，并说明配合类别。,解 求孔与轴的极限偏差 因为Tf= Th+Ts，所以 Ts=Tf- Th=（49-30） m =19 m 因为X max = ESei，所以 ES = X max +ei=（19+11） m =30m ES-

10、TD=（30-30） m =0 m 因为ESei且EIes，所以此配合为过渡配合。, 求最大过盈 因为 Tf =Xmax-Ymax 所以Ymax=Xmax- Tf=（19-49）m =-30 m 。 画出尺寸公差带图和配合公差带图（见图2-8a、b）。,作业： 已知一对配合的孔轴 ，按要求解答： (1)计算孔、轴的极限尺寸及公差值。 (2)判断配合类型，计算极限间隙或过盈？ (3)计算配合公差Tf。 (4)画出孔、轴公差带图及其配合公差带图。,2.2.1 标准公差系列 1.公差等级 公差等级是确定尺寸精确程度的等级。GB/T1800.31998将标准公差分为20个公差等级，用IT和阿拉伯数字组

11、成的代,号表示，按顺序为IT01，IT0，IT1IT18，等级依次降低，标准公差值依次增大，精度依次降低。,2.2 公差与配合国家标准,如：P14 表2-1,例：基本尺寸为30，查公差等级为6级的公差数值。,2.2.2 基本偏差系列 1 基本偏差代号 基本偏差代号用拉丁字母来表示，其中孔用大写字母表示，轴用小写字母表示，构成28种基本偏差代号,分别形成孔、轴的基本偏差系列。去掉了5个容易混淆的字母I、L、O、Q、W（I,l,o,q,w）,添加了7个CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC（cd,ef,fg,js,za,zb,zc）。,在基本偏差系列图中，仅绘出公差带的一端（由基本偏差决定），而

12、公差带的另一端取决于标准公差值的大小。因此，任何一个公差带代号都由基本偏差代号和公差等级代号联合表示。,2 基准制,基孔制配合中的孔是基准件，称为基准孔，代号为H，其基本偏差（下偏差）为0，即EI=0，上偏差值为带有正号的孔公差值。,(1)基孔制 基本偏差为一定的孔的公差带，与不同偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度，称为基孔制。如图2-10所示。,图2-10,基轴制配合中的轴是基准件，称为基准轴，代号为h，其基本偏差（上偏差）为0，即es =0，下偏差值为带有负号的轴的公差值。,(2)基轴制 基本偏差为一定的轴的公差带，与不同偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度，称为基轴制。如图2-11

13、所示。,基本偏差： 决定公差带的位置,标准公差： 决定公差带的大小,公差带代号的表示：,零件图的标注,三、公差配合在图样上的标注,装配图标注,根据生产实际情况，国家标准GB/T 18011999对尺寸至500mm推荐了孔、轴的一般、常用和优先公差带。 国家标准规定了一般、常用和优先用途孔的公差带共l05种。其中方框内的44种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。,四、孔轴的常用公差带和优先常用配合,一般、常用和优先的孔、轴公差带（GB/T18011999）,一般、常用和优先轴的公差带,一般、常用和优先孔的公差带,表2-5 基孔制常用和优先配合,基轴制优先和常用配合（摘自GB/T180119

14、99）,当精度较高时，孔比轴难加工,孔轴的工艺等价性：即孔轴的加工难易程度应相同 1.孔的公差等级低于8级的时候，孔和轴的公差等级应相同。 2.孔的公差等级高于8级的时候，轴应比孔高一级。 3.孔的公差等级等于8级的时候，上述两者均可。,五、 一般公差-未注公差的线性尺寸的公差国家标准GB/T 18042000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差等效地采用了国际标准中的有关部分. 线性尺寸一般公差（线性尺寸的未注公差） 定义 一般公差是指在车间一般加工条件下可以保证的公差。它是机床在正常维护和操作下，可达到的经济加工精度。,应用：简单地说一般公差就是只标注基本尺寸，未标注公差。（如：30、

15、100）即通常所说的“自由尺寸”。 一般公差正常情况下，一般不检验。,一般公差的公差等级和极限偏差数值,一般公差规定四个等级：f（精密级）、m（中等级）、c（粗糙级）、v（最粗级）。这4个公差等级相当于ITl2、ITl4、IT16和IT17。 在基本尺寸0.54000mm范围内分为8个尺寸段。极限偏差均对称分布。具体值见教材表2-7。,应用,主要用于不重要的，较低精度的非配合尺寸及以工艺方法可保证的尺寸（铸、模锻）。（简化制图，节约设计、检验时间，突出重要尺寸）,第三节 孔轴公差与配合的选择,选择的问题有： 1。基准制的选择 2。公差等级的选择 3。配合的选择 选择的方法有: 类比法,计算法,

16、试验法.,一、基准制的选择,1.优先选用基孔制：目的是减少定尺寸刀量具。 2。在下列情况下可选择基轴制： 尺寸小于1mm。-冷拔成型轴。 与某些标准件相配。-轴承、键等。 结构需要-可使工艺简化。 3。必要时可采用非基准制的配合。,公差与测量技术,第2章 孔、轴尺寸极限与配合,公差与测量技术,第2章 孔、轴尺寸极限与配合,二、公差等级的选择,1.一般在应用中可查相关表: IT01-IT1:量块;IT1-IT7:量规 IT2-IT5:精密配合;IT5-IT10重要配合 IT11-IT12:非重要配合;IT12-IT18:非配合 2.在选择时还需注意: 1.考虑工艺等价性 2.要注意相关件和相配件

17、的精度 3.必须考虑加工成本,公差与测量技术,第2章 孔、轴尺寸极限与配合,三、配合种类的选择,1.间隙配合主要用于相互配合的轴和孔有相对运动或需要经常拆装的场合。 2.过渡配合的定位精度比间隙配合的定位精度高，拆装又比过盈配合方便，因此，过渡配合广泛应用于有对中性要求，靠紧固件传递转矩由需要经常拆装的场合。 3.过盈配合主要用于传递转矩和实现牢固结合，通常不需要拆卸。,1. 有一配合，基本尺寸为35，要求配合的最大间隙为+120，最小间隙为+50。若采用基孔制配合，试确定孔和轴的公差等级，选择配合的代号，并绘出尺寸公差带图。,解： （1）选择基准制 由基孔制配合，基孔制配合EI=0。 （2）

18、选择孔、轴的公差等级 采用间隙配合，其配合公差为： Tf=maxX min（12050）m=70m 选择的孔轴公差值应满足： 查表-基本尺寸为35mm，IT7=25m，IT8=39m，较高精度的 孔加工困难，故可选比轴低一级精度。轴选IT7，Td=25m，孔选IT8 ， TD=39m， =TD+Td=（25+39）m=64m，接近70m间隙配合的要求。 （3）确定孔、轴公差带代号 选择的孔轴公差带代号应满足：,采用基孔制,35mm孔的下偏差EI=0， ES=+39m， 根据EIes X min，轴的上偏差应该满足： esEIX min=50m， 查表2-5选取极限偏差为e，则轴为e7, 其上偏

19、差为-50m，下偏差为： ei=esTd =(-5025) m=75m。 （4）验算 故35H8/e7合理。,2.设有一基本尺寸为40的配合，为保证连接可靠，经计算确定其最小过盈为-35m，为保证装配后不发生塑性变形，其最大过盈为-80m，若采用试确定此配合基准制，孔、轴公差带代号，并画出其尺寸公差带图。,解： （1）选择基准制 因为没有特殊要求优先选择基孔制配合，基孔制配合EI=0。 （2）选择孔、轴的公差等级 采用过盈配合，其配合公差为： Tf=min- max-（-0）m =m， 选择的孔轴公差值应满足： 查表-基本尺寸为mm ，IT=m，IT=m，较 高精度的孔加工困难，故可选比轴低一

20、级精度，轴选IT，Td= m，孔选IT， TD=m， =TD+Td=（+）m=m，接近m过盈配合的要求 （3）确定孔、轴公差带代号 选择的孔轴公差带代号应满足：,采用基孔制,40mm孔的下偏差EI=0， ES=25m， 根据ESei Y min，轴的上偏差应该满足： eiESY min=25-(-35)=60m， 查表2-5选取轴的极限偏差为u，则轴为u6, 其下偏差为60m，上偏 差为： es=ei+Td =(60+16)m=76m。 （4）验算 故合格。,小结,本章是本课程的基础。极限与配合的基本术语及定义，不仅是光滑圆柱体零件尺寸极限制的基础部分，也是精度设计的基础部分。对于极限与配合的基本术语及定义，必须牢固掌握，不仅要明确定义，还要能熟练计算。 标准公差系列和基本偏差系列是极限与配合标准的核心，也是本章的重点。标准公差决定了公差带的大小，基本偏差决定了公差带的位置。标准公差与尺寸大小和加工难易程度有关，基本偏差则由尺寸大小和配合性质决定，一般与公差等级无关。 极限与配合的选用主要包括基准制、公差等级和配合种类的选用。需结合实例来理解和掌握。,